1
1.
Klasyfikacja
elektroenergetycznej
automatyki
zabezpieczeniowej (EAZ):
Podział
urządzeń
elektroenergetycznej
automatyki
zabezpieczeniowej:
a) EAZP (prewencyjna) - samoczynne zapobieganie zagrożeniom i
zakłóceniom
w
normalnej
pracy
elementów
systemu
elektroenergetycznego.
Zadania EAZP - likwidacja lub sygnalizacja zakłóceń takich jak:
- przeciążenia prądowe (cieplne, dynamiczne),
- przeciążenia mocą czynną,
- kołysania mocy,
- nadmierne odchyłki napięcia,
- nadmierne odchyłki częstotliwości,
- zjawiska ferrorezonansu.
b) EAZE (eliminacyjna) eliminacja z pracy w systemie
elektroenergetycznym elementów dotkniętych zakłóceniami.
c) EAZR (restytucyjna) samoczynna zmiana konfiguracji syst. el. en.
w celu doprowadzenia go do normalnej pracy po eliminacji
zakłócenia.
2
Klasyfikacja zakłóceń:
•
zaburzenia
uniemożliwiające
pracę
elementów
systemu
elektroenergetycznego,
•
zagrożenia, przy których praca SE przez określony czas jest
dopuszczalna (np. przeciążenie transformatora).
Przyczyny zwarć:
•
własności materiałów (zmęczenie, starzenie),
•
błędy fabryczne i montażowe (wady izolacji, niestaranny montaż),
•
omyłki łączeniowe,
•
wpływy klimatyczne, atmosferyczne i geologiczne,
•
przyczyny spowodowane przez rośliny i zwierzęta,
•
skutki działalności człowieka (roboty ziemne i in.),
•
wpływy elektryczne i magnetyczne (długotrwałe przeciążenia,
przepięcia).
Skutki zwarć: nieszczęśliwe wypadki z ludźmi, uszkodzenia
aparatury i konstrukcji, przerwy w dostawie energii elektrycznej.
3
Podział zwarć:
•
zwarcia bezpośrednie i pośrednie,
•
zwarcia symetryczne i niesymetryczne,
•
zwarcia pojedyncze, podwójne i wielokrotne.
Zwarciom w sieciach elektroenergetycznych towarzyszą
obniżenia napięcia w uszkodzonych i nieuszkodzonych odcinkach
sieci.
Inne zakłócenia:
•
praca niepełnofazowa,
•
zwarcia z jednoczesną przerwą w fazie.
4
Rodzaje zakłóceń w sieciach:
Zakłócenia w liniach
Sieć wysokiego napięcia:
Sieć średniego napięcia izolowana
Sieć średniego napięcia kompensowana
5
Sieć średniego napięcia uziemiona przez rezystor
Zakłócenia w maszynach elektrycznych:
Zakłócenia w transformatorze:
6
Zwarcia międzyzwojowe
Zwarcia międzyfazowe
Zwarcia uzwojenia do rdzenia
Zwarcia uzwojenia GN do uzwojenia DN
Przyczyny wzrostu prądu w elementach SE:
- wzrost zapotrzebowania na moc czynną lub bierną,
- zmiana konfiguracji SE,
- niewłaściwa praca niektórych urządzeń (np. regulatorów),
- obniżenie się napięcia w sieci zasilającej silniki elektryczne.
Przyspieszenie procesu starzenia się izolacji.
Rola urządzeń EAZ: na podstawie uzyskanych informacji o pracy
urządzenia postawienie diagnozy dotyczącej stanu zagrożenia,
powzięcie decyzji, co do dalszego postępowania oraz sterowanie
realizacją decyzji.
