Ochrany v distribučním systému

Ochrany elektroenergetických zařízení Monitorují provozní stav chráněného zařízení. Provádí zásah, pokud chráněný objekt přejde z normálního stavu do stavu poruchového.

Poruchové stavy v rozvodu Zkraty Přetížení Přepětí Podpětí Pokles kmitočtu Zvýšení kmitočtu Zemní spojení

Druhy a charakteristiky ochran Elektrické - sledují tyto veličiny: Proud, napětí, fázi, frekvenci, Ochrany nadproudové, nad / podpěťové, impedanční - distanční, frekvenční, rozdílové, srovnávací Neelektrické - sledují např. tlak plynu, intenzitu světla, Buchholzovo relé, záblesková ochrana

Rozdělení ochran dle funkčního principu Ochrana nadproudová napěťová distanční rozdílová srovnávací wattová jalová frekvenční při nesymetrii Sledovaná veličina proud napětí impedance rozdíl proudů rozdíl fáze proudů činný výkon jalový výkon kmitočet zpětný proud nebo napětí

Rozdělení ochran dle doby působení Mžiková Časově nezávislá Časově závislá

Rozdělení ochran dle konstrukce Elektromechanická Tranzistorová (polovodičová) Digitální

Rozdělení chráněného zařízení - obecně Generátory Motory Transformátory Přípojnice Vedení Kabely Troleje Vypínače

Rozdělení chráněného zařízení v PRE Vedení 110 kv Rozvodny 110 kv Transformace 110/22 kv Rozvodny 22 kv Vedení 22 kv

Chránění vedení 110 kv

Chránění vedení 110 kv Kabelové vedení - Povinně - srovnávací a distanční ochrana Venkovní vedení - Povinně - distanční ochrana - Doplňkově - srovnávací nebo - další distanční ochrana

Chránění vedení 110 kv Prostředky ke zvýšení spolehlivosti Hlavní a záložní cívky vypínače Automatika selhání vypínače - zpravidla integrována do distančních ochran Automatika opětného zapnutí - součástí distančních i srovnávacích ochran

Ochrany vedení 110 kv

Princip distanční ochrany Distanční chránění je využíváno zejména pro chránění vedení zvn a vvn, výjimečně vn. Výhody: selektivní nastavení vzdálené zálohování měření z jednoho místa

Veličiny Uˆ a ˆI určují k impedanci zkratové smyčky a tím i vzdálenost zkratu od ochrany. k

Připojení distanční ochrany k sekundárním obvodům přístrojových transformátorů

Charakteristika digitální distanční ochrany

Selektivita v síti chráněné nadproudovými ochranami výhoda distančních ochran - chránění v základním čase

Blokové schéma digitální distanční ochrany

x r = tg ϕ = k konst. Vysunutá kruhová charakteristika offset-mho Charakteristika digitální distanční ochrany ABB REL 511

Impedance viděná distanční ochranou při zemní poruše Nutná kompenzace zemní cesty při jednofázových poruchách

Provozní impedance - zátěž R prov = U min 3. I max P ϕ prov = arccos = S Q = arcsin = arctan S Q P Impedanční charakteristika distanční ochrany Siemens 7SA6

Nastavování distančních ochran Impedančně časové charakteristiky distančních ochran Zˆ 1A = 0,85. Zˆ A ( ) ( ) ( ) ( ) Zˆ = 0,85. Zˆ + Zˆ = 0,85. Zˆ + 0,85. Zˆ 2A A 1B A B ( ) Zˆ = 0,85. Zˆ + Zˆ = 0,85. Zˆ + 0,85. Zˆ + 0,85. Zˆ 3A A 2B A B C

Impedančně časové charakteristiky distančních ochran oboustranně napájená síť

Základní pravidla pro nastavování distančních ochran

Strhávání charakteristik distančních ochran

Správné měření, určení druhu a vzdálenosti poruchy distanční ochranou či lokátorem poruch je do určité míry ovlivněno následujícími negativními specifickými vlivy: Boční napájení Impedanční nesymetrie přenosových a distribučních sítí - neprovádění transpozic vodičů - instalace vodivějších zemnících lan Paralelní vlivy Vliv odporu poruchy Kývání elektráren Chránění T odboček

Boční napájení Zkrat na vedení s bočním napájením

ˆ ˆ ˆ U A ˆ ˆ Ib Z = = Z + Z +. Zˆ Iˆ Iˆ D AB BP BP v v Průběh měřené impedance ochranou při posuvném zkratu

Podélné parametry vedení: vlastní složkové Pro nastavení ochran a lokátorů: Složkové parametry Neprovádění transpozic vodičů Instalace vodivějších zemnících lan

Vedení složené z rozdílných úseků Ĥ1 Ĥ 2 Ĥ3 Ĥ 4 Ĥ 5 Jiný typ: Fázového vodiče, stožáru, zemnícího lana, rezistivity země.

