Teorie elektrických ochran

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Teorie elektrických ochran"

Vladimír Novák
před 9 lety
Počet zobrazení:

1 Teore elektrckých ochran Elektrcká ochrana zařízení kontrolující chod část energetckého systému (G, T, V) = chráněného objektu, zajstt normální provoz Chráněný objekt fyzkální zařízení pro přenos el. energe, funkce charakterzovaná okamžtým hodnotam měřtelných fyzkálních velčn = stavových velčn (U, I, P, Q, f, T, F, ) Čnnost ochrany - získává nformace o velčnách (PTP, PTN, čdla), zpracovává je a hodnotí meze normálního provozu a nepřípustných hodnot. Př poruchovém stavu chr. objektu dojde k odpojení chr. zařízení od zdrojů zabránění havár nebo omezení následků poruchy. Také vysílání sgnálu o působení pro obsluhu.

energe, funkce charakterzovaná okamžtým hodnotam měřtelných fyzkálních velčn = stavových velčn (U, I, P, Q, f, T, F, ) Čnnost ochrany - získává nformace o

2 Vztah mez chr. objektem, ochranou a okolím x(t) stav objektu p(t) velčny působení okolí na chr. objekt v(t) ovládání objektu ochranou (vstup do ovládacího zařízení, působí na tok energe) u(t) bez vlvu ochrany pˆ t t vˆ û t z(t) výstup chr. objektu y(t) sledování ochranou = její vstup r(t) nesledováno ochranou ẑ t t ŷ rˆ t

objekt v(t) ovládání objektu ochranou (vstup do ovládacího zařízení, působí na

3 Porucha fyzkální změna objektu (velčn), stav objektu mmo normální stav, nebezpěčný Poruchová velčna způsobuje poruchu, u 2 (t) Výstupní velčny y(t) velké hodnoty U, I ochrany přpojeny do sekundárních obvodů PTP, PTN se zpracovatelnou úrovní sgnálů Elektrcké ochrany - pojmy Čnnost ochrany vyhodnocování nformací o stavu objektu x(t) a př poruše působení na objekt výstupem v(t), tj. omezení následků poruchy nebo předcházení jm Vstup ochrany y(t) měřené výstupy chr. objektu Výstup ochrany v(t) působení ochrany na objekt Sgnál velčna hlásící čnnost ochrany Algortmus ochrany F pops funkce ochrany, vztah mez vstupy a výstupy Charakterstka ochrany grafcké znázornění algortmu Rovnce ochrany matematcký záps algortmu v t F[y(t),n ]

objekt výstupem v(t), tj. omezení následků poruchy nebo předcházení jm Vstup ochrany y(t) měřené výstupy chr.

4 Parametry ochrany konstanty pro nastavení F Ctlvost ochrany nejmenší velkost měřené velčny (prvku y(t)), př které ochrana působí Nařdtelnost ochrany rozsah všech možných ctlvostí ochrany Rozlšovací schopnost ochrany schopnost rozeznat dva blízké stavy objektu (poruchový a bezporuchový), jejch mnmální odchylka Přídržný poměr ochrany poměr vstupních stavových velčn př návratu do blokovací polohy a př náběhu ochrany do působící polohy x t návrat 1 x t náběá Doba působení ochrany t p čas od vznku poruchy do vyslání sgnálu na výstup ochrany Přetížtelnost ochrany max. hodnota vstupu ochrany neohrožující ochranu Spotřeba ochrany příkon potřebný pro provoz ochrany Prmární ochrana pracuje bez přístrojových transformátorů

velčn př návratu do blokovací polohy a př náběhu ochrany do působící polohy x t návrat 1 x t náběá Doba působení ochrany t p čas od vznku poruchy do vyslání sgnálu na výstup

5 Sekundární ochrana přpojena do sekundárních obvodů PTP, PTN Prvek ochrany stavební díl (relé, TRF, elektromagnet, chp, procesor, konektor, ) Člen ochrany soubor prvků tvořící určtý funkční celek Základní ochrana základní vybavení objektu Záložní ochrana zpožděné působení oprot základní, příp. jný algortmus, pro vyšší bezpečnost Chráněný objekt Chování objektu popsáno relací vstupních p(t) a výstupních z(t) velčn pro správnou funkc ochran. p t R z(t) Matematcké modely: Náhradní schéma přehledný grafcký model, základní vazby

