3tom252

506

8. ELEKTROENERGETYCZNA AUTOMATYKA ZABEZPIECZENIOWA

ą,    ^z.^a    lb-    u_b

Rys. 8.25. Schemat ideowy zabezpieczenia odległościowego

Jeśli pomiar jest bezbłędny oraz impedancja przejścia w miejscu zwarcia równa zeru, to impedancja zmierzona jest impedancją miejsca zwarcia

Zap = Za    (8.39)

W takiej sytuacji warunkiem działania zabezpieczenia może być stwierdzenie, że impedancja Z_up jest mniejsza niż impedancja całej linii Z_L = Z_a + Z_b. W rzeczywistości jednak wiele czynników powoduje błąd pomiaru, przeto warunek (8.39) jest jedynie przybliżony. Dlatego też zabezpieczenie musi spełniać następujące wymagania:

—    w stacji A nie powinno działać z czasem krótkim przy zwarciach na szynach stacji B;

—    nie powinno działać pod wpływem prądu obciążenia ani też prądu wyrównawczego w fazach zdrowych przy zwarciach doziemnych;

—    nie powinno działać z czasem krótkim przy zwarciach od strony zasilania stacji A („do tyłu”);

—    powinno działać z czasem krótkim przy zwarciach na jak najdłuższej części linii AB;

—    powinno rezerwować z czasem dłuższym zabezpieczenia szyn stacji B oraz linii odchodzących z tej stacji, niekiedy też zabezpieczenie szyn stacji A.

U

Rys. 8.26. Strefy czasowe zabezpieczenia odległościowego

0,85 l_ab

B    C

Wymagania te dotyczą obszaru działania zabezpieczenia. Na rysunku 8.26 przedstawiono jego strefy działania, a na rys. 8.27 — obszar impedancji Z_ap „widzianych” przez zabezpieczenie przy zwarciach na 85% długości linii, z uwzględnieniem wpływu rezystancji przejścia, a także obszar impedancji Z_op w przypadku przepływu przez linię prądu obciążeniowego. Pierwszy z tych obszarów powinien znajdować się wewnątrz charakterystyki wyznaczającej granicę działania, drugi zaś na zewnątrz. Typowe częściej spotykane charakterystyki podano na rys. 8.28. Niekiedy bywa tak, że w jednym zabezpieczeniu realizuje się różne charakterystyki dla poszczególnych stref.

W zabezpieczeniach analogowych urządzeniami pomiarowymi dokonującymi sprawdzenia czy impedancja Z_ap znajduje się w obszarze działania są komparatory. Mogą to być zarówno komparatory amplitudy, jak i komparatory fazy. Przykładowo, charakterystyka przedstawiona na rys. 8.28a może być zrealizowana przez komparator amplitudy, sprawdzający warunek

\Ua-laZRI < \LZr\    (8.40)

gdzie: U_a, I_a — napięcie i prąd doprowadzone do komparatora; Z_R — impedancja zespolona wyznaczająca położenie środka okręgu charakterystyki zabezpieczenia.

8.6. ZABEZPIECZENIA UNII ELEKTROENERGETYCZNYCH

507

Rys. 8.27. Impedancjc „widziane” przy zwarciach na odcinku 85% długości linii oraz bez zwarcia

^b)

^d)

Rys. 8.28. Przykłady różnorodnych a-i-d charakterystyk członów rozruchowych i pomiarowych zabezpieczeń odległościowych

Mieszając sygnały zgodnie z zależnością (8.29), można tę samą charakterystykę uzyskać przy użyciu komparatora fazy. Istnieje wielka mnogość rozwiązań komparatorów, które umożliwiają uzyskiwanie charakterystyk o złożonych kształtach.

Strefa szybkich wyłączeń zwarć nie obejmuje całej linii, a ewentualne błędy pomiarowe mogą ją jeszcze skrócić. W celu skutecznego zabezpieczenia całej linii z czasem szybkim korzysta się często z wymiany informacji między obydwoma końcami linii. Odbywa się to poprzez łącza telekomunikacyjne (linia przerywana na rys. 8.30).

z,

-CZJ-

h

Ua

Rys. 8.29. Trójfazowy schemat zastępczy symetrycznej (przeplecionej) linii napowietrznej

Z,=(io-Z,)/3

31 o

Zasada działania zabezpieczenia została wyjaśniona na przykładzie pojedynczej pętli zwarciowej. W linii trójfazowej istnieje sześć możliwych pętli zwarciowych: trzy „faza-faza” oraz trzy „faza-ziemia”. W każdym przypadku do pomiaru impedancji dla składowej zgodnej (rys. 8.29) niezbędny jest właściwy dobór prądów i napięć. Dla pętli „faza-faza” powinny to być napięcia międzyfazowe i różnica prądów fazowych, np. dla pętli faz LI i L2: V_LlL2, la—Ili- Dla pętli „faza-ziemia” powinny to być napięcia fazowe oraz prąd fazowy z dodaniem części prądu składowej zerowej. Przykładowo, dla pętli faza Ll-zie-mia: U_Ll, , -t-3k/₀, przy czym k — współczynnik kompensacji prądem składowej zerowej.

Współczynnik kompensacji wynika ze wzoru

(8.41)

, Za~Z\

Zabezpieczenia odległościowe mogą być wykonane w różny sposób, zawsze jednak przy dowolnym zwarciu człon mierzący powinien otrzymywać właściwe sygnały, tzn. prądy i napięcia z pętli zwarciowej. Znane są następujące sposoby:

— człony rozruchowe (trzy fazowe i jeden ziemnozwarciowy) wykrywają istnienie zwarcia oraz stwierdzają, jaki obwód tworzy pętlę zwarciową; zależnie od tego dokonują