Typy stožárů vedení vvn a zvn:

proud v z.l. (%) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Fe50 Fe70 AlFe25 AlFe70 SOUDEK AlFe110 AlFe185 zemnící lano Velikost proudu tekoucího fázovým vodičem je 100%. Proud I1Z je proud v zemnícím lanu, který je indukován od sousledné složky proudu protékající fázovými vodiči. Proud 3I0Z představuje proud tekoucího zemnícím lanem při jednofázové zemní poruše. AlFe240 AlFe450 AlFe680 I1Z 3I0Z proud v z.l. (%) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Závislost proudu tekoucího zemnícím lanem na typu zemnícího lana pro stožár Soudek a Donau Fe50 Fe70 AlFe25 AlFe70 DONAU AlFe110 AlFe185 zemnící lano AlFe240 AlFe450 AlFe680 I1Z 3I0Z

Paralelní vlivy vzájemná impedance mezi potahy a, c

Velikost vzájemné nulové reaktance pro paralelní vedení typu Soudek a různá zemnící lana SOUDEK 1,00 0,90 X0M (ohm/km) 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 bez z.l. z.l. Fe70 z.l. AlFe25 z.l. AlFe185 0,10 0,00 0 100 200 300 400 500 d (m)

Paralelní vedení napájené z obou stran s posuvným zkratem

Chyba vyměření posuvného zkratu distanční ochrany D1 v případě napájení zkratu z obou stran SOUDEK bez z.l. chyba měření (%) 50 40 30 20 10 0-10 -20-30 -40 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 x / l Ib/Ia=0 Ib/Ia=1 Ib/Ia=4 Chyba vyměření posuvného zkratu dosahuje kladných i záporných hodnot a je značně závislá na velikosti poměru zkratových příspěvků z obou stran.

Vliv odporu poruchy Schéma ES s poruchovým odporem napájeným ze dvou stran Impedance viděná distanční ochranou pro oboustranné napájení odporu poruchy bez úhlové diference mezi proudy I ˆa a I ˆb

Impedance viděná distanční ochranou pro oboustranné napájení odporu poruchy při úhlové diferenci mezi proudy Iˆ a a Iˆ b

Xp (ohm) 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 z.l. Fe50 z.l. AlFe25 z.l. AlFe70 z.l. AlFe450 0 20 40 60 80 100 Rz (ohm) Viděná doplňková reaktance poruchy v závislosti na velikosti zemnícího odporu stožáru a na typu zemnícího lana

Kývání elektráren

Chránění T-odboček

Princip srovnávací ochrany

Charakteristika srovnávací ochrany

Chránění transformátorů 110/22 kv

Chránění transformátorů 110/22 kv Tr. 63 MVA Tr. 40 MVA Tr. 25 MVA

Ochrany transformátorů 110/22 kv 1. Nadproudová (I>, I>>) a kostrová ochrana transformátoru (I N >). 2. Rozdílová ochrana vč. záložní nadproudové ochrany. Zahrnuje i tepelný model transformátoru. 3. Nadproudová a kostrová ochrana odporníku, vč. tepelného modelu odporníku. 4. Buchholzovo plynové relé. Pozn.: Tepelný model transformátoru a odporníku nevypínají jsou pouze na signál.

Ochrany Tr. 110/22 kv

Princip rozdílové ochrany

Iˆ = Iˆ + Iˆ diff prim. sek. Iˆ = Iˆ + Iˆ stab prim. sek. Charakteristika rozdílové ochrany

Zapínací ráz transformátoru Current Wind.1 il1 w1/a 200 100 0-100 -200-300 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 t/s Current Wind.1 il2 w1/a 200 100 0-100 -200-300 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 t/s Current Wind.1 il3 w1/a 200 100 0-100 -200-300 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 t/s - blokování rozdílové ochrany od 2. a 5. harmonické proudu

Výhody digitálních ochran Přesnost, citlivost Spolehlivost - samokontrola Variabilita charakteristik Více sad nastavení Logické vazby Kompaktní provedení Malá spotřeba v proudových a napěťových obvodech

Výhody digitálních ochran Rychlost působení Široká škála příslušenství - poruchový zapisovač, deník událostí, harmonická analýza, atd.

poruchový zapisovač ochrany

Current Wind.1 il1 w1/a 120 80 40 0 Current Wind.1 il2 w1/a 150 100 50 0 77,5% 113,60 100,0% 146,63 32,9% 48,28 16,3% 23,96 3,5% 5,12 DC 50 100 150 200 250 300 86,7% 146,34 100,0% 168,81 31,1% 52,49 Harmonics/Hz 5,9% 10,01 DC 50 100 150 200 250 300 Harmonics/Hz 2,6% 4,44 3,5% 5,13 2,7% 4,62 0,2% 0,23 0,6% 1,06 harmonická analýza Current Wind.1 il3 w1/a 60 40 20 0 6,5% 4,78 100,0% 73,22 91,0% 66,65 30,2% 22,08 DC 50 100 150 200 250 300 Harmonics/Hz 4,7% 3,42 1,1% 0,78 1,8% 1,29 +90 +90 fázorový diagram IL1 IL3 I5 I5 IN IN ±180 0 ±180 0 IL3 IL2 IL1 IL2 100,0 A -90 3,0 A -90 IL1 IL2 IL3 IN I5

Chránění vedení 22 kv Kabelové vedení Venkovní vedení - Nadproudové chránění v soustavě, kde je uzel soustavy přizemněn přes odporník. - Tam kde je uzel soustavy přizemněn přes tlumivku, jsou použity zemní relé GSC.

Nastavení nadproud. ochran v síti 22 kv PRE.

Problematika kapac. proudů

Charakteristika nadproudové ochrany

Vylepšení pomocí podpěťového blokování nadproudových ochran U A > Z Z A S. U + Z S A U B > Z B. U S Z + Z + Z S A B U C > Z C. U Z + Z + Z + Z S A B C S

Použití směrových ochran směrové ochrany ve zkruhované síti