Relay ochronny linii zasilającej: kompleksowy przewodnik
Relay ochrony odgałęzienia to urządzenie chroniące linie odgałęzieniowe systemu elektroenergetycznego przed różnymi rodzajami uszkodzeń, takimi jak zwarcia, przeciążenia, zwarcia z ziemią i przerwane przewody. Odgałęzienie to linia transmisyjna lub dystrybucyjna, która transportuje energię elektryczną od stacji do obciążenia lub innej stacji. Relaje ochrony odgałęzień są niezbędne do zapewnienia niezawodności i bezpieczeństwa systemów elektroenergetycznych, ponieważ mogą szybko wykrywać i izolować uszkodzenia, zapobiegać uszkodzeniom sprzętu i minimalizować przerwy w dostawie energii.
Czym jest relaj ochrony odległościowej?
Jednym z najpopularniejszych typów relajów ochrony odgałęzień jest relaj ochrony odległościowej, znany również jako relaj impedancyjny. Relaj ochrony odległościowej mierzy impedancję (Z) linii odgałęzieniowej, używając napięcia (V) i prądu (I) z odpowiednich transformatorów potencjałowych (PT) i transformatorów prądowych (CT). Impedancja jest obliczana przez podzielenie napięcia przez prąd: Z = V/I.
Relaj ochrony odległościowej porównuje zmierzony opór z wartością ustawioną, która reprezentuje maksymalnie dopuszczalną impedancję dla normalnej pracy. Jeśli zmierzona impedancja jest niższa niż wartość ustawiona, oznacza to, że na linii odgałęzieniowej wystąpił uszkodzenie, a relaj wyśle sygnał do automatu bocznika, aby izolować uszkodzenie. Relaj może również wyświetlić parametry uszkodzenia, takie jak prąd uszkodzenia, napięcie, opór, reaktancja i odległość uszkodzenia, na swoim ekranie.
Odległość uszkodzenia to odległość od lokalizacji relaju do miejsca uszkodzenia, którą można oszacować, mnożąc zmierzony opór przez impedancję linii na kilometr. Na przykład, jeśli zmierzona impedancja wynosi 10 omów, a impedancja linii na kilometr wynosi 0,4 ohmy/km, to odległość uszkodzenia wynosi 10 x 0,4 = 4 km. Znajomość odległości uszkodzenia może pomóc w szybkim zlokalizowaniu i naprawieniu uszkodzenia.
Jak działa charakterystyka czworokątna?
Relaj ochrony odległościowej może mieć różne charakterystyki pracy, takie jak okrągła, mho, czworokątna lub wielokątna. Charakterystyka czworokątna jest popularnym wyborem dla nowoczesnych cyfrowych relajów, ponieważ oferuje większą elastyczność i dokładność w ustawianiu stref ochronnych.
Charakterystyka czworokątna to rysunek w kształcie równoległoboku, który definiuje strefę ochronną relaju. Rysunek ma cztery osie: opór naprzód (R F), opór wstecz (R B), reaktancja naprzód (X F) i reaktancja wstecz (X B). Rysunek ma również kąt nachylenia nazywany kątem charakterystycznym relaju (RCA), który określa kształt równoległoboku.
Charakterystykę czworokątną można narysować, wykonując następujące kroki:
Ustaw wartość R F na dodatniej osi X i wartość R B na ujemnej osi X.
Ustaw wartość X F na dodatniej osi Y i wartość X B na ujemnej osi Y.
Narysuj linię od R F do X F z nachyleniem RCA.
Narysuj linię od R B do X B z nachyleniem RCA.
Ukończ równoległobok, łącząc R F z R B i X F z X B.
Strefa ochronna znajduje się wewnątrz równoległoboku, co oznacza, że jeśli zmierzona impedancja mieści się w tym obszarze, relaj zaszczytnie. Charakterystyka czworokątna może obejmować cztery kwadranty działania:
Pierwszy kwadrant (wartości R i X są dodatnie): Ten kwadrant reprezentuje obciążenie indukcyjne i uszkodzenie naprzód od relaju.
Drugi kwadrant (R jest ujemne, a X jest dodatnie): Ten kwadrant reprezentuje obciążenie pojemnościowe i uszkodzenie wstecz od relaju.
Trzeci kwadrant (wartości R i X są ujemne): Ten kwadrant reprezentuje obciążenie indukcyjne i uszkodzenie wstecz od relaju.
