Основи на релейната защита: Типове неисправности на предавателните линии и основни схеми за защита

1. Видове повреди в електрическите мрежи

Междуфазни повреди:

• Трехфазно късо свързване

• Двухфазно късо свързване

Повреди на земята:

• Еднофазна повреда на земята

• Двухфазна повреда на земята

• Трехфазна повреда на земята

2. Определение на релейните защитни устройства
Когато се появи нередност или повреда в компонент от електрическата система, релейните защитни устройства са тези, които бързо и избирателно изолират дефектния или нереден компонент от системата, осигурявайки продължаването на нормалната работа на останалото здраво оборудване.

Примери включват: защита при претоварка, дистанционна защита, защита при нулева последователност и защита при високочестотни сигнали.

• Основна защита: Засилене, което удовлетворява основните изисквания за стабилност на системата и безопасност на оборудването при късо свързване. То действа първо, за да спре автоматичния ключ и избирателно да изчисти повредите в защитеното оборудване или целия линия.

• Резервна защита: Засилене, което премахва повредата, ако основната защита или автоматичният ключ не функционират.

• Помощна защита: Проста защита, добавена, за да компенсира ограниченията в основната и резервната защита.

3. Ролята на релейната защита в преходните линии
По време на работа преходните линии могат да преживеят повреди поради силни ветрове, лед и сняг, удари на мълнии, външни повреди, провал на изолацията или замърсяване. В такива случаи, релейното защитно устройство може бързо и избирателно да действа, като спира ключа (прекъсвателя) на линията.

Ако повредата е преходна, ключът успешно се затваря след изчезването на повредата, възстановявайки безопасното доставяне на енергия. Ако повредата е постоянна, повторното затваряне се проваля, и дефектната линия бързо се изолира, осигурявайки непрекъснато доставяне на енергия до здравите линии.

4. Устройства за защита при претоварка
Устройствата за защита при претоварка са проектирани, базирани на значителното увеличение на тока по време на повреда в линията. Когато токът при повреда достигне настройката на защитата (ток на задействане), устройството започва да действа. След достигане на настройката за забавяне, ключът на линията се спира.

Общи типове включват:

• Бърза защита при претоварка: Проста, надеждна и бързо действаща, но защитава само част (обикновено 80–85%) от същата линия.

• Защита при претоварка с забавяне: Действа с кратко забавяне, защитава цялата дължина на линията и координира с бързата защита на следващата линия надолу.

• Защита при претоварка: Настроена, за да избегне максималния ток на зареждане. Тя защитава цялата дължина на линията и цялата дължина на следващата линия, служейки като резервна защита.

• Направлена защита при претоварка: Добавя елемент за насочен поток на мощност към защитата при претоварка. Действа само, когато мощността при повредата тече от шина към линия, предотвратявайки грешни действия при обратни повреди.

5. Устройства за дистанционна защита
Дистанционната защита реагира на импеданса (или разстоянието) между точката на повредата и точката на инсталация на защитата. Има отлични направлени характеристики и широко се използва в високо напрегнати кръгови мрежи. Обикновено се използва триетапна дистанционна защита:

• Зона I: Бързо действие, защитава 80%–85% от дължината на линията.

• Зона II: Защитава цялата дължина на линията и се разширява в част от следващата линия (обикновено Зона I на съседната линия).

• Зона III: Защитава цялата дължина на тази линия и следващата линия, служейки като резервна защита за Зони I и II.

6. Устройства за защита при нулева последователност
В системи с директно заземена нейтрална точка (известни също като системи с висок ток на повреда на земята), еднофазна повреда на земята произвежда значителен ток на нулева последователност. Устройствата, които използват този ток, се наричат устройства за защита при нулева последователност. Често се използва триетапна конфигурация:

• Етап I: Бърза защита при нулева последователност, покрива 70%–80% от дължината на линията.

• Етап II: Защита при нулева последователност с забавяне, покрива цялата дължина на линията и част от следващата линия.

• Етап III: Защита при претоварка на нулева последователност, покрива цялата линия и служи като резервна защита за следващата линия.

7. Устройства за високочестотна защита
Високочестотната защита преобразува фазовия ъгъл (или насочен поток на мощност) на токовете на двете крайности на линията в високочестотни сигнали, които се предават чрез високочестотен канал до противоположната крайност. Системата сравнява фазата на тока или насочен поток на мощност на двете крайности.

Тази защита реагира само на повреди в защитения участък на линията и не изисква координация с линиите надолу. Действа без забавяне, позволявайки бързо изчистване на всяка повреда по защитената линия.

Според принципите на функциониране, високочестотната защита се класифицира на:

• Блокиращ тип (сравнение на насочен поток): Сравнява насочен поток на мощност на двете крайности.

• Тип за сравнение на фази: Сравнява фазовите ъгли на тока на двете крайности.

8. Устройства за автоматично повторно затваряне
Устройството за автоматично повторно затваряне е това, което автоматично затваря ключа след като той се е спрял.

Функция:

• За преходни повреди, след изчезването на повредата, устройството бързо затваря ключа, възстановявайки нормалното доставяне на енергия.

• За постоянни повреди, повторното затваряне се проваля, ключът се спира отново, и дефектната линия се изолира, осигурявайки продължаване на доставянето на енергия до здравите линии.

9. Регистратор на повреди в линията
Устройство, което автоматично записва формите на тока и напрежението преди и по време на повреда в линията, както и времето и статуса на операциите с ключа.

Чрез анализ на записаните форми, типа на повредата може да бъде точно определен, и приблизителното местоположение на повредата може да бъде изчислена. Това предоставя важни данни за анализ на повредите, устраняване на проблемите и възстановяване на нормалното доставяне на енергия.