OCHRANY VEDENÍ A TRANSFORMÁTOROV

Poruchy v elektrizačnej sústave vznikajú nečakane a sú tak rýchle, že nie je možný zásah obsluhy. Dozor nad zariadeniami, kde by sa mohlo vyskytnúť poškodenie alebo zničenie zariadenia tým, že by zásah nebol dosť rýchly, sa zveruje ochranám.

PRINCÍPY OCHRÁN V ELEKTRICKÝCH STANICIACH

-kontroluje chod určitej časti ES. -získava informácie o stave chráneného objektu, informácie spracováva a dáva povel k ďalšej činnosti.
-získavanie informácií o stave:

• priamo

• pomocou PTP

-Rozlišuje poruchu alebo prevádzkový stav
-poruchu lokalizuje a identifikuje.
-algoritmus ochrany popisuje funkciu ochrany.
-vyjadriť ho môžeme:

• matematicky ako rovnicu ochrany

• grafickým zobrazením ako charakteristiku ochrany.

Ochrany delíme podľa:

a) druhu chráneného objektu na ochrany

• generátorov,

• transformátorov,

• vedení,

• spotrebičov.

b) druhu poruchy na ochrany pri

• skrate,

• preťažení,

• prepätí,

• podpätí,

• zemnom spojení,

• pri nesymetrii,

• znížení frekvencie.

c) funkčného princípu na ochrany

• prúdové,

• napäťové,

• dištančné,

• rozdielové,

• porovnávacie,

• frekvenčné.

d) doby pôsobenia na ochrany

• okamihové,

• časovo nezávislé,

• časovo závislé,

• kombinované.

   

e) konštrukcie na ochrany

• elektromechanické,

• elektronické,

• digitálne.

-V praxi sa používa na ochranu konkrétneho zariadenia súbor ochrán

- vedenia 110 kV(základná ochrana dištančná a záložné ochrany dištančná a porovnávacia).
-TR nad 40 MV.A ( nadprúdová, rozdielová, podpäťová a kostrová ochrana, plynové relé a ochrana proti preťaženiu)

Základné pojmy

• vlastná spotreba príkon, ktorý potrebuje ochrana pre svoju činnosť (V.A, W),

• vlastná doba je čas od okamihu, kedy hodnota veličiny dosiahne nastavenú veľkosť, do okamihu popudu (povelu na pôsobenie),

• presnosť sa udáva v percentách odchýlky od nastavenej hodnoty,

• prídržný pomer je pomer veľkosti prúdu pri pomalom znižovaní prúdu až po odpadnutie kotvy, k veľkosti prúdu potrebnému pri pomalom narastaní k pritiahnutiu kotvy,

• blokovanie ochrany je činnosť ochrany podmienená funkciou iného zariadenia.

Základné časti ochrán

a)vstupný, prevádza vstupný signál na spracovateľný tvar a úroveň a filtruje rušivé signály,

b)rozbehový(popudový), dáva informáciu o poruche meraciemu článku a logike,

c) merací, sleduje meranú hodnotu a rozhoduje o identifikácii poruchy,

d)logika, spracuje informáciu a podľa splnenia podmienok určí funkciu, ktorá sa má vykonať,

e)časový, ovplyvňuje čas (oneskorenie) pôsobenia ochrany,

f)koncový, privádza napätie na ovládaciu cievku vypínača prostredníctvom elektromagnetického relé s výkonovými kontaktmi,

g)napájací, napájanie ochrany môže byť jednosmerné (najčastejší spôsob napájania), striedavé alebo z PTN.

Ukazovatele kvality ochrany

• citlivosť, ktorá je daná najmenšou hodnotou nastavenej veličiny, pri ktorej ochrana spoľahlivo pôsobí,

• selektívnosť, ako schopnosť vyradiť len poškodenú časť a ostatné nechať v prevádzke,

• spoľahlivosť, ako schopnosť bezpečne pracovať podľa daného algoritmu v určenom čase s požadovanými parametrami,

• rozlišovacia schopnosť, rozlíšiť dva blízke stavy, z ktorých jeden je poruchový,

• rýchlosť pôsobenia, je čas pôsobenia ochrany od identifikácie poruchy až po vyslanie vypínacieho povelu na výkonový vypínač,

• preťažiteľnosť, ako schopnosť vydržať preťaženie bez poškodenia po určitú dobu potrebnú na vypnutie zariadenia.

ZÁKLADNÉ TYPY OCHRÁN

Primárna ochrana

Pracuje bez prístrojových transformátorov, napätie je na ochranu privedené priamo.

• priama vypínací mechanizmus je ovládaný elektromagnetom zaradeným priamo v obvode vypínača.

