První lidské experimenty s elektřinou a vytváření obvodů pro průchod proudu provázely zkraty a poruchy, při kterých se získávaly zkušenosti a znalosti, zjišťovaly vzorce probíhajících procesů a vytvářely se provozní řád.
Na základě analýzy provedených chyb se začala vytvářet zařízení, která chrání zařízení a osoby před elektrickým vlivem. Prvními takovými zařízeními byly pojistky, které se při vzniku kritických zátěží spálily a přerušily obvod elektrického proudu.
Složitější ochranné konstrukce se začaly masově zavádět po roce 1891, kdy se v Rusku podle projektu Michaila Osipoviče Dolivo-Dobrovolského podařilo dopravit 220 kW elektrické energie na vzdálenost 175 km s účinností 77 % na základě tří- systém fázového napětí vyvinutý stejným vědcem.
Činnost ochran byla založena na principu relé – zařízení, která neustále monitorují jakýkoli elektrický parametr sítě, a když dosáhne kritických hodnot, jsou spuštěny: náhle změní svůj výchozí stav a přepínají elektrický obvod.
První ochranná zařízení byla vyrobena na základě elektromechanických reléových konstrukcí a specialisté, kteří se na jejich provozu podíleli, se začali nazývat dodnes platným pojmem „reléoví operátoři“.
Služba reléové ochrany a automatizace (RPA), vytvořená v energetickém systému na základě neustále získaných zkušeností, se zabývá dalšími komplexními procesy:
řídicí systémy, včetně místních, vzdálených a vzdálených metod;
blokování určitých zařízení;
signalizační obvody, které umožňují analyzovat události vyskytující se v síti;
měření různých elektrických veličin v provozních obvodech;
analýza kvality provedených měření na základě metrologických norem;
některé další funkce.
Zásady pro konstrukci obvodu ochranných zařízení
Poněkud těžkopádný a složitý výchozí základ založený na elektromechanických strukturách je neustále vylepšován a upravován. Aby ochrana fungovala, zavádí se nový technický vývoj. Moderní energetické komplexy úspěšně kombinují elektromagnetická, indukční, statická – polovodičová a mikroprocesorová zařízení.
Spojuje je prakticky nezměněný základní procesní algoritmus, který je upgradován pro každý konkrétní případ. Hlavní ochranné funkce jsou znázorněny na blokovém schématu.
Základní funkce ochranných zařízení
Pozorovací jednotka
Jeho hlavní funkcí je sledování probíhajících elektrických procesů v systému na základě měření z měřicích transformátorů proudu a/nebo napětí.
Výstupní signály z bloku mohou být přímo přenášeny do logického obvodu pro porovnání s uživatelem zadanými odchylkami od jmenovitých hodnot, nazývanými žádané hodnoty, nebo zpočátku převedeny do digitální podoby.
Logický blok
Zde jsou příchozí signály porovnány s limitními charakteristikami nastavení. Sebemenší shoda mezi nimi vede k vydání příkazu k aktivaci ochrany.
Výkonný blok
Je neustále udržován v pohotovosti reagovat na příkazy z logického bloku. V tomto případě se v elektrickém instalačním obvodu vyskytují spínače podle předem stanoveného algoritmu, který eliminuje poškození zařízení a úrazy osob elektrickým proudem.
Blok alarmu
Procesy probíhající v systému probíhají tak rychle, že je člověk není schopen svými orgány vnímat. Pro záznam dokončených událostí jsou instalována poplašná zařízení, která používají vizuální a zvukové metody a zároveň ukládají do paměti vzor změn, ke kterým došlo.
U všech provedení alarmu je přechod jeho stavu po provozu do původní polohy proveden obsluhou jednorázově ručně, čímž se eliminuje ztráta informací o činnosti automatické ochrany.
Principy činnosti ochran
Velmi vážný postoj ke spolehlivosti a bezpečnosti používání elektřiny určil základní požadavky, které musí systémy reléové ochrany splňovat. Jsou to však také technická zařízení, což znamená, že mají potenciál narušit řádný provoz.
Selhání ochrany relé a automatizačních systémů je možné, když:
závady uvnitř ochran;
zbytečné spouštění, když není vyžadována činnost výkonného orgánu;
nesprávný provoz bez poškození elektrického systému.
Aby se předešlo poruchám během provozu, provádí se vývoj návrhu, instalace, uvedení do provozu, uvedení do provozu a údržba reléových ochranných zařízení s ohledem na vyvinuté požadavky na reléové ochrany a automatizační systémy pro:
selektivita zohledňující hierarchii systému;
rychlost, určená dobou odezvy;
citlivost na spouštěcí faktory;
Princip selektivity
Dalším běžným názvem je selektivita. Tato charakteristika umožňuje přesně identifikovat a lokalizovat místo poruchy ve strukturované síti s libovolnou hierarchií.