6 Vektorová dferencální rovnce přesný pops dynamckého chování objektu (soustava rovnc) stavová rovnce objektu d x t Av x t Bv u t dt A(v), B(v) matce závslé na ovládání objektu výstupní rovnce objektu y t C v x t D v u t Vektorová dferenční rovnce dskretzace dferencálních rovnc, náhrada dervací dferencem, vzorkování v dgtálních ochranách d x t t x t dt x k A v t x k B v y C v x D v u k t u k k k

objektu y t C v x t D v u t Vektorová dferenční rovnce dskretzace dferencálních rovnc, náhrada

7 Impedanční rovnce vztahy pro ustálený stav př 50 Hz, komplexní rovnce Î Z Û Fázorový dagram grafcký model stavových velčn, z komplexních rovnc Impedanční charakterstka grafcké znázornění mpedance objektu jako funkce nějaké proměnné Souměrné složky sousledná, zpětná, netočvá Složky d,q,0 podélná a příčná osa točvých elektrckých strojů 0 q d C B A D C B A 1 0 q d D

znázornění mpedance objektu jako funkce nějaké proměnné Souměrné složky sousledná, zpětná,

8 D D 1

9 Poruchy objektu Stavový prostor P (n-rozměrný vektorový) x t P P P d P z h 0 Hrance h 0 - n-1 rozměrný prostor

10 Poruchové stavy Zkrat - spojení fází, fáze a země - možné poškození elektrcké, tepelné, mechancké, ztráta synchronsmu Přetížení - přílš vysoký proud (výkon) zařízením - poškození tepelné, mechancké Přepětí - zvýšení napětí nad dovolenou mez - poškození a stárnutí zolací, přídavné ztráty, nebezpečí zkratu - vlvy atmosfércké, spínací, regulace napětí, kapactní zátěž, vedení naprázdno Podpětí - pokles napětí pod dovolenou mez - proudové přetížení, regulace napětí Snížení frekvence - přebytek spotřeby nad výrobou v ES - nesprávná funkce, vyšší magnetzační proudy a ztráty

ztráty, nebezpečí zkratu - vlvy atmosfércké, spínací, regulace napětí, kapactní zátěž, vedení naprázdno Podpětí - pokles napětí pod dovolenou

11 Zvýšení frekvence - přebytek výroby nad spotřebou v ES - nesprávná funkce, mech. namáhání Nesymetrcké zatížení - jednofázové zatížení, trakce - zpětná složka proudu přídavné ztráty v rotoru, ohřátí Zemní spojení - 1 fáze se zemí u sítí s zolovaným uzlem - pravděpodobnost následného zkratu Zpětný tok výkonu - porucha turbíny uzavření přívodu páry motorcký chod Ztráta buzení - pokles budcího proudu pod mez statcké stablty asynchronní chod - přídavné vířvé ztráty

ohřátí Zemní spojení - 1 fáze se zemí u sítí s zolovaným uzlem - pravděpodobnost následného zkratu Zpětný tok

12 Funkce ochran Funkční prncp = algortmus ochrany určuje její chování vzhledem k chráněnému objektu. k a trajektore do nejmenovtého, ale bezpečného stavu k trajektore př vznku poruchy t p = t 3 t 1 : doba do vypnutí poruchy x n jmenovtý stav x p poruchový stav (bez působení ochrany) x v stav po vypnutí

k a trajektore do nejmenovtého, ale bezpečného stavu k trajektore př vznku

13 Charakterstky a rovnce ochran Char-ka ochrany popsuje hranc h 0. Podle funkčního prncpu jsou sledovány jen některé stavové velčny x(t). Proudová ochrana F, t 0

14 Napěťová ochrana F u, t 0 Dstanční ochrana měří mpedanc zkratové smyčky ( û k ẑ îk ) F z 0 analogová ochrana

15 dgtální ochrana prncp zapojení Rozdílová ochrana měří rozdíl vstupního a výstupního proud chráněného objektu F 0 a b

16 Srovnávací ochrana měří fázový úhel φ mez vstupním a výstupním proudem arg arg bez poruchy arg( a, b ) 0 př zkratu arg( a, b ) α úhlová ctlvost a b

17 Wattová ochrana p p 0

18 Jalová ochrana q q 0 Kmtočtová ochrana reaguje na napětí nebo proudy určtých frekvencí u g(f ) Ochrana prot nesymetr měří zpětnou složku proudu nebo napětí 2 20 ( u 2 u 20 )

