Elektrik hatlarının röle koruması nasıldır?

Elektriğin sürekli ve güvenilir bir şekilde tüketicilere ulaştırılması, enerji mühendislerinin sürekli çözdüğü ana görevlerden biridir. Bunu sağlamak için dağıtım trafo merkezlerinden ve bağlantı elektrik hatlarından oluşan elektrik şebekeleri oluşturuldu. Enerjiyi uzun mesafelere taşımak için, bağlantı tellerinin asıldığı destekler kullanılır. Kendileri ve zemin arasında bir ortam havası tabakası ile izole edilirler. Bu tür hatlara yalıtım türüne göre havai hatlar denir.

Ulaşım karayolu mesafesi kısa ise veya güvenlik nedeniyle elektrik hattını zemine gizlemek gerekiyorsa kablolar kullanılır.

Havai ve kablo elektrik hatları, değeri elektrik şebekesinin yapısı tarafından belirlenen sürekli voltaj altındadır.

Güç hatlarının röle korumasının amacı

Bir kablo veya uzatılmış havai hat üzerinde herhangi bir yerde izolasyon arızası olması durumunda, hatta uygulanan voltaj, hasarlı kısımda bir kaçak veya kısa devre akımı oluşturur.

İzolasyonun kırılma nedenleri, yıkıcı etkilerini ortadan kaldıran veya devam ettiren çeşitli faktörler olabilir. Örneğin, bir elektrik hattının telleri arasında uçan bir leylek, kanatları ve yanıklarıyla yakına düşerek fazdan faza bir devre oluşturur.

Veya bir fırtına sırasında desteğe çok yakın büyüyen bir ağaç, şiddetli bir rüzgarla tellerin üzerine devrilerek tellerin kısa devre yapmasına neden oldu.

İlk durumda, kısa devre kısa bir süre için meydana geldi ve ortadan kalktı ve ikinci durumda, yalıtım ihlali uzun vadeli nitelikteydi ve bakım personeli tarafından giderilmesini gerektirdi.

Bu tür hasarlar enerji santrallerine büyük zararlar verebilir. Ortaya çıkan kısa devrelerin akımları, yalnızca elektrik hatlarının tellerini yakmakla kalmayıp aynı zamanda elektrik trafo merkezlerinin güç ekipmanlarını da yok edebilen çok büyük bir termal enerjiye sahiptir.

Bu sebeplerden dolayı elektrik hatlarında meydana gelen herhangi bir hasar derhal onarılmalıdır. Bu, besleme tarafındaki arızalı hattaki voltajın kesilmesiyle sağlanır. Böyle bir güç hattı her iki taraftan da güç alıyorsa, her ikisinin de enerjisi kesilmelidir.

Tüm elektrik hatlarının durumunun elektriksel parametrelerinin sürekli izlenmesi ve acil durumlarda voltajın her taraftan kesilmesi işlevleri, geleneksel olarak röle koruması olarak adlandırılan karmaşık teknik sistemlere atanır.

"Röle" sıfatı, tasarımları ilk elektrik hatlarının ortaya çıkmasıyla ortaya çıkan ve bugüne kadar geliştirilmekte olan elektromanyetik rölelere dayanan temel tabandan türetilmiştir.

Güç mühendislerinin uygulamalarında yaygın olarak kullanılan modüler koruyucu cihazlar mikroişlemci teknolojisi ve bilgisayar teknolojisine dayalı röle cihazlarının tamamen değiştirilmesini dışlamayın ve yerleşik geleneğe göre röle koruma cihazlarına da dahil edilir.

Röle koruma ilkeleri

Ağ İzleme Yetkilileri

Güç hatlarının elektriksel parametrelerini izlemek için, ağdaki normal moddan herhangi bir sapmayı sürekli olarak izleyebilen ve aynı zamanda güvenli çalışma koşullarını karşılayan ölçüm cihazlarının olması gerekir.

Tüm gerilimlere sahip güç hatlarında, bu işlev ölçüm transformatörlerine atanır ve bunlar transformatörler olarak sınıflandırılır:

• akım (TT);

• gerilim (VT).

Koruyucu işlemin kalitesi, tüm elektrik sisteminin güvenilirliği için birincil öneme sahip olduğu için, metrolojik özelliklerine göre belirlenen ölçüm CT'leri ve VT'lere, işlemin doğruluğu için artan gereksinimler uygulanır.

Röle koruma ve otomasyon cihazlarında (röle koruma ve otomasyon) kullanım için ölçüm transformatörlerinin doğruluk sınıfları «0,5», «0,2» ve «P» değerleri ile standardize edilmiştir.

Enstrüman gerilim trafoları

110 kV havai hat üzerine gerilim trafolarının montajına ilişkin genel bir görünüm aşağıdaki fotoğrafta gösterilmiştir.

