Zasada działania zabezpieczeń zdalnych w sieciach elektrycznych 110 kV

Zabezpieczenie odległościowe (DZ) w sieciach elektrycznych klasy napięciowej 110 kV pełni funkcję zabezpieczenia rezerwowego linii wysokiego napięcia, zachowuje zabezpieczenie fazowe, które jest stosowane jako zabezpieczenie główne w sieciach elektrycznych 110 kV. DZ zabezpiecza linie napowietrzne przed zwarciem międzyfazowym. Rozważ zasadę działania i urządzenia realizujące działanie zabezpieczenia odległościowego w sieciach elektrycznych 110 kV.

Zasada działania zabezpieczenia zdalnego opiera się na obliczeniu odległości, odległości do miejsca awarii. Do obliczenia odległości do miejsca zwarcia linii elektroenergetycznej wysokiego napięcia urządzenia realizujące funkcje zabezpieczenia odległościowego wykorzystują wartości prądu obciążenia i napięcia zabezpieczanej linii. Oznacza to, że obwody są używane do działania tego zabezpieczenia przekładniki prądowe (CT) I przekładniki napięciowe (VT) 110 kV.

Zabezpieczenia zdalne dopasowuje się do konkretnej linii elektroenergetycznej, elementu systemu elektroenergetycznego, w taki sposób, aby zapewnić ich stopniową ochronę.

Na przykład zdalne zabezpieczenie jednej z linii elektroenergetycznych ma trzy stopnie ochrony. Pierwszy stopień obejmuje prawie całą linię od strony rozdzielni, w której jest zainstalowane zabezpieczenie, drugi stopień obejmuje pozostałą część linii do sąsiedniej rozdzielni oraz niewielki fragment sieci elektrycznej wychodzącej z sąsiedniej rozdzielni, trzeci stopień scena chroni bardziej odległe sekcje. W tym przypadku drugi i trzeci stopień zabezpieczenia zdalnego zachowuje ochronę znajdującą się w sąsiedniej lub bardziej oddalonej podstacji. Rozważmy na przykład następującą sytuację.

Linia napowietrzna 110 kV łączy dwie sąsiednie stacje A i B, a na obu stacjach zainstalowane są zdalne zestawy zabezpieczające. W przypadku zwarcia na początku linii po stronie podstacji A zadziała zabezpieczenie zainstalowane w tej podstacji, natomiast zabezpieczenie w podstacji B utrzyma zabezpieczenie w podstacji A. W takim przypadku dla zabezpieczenia A uszkodzenie będzie w eksploatacji w pierwszym etapie, dla zabezpieczenia B w drugim etapie.

Z faktu, że im wyższy stopień, tym dłuższy czas zadziałania zabezpieczenia wynika, że ​​zestaw A będzie działał szybciej niż zestaw B. W takim przypadku w przypadku awarii zabezpieczenia zestawu A, po czasie ustawionym na zostanie uruchomione działanie drugiego stopnia zabezpieczenia, zestaw B...

W zależności od długości linii i konfiguracji odcinka systemu elektroenergetycznego dobiera się wymaganą liczbę stopni i odpowiedni obszar pokrycia, aby zapewnić niezawodną ochronę linii.

Jak wspomniano powyżej, każdy ze stopni ochrony ma swój własny czas reakcji. W tym przypadku, im dalej od podstacji znajduje się zwarcie, tym wyższy jest ustawiony czas zadziałania zabezpieczenia. W ten sposób zapewniona jest selektywność działania ochronnego w sąsiednich stacjach.

Istnieje coś takiego jak przyspieszenie obrony. Jeżeli wyłącznik jest wyzwalany przez zabezpieczenie zdalne, to z reguły jeden z jego stopni jest przyspieszany (skrócony czas reakcji) w przypadku ręcznego lub automatycznego ponownego załączenia wyłącznika.

Zabezpieczenie odległościowe zgodnie z zasadą działania monitoruje wartości rezystancji linii w czasie rzeczywistym, czyli określenie odległości do miejsca zwarcia odbywa się w sposób pośredni — każdej wartości rezystancji linii odpowiada wartość od odległości do miejsca uszkodzenia.

Tym samym w przypadku zwarcia międzyfazowego linii elektroenergetycznej DZ porównuje wartości rezystancji zarejestrowane w danym momencie przez korpus zabezpieczenia pomiarowego z określonymi zakresami rezystancji (strefami działania) dla każdego z etapy.