19 Základní členy ochran Ochrana může obsahovat jen některé členy. Algortmus ochrany F(y,n) složen z dílčích funkcí, které zajšťují jednotlvé členy. Vstupní člen - převádí vstupní sgnály y(t) na zpracovatelný tvar a úroveň (bočníky, dělče, trafa, usměrňovače, A/D převodníky) - ze vstupů zjšťuje stav objektu x(t) xt V[yt,n v ] - chrání vntřní obvody prot rušení a chybám

Vstupní člen - převádí vstupní sgnály y(t) na zpracovatelný tvar a úroveň (bočníky, dělče,

20 - pozn.: jmenovté vstupní hodnoty ochran 100 V, 5 A (1 A), měřcí členy x V, x ma Popudový člen - na základě stavu objektu podává nformac členu logky a měřcímu o vznklé poruše v dosahu ochrany - mívá podobnou konstrukc jako měřcí, ale je ctlvější b t P[x t,n p ] b t 0 pro xt P b t 1 pro x t Pzp Měřcí člen - rozhoduje o výskytu poruchy v objektu - zajstí správné působení ochrany m t M[xt,n m ] m t 0 pro xt Pd m t 1 pro x t Pz - stupně ochrany proměnlvá ctlvost podle času (druhu poruchy) Člen logky - pracuje s booleovským funkcem dp

členu logky a měřcímu o vznklé poruše v dosahu ochrany - mívá podobnou konstrukc jako měřcí, ale je ctlvější b t P[x t,n p ] b t 0

21 - zpracovává logcký sgnál b(t) z popudového členu - určuje funkc měřcího členu n m - podle m(t) určuje funkc koncového členu v(t) - zpracovává sgnál časového členu vt L[b t,m t, t,n L ] n m Časový člen - prodlužuje dobu působení ochrany t p - vstup výstup do členu logky - důvody: selektvta (výběrová schopnost) pozděj působí ochrana dále od poruchy nebo záložní akumulace energe v chr. objektu zpoždění pro stupňovtou char-ku vyloučení chybného působení ochrany přechodná porucha Koncový člen - relé s výkonovým kontakty

22 - upravuje sgnál v(t) ze členu logky pro předání ovládacím zařízením objektu (vysoká úroveň, odolný prot rušení) Napájecí člen způsoby: - ochrany bez napájení - přímo z akumulátorové batere (nejčastější x údržba) - ze střídavé sítě (málo) - přes stablzátor - akumulátor v ochraně (prot rušení) - galvancké oddělení přes soustavu střídačusměrňovač (nejlepší prot rušení) - z přístrojových transformátorů (bez batere, na ústupu)

23 Rozdělení elektrckých ochran a) podle typu chráněného objektu generátoru, motoru, transformátoru, přípojnc, vedení, kabelu, vypínače, b) podle druhu poruchy zkratová, př přetížení, podpěťová, nadpěťová, pod-, nadkmtočtová, př

24 zemním spojení, př zpětném toku výkonu, př ztrátě buzení, př nesouměrnost c) podle funkčního prncpu vz výše d) podle doby působení mžková doba působení omezena jen zpracováním nformací a reakcí ochrany, tj. působí okamžtě závslá doba působení funkcí měřené velčny časově nezávslá konstantní doba působení (nastavtelná) e) podle konstrukce elektromechancká relé elmag., ndukční, tepelné, eldynamcké, tranzstorová PV součást (dody, tranzstory, ntegr. obvody) dgtální dskrétní zpracování Požadavky na ochrany a) Rychlost Dána dobou působení = doba ochrany + působení vypínače. Volba rychlost závsí na typu poruchy (zkrat x přetížení).

25 b) Selektvta Vypnutí co nejmenší část soustavy. Časovým, proudovým nebo místním odstupňováním. c) Ctlvost a přesnost Mnmální velkost měřené velčny, na kterou ochrana reaguje, a její relatvní chyba. d) Spolehlvost Schopnost působt př poruše a nepůsobt, není-l porucha. Vlv vnějších podmínek, mechansmu ochrany, údržba. Zálohování. e) Snadnost údržby a kontroly

Podobné dokumenty

2. ELEKTRICKÉ OBVODY STEJNOSMĚRNÉHO PROUDU

2. ELEKTRICKÉ OBVODY STEJNOSMĚRNÉHO PROUDU VŠB T Ostrava Faklta elektrotechnky a nformatky Katedra obecné elektrotechnky. ELEKTCKÉ OBVODY STEJNOSMĚNÉHO POD.. Topologe elektrckých obvodů.. Aktvní prvky elektrckého obvod.3. Pasvní prvky elektrckého