Burada VT'lerin bir uzatma hattı boyunca herhangi bir yere değil, bir elektrik trafo merkezinin şalt cihazına monte edildiği görülebilir. Her transformatör, birincil terminalleri ile havai hat ve toprak devresinin ilgili iletkenine bağlanır.

İkincil sargılardan dönüştürülen voltaj, güç kablosunun karşılık gelen iletkenleri aracılığıyla 1P ve 2P anahtarları aracılığıyla verilir. Koruyucu ve ölçüm cihazlarında kullanım için, ikincil sargılar, VT-110 kV için fotoğrafta gösterildiği gibi "yıldız" ve "üçgen" şemasına göre bağlanır.

Azaltmak için gerilim kaybı ve röle korumasının hassas çalışması, özel bir güç kablosu kullanılır ve kurulumu ve çalıştırılması için artan gereksinimler uygulanır.

Ölçüm VT'leri, her bir hat gerilimi türü için oluşturulur ve belirli görevleri gerçekleştirmek için farklı şemalara göre değiştirilebilir. Ancak hepsi, birincil harmoniklerin tüm özelliklerini belirli bir ölçekte doğru bir şekilde kopyalayıp vurgulayarak, iletim hattı voltajının doğrusal değerini 100 voltluk ikincil bir değere dönüştürme genel ilkesi üzerinde çalışır.

VT'nin dönüşüm oranı, birincil ve ikincil devrelerin hat voltajlarının oranı ile belirlenir. Örneğin ele alınan 110 kV havai hat için şu şekilde yazılır: 110000/100.

Enstrüman akım trafoları

Bu cihazlar ayrıca birincil hat yükünü, birincil akımın harmoniklerindeki herhangi bir değişikliğin maksimum tekrarı ile ikincil değerlere dönüştürür.

Elektrikli ekipmanların daha kolay çalıştırılması ve bakımı için trafo merkezlerinin dağıtım cihazlarına da kurulurlar.

Akım transformatörleri Havai hat devresine VT'den farklı bir şekilde dahil edilirler: genellikle doğru akım teli şeklinde yalnızca bir dönüşle temsil edilen birincil sargılarıyla, hat fazının her bir teline basitçe kesilirler.Bu, yukarıdaki fotoğrafta açıkça görülebilir.

CT dönüşüm oranı, güç hattının tasarımı aşamasında nominal değerlerin seçim oranı ile belirlenir. Örneğin, güç hattı 600 amper taşıyacak şekilde tasarlanmışsa ve CT sekonderinden 5 A çıkarılacaksa, 600/5 tanımlaması kullanılır.

Elektrikte kullanılan sekonder akımların değerleri için iki standart kabul edilmektedir:

• 110 kV dahil tüm CT'ler için 5 A;

• 330 kV ve üzeri hatlar için 1 A.

İkincil TT sargıları, farklı şemalara göre koruyucu cihazlara bağlantı için bağlanır:

• tam yıldız;

• eksik yıldız;

• üçgen.

Her bileşiğin kendine özgü özellikleri vardır ve belirli koruma türleri için farklı şekillerde kullanılır. Fotoğrafta akım trafolarını ve akım rölesi bobinlerini tam bir yıldız devresine bağlamanın bir örneği gösterilmektedir.

Bu, birçok koruyucu röle devresinde kullanılan en basit ve en yaygın harmonik filtredir. İçinde, her fazdan gelen akımlar, aynı adı taşıyan ayrı bir röle tarafından kontrol edilir ve tüm vektörlerin toplamı, ortak nötr kabloya dahil olan bobinden geçer.

Akım ve gerilim ölçüm trafolarının kullanım yöntemi, röle koruma donanımında kullanımları ve mantığın çalışması için algoritmaların oluşturulması için güç ekipmanı üzerinde gerçekleşen birincil işlemlerin doğru bir ölçekte ikincil devreye aktarılmasını mümkün kılar. acil durum ekipman işlemlerini ortadan kaldıran cihazlar.

Alınan bilgileri işlemek için yetkililer

Röle korumasında, ana çalışma elemanı bir röledir — iki ana işlevi yerine getiren bir elektrikli cihaz:

• gözlemlenen parametrenin, örneğin akımın kalitesini izler ve normal modda, temas sisteminin durumunu istikrarlı bir şekilde korur ve değiştirmez;

• ayar noktası veya yanıt eşiği adı verilen kritik bir değere ulaşıldığında, kontaklarının konumunu hemen değiştirir ve gözlemlenen değer normal aralığa dönene kadar bu durumda kalır.

İkincil devrelerde akım ve gerilim rölelerini anahtarlamak için devre oluşturma ilkeleri, sinüzoidal harmoniklerin karmaşık bir düzlemde temsilleriyle vektörel büyüklüklerle temsilini anlamaya yardımcı olur.

