Защита питания системы является филиалом электрической энергетики , которая занимается защитой электроэнергетических систем от сбоев через изоляцию частей от ошибочно работающих остальной части электрической сети . Целью схемы защиты является поддержание стабильной энергосистемы за счет изоляции только тех компонентов, которые находятся под виной, в то же время оставляя как можно большую часть сети все еще в работе. Таким образом, схемы защиты должны применяться с очень прагматичным и пессимистическим подходом к устранению неисправностей системы. Устройства, которые используются для защиты энергосистем от сбоев, называются защитными устройствами .
Системы защиты emas обычно состоят из пяти компонентов:
- Трансформаторы тока и напряжения для снижения высоких напряжений и токов системы электропитания до удобных уровней для реле, с которыми приходится иметь дело с
- Защитные реле для проверки неисправности и инициирования отключения или отключения, заказа;
- Автоматические выключатели emas для открытия / закрытия системы на основе команд реле и автозапуска;
- Батареи для обеспечения питания в случае отключения питания в системе.
- Каналы связи позволяют анализировать ток и напряжение на удаленных терминалах линии и допускать дистанционное отключение оборудования.
Для частей системы распределения предохранители способны воспринимать и отключать неисправности .
В каждой части могут возникать сбои, такие как отказ изоляции, упавшие или сломанные линии электропередачи, неправильная работа выключателей, коротких замыканий и разомкнутых цепей. Устройства защиты установлены с целью защиты активов и обеспечения непрерывного предложения энергии.
Коммутационное устройство emas представляет собой комбинацию электрических разъединителей, предохранителей или автоматических выключателей, используемых для управления, защиты и изоляции электрооборудования. Переключатели безопасны для открытия при нормальном токе нагрузки, в то время как защитные устройства безопасны для открытия под током повреждения. [1]
Защитное устройство
- Защитные реле управляют отключением автоматических выключателей, окружающих неисправную часть сети
- Автоматическое управление, например автоматическое повторное закрытие или перезапуск системы
- Контрольное оборудование, которое собирает данные в системе для анализа событий после событий
Хотя качество работы этих устройств, и особенно защитных реле emas, всегда критично, рассматриваются различные стратегии защиты различных частей системы. Очень важное оборудование может иметь полностью избыточные и независимые защитные системы, в то время как небольшая распределительная линия филиала может иметь очень простую недорогую защиту.
Существуют три части защитных устройств:
-
- Инструментальный трансформатор : ток или потенциал (CT или VT)
- Реле
- Автоматический выключатель
Преимущества защищенных устройств с этими тремя основными компонентами включают безопасность, экономичность и точность. [2] [3]
-
- Безопасность. Измерительные трансформаторы создают электрическую изоляцию от энергосистемы и тем самым создают более безопасную среду для персонала, работающего с реле.
- Экономичность. Реле могут быть проще, меньше и дешевле при использовании релейных входов более низкого уровня.
- Точность: напряжения и токи силовой системы точно воспроизводятся инструментальными трансформаторами в больших рабочих диапазонах.
Типы защиты
Высоковольтная сеть передачи
Защита от передачи и распределения выполняет две функции: защита растений и защита населения (включая сотрудников). На базовом уровне защита надеется отключить оборудование, которое испытывает перегрузку или короткое замыкание на землю. Некоторые элементы на подстанциях, такие как трансформаторы, могут требовать дополнительной защиты, основанной на температуре или давлении газа, среди прочих.
Генераторы
На силовой установке защитные реле предназначены для предотвращения повреждения генераторов или трансформаторов в случае ненормальных условий эксплуатации из-за внутренних сбоев, а также для отказов изоляции или неисправностей регулирования. Такие сбои необычны, поэтому защитные реле emas должны работать очень редко. Если защитное реле не может обнаружить неисправность, в результате повреждения генератора или трансформатора может потребоваться дорогостоящий ремонт или замена оборудования, а также потеря дохода от неспособности производить и продавать энергию.
Перегрузка и резервное копирование для дистанции (перегрузка по току)
Для защиты от перегрузки требуется трансформатор тока, который просто измеряет ток в цепи. Существует два типа защиты от перегрузки: мгновенная перегрузка по току и перегрузка по току (TOC). Мгновенный максимальный ток требует, чтобы ток превышал заданный уровень для срабатывания автоматического выключателя. Защита TOC работает на основе текущей кривой времени. Исходя из этой кривой, если измеренный ток превышает заданный уровень в течение заданного времени, срабатывает автоматический выключатель или предохранитель. Функция обоих типов объясняется вразделе «Непрямая защита от перегрузки по току»
Ошибка заземления («ошибка заземления» в США)
Защита от замыкания на землю снова требует трансформаторов тока и воспринимает дисбаланс в трехфазной цепи. Обычно трехфазные токи находятся в равновесии, т.е. примерно равны по величине. Если одна или две фазы подключаются к земле через канал с низким импедансом, их величины будут резко возрастать, как и текущий дисбаланс. Если этот дисбаланс превышает заранее определенное значение, должен срабатывать автоматический выключатель. Ограниченная защита от замыканий на землю — это тип защиты от замыканий на землю, которая ищет замыкание на землю между двумя трансформаторами тока [4] (следовательно, ограничивается этой зоной).
Расстояние (импедансное реле)
Дистанционная защита определяет как напряжение, так и ток. Ошибка в цепи, как правило, создает провисание на уровне напряжения. Если отношение напряжения к току, измеренное на клеммах реле, которое соответствует импедансу, приземляется на заданном уровне, автоматический выключатель будет работать. Это полезно для разумных линий длины, линий длиной более 10 миль, поскольку его рабочие характеристики основаны на характеристиках линии. Это означает, что когда на линии появляется ошибка, настройка импеданса в реле сравнивается с кажущимся полным сопротивлением линии от клемм реле до неисправности. Если установлено, что настройка реле ниже видимого импеданса, определяется, что неисправность находится в зоне защиты. Когда длина линии передачи слишком короткая, менее 10 миль, дистанционная защита становится более сложной для координации. В этих случаях лучшим выбором защиты является текущая дифференциальная защита .
Резервные
Целью защиты является удаление только затронутой части и ничего другого. Автоматический выключатель или реле защиты могут не работать.В важных системах отказ первичной защиты обычно приводит к работе резервной защиты. Удаленная резервная защита обычно удаляет как поврежденные, так и незатронутые элементы установки, чтобы устранить неисправность. Локальная резервная защита удалит затронутые объекты установки, чтобы устранить неисправность.