Například generátor přenáší elektrickou energii mnoha spotřebitelům umístěným v oblastech č. 1, 2 a 3, vybavených vlastními ochranami 1-2, 3-4 a 5. Dojde-li ke zkratu uvnitř koncového spotřebiče v sekci č. 3, budou ze zdroje procházet škodní proudy všemi ochranami obvodu.
V této situaci má však smysl vypnout koncový úsek s poškozeným elektromotorem a nechat v provozu všechna provozní zařízení. Za tímto účelem jsou ve fázi návrhu obvodu zavedena různá nastavení ochrany relé pro každý obvod.
Ochranná zařízení sekce 5 by měla detekovat poruchové proudy dříve a rychle zajistit jejich nouzové odpojení od generátoru. Proto jsou ve výše uvedeném diagramu hodnoty nastavení proudu a času v každé sekci redukovány z generátoru na spotřebitele v souladu se zásadou: čím blíže k místu poškození, tím vyšší je citlivost.
V tomto případě je implementován princip redundance s přihlédnutím k možnosti selhání jakýchkoli technických zařízení, včetně ochranných systémů nižší úrovně. To znamená: pokud selže ochrana 5 sekce 3, musí být zkrat vypnut reléovými ochranami a automatizačními zařízeními č. 4 nebo 5 linky č. 2, které jsou zase pojištěny ochranami sekce č. 1. .
Princip rychlosti
Doba vypnutí při poruše se skládá minimálně ze dvou faktorů:
1. aktivace ochrany;
2. činnost pohonu spínače.
První parametr lze upravit z minimální hodnoty určené provedením ochrany a počtem použitých prvků. Pomocí těchto metod je vytvořeno časové zpoždění pro provoz zapojením speciálních nastavitelných relé do obvodu. Používá se pro ochranu delšího dosahu.
Zařízení umístěná v blízkosti místa poškození by měla být nakonfigurována tak, aby fungovala s co nejkratšími intervaly odezvy.
Princip citlivosti
Tato charakteristika umožňuje určit typy vypočtených škod a abnormální situace elektrizační soustavy v rámci aktuální ochranné zóny.
Citlivost reléových ochran
Pro určení jeho číselného vyjádření se zavádí součinitel Kch, vypočítaný poměrem minimální hodnoty zkratového proudu pro úsek k hodnotě vypínacího proudu.
V tomto případě reléová ochranná zařízení fungují u Icz správně
Optimální hodnota koeficientu citlivosti leží v rozmezí 1,5-2.
Princip spolehlivosti
Pro její definování byly zavedeny následující pojmy:
Každý z nich má svá vlastní hodnotící kritéria.
Spolehlivost reléových ochranných zařízení
Provoz a údržba reléových ochranných zařízení zvažují tři možnosti spolehlivosti provozních funkcí:
1. při vnitřních zkratech v chráněném prostoru;
2. při průchodu vnějších zkratů mimo pracovní prostor;
3. v nepoškozených režimech.
V tomto případě se spolehlivost dělí na:
Nouzové řízení
Jakákoli reléová ochranná jednotka není pouze samostatným obvodem, ale je kombinována do komplexů vyšší úrovně, které v konečném důsledku tvoří systém nouzového řízení energetického systému. Každý její prvek je propojen s ostatními součástmi a komplexně plní své úkoly.
Zkrácený seznam ochranných a automatizačních funkcí demonstruje zjednodušené blokové schéma.
Nouzové ovládání energetického systému
Stručné shrnutí funkcí ochrany a automatizace relé nám umožňuje dojít k závěru, že profese operátora relé vyžaduje neustálé studium zařízení přicházejícího do provozu, zlepšování znalostí a rozvíjení silných praktických dovedností.
Statečný Alexej Semenovič
Doufám, že vám byl tento článek užitečný. Podívejte se také na další články z kategorie Pomoc začínajícím elektrikářům, O elektrikářích a další
Přípojnice 6-10 kV distribučních míst a v některých případech hlavních snižovacích rozvoden jsou kritickým prvkem systému napájení, protože je k nim přímo připojen velký počet spotřebitelů elektřiny, včetně těch, kteří se podílejí na realizaci nepřetržitý technologický proces. Navzdory tomu, že provedení přípojnic zcela uzavřených v rozváděčových skříních splňuje vysoké požadavky na spolehlivost, nelze vyloučit možnost jejich poškození např. závadami v kabelovém prostoru.