Jeśli z tego czy innego powodu napięcie 110 kV VT nie zostanie dostarczone do urządzeń DZ, to po osiągnięciu określonej wartości prądu zabezpieczenie obciążenia zadziała fałszywie, wyłączając zasilanie linii energetycznej pod nieobecność błędów. Aby zapobiec takim sytuacjom, urządzenia zdalnego monitoringu posiadają funkcję monitorowania obecności obwodów napięciowych, w przypadku braku których zabezpieczenie jest automatycznie blokowane.

Ponadto zabezpieczenie odległościowe jest blokowane w przypadku wahań napięcia zasilającego.Kołysanie występuje, gdy praca synchroniczna generatora zostaje zakłócona w pewnym odcinku systemu elektroenergetycznego. Zjawisku temu towarzyszy wzrost prądu i spadek napięcia w sieci elektrycznej. W przypadku przekaźnikowych urządzeń zabezpieczających, w tym DZ, wahania zasilania są postrzegane jako zwarcie. Zjawiska te różnią się szybkością zmian wielkości elektrycznych.

W przypadku zwarcia zmiana prądu i napięcia następuje natychmiast, aw przypadku kołysania z krótkim opóźnieniem. W oparciu o tę funkcję zabezpieczenie zdalne posiada funkcję blokowania, która blokuje zabezpieczenie w przypadku wahań napięcia zasilającego.

Wraz ze wzrostem prądu i spadkiem napięcia w zabezpieczanej linii, blokada umożliwia działanie pilota na czas wystarczający do zadziałania jednego ze stopni ochronnych. Jeżeli wartości elektryczne (prąd sieciowy, napięcie, rezystancja linii) w tym czasie nie osiągnęły granic zadanych nastaw zabezpieczeń, korpus blokujący blokuje zabezpieczenie. Oznacza to, że zablokowanie pilota umożliwia zadziałanie zabezpieczenia w przypadku rzeczywistej awarii, ale blokuje zabezpieczenie w przypadku kołysania systemu elektroenergetycznego.

Jakie urządzenia pełnią funkcję zdalnej ochrony w sieciach elektrycznych

Do mniej więcej początku XXI wieku funkcje wszystkich przekaźnikowych urządzeń zabezpieczających i automatyki, w tym funkcji zabezpieczenia odległościowego, były wykonywane przez elektromechaniczne urządzenia oparte na przekaźnikach.

Jednym z najczęstszych urządzeń zbudowanych na przekaźnikach elektromechanicznych jest EPZ-1636, ESHZ 1636, PZ 4M/1 itp.

Powyższe urządzenia zostały zastąpione przez wielofunkcyjne terminale zabezpieczające mikroprocesor, które pełnią funkcję kilku zabezpieczeń na linii 110 kV, w tym zabezpieczenia odległościowego linii.

Jeśli chodzi konkretnie o zabezpieczenie odległościowe, zastosowanie do jego realizacji urządzeń mikroprocesorowych znacznie zwiększa dokładność jego działania. Istotną zaletą jest również dostępność na zaciskach mikroprocesora zabezpieczenia funkcji określania miejsca zwarcia (OMP) — pokazującej odległość do miejsca zwarcia linii, które ustala zabezpieczenie odległościowe. Odległość wskazywana jest z dokładnością do dziesiątych części kilometra, co znacznie ułatwia poszukiwanie uszkodzeń wzdłuż linii przez ekipy remontowe.

W przypadku stosowania starych modeli zestawów zabezpieczeń odległościowych proces poszukiwania zwarcia na linii staje się znacznie bardziej skomplikowany, ponieważ przy zabezpieczeniach typu elektromechanicznego nie ma możliwości ustalenia dokładnej odległości do miejsca zwarcia.

Alternatywnie, aby móc określić dokładną odległość do miejsca zwarcia, instaluje się podstacje rejestratory awarii (PARMA, RECON, Bresler itp.), które rejestrują zdarzenia w poszczególnych sekcjach sieci elektroenergetycznej.

W przypadku wystąpienia zwarcia na jednej z linii elektroenergetycznych rejestrator awaryjny poda informację o charakterze zwarcia i jego odległości od podstacji, wskazując dokładną odległość.