Pārslēpju Aizsardzība – Kļūdas un Aizsardzības Ierīces
Augstsprieguma līniju biežāk sastopamās kļūdas
Augstsprieguma līnijās biežāk sastopamās kļūdu cēloņi ietver:
Saistīts raksts: Elektroenerģijas transformatoru aizsardzība & kļūdas
Augstsprieguma līniju aizsardzības ierīces
Laika gradēta pārstrāvas aizsardzība nav efektīva augstsprieguma (AS) augstsprieguma pārvades līnijām. Tas ir saistīts ar daudziem savstarpēji saistītiem avotiem, no kuriem var nākt defektā strāva, ko var ierobežot defektā strāves ierobežotāji. AS augstsprieguma pārvades līniju aizsardzības shēmas galvenie prasījumi ir šādi:
Lai apmierinātu šos prasījumus, AS augstsprieguma līnijās parasti izmanto šādas aizsardzības ierīces:
Diferenciālā aizsardzība parasti tiek piemērota īsām augstsprieguma līnijām, bet attāluma aizsardzība ir labāk piemērota ilgām augstsprieguma līnijām. Augstsprieguma līniju klasifikācija kā īsas vai ilgas balstīta uz līnijas indukcijas, pretestības un kapacitātes salīdzinājumu. Līniju uzskata par īsu, ja tās pretestība un kapacitāte ir negaidāmi mazas salīdzinājumā ar indukciju. Šo novērtējumu parasti veic, izmantojot augstsprieguma līnijas π diagrammu.
Daži faktori ietekmē līnijas impedanci, tā fizisko reakciju uz īslaistes nosacījumiem un līnijas uzlādes strāvu. Šie ietver sprieguma līmeni, transmisijas līnijas fizisko konstrukciju, vadāmā materiāla veidu un izmēru, kā arī vadāmo atstarpi. Papildus tam, līnijas terminālu skaits ietekmē lādes un defektu strāvas plūsmu, ko aizsardzības sistēma jāņem vērā. Paralēlas līnijas arī ietekmē relaying, jo savstarpējā savienojums var ietekmēt zemes strāvu, ko mēra aizsardzības releji. Tāpat, tīksta transformatoru vai reaktivā kompensācijas ierīču, piemēram, sērijas kondensatoru banku vai šķērsošanas reaktoru, klātbūtne papildus ietekmē aizsardzības sistēmas izvēli un aizsardzības ierīču iestatījumus. Tāpēc, lai noteiktu vispiemērotākos aizsardzības relejus, nepieciešama detalizēta studija par augstsprieguma līniju. Parasti līniju ar garumu līdz 80 - 100 km var uzskatīt par īsu, lai gan tas var atšķirties atkarībā no sprieguma līmeņa un tīksta īpašībām.
Aptuveni 90% no augstsprieguma līniju defektiem ir pagaidu rakstura. Defektus var kategorizēt šādi:
Šādiem defektiem var būt nepieciešams vienas šķērsveida trieciena, ļaujot līnijai tūlīt pēc šķērsošanas ierīču triecieniem atjaunot darbību. Tāpēc vienas šķērsveida trieciena un automātiskās atkalievēšanas shēmas parasti tiek izmantotas šķērsošanas ierīcēs, kas saistītas ar augstsprieguma pārvades līnijām (parasti ar spriegumu 220 kV vai augstāku). Kad šķērsošanas ierīces pārtrauc defektu strāvu, flashover arcs samazina, un jonizēta gaisa izplūst. Automātiska atkalievēšana parasti ir veiksmīga tikai pēc dažu ciklu izgaidīšanas. Tomēr, kad tiek veiktas energozināmes darbības, automātiskās atkalievēšanas ierīces darbam piederošajās līnijās jāiestata ne-atkalievēšanas režīmā. Šādu lietojumu paredzētās šķērsošanas ierīces jāprojektē speciāli, lai tās varētu nodrošināt šādas darbības un būtu imūnas pret šķērsošanas neatkarību, līdz tiek izsniegts definitīvs trieciena rīkojums.
Diferenciālā un fāzes salīdzināšanas aizsardzība
Diferenciālā aizsardzība balstīta uz Kirchhoffa strāvas likumu. Transmisijas līnijas kontekstā tā darbojas, salīdzinot strāvas plūsmu, kas ienāk līnijā vienā terminālā, ar strāvas plūsmu, kas iznāk no līnijas otrā terminālā. Transmisijas līnijas beidzos esošie diferenciālie releji apmainās datus par līnijas strāvu caur fiberoptisko sakaru kanālu. Šis kanāls parasti tiek izveidots, izmantojot Optisku enerģijas zemes vadi (OPGW) kabeli, kas tiek izmantots arī augstsprieguma līnijas vaļču aizsardzības dizainam un satur fiberoptiskos kabeļus savā struktūrā. Figūra 1 parāda diferenciālās aizsardzības sistēmas diagrammu.
Figūra 1 – Augstsprieguma līniju diferenciālā aizsardzības diagramma
Cita augstsprieguma (AS) transmisijas līniju aizsardzības releju sistēma, kas balstīta uz diferenciālās aizsardzības principu un tagad tiek izmantota pat ilgām attālumām, ir fāzes salīdzināšanas aizsardzība.
Šī sistēma darbojas, salīdzinot fāzu leņķi starp strāvām abās aizsargātās līnijas beidzās. Ārējos defektu gadījumā strāva, kas ienāk līnijā, ir tāda pati relatīvā fāzu leņķa kā strāva, kas iznāk no līnijas. Tāpēc fāzes salīdzināšanas releji katrā terminālā reģistrē maz vai vispār neko fāzu leņķa atšķirību. Tāpēc aizsardzības sistēma paliek stabila, un nekāda trieciena nav. Savukārt, iekšējos defektu gadījumā strāva plūst līnijā no abām pusēm, izraisojot fāzu leņķa atšķirību, ko fāzes salīdzināšanas releji var uztvert. Uztverot šo atšķirību, releji aktivizējas, lai izolētu un novērstu defektu.
Fāzes salīdzināšanas shēmās sākuma releji spēlē svarīgu lomu. Šie releji sāk fāzes salīdzināšanas procesu, tiklīdz tiek uztverts defektu stāvoklis. To dizains nodrošina darbību gan iekšējos, gan ārējos defektu gadījumos, nodrošinot pilnīgu monitoringu.
Lai efektīvi darbotos fāzes salīdzināšanas aizsardzībai, ir nepieciešams uzticams sakaru kanāls. Modernās lietojumās fiberoptiskie kabeļi, integrēti Optiskā zemes vada (OPGW) kabeļos, kļuvuši par izvēles variantu, lai izveidotu šo sakaru kanālu.
Figūra 2 attēlo Merz Price strāvas bilances sistēmas vienvietīgo diagrammu, kas tiek izmantota trīsfāzes līniju aizsardzībai.
Fāzes salīdzināšanas aizsardzība un attāluma aizsardzība
Fāzes salīdzināšanas aizsardzība
Figūra 2 – Fāzes salīdzināšanas aizsardzības diagramma
Fāzes salīdzināšanas aizsardzībā identiski strāvas transformatori (CT) tiek stratēģiski novietoti katrā fāzē abos transmisijas līnijas beidzos. Katrs CT pāris, viens katrā līnijas beigā, ir savienots sērijā ar releju. Normālos, bezdefekta stāvokļos, šie CT izraisītie sekundārie spriegumi ir vienādi lielumā, bet pretēji virzienā, efektīvi viens otru kompensējot.
Normālas sistēmas darbības laikā strāva, kas ienāk līnijā vienā beigā, precīzi sakrīt ar strāvu, kas iznāk no tās otrā beigā. Tāpēc CT sekundāros izraisītie spriegumi abos līnijas terminālos ir vienādi un pretēji virzienā. Šis sprieguma līdzsvars nodrošina, ka caur relejām neplūst nekāda strāva, uzturējot aizsardzības sistēmas stabilitāti.
Tomēr, kad notiek defekts punktā, piemēram, F līnijā, kā attēlots Figūrā 2, strāvas plūsma tiek pārtraukta. Konkrēti, salīdzinoši lielāka strāva plūst caur CT1, nevis CT2. Šis strāvas atšķirība izraisa CT sekundāros spriegumu neatbilstību. Tāpēc rodas cirkulārā strāva, kas plūst caur pilotprogrammas vadiem un relejiem. Atbildot uz šo strāvas plūsmu, šķērsošanas ierīces abos līnijas beidzos tiek aktivizētas, lai tūlīt izolētu defektu no pārējās elektroenerģijas sistēmas.
Lasīt arī: Galvenā un secīgā vai rezervāra aizsardzība elektroenerģijas sistēmā
Attāluma aizsardzība
Attāluma aizsardzība balstās uz attāluma relejiem, kas mēra transmisijas līnijas impedanci, analizējot uz tos piemērotos sprieguma un strāvas signālus. Kad līnijā notiek defekts, notiek divas nozīmīgas izmaiņas: strāva pieauga līdz daudz lielākam līmenim, un spriegums drīzāk kritīgi samazinās.
Ņemot vērā, ka transmisijas līnijas impedancē ir tieši proporcionāla tās garumam, attāluma releji ir izstrādāti, lai mērītu impedanci līdz iepriekš noteiktam punktam, ko sauc par "sasniedzamo punktu". Šiem relejiem, ko bieži sauc par impedancēm, izmanto Ohma likumu, kas izteikts formulā Z = U/I, kur Z apzīmē impedanci, U ir spriegums, un I ir strāva.
Attāluma releji ir izstrādāti, lai darbotos tikai defektu gadījumos, kas notiek starp releja atrašanās vietu un izvēlēto sasniedzamo punktu. Šis dizains ļauj tiem efektīvi atšķirt defektus dažādos līnijas posmos. Relejs izmērītā aparentā impedanca tiek salīdzināta ar iepriekš iestatīto sasniedzamo punkta impedanci. Ja mērītā impedancē ir zemāka par sasniedzamo punkta impedanci, no tā izriet, ka defekts pastāv līnijā starp releju un sasniedzamo punktu. Kad aprēķinātā impedancē nonāk sasniedzamā punkta iestatījumā, relejs aktivizējas, sākot aizsardzības darbību.
Lai nodrošinātu pilnīgu aizsardzību, attāluma aizsardzības sistēmas tiek instalētas abos transmisijas līnijas beidzos, un starp šiem beidzām tiek izveidots sakaru kanāls, kā attēlots Figūrā 3. Šis sakars ļauj koordinētu darbību relejiem katrā beigu, palielinot kopējo aizsardzības shēmas efektivitāti.
Attāluma releju veiktspēja un īpašības
Figūra 3 – Augstsprieguma līniju attāluma aizsardzības diagramma
Attāluma releju veiktspēja tiek galvenokārt novērtēta, balstoties uz diviem galvenajiem parametriem: sasniedzamā punkta precizitāte un darbības laiks.
Sasniedzamā punkta precizitāte
Sasniedzamā punkta precizitāte ietver salīdzinājumu starp attāluma releja faktiskajā ohma sasniedzamā punkta vērtību praktiskajās, reālās situācijās un tā iepriekš iestatīto ohma vērtību. Šis rādītājs ir būtiski ietekmēts relejam defektu stāvokļos piemērotā sprieguma līmenim. Zems vai distorts spriegums var izraisīt mērītās impedancēs neprecizitātes, ietekmējot releja spēju pareizi identificēt defektu atrašanās vietu tā noteiktajā sasniedzamā punktā. Papildus tam, impendancēs mērīšanas metodes, kas tiek izmantotas konkrētos releju dizainos, spēlē svarīgu lomu. Dažādas algoritmas un hardvera konfigurācijas var dot atšķirīgu precizitātes līmeni, tādējādi ietekmējot vispārējo releja sasniedzamā punkta precizitāti.
Darbības laiks
Attāluma releja darbības laiks ir mainīgs lielums, kas atkarīgs no vairākiem faktoriem. Defektu strāvas lielums tiek tieši ietekmēts; lielākas defektu strāvas dažreiz var izraisīt ātrāku darbību, bet mazākas strāvas var izraisīt ilgākus atbildes laikus. Defekta atrašanās vieta attiecībā uz releja iestatījumu arī ir svarīga. Defekti, kas atrodas tuvāk avotam vai noteiktā tuvumā no releja, var izraisīt ātrāku atbildi salīdzinājumā ar tiem, kas atrodas tālāk. Turklāt defekta atrašanās vieta uz sprieguma vilkna var ieviest atšķirības darbības laikā.
Noteikti mērījumu signālu tranzientie kļūdas, kas saistītas ar konkrētajām mērīšanas metodēm, kas tiek izmantotas releja dizainā, var papildus sarežģīt situāciju. Piemēram, kļūdas, ko izraisa kondensatoru sprieguma transformatori (CVT) vai satura strāvas transformatori (CT), var būtiski nomierināt releja darbību, it īpaši defektu gadījumos, kas notiek tuvāk sasniedzamā punktam. Šīs tranzientie kļūdas var distorts sprieguma un strāvas signālus, vedot pie impedancēs nepareizas interpretācijas un tādējādi nomierināt releja aktivizāciju.
Attāluma releju īpašības
Attāluma releju īpašības, ko bieži sauc par aizsardzības formu, grafiski tiek attēlotas kā funkcija līnijas pretestībai (R) un impedancē (X) R/X vai admittences diagrammā. Divas no visbiežāk sastopamajām formām ir apļa (mho īpašība) un četrstūra. Šīs īpašības formas ir attēlotas attiecīgi Figūrās 10 un 11. Katrai formai ir savas priekšrocības un tās ir izstrādātas, lai optimizētu releja veiktspēju dažādās elektriskās sistēmas nosacījumos, nodrošinot uzticamu veidu, kā atšķirt normālos darbības stāvokļus un patiesus