Hlavním komunikačním prostředkem v energetickém sektoru jsou vysokofrekvenční (HF) kanály po elektrickém vedení, které tvoří více než polovinu kanálových kilometrů sítě pro přenos informací v energetickém sektoru. Takové rozšířené použití tohoto typu komunikace se vysvětluje nízkými kapitálovými investicemi do výstavby, krátkou dobou instalace, vysokou spolehlivostí lineární trasy a nízkými provozními náklady. Návrh a konstrukce přenosových vedení velmi vysokého napětí (330 kV a více) vyžaduje řešení řady technických problémů.
Altey-01 je reléové ochranné a automatizační zařízení určené pro použití v zařízeních se jmenovitým napětím 0,4-35 kV. V tomto článku se nebudeme ponořit do podrobného technického popisu terminálu, protože pro tyto účely existuje návod k obsluze. Podotýkáme pouze, že zařízení bylo zkontrolováno a testováno podle nejpřísnějších norem a má také všechny potřebné funkční a hardwarové komponenty pro distribuční sítě. Podívejme se blíže na výhody zařízení a na to, co odlišuje Altey-01 od ostatních svorek ochrany relé.
Reléové ochranné a automatizační zařízení (RPA) začíná pracovat a pracovat v závislosti na odchylce parametrů od jmenovitých parametrů chráněného zařízení v jeho prvcích a odchylce jmenovitých parametrů provozního režimu sítí a systémů. Informace o parametrech jsou přenášeny z měřicích transformátorů proudu (CT) nebo (TA) a napětí (TN) nebo (TV). Parametry přechodového děje v elektrické soustavě se odebírají ze svorek proudových transformátorů a transformátorů napětí, stejně jako ze snímačů. Dále jsou zvýrazněny tyto parametry přechodného procesu.
Synchronní elektrické stroje označují stroje na střídavý proud, obvykle třífázové. Jako většina elektromechanických měničů mohou pracovat v režimu generátoru i motoru. Zvláštním režimem činnosti synchronního stroje je režim kompenzace jalového výkonu. Speciální stroje určené k tomuto účelu se nazývají synchronní kompenzátory. Přes zásadní reverzibilitu synchronních motorů a generátorů mají obvykle konstrukční vlastnosti.
Výkonové olejové transformátory jsou nejdražšími prvky zařízení v rozvodnách. Transformátory jsou navrženy pro dlouhou životnost, ovšem za předpokladu, že pracují v normálním režimu a nepodléhají nepřijatelným proudovým přetížením, přepětím a jiným nežádoucím provozním stavům. Aby se zabránilo poškození transformátoru, prodloužila se jeho životnost a zajistila se jeho činnost, jsou zapotřebí různá ochranná a automatizační zařízení.
Elektřina v energetickém sektoru se vyrábí v elektrárnách a přenáší se na velké vzdálenosti prostřednictvím elektrického vedení. Nadzemní a kabelová elektrická vedení jsou umístěna mezi trafostanicemi a spotřebiteli a dodávají jim elektřinu. Ve všech technologických fázích výroby, přenosu a rozvodu elektrické energie může docházet k mimořádným situacím, které mohou ve velmi krátké době zničit technická zařízení nebo vést ke smrti obsluhujícího personálu.
Všechny elektrické spotřebiče jsou připojeny ke konci generátoru síťovým vypínačem. Když zátěž odpovídá jmenovité hodnotě nebo je nižší než tato, nejsou žádné důvody pro vypnutí a proudová ochrana snímá obvod v konstantním režimu. Jistič lze odpojit od proudové ochrany, když: hodnota zátěže v důsledku zkratu prudce překročila jmenovitou hodnotu a vznikly zkratové proudy, které mohou spálit zařízení. Deaktivace takové nouzové situace musí být provedena.
Při provozu elektrického zařízení může dojít k jeho poškození nejen zkratem, ale i výboji blesku vstupujícími do jeho obvodů, průnikem vyššího napětí z jiných zařízení nebo výrazným poklesem hladiny napájecího obvodu. Na základě velikosti efektivního napětí se ochrana dělí na dva typy: minimální a maximální. Když dojde k nouzovým situacím spojeným se zkraty, dochází k velkým energetickým ztrátám, když je aplikovaný výkon vynaložen na rozvoj poškození.
Účel: ochrana elektrických objektů před nouzovými proudy vyskytujícími se uvnitř kontrolovaného prostoru s absolutní mírou selektivity bez časového zpoždění. Měřicí komplex je ovládán diferenciálním orgánem složeným z proudových transformátorů a relé, které neustále sledují směr proudů v různých oblastech a spouštějí se při jejich změně. Ve jmenovitém provozním režimu teče proud zátěže od konce generátoru ke spotřebičům a má jeden směr podél celého vedení. Je sledován a zohledňován měřicími relé.
Článek, který popisuje činnost zařízení s automatickým opětným zapnutím, zkoumá případy výpadku napájení z různých důvodů a způsoby jeho obnovení pomocí automatizace elektrického vedení v případech, kdy se příčiny havarijních situací samy odstranily a přestaly fungovat. Pták letící mezi nadzemními dráty elektrického vedení může způsobit zkrat přes křídla. To bude vyžadovat odstranění napětí z venkovního vedení jeho odpojením od ochrany výkonového vypínače na napájecí rozvodně. Automatické opětovné zapnutí obnoví napájení během několika sekund.
Hlavními požadavky na napájení spotřebitelů jsou spolehlivost a nepřerušované napájení. Transportní energetické toky elektrických sítí zabírají stovky a tisíce kilometrů. Na takové vzdálenosti mohou být elektrická vedení ovlivněna různými přírodními a fyzikálními procesy, které poškozují zařízení a vytvářejí svodové nebo zkratové proudy. Aby se zabránilo šíření nehod, jsou všechna elektrická vedení vybavena ochranami, které jsou neustále v reálném čase.
Proudová směrová nulová složka (TNZNP) se používá, když je potřeba chránit vysokonapěťové elektrické vedení před jednofázovými zkraty – zemními spojeními jednoho z fázových vodičů v elektrické síti. Tato ochrana se používá jako záložní ochrana pro elektrická vedení napěťové třídy 110 kV. Níže uvádíme princip fungování této ochrany, zvažte, jak a pomocí kterých zařízení je TNZNP implementován v elektrických sítích 110 kV. V elektrotechnice existuje pojem symetrický.
Distanční ochrana (DP) v elektrických sítích napěťové třídy 110 kV plní funkci záložní ochrany vedení vysokého napětí, rezervuje diferenciální fázovou ochranu vedení, která se používá jako hlavní ochrana v elektrických sítích 110 kV. DZ chrání nadzemní vedení před mezifázovými zkraty. Zvažme princip fungování a zařízení, která provádějí provoz distanční ochrany v elektrických sítích 110 kV. Princip činnosti distanční ochrany je založen na výpočtu vzdálenosti.
Hlavní zásadní rozdíl mezi napěťovými měřicími transformátory a transformátory proudu je v tom, že jako všechny výkonové modely jsou určeny pro běžný provoz bez zkratovaného sekundárního vinutí. Současně, pokud jsou výkonové transformátory navrženy pro přenos přenášeného výkonu s minimálními ztrátami, pak jsou napěťové přístrojové transformátory navrženy pro účely vysoce přesného opakování na stupnici vektorů primárního napětí. Návrh napěťového transformátoru si lze představit.
Energetická zařízení elektrických rozvoden se organizačně dělí na dva typy zařízení: silové obvody, kterými je přenášen veškerý výkon dopravované energie, sekundární zařízení umožňující sledování a řízení procesů probíhajících v primárním okruhu. Energetická zařízení jsou umístěna v otevřených prostorách nebo uzavřených rozvaděčích a sekundární zařízení jsou umístěna na reléových panelech, uvnitř speciálních skříní nebo jednotlivých článků. Mezičlánek, který plní funkci přenosu informací.
Nepřetržitá a spolehlivá doprava elektřiny ke spotřebitelům je jedním z hlavních úkolů, které energetici neustále řeší. K tomu byly vytvořeny elektrické sítě skládající se z rozvoden a elektrických vedení, která je propojují. Pro přesun energie na velké vzdálenosti se používají podpěry, na kterých jsou zavěšeny spojovací dráty. Mezi sebou a zemí jsou izolovány vrstvou okolního vzduchu. Taková vedení se podle typu izolace nazývají nadzemní vedení.
Analýzy provozu úseků energetické soustavy, provádění výpočtů, vypracování stavebních projektů nebo technické dovybavení napájecích zařízení se provádí pomocí ekvivalentních ekvivalentních obvodů. Převážná většina charakteristik prvků zařízení ve výpočtech je převzata z referenčních knih, zatímco skutečné charakteristiky jsou poněkud odlišné, protože závisí na faktorech prostředí, mechanických a chemických vlivech a interakci s dalšími prvky zařízení.