Resmin alt kısmında, tüketici güç kaynağının çalışma modunda A, B, C üç fazında sinüzoidlerin tipik bir dağılım durumu için bir vektör diyagramı gösterilmektedir.

Akım ve gerilim devrelerinin durumunun izlenmesi

Kısmen, ikincil sinyalleri işleme ilkesi, ORU-110'un tam yıldız ve VT şemasına göre CT ve röle sargılarını açma devresinde gösterilmektedir. Bu yöntem, vektörleri aşağıdaki şekillerde eklemenizi sağlar.

Röle bobininin bu fazların herhangi bir harmoniğine dahil edilmesi, içinde meydana gelen süreçleri tam olarak kontrol etmenizi ve kaza durumunda devreyi devre dışı bırakmanızı sağlar. Bunu yapmak için, akım veya gerilim için uygun tasarımlı röle cihazlarının kullanılması yeterlidir.

Yukarıdaki şemalar, farklı filtrelerin çok yönlü kullanımının özel bir durumudur.

Hattan geçen gücü kontrol etme yöntemleri

Röle koruma cihazları, tüm aynı akım ve gerilim trafolarının okumalarına göre güç değerini kontrol eder.Bu durumda, aralarındaki toplam, aktif ve reaktif gücün iyi bilinen formülleri ve oranları ile bunların akım ve gerilim vektörleri ile ifade edilen değerleri kullanılır.

Akım vektörünün, hat direncine uygulanan emf tarafından oluşturulduğu ve aktif ve reaktif kısımlarını eşit olarak yendiği anlaşılmaktadır. Ancak aynı zamanda Ua ve Up bileşenlerinin bulunduğu bölümlerde gerilim üçgeni ile açıklanan yasalara göre gerilim düşümü meydana gelir.

Güç, hattın bir ucundan diğerine aktarılabilir ve hatta elektrik taşınırken tersine çevrilebilir.

Yönündeki değişiklikler aşağıdakilerin sonucudur:

• işletme personeli tarafından yüklerin değiştirilmesi;

• geçici olayların ve diğer faktörlerin etkisiyle sistemdeki güç dalgalanmaları;

• acil durum modlarının ortaya çıkışı.

Röle koruma ve otomasyon sisteminin bir parçası olarak çalışan güç röleleri (PM'ler), yönlerindeki dalgalanmaları hesaba katar ve kritik değere ulaşıldığında çalışacak şekilde yapılandırılır.

Hat direnci kontrol yöntemleri

Elektriksel direnç ölçümlerine göre kısa devre konumuna olan mesafeyi hesaplayan röle koruma cihazlarına mesafe veya kısaca DZ koruma denir. Çalışmalarında akım ve gerilim trafo devrelerini de kullanırlar.

Direnci ölçmek için şunu kullanın: Ohm yasasının bir ifadesiele alınan devre bölümü için açıklanmıştır.

Sinüzoidal bir akım aktif, kapasitif ve endüktif dirençten geçtiğinde üzerlerindeki voltaj düşüş vektörü farklı yönlerde sapar. Bu, koruyucu rölenin davranışı tarafından dikkate alınır.

Röle koruma ve otomasyon cihazlarında bu prensibe göre birçok direnç rölesi (RS) çalışır.

Hat frekansı kontrol yöntemleri

Güç hattından iletilen akımın harmoniklerinin salınım periyodunun kararlılığını sağlamak için frekans kontrol röleleri kullanılır. Dahili jeneratör tarafından üretilen referans sinüs dalgasını lineer ölçüm transformatörleri tarafından elde edilen frekansla karşılaştırma prensibi ile çalışırlar.

Frekans rölesi bu iki sinyali işledikten sonra gözlenen harmoniğin kalitesini belirler ve ayarlanan değere ulaşıldığında kontak sisteminin konumunu değiştirir.

Dijital korumalarla hat parametresi kontrolünün özellikleri

Röle teknolojilerinin yerini alan mikroişlemci geliştirmeleri, TT ve VT ölçüm transformatörlerinden çıkarılan akım ve gerilimlerin ikincil değerleri olmadan da çalışamaz.

Dijital korumaların çalışması için, ikincil sinüs dalgası hakkındaki bilgiler, bir analog sinyal üzerine yüksek bir frekansın bindirilmesinden ve kontrol edilen parametrenin genliğinin grafiklerin kesişme noktasında sabitlenmesinden oluşan örnekleme yöntemleriyle işlenir.

Küçük örnekleme adımı, hızlı işleme yöntemleri ve matematiksel yaklaşım yönteminin kullanılması nedeniyle, sekonder akımların ve gerilimlerin ölçümünün yüksek doğruluğu elde edilir.

