Реле защиты линии: Полное руководство
Реле защиты питания является устройством, которое защищает линии питания от различных видов неисправностей, таких как короткие замыкания, перегрузки, заземления и обрыв проводников. Линия питания — это линия передачи или распределения, которая передает энергию от подстанции к нагрузке или другой подстанции. Реле защиты питания необходимы для обеспечения надежности и безопасности систем энергоснабжения, так как они могут быстро обнаруживать и изолировать неисправности, предотвращать повреждение оборудования и минимизировать отключения электроэнергии.
Что такое реле дистанционной защиты?
Одним из самых распространенных типов реле защиты питания является реле дистанционной защиты, также известное как реле сопротивления. Реле дистанционной защиты измеряет сопротивление (Z) линии питания, используя значения напряжения (V) и тока (I), полученные от соответствующего потенциального трансформатора (PT) и токового трансформатора (CT). Сопротивление рассчитывается путем деления напряжения на ток: Z = V/I.
Реле дистанционной защиты сравнивает измеренное сопротивление с заранее установленным значением, которое представляет собой максимальное допустимое сопротивление для нормальной работы. Если измеренное сопротивление ниже установленного значения, это означает, что на линии питания произошла неисправность, и реле отправит сигнал на выключение автоматического выключателя для изоляции неисправности. Реле также может отображать параметры неисправности, такие как ток неисправности, напряжение, сопротивление, реактивное сопротивление и расстояние до неисправности, на своем экране.
Расстояние до неисправности — это расстояние от места установки реле до места неисправности, которое можно оценить, умножив измеренное сопротивление на сопротивление линии на каждый километр. Например, если измеренное сопротивление составляет 10 Ом, а сопротивление линии на каждый километр составляет 0,4 Ом/км, то расстояние до неисправности равно 10 x 0,4 = 4 км. Знание расстояния до неисправности помогает быстро определить и устранить неисправность.
Как работает четырехугольная характеристика?
Реле дистанционной защиты может иметь различные рабочие характеристики, такие как круговая, мхо, четырехугольная или многоугольная. Четырехугольная характеристика является популярным выбором для современных числовых реле, так как она предлагает большую гибкость и точность при настройке зон защиты.
Четырехугольная характеристика — это график в форме параллелограмма, который определяет зону защиты реле. График имеет четыре оси: прямое сопротивление (R F), обратное сопротивление (R B), прямая реактивная составляющая (X F) и обратная реактивная составляющая (X B). График также имеет угол наклона, называемый углом характеристики реле (RCA), который определяет форму параллелограмма.
Четырехугольную характеристику можно построить, следуя следующим шагам:
Установите значение R F на положительной оси X и значение R B на отрицательной оси X.
Установите значение X F на положительной оси Y и значение X B на отрицательной оси Y.
Проведите линию от R F к X F с углом наклона RCA.
Проведите линию от R B к X B с углом наклона RCA.
Завершите параллелограмм, соединив R F с R B и X F с X B.
Зона защиты находится внутри параллелограмма, что означает, что если измеренное сопротивление попадает в эту область, реле будет срабатывать. Четырехугольная характеристика может покрывать четыре квадранта работы:
Первый квадрант (значения R и X положительны): этот квадрант представляет индуктивную нагрузку и прямую неисправность от реле.
Второй квадрант (R отрицательно, X положительно): этот квадрант представляет емкостную нагрузку и обратную неисправность от реле.
Третий квадрант (значения R и X отрицательны): этот квадрант представляет индуктивную нагрузку и обратную неисправность от реле.
Четвертый квадрант (R положительно, X отрицательно): этот квадрант представляет емкостную нагрузку и прямую неисправность от реле.
Какие существуют разные зоны работы?
Реле дистанционной защиты может иметь разные зоны работы, которые определяются различными значениями сопротивления и времени задержки. Зоны разработаны для координации с другими реле в системе и предоставления резервной защиты для смежных линий питания.
Типичные зоны работы реле дистанционной защиты:
Зона 1: эта зона охватывает 80% до 90% длины линии питания и не имеет временной задержки. Она обеспечивает основную защиту от неисправностей в этой зоне и срабатывает мгновенно.
Зона 2: эта зона охватывает 100% до 120% длины линии питания и имеет короткую временную задержку (обычно 0,3 до 0,5 секунды). Она обеспечивает резервную защиту от неисправностей за пределами зоны 1 или на смежных линиях питания.
Зона 3: эта зона охватывает 120% до 150% длины линии питания и имеет более длительную временную задержку (обычно 1 до 2 секунды). Она обеспечивает резервную защиту от неисправностей за пределами зоны 2 или на удаленных линиях питания.
Некоторые реле также могут иметь дополнительные зоны, такие как зона 4 для учета нагрузки или зона 5 для превышающих неисправностей.
Какие существуют другие типы реле защиты линий питания?
Помимо реле дистанционной защиты, существуют другие типы реле защиты линий питания, которые могут использоваться для разных применений или в сочетании с реле дистанционной защиты. Некоторые примеры:
Реле защиты от перегрузки: эти реле измеряют только ток и срабатывают, когда он превышает установленное значение. Они просты, недороги и широко используются для радиальных линий питания.
Дифференциальные реле защиты: эти реле сравнивают входные токи с обоих концов линии питания и срабатывают, когда между ними возникает несбалансированность. Они быстры, селективны и чувствительны для коротких линий питания или шин.
Реле направления: эти реле измеряют как ток, так и напряжение и определяют их фазовый угол. Они срабатывают только тогда, когда ток течет в определенном направлении относительно напряжения. Они полезны для петлевых или параллельных линий питания.
Реле обнаружения дуговых пробоев: эти реле используют датчики света и высокоскоростное обнаружение перегрузки тока для идентификации событий дуговых пробоев на линиях питания. Они срабатывают быстрее, чем обычные реле, и повышают безопасность персонала.
Как выбрать реле защиты линий питания?
Выбор реле защиты линий питания зависит от различных факторов, таких как:
Тип, длина, конфигурация, загрузка, заземление и уровень изоляции линий питания
Доступность, точность, стоимость, обслуживание, связь и интеграция реле
Согласование, селективность, чувствительность, скорость, надежность, безопасность и стабильность схем защиты
Стандарты, регуляции, коды, политики и практики операторов систем энергоснабжения
Некоторые общие рекомендации по выбору реле защиты линий питания:
Выбирайте числовые реле вместо электромеханических или статических реле для лучшей производительности, функциональности, гибкости и диагностики
Выбирайте реле дистанционной защиты вместо реле защиты от перегрузки или дифференциальные реле защиты для длинных или сложных линий питания
Выбирайте четырехугольные характеристики вместо круговых или мхо-характеристик для большей точности и адаптивности
Выбирайте низкоэнергетические аналоговые датчики вместо традиционных входов тока/напряжения для уменьшения размера, веса и рисков безопасности
Выбирайте реле обнаружения дуговых пробоев вместо традиционных реле для более быстрого срабатывания и безопасности персонала.
Заключение
Реле защиты линий питания являются важными устройствами, которые защищают линии питания от различных видов неисправностей. Они могут улучшить надежность, безопасность и эффективность систем энергоснабжения, быстро обнаруживая и изолируя неисправности, предотвращая повреждение оборудования и минимизируя отключения электроэнергии.