7
Symbole stosowane w EAZ
człon nadprądowy
człon nadprądowy (o dużej krotności nastawienia)
człon nadnapięciowy
człon podnapięciowy
człon kierunkowy
człon podimpedancyjny
Transformatory i przekładniki
I >
I >>
U >
U<
Z<
P1
P2
S1
S2
(K)
(k)
(L)
(l)
A
a
B,N
b,n
(M)
(m)
(N)
(n)
8
Zestyki
Łączniki
Zestyki
przekaźników
bezzwłocznych
Zestyki
przekaźników
zwłocznych
Zestyki
styczników
Wyłącznik
sch. jednobiegunowy
zamknięty
otwarty
Odłącznik
sch. jednobiegunowy
zamknięty
otwarty
9
Sterowanie wyłącznikiem i stycznikiem
Sterowanie wyłącznikiem
Rozłącznik
sch. jednobiegunowy
zamknięty
otwarty
Napęd
Zamek
Yz
Yw
Z
W
Z
Yz
W
Yw
10
Sterowanie stycznikiem
Z
K
K
W
Napęd
K
W
Z
11
Wymagania stawiane zabezpieczeniom
•
Szybkość działania
a)
Zwiększenie bezpieczeństwa pracy personelu obsługującego
urządzenia elektroenergetyczne oraz ludzi postronnych
b)
Ograniczenie do minimum szkód
c)
Uniknięcie przekształcania się zwarć doziemnych w zwarcia
międzyprzewodowe
d)
•
Wybiorczość
Zabezpieczenia powinny spowodować odcięcie od źródeł zasilających
jedynie elementu uszkodzonego, natomiast nie powinny wyłączać z
pracy elementów nieuszkodzonych
•
Czułość
Zdolność do reagowania na najmniejsze nawet zakłócenie
•
Niezawodność
Zabezpieczenie powinno działać niezawodnie i jedynie w przypadku
zakłóceń, do których wykrywania są przeznaczone
•
Pobór mocy
Zabezpieczenia powinny się charakteryzować możliwie małym
poborem mocy gdyż koszt przekładników prądowych i napięciowych
zależy od mocy którą powinny dostarczać
•
Ekonomiczność
12
Klasyfikacja przekaźników i zabezpieczeń
Przekaźnik - reaguje na zmianę wielkości mierzonej, przy czym jego
zestyk zmienia położenie sterując dalszą częścią obwodu
Wyzwalacz - zmiana wielkości mierzonej powoduje mechaniczne
oddziaływanie na napęd łącznika powodując otwarcie lub zamknięcie
tego łącznika. Mogą być pierwotne lub wtórne.
Wyzwalacz
Przekaźnik
Napęd
Zamek
Yw
K
13
Niektóre sposoby zastosowania wyzwalaczy i przekaźników
Układ z wyzwalaczem
prądowym pierwotnym
Układ z wyzwalaczem
prądowym wtórnym
Układ z przekaźnikiem
nadprądowym i wyzwalaczem
napięciowym
Yw
Yw
Yw
K
I>
14
Podział przekaźników
Przekaźniki
Pomiarowe
Czasowe
Pomocnicze
Prądowe
Napięciowe
Częstotliwościowe
Mocowe
Kierunkowe
Impedancyjne
Admitancyjne
Porównawczo-fazowe
Nadmiarowe
Niedomiarowe
15
Współczynnik powrotu
1
Wr
Wp
k
<
=
1
Wr
Wp
k
>
=
Nadmiarowe
Niedomiarowe
We
t
t
Wy
Wr
Wp
0
1
We
t
t
Wy
Wp
Wr
0
1
We
Wy
0
1
Wr
Wp
We
Wy
0
1
Wp
Wr
16
Obliczanie prądów zwarciowych
Reaktancja generatora
n
S
2
n
U
100
"
%
k
x
G
X
⋅
=
Reaktancja transformatora
n
S
2
n
U
100
%
k
x
T
X
⋅
=
Reaktancja sieci
k
S
2
n
U
k
S
X
⋅
=
Reaktancja linii
km
x
l
L
X
⋅
=
km
/
4
,
0
km
x
Ω
=
dla linii napowietrznej
km
/
1
,
0
km
x
Ω
=
dla linii kablowej SN
Przeliczanie reaktancji na inny poziom napięcia
2
2
U
1
U
2
U
X
1
U
X
⋅
=
Przykład
Obliczyć prądy zwarciowe w linii CD i AB oraz napięcia na szynach
D, C i B przy zwarciu 3-fazowym i 2-fazowym na szynach D
S
k
A
=2,5 GVA
A
B
C
D
110 kV
15 kV
30 km nap.
15 km nap.
Sn=16 MVA
u
k
=11%