Czwarty kwadrant (R jest dodatnie, a X jest ujemne): Ten kwadrant reprezentuje obciążenie pojemnościowe i uszkodzenie naprzód od relaju.
Jakie są różne strefy działania?
Relaj ochrony odległościowej może mieć różne strefy działania, które są zdefiniowane przez różne ustawienia wartości impedancji i opóźnienia czasowego. Strefy są zaprojektowane, aby współdziałały z innymi relajami w systemie i zapewniały ochronę awaryjną dla sąsiednich odgałęzień.
Typowe strefy działania dla relaju ochrony odległościowej to:
Strefa 1: Ta strefa obejmuje 80% do 90% długości odgałęzienia i nie ma opóźnienia czasowego. Zapewnia podstawową ochronę przed uszkodzeniami w tej strefie i natychmiastowo zaszczytnie.
Strefa 2: Ta strefa obejmuje 100% do 120% długości odgałęzienia i ma krótkie opóźnienie czasowe (zazwyczaj 0,3 do 0,5 sekundy). Zapewnia ochronę awaryjną przed uszkodzeniami poza strefą 1 lub w sąsiednich odgałęzieniach.
Strefa 3: Ta strefa obejmuje 120% do 150% długości odgałęzienia i ma dłuższe opóźnienie czasowe (zazwyczaj 1 do 2 sekundy). Zapewnia ochronę awaryjną przed uszkodzeniami poza strefą 2 lub w odległych odgałęzieniach.
Niektóre relaje mogą również posiadać dodatkowe strefy, takie jak Strefa 4 dla zakłóceń obciążenia lub Strefa 5 dla uszkodzeń przekraczających normę.
Jakie są inne typy relajów ochrony odgałęzień?
Oprócz relajów ochrony odległościowej istnieją inne typy relajów ochrony odgałęzień, które mogą być używane do różnych zastosowań lub w połączeniu z relajami ochrony odległościowej. Niektóre przykłady to:
Relaje ochrony przeciwprądowej: Te relaje mierzą tylko prąd i zaszczytnie, gdy przekracza on ustawioną wartość. Są proste, tanie i szeroko stosowane dla odgałęzień radialnych.
Relaje ochrony różnicowej: Te relaje porównują wejścia prądowe z obu końców odgałęzienia i zaszczytnie, gdy występuje nierównowaga między nimi. Są szybkie, selektywne i wrażliwe dla krótkich odgałęzień lub szyn rozdzielczych.
Relaje ochrony kierunkowej: Te relaje mierzą zarówno prąd, jak i napięcie, i określają ich różnicę fazową. Zaszczytnie tylko, gdy prąd płynie w określonym kierunku względem napięcia. Są przydatne dla odgałęzień pętlowych lub równoległych.
Relaje detekcji łuku elektrycznego: Te relaje wykorzystują czujniki światła i wysokoprędką detekcję przeciążeń, aby identyfikować zdarzenia łuku elektrycznego na odgałęzieniach. Zaszczytnie szybciej niż konwencjonalne relaje i poprawiają bezpieczeństwo dla personelu.
Jak wybrać relaje ochrony odgałęzień?
Wybór relajów ochrony odgałęzień zależy od różnych czynników, takich jak:
Typ, długość, konfiguracja, obciążenie, zaziemia i poziom izolacji odgałęzień
Dostępność, dokładność, koszt, konserwacja, komunikacja i integracja relajów
Koordynacja, selektywność, wrażliwość, szybkość, niezawodność, bezpieczeństwo i stabilność schematów ochrony
Standardy, przepisy, kodeksy, polityki i praktyki operatorów systemów elektroenergetycznych
Niektóre ogólne wytyczne dotyczące wyboru relajów ochrony odgałęzień to:
Wybierz numeryczne relaje zamiast elektromechanicznych lub statycznych relajów dla lepszej wydajności, funkcjonalności, elastyczności i diagnostyki
Wybierz relaje ochrony odległościowej zamiast relajów ochrony przeciwprądowej lub różnicowej dla długich lub skomplikowanych odgałęzień
Wybierz charakterystyki czworokątne zamiast okrągłych lub mho dla większej dokładności i adaptacyjności
Wybierz niskonapętowe wejścia sensorów analogowych zamiast konwencjonalnych wejść prądowych/napięciowych dla zmniejszenia rozmiaru, wagi i zagrożeń bezpieczeństwa.
Wybierz relaje detekcji łuku elektrycznego zamiast konwencjonalnych relajów dla szybszego zaszczytnienia i bezpieczeństwa personelu.
Podsumowanie
