AUTOMATYKA ZABEZPIECZENIOWA W LINIACH ELEKTROENERGETYCZNYCH
Automatyka prewencyjna i restytucyjna
W sieciach elektroenergetycznych stosuje się:
Samoczynne załączenie rezerwy (SZR). Jest to włączenie drogi rezerwowego
zasilania, w przypadku utraty zasilania torem podstawowym stwierdzonej przez przekaźnik podnapięciowy.
W liniach SN stosuje się na ogół SPZ dwukrotny z czasami przerw: pierwszej 0,5-1 s, drugiej ok. 10 s. W liniach WN i NN stosuje się SPZ jedno i trójfazowe najczęściej szybkie jednokrotne.
Układy SPZ współpracują z zabezpieczeniami linii od zwarć.
Samoczynne częstotliwościowe odciążanie (SCO). Jest to samoczynne wyłączenie stacji odbiorczej - przy nadmiernym zmniejszeniu częstotliwości w SEE. Poprawia to bilans mocy w SEE i zwiększa częstotliwość, zmniejszając stopień zagrożenia. Odbiory przewidziane do wyłączeń w pierwszej kolejności są najmniej ważne w sensie strat społecznych. SCO jest kilkustopniowe, np.: I stopień - 48,5 Hz, II - 48 Hz, III - 47,5 Hz, IV - 47 Hz.
Samoczynne ponowne załączanie po częstotliwościowym odciążeniu przez SCO
ma na celu szybkie przywrócenie zasilania odbiorników po ich wyłączeniu przez SCO.
W energetyce stosuje się następujące podstawowe układy automatyki:
— samoczynne ponowne załączanie SPZ,
— samoczynne załączanie rezerwy SZR,
— samoczynne częstotliwościowe odciążanie SCO,
— samoczynne gaszenie pola SGP (AGP) w generatorach,
— automatyczne wymuszanie składowej czynnej doziemnego prądu SWSC,
— samoczynna regulacja napięcia SRN: regulacja prądu wzbudzenia generatorów, regulacja napięcia
transformatorów zaczepowych i transformatorów regulacyjnych dodawczych, regulacja mocy
biernej baterii kondensatorów i statycznych kompensatorów mocy biernej VAR,
— samoczynna regulacja częstotliwości SRC generatorów (turbin),
— samosynchronizacