Заштита на високонапонски линии – грешки и уреди за заштита
Често се среќаваат грешки во високонапонските линии
Најчести причини за грешки во високонапонските линии вклучуваат:
Сродна статија: Защита на трансформаторите за моќност и грешки
Уреди за заштита на високонапонски линии
Заштитата против прекумерни стрми базирана на време е неефективна за високонапонски (HV) високонапонски линии за пренос. Ова е поради присуство на повеќе поврзани извори на стрми при грешка, кои може да се ограничат со ограничителите на стрми при грешка. Клучните барања за шеми за заштита во високонапонски линии за пренос се следниве:
За да се задоволат овие барања, следните уреди за заштита се често користат во високонапонски линии:
Диференцијалната заштита обично се применува на кратки високонапонски линии, додека заштитата на растојание е погодна за долгите високонапонски линии. Класификацијата на високонапонските линии како кратки или долги е базирана на споредба на индуктивитетот, отпорот и капацитетот на линијата. Линијата се смета за кратка кога неговиот отпор и капацитет се занемарливи во споредба со неговиот индуктивитет. Оваа проценка често се извршува користејќи π - дијаграма на високонапонската линија.
Неколку фактори влијаат на импедансата на линијата, неговата физичка реакција на услови на кратко спојување и заредувањето на линијата. Тие вклучуваат нивото на напон, физичката конструкција на линијата за пренос, типот и големината на проводниците, и раздалбината помеѓу проводниците. Повеќе, бројот на терминали на линијата влијае на протокот на протока и грешките, за кои системот за заштита мора да ги земе предвид. Паралелните линии исто така влијаат на релеа, бидејќи музајна купљивост може да влијае на земјиниот проток мерен од релеа за заштита. Присуството на трансформатори со тап или реактивни компензациони уреди, како што се сериески кондензаторски банки или шунт реактори, дополнително влијае на изборот на системот за заштита и подесувањата на уредите за заштита. Како резултат, детално проучување на високонапонската линија е потребно за да се одредат најприфатливи релеа за заштита. Обично, линија со должина до 80 - 100 км може да се смета за кратка, иако ова може да варира во зависност од нивото на напон и карактеристиките на мрежата.
Приближно 90% од грешките во високонапонските линии се транзиторни по природа. Грешките може да се класифицираат како:
За такви грешки, може да биде потребен једно-полски прекин, што овозможува линијата да се врати во служба одма после што прекинувачите прекинат. Затоа, једно-полски прекин и автоматско повторно затварање често се користат во прекинувачите поврзани со високонапонските линии за пренос (обично со напон од 220 кV или повисок). Кога прекинувачите прекинат протокот на стрми при грешка, дуговиот аркус се угасува, а ионизираната воздух се дисипира. Автоматското повторно затварање обично е успешна само по неколку циклуси. Меѓутоа, кога се врши работата под напон, автоматските уреди за повторно затварање на линиите под работа мора да се подесат на режим без повторно затварање. Прекинувачите користени во овие применби треба да бидат специјално дизајнирани за да ги обработат овие операции и да бидат невоспостојливи на полова несостојност до кога се издава дефинитивна команда за прекин.
Диференцијална и фазна сравнителна заштита
Диференцијалната заштита е базирана на законот на Кирхоф за проток. Во контекст на линијата за пренос, тоа функционира со споредување на протокот кој влегува во линијата на еден терминал со протокот кој излегува од линијата на другиот терминал. Линијата диференцијални релеа на секој крај на линијата за пренос разменуваат податоци за протокот на линијата преку врска за оптичка волокна. Оваа врска често се установува користејќи кабел за оптичка моќ на земја (OPGW), кој се користи и за дизајнот на заштита од молнии на високонапонската линија и содржи оптичка волокна во својата структура. Сликата 1 прикажува дијаграм на системот за диференцијална заштита.
Слика 1 – Дијаграм на диференцијална заштита на високонапонска линија
Друг систем за релеа за заштита за високонапонски (HV) линии за пренос, кој е заснован на принципот на диференцијална заштита и сега се користи и за линии на далечина, е фазна сравнителна заштита.
Овој систем функционира со споредување на фазниот агол помеѓу протокот на двата краја на заштитената линија. Во случај на екстерни грешки, протокот кој влегува во линијата има истиот релативен фазен агол како протокот кој излегува од линијата. Како резултат, фазните релеа за споредба на секој терминал регистрираат мал или никаков фазен агол. Затоа, системот за заштита останува стабилен, и нема прекин. На спротивно, во случај на интерна грешка, протокот текува во линијата од двата краја, што предизвикува фазен аголен дискрепанса што го можат да го детектираат фазните релеа за споредба. По идентификација на овој разлик, релеата се активираат за да изолираат и очистат грешката.
Во фазни системи за споредба, почетните релеа играат важна улога. Овие релеа започнуваат процесот на фазна споредба сè додека се детектира услов за грешка. Нивниот дизајн гарантира функционирање за и интерни и екстерни грешки, што дава комплетна надзор.
За ефективното функционирање на фазната сравнителна заштита, неопходна е надежна канал за комуникација. Во модерните применби, оптичките кабели интегрирани во кабелите за оптичка земја (OPGW) станале преферирани избор за естандарада на оваа комуникационска врска.
Слика 2 прикажува једно-линиски дијаграм на системот на Мерц Цена за баланс на напон, кој се користи за заштита на трофејни линии.