Bu şekilde hesaplanan sayısal değerler, mikroişlemcili cihazların çalışması için algoritmada kullanılır.

Röle koruması ve otomasyonun mantıksal kısmı

Elektrik hattı boyunca iletilen elektriğin akım ve gerilimlerinin başlangıç ​​değerleri, akım, gerilim, güç, direnç ve frekans için röle cihazlarının hassas organları tarafından alınan ve filtrelerle işlenmek üzere seçilen transformatörler ölçü alınarak modellendikten sonra, mantık rölelerinin devrelerinin sırasıdır.

Tasarımları, operasyonel olarak da adlandırılan ek bir sabit, doğrultulmuş veya alternatif voltaj kaynağından çalışan rölelere dayanır ve bununla beslenen devreler çalışır durumdadır. Bu terimin teknik bir anlamı vardır: anahtarlarını gereksiz gecikmeler olmaksızın çok hızlı bir şekilde gerçekleştirmek.

Mantık devresinin çalışma hızı, büyük ölçüde acil durum kapatma hızını ve dolayısıyla yıkıcı sonuçlarının derecesini belirler.

Görevlerini yerine getirme biçimlerine göre, çalışma devrelerinde çalışan rölelere ara denir: ölçüm koruma cihazından bir sinyal alırlar ve kontaklarını yürütme organlarına çevirerek iletirler: çıkış röleleri, solenoidler, bağlantıyı kesmek veya güç anahtarlarını kapatmak için elektromıknatıslar .

Ara röleler genellikle bir devre yapmak veya devreyi kesmek için çalışan birkaç çift kontağa sahiptir. Farklı röle koruma cihazları arasında komutları aynı anda yeniden oluşturmak için kullanılırlar.

Röle korumasının çalışma algoritmasında, seçicilik ilkesini sağlamak ve belirli bir algoritmanın sırasını oluşturmak için genellikle bir gecikme eklenir. Kurulum sırasında koruma işlemini engeller.

Bu gecikme girişi, kontaklarının hızını etkileyen bir saat mekanizmasına sahip özel zaman röleleri (RV'ler) kullanılarak oluşturulur.

Röle korumasının mantık kısmı, belirli bir konfigürasyon ve voltajdaki bir güç hattında meydana gelebilecek farklı durumlar için tasarlanmış birçok algoritmadan birini kullanır.

Örnek olarak, güç hattı akımının kontrolüne dayalı iki röle koruma mantığının çalışmasına ilişkin yalnızca bazı isimler verebiliriz:

• güç yönünü (RM rölesi nedeniyle) veya onsuz dikkate alarak gecikmesiz veya gecikmeli (RF seçiciliğini garanti eder) akım kesintisi (hız göstergesi);

• aşırı akım koruması, hat düşük voltaj kontrolleri ile birlikte veya bu kontroller olmaksızın, bağlantı kesme ile aynı kontrollerle sağlanabilir.

Çeşitli cihazların otomasyon unsurları genellikle röle koruma mantığının çalışmasına dahil edilir, örneğin:

• tek fazlı veya üç fazlı güç anahtarı tekrar kapama;

• yedek güç kaynağını açmak;

• hızlanma;

• frekans boşaltma

Hat korumasının mantık kısmı, 10 kV'a kadar gerilime sahip harici komple anahtarlama cihazları (KRUN) için tipik olan veya röle odasında birkaç 2x0,8 m panel kaplayan güç anahtarının hemen üzerindeki küçük bir röle bölmesinde yapılabilir. .

Örneğin, 330 kV'luk bir hat için koruma mantığı, ayrı koruma panellerine yerleştirilebilir:

• rezerv;

• DZ — uzak;

• DFZ — diferansiyel faz;

• VCHB — yüksek frekans engelleme;

• OAPV;

• hızlanma.

Çıkış devreleri

Çıkış devreleri, lineer röle korumasının son elemanı olarak hizmet eder ve mantıkları da ara rölelerin kullanımına dayanır.

Çıkış devreleri, hat kesicilerin çalışma sırasını oluşturur ve bitişik bağlantılar, cihazlar (örneğin, kesici arıza koruması - kesicinin acil açması) ve diğer röle koruma ve otomasyon elemanları ile etkileşimi belirler.

Basit hat korumaları, kesiciyi açan yalnızca bir çıkış rölesine sahip olabilir. Dallanmış korumaya sahip karmaşık sistemlerde, belirli bir algoritmaya göre çalışan özel mantık devreleri oluşturulur.

Acil bir durumda hattaki voltajın nihai olarak kesilmesi, elektromıknatısın açma kuvveti ile harekete geçirilen bir güç anahtarı aracılığıyla gerçekleştirilir. Çalışması için güçlü yüklere dayanabilen özel güç zincirleri sağlanmıştır.Ki.