• nepriama elektromagnetom zaradeným v obvode vypínača sa ovláda len pomocný kontakt, ktorým zapína obvod vypínacieho mechanizmu, napájaný zo samostatného zdroja.

Sekundárna ochrana

-ekundárne relé nepriame , ktorého elektromagnet je napájaný zo sekundárneho vinutia PTP a ten ovláda kontakt v obvode vypínacieho mechanizmu, ktorý je napájaný zo samostatného zdroja.

Rozdielová ochrana (diferenciálna)

-pôsobí spoľahlivo pri poruchách vo vnútri chráneného úseku a je necitlivá pri poruchách vo vonkajších obvodoch.
-chránenie transformátorov vrátane prívodných vedení.
-spolupracuje s frekvenčným relé, ktoré jej činnosť pri zapínaní transformátora blokuje.

V prípade poruchy vo vnútri úseku tečie cez diferenciálne relé vyrovnávajúci prúd a ochrana vypína. V prípade poruchy mimo chránený úsek sa vstupný a výstupný prúd menia rovnako a cez diferenciálne relé netečie vyrovnávajúci prúd..

Nadprúdová ochrana

-jednoduchá a najpoužívanejšia ochrana.
- menej selektívna ako ostatné ochrany,
-záložná ochrana.
- pri preťažení a pri skrate narastá prúd, ochrana ho meria a po prekročení nastavenej hodnoty začne pôsobiť.
-aby nepôsobila pri prúdových nárazoch, tak je jej činnosť podmienená zapôsobením podpäťovej ochrany (pri skrate je pokles napätia).
-Z hľadiska časovej závislosti sa rozdeľujú nadprúdové ochrany na:

• závislé, rýchlosť vypínania je závislá na veľkosti nadprúdu. Používa sa ako ochrana proti preťaženiu obr. 4.2.5,

• polozávislé, až po určité preťaženie je rýchlosť vypínania závislá na veľkosti prúdu a potom vypína za rovnako nastavený čas obr. 4.2.6,

• nezávislé, skrat vypína okamihové relé okamžite, menšie preťaženia vypína za nastavený čas. Používa sa ako skratová ochrana obr. 4.2.7.

Obr. 4.2.7. Nezávislá vypínacia charakteristika

Plynová ochrana (Buchholzovo relé)

-ochrana transformátorov a tlmiviek s olejovým chladením.
- umiestňuje sa do potrubia medzi nádobu a konzervátor oleja.
-reaguje na všetky poruchy vo vnútri transformátora, medzifázové aj medzizávitové skraty.

Obr. 4.2.8. Plynová ochrana

Pri poruche vo vnútri nádoby sa vyvíja plyn alebo nastane rýchle prúdenie oleja.
-vypína v dvoch stupňoch, 1.stupeň je výstraha od plaváka,  2.stupeň vypína transformátor popudom od plaváka pri poklese hladiny, alebo od klapky pri prúdení oleja.

Kostrová ochrana

Kostrová ochrana je druh prúdovej ochrany zapojenej medzi nádobu transformátora a zem. Kostra transformátora sa pripája cez prievlekový transformátor prúdu. Na jeho sekundárnej strane je prúdové relé, ktoré pri poruche okamžite vypína transformátor. Nádoba transformátora musí byť izolovaná proti zemi.

Dištančná ochrana

Dištančná ochrana je impedančná ochrana, ktorá sa aktivuje, ak jej popudový článok zistí poruchu a následne rozbieha ostatné články. Merací článok zistí meraním impedancie vedenia vzdialenosť poruchy, časový článok meria čas závislý od vzdialenosti poruchy a dá impulz vypínaču. Ochrana môže byť časovo odstupňovaná, čím sa zvyšuje selektivita a spoľahlivosť istenia. V najkratšom čase vypína blízky skrat, so vzdialenosťou od miesta poruchy časy narastajú. Táto ochrana nie je vhodná pre krátke a káblové vedenia, lebo majú malú impedanciu a tým sa znižuje presnosť pôsobenia.

Porovnávacia ochrana

Porovnáva merané veličiny na koncoch chráneného úseku. Povel k vypnutiu dá vtedy, keď popudové články rozbehnú ochranu a smerové články indikujú tok prúdu do alebo z chráneného úseku. Ináč smerové články činnosť ochrany blokujú. Pre svoju činnosť potrebuje spojovacie vedenie, aby sa ochrany na oboch koncoch mohli navzájom informovať o smere prúdu.

Napäťová ochrana

Pôsobí pri náraste napätia ako prepäťová ochrana, alebo pri poklese napätia ako podpäťová ochrana. Používa sa v kombinácii s inými ochranami.