Фазна сравнителна заштита и заштита на растојание
Фазна сравнителна заштита
Слика 2 – Дијаграм на фазна сравнителна заштита
Во фазната сравнителна заштита, идентични трансформатори за стрми (CTs) се стратегиски поставени во секоја фаза на двата краја на линијата за пренос. Секој пар CTs, еден на секој крај на линијата, е поврзан во серија со реле. Под нормални, не-грешни услови, вторичните напони генерираани од овие CTs се еднакви по големина но противни по насока, ефективно балансирајќи се едни со други.
Во време на здраво функционирање на системот, протокот кој влегува во линијата на еден крај точно се поклопува со протокот кој излегува од него на другиот крај. Како резултат, равни и противни напони се индуцирани во вторичните делови на CTs на двата краја на линијата. Овој напонски баланс осигурува дека нема проток што текува низ релеа, подржувајќи стабилноста на системот за заштита.
Меѓутоа, кога се случи грешка на точка како F на линијата, како што е илустрирано на Слика 2, распределбата на протокот е прекината. Конкретно, значително повеќе проток ќе текува низ CT1 споредно со CT2. Овој дискрепанса во проток предизвикува вторичните напони на CTs да станат неравни. Како резултат, се установува циркуларен проток, што текува низ пилотските жице и релеа. Одговорувајќи на овој проток, прекинувачите на двата краја на линијата се активираат да се отворат, брзо изолирајќи грешната линија од остатокот на системот за моќност.
Исто така прочитајте: Примарна и Секундарна или Резервна заштита во системот за моќност
Заштита на растојание
Заштитата на растојание се осигурува со релеа за растојание, кои мере импедансата на линијата за пренос со анализа на напонските и стрминските сигнали применети на нив. Кога се случи грешка на линијата, два значајни промени се случуваат: протокот расте до многу повисок ниво, а напонот рязко паѓа.
Бидејќи импедансата на линијата за пренос е директно пропорционална со нивото на напон, релеа за растојание се дизајнирани да мераат импедансата до предодредена точка наречена "точка на достигнување". Овие релеа, често наречени релеа за импеданса, пресметуваат импеданса со користење на законот на Ом, изразен со формулата Z = U/I, каде Z претставува импеданса, U е напон, а I е проток.
Релеа за растојание се инженерираат да функционираат единствено за грешки што се случуваат помеѓу местото на релеа и избраната точка на достигнување. Оваа карактеристика на дизајн им овозможува да ги различат грешките во различни делови на линијата. Апаратната импеданса пресметана од релеа се споредува со предодредена импеданса на точка на достигнување. Ако месаната импеданса е помала од импедансата на точка на достигнување, се заклучува дека постои грешка на линијата помеѓу релеа и точката на достигнување. Кога пресметаната импеданса падне во рамки на подесувањето на релеа, релеа се активира, иницирајќи заштитна акција.
За да се осигура целосна заштита, системите за заштита на растојание се инсталирани на двата краја на линијата за пренос, и се установува врска за комуникација помеѓу овие крајни точки, како што е прикажано на Слика 3. Оваа комуникација овозможува координирано функционирање на релеа на секој крај, подобрувајќи го општата ефективност на системот за заштита.
Перформанси и карактеристики на релеа за растојание
Слика 3 – Дијаграм на заштита на растојание на високонапонска линија
Перформансите на релеа за растојание се главно оценуваат според две клучни параметри: точност на достигнување и време на функционирање.
Точност на достигнување
Точноста на достигнување вклучува споредба на реалната омска достигнувања на релеа за растојание под реални, практични услови со неговата предодредена омска вредност. Овој метрик е значително влијан од напонот применет на релеа во време на грешка. Низок или искривен напон може да доведе до неточности во месаната импеданса, што влијае на способноста на релеа да го идентификува правилно местото на грешка во неговата одредена достигнувања. Повеќе, техники за мерење на импеданса користени во конкретни дизајни на релеа играат важна улога. Различни алгоритми и хардверски конфигурации може да донесат различни нивоа на прецизност, што влијае на општата точност на достигнување на релеа.
Време на функционирање
Времето на функционирање на релеа за растојание е променлив величин кој зависи од повеќе фактори. Магнитудата на стрми при грешка има директен ефект; повисоки стрми при грешка понекогаш може да предизвика брзо функционирање, додека низки стрми може да резултираат со подолго време на одговор. Положбата на грешката во однос на подесувањето на релеа исто така е важна. Грешки поблиски до изворот или во одредена близина до релеа може да предизвикаат брз одговор споредно со оние подалеку. Повеќе, точката на напонската волна каде што се случува грешката може да внесе варијација во времето на функционирање.
Одредени транзиторни грешки на сигналите за мерење, кои се поврзани со специфичните техники за мерење користени во дизајнот на релеа, може да усложнат работата. На пример, грешки генерираани од Капацитивни трансформатори за напон (CVT) или насытени трансформатори за стрми (CT) може значително да забават функционирањето на релеа, особено за грешки што се случуваат блиску до точката на достигнување. Овие транзиторни грешки може да искриват напонските и стрминските сигнали, доведувајќи до погрешна интерпретација на импедансата и следбенично забавување на активацијата на релеа.
Кarakтеристики на релеа за растојание
Кarakтеристиките на релеа за растојание, често наречени форма на заштита, се графички претставени како функција на отпорот (R) и импедансата (X) на R/X или адмитанс дијаграм. Две од најтипичните форми се круговата (mho карактеристика) и четириаголникот. Овие карактеристични форми се илустрирани
