Основи захисту реле: Типи аварій ліній передачі та основні схеми захисту

1. Типи аварій на електропроводних лініях

Фазові аварії:

• Трифазне коротке замикання

• Двофазне коротке замикання

Земельні аварії:

• Однофазна земельна аварія

• Двофазна земельна аварія

• Трифазна земельна аварія

2. Визначення пристроїв релейної захисти
При виникненні неполадки або аварії у компоненті енергетичної системи, пристрої релейної захисти можуть швидко та селективно відокремити аварійний або неправильний компонент від системи, забезпечуючи продовжене нормальне функціонування залишкового здорового обладнання.

Приклади: захист від надмірного струму, дистанційний захист, захист нульової послідовності та високочастотний захист.

• Основний захист: захист, який задовольняє основні вимоги до стабільності системи та безпеки обладнання під час короткозамкнення. Він спрацьовує першим, щоб відключити автоматичний вимикач і селективно вилучити аварії на захищеному обладнанні або всій лінії.

• Резервний захист: захист, який вилучає аварію, якщо основний захист або автоматичний вимикач не спрацювали.

• Додатковий захист: простий захист, доданий для компенсації обмежень основного та резервного захисту.

3. Роль релейної захисти на передавальних лініях
Під час експлуатації передавальні лінії можуть зазнати аварій через сильні вітри, лід та сніг, удари блискавок, зовнішні пошкодження, втрату ізоляції або забруднення. У таких випадках пристрій релейної захисти може діяти швидко та селективно, відключаючи вимикач лінії (вимикач).

Якщо аварія тимчасова, вимикач успішно закривається після зникнення аварії, відновлюючи безпечне надходження електроенергії. Якщо аварія постійна, повторне закриття не вдається, і аварійна лінія швидко відокремлюється, забезпечуючи неперервне надходження електроенергії на здорові лінії.

4. Пристрої захисту від надмірного струму
Пристрої захисту від надмірного струму розроблені на основі значного збільшення струму під час аварії на лінії. Коли аварійний струм досягає параметрів захисту (підйомний струм), пристрій починає діяти. Після досягнення параметрів затримки вимикач лінії відключається.

Поширені типи:

• Миттєвий захист від надмірного струму: простий, надійний та швидкодіючий, але захищає лише частину (зазвичай 80–85%) однієї лінії.

• Захист від надмірного струму з затримкою: діє з короткою затримкою, захищає всю довжину лінії та координується з миттєвим захистом наступної лінії.

• Захист від надмірного струму: налаштований, щоб уникнути максимальної струмової навантаженості. Захищає всю довжину лінії та наступної лінії, виступаючи як резервний захист.

• Направлений захист від надмірного струму: додає елемент напрямку потужності до захисту від надмірного струму. Спрацьовує лише при потоці аварійної потужності від шини до лінії, запобігаючи помилковому відключенню при аваріях в протилежному напрямку.

5. Дистанційні пристрої захисту
Дистанційний захист реагує на імпеданс (або відстань) між точкою аварії та точкою встановлення захисту. Має відмінні характеристики напрямку та широко використовується на високонапругових кільцевих мережах. Зазвичай використовується триступенева дистанційна захиста:

• Зона I: миттєве відключення, захищає 80%–85% довжини лінії.

• Зона II: защищає всю довжину лінії та частина наступної лінії (зазвичай зона I суміжної лінії).

• Зона III: защищає повну довжину цієї лінії та наступної, виступаючи як резерв для зон I та II.

6. Пристрої захисту нульової послідовності струму
У системах з прямою заземленням (також відомі як системи з високим струмом земельної аварії), однофазна земельна аварія створює значний струм нульової послідовності. Пристрої, які використовують цей струм, називаються пристроями захисту нульової послідовності. Зазвичай використовується триступенева конфігурація:

• Ступінь I: миттєвий захист нульової послідовності, покриває 70%–80% довжини лінії.

• Ступінь II: захист нульової послідовності з затримкою, покриває всю довжину лінії та частину наступної лінії.

• Ступінь III: захист від надмірного струму нульової послідовності, покриває повну довжину лінії та служить як резерв для наступної лінії.

7. Високочастотні пристрої захисту
Високочастотний захист перетворює кут фази (або напрямок потужності) струмів на обох кінцях лінії на високочастотні сигнали, які передаються через високочастотний канал на протилежний кінець. Система порівнює фазу струму або напрямок потужності на обох кінцях.

Цей захист реагує лише на аварії всередині захищеної секції лінії та не потребує координації з наступними лініями. Він діє без затримки, забезпечуючи швидке вилучення будь-якої аварії вздовж захищеної лінії.

На основі принципів роботи, високочастотний захист класифікується на:

• Блокуючий тип (порівняння напрямків): порівнює напрямок потужності на обох кінцях.

• Тип порівняння фаз: порівнює кути фаз струмів на обох кінцях.

8. Автоматичні пристрої повторного включення
Автоматичний пристрій повторного включення — це пристрій, який автоматично повторно включає вимикач після його відключення.

Функція:

• Для тимчасових аварій, після зникнення аварії, пристрій швидко повторно включає вимикач, відновлюючи нормальне надходження електроенергії.

• Для постійних аварій, повторне включення не вдається, вимикач відключається знову, і аварійна лінія відокремлюється, забезпечуючи продовжене надходження електроенергії на здорові лінії.

9. Регістратор аварій ліній
Пристрій, який автоматично записує форми сигналів струму та напруги перед та під час аварії на лінії, разом з часом та станом вимикача.

Аналізуючи записані форми сигналів, можна точно визначити тип аварії та приблизно розрахувати місце аварії. Це надає важливі дані для аналізу аварій, вирішення проблем та відновлення нормального надходження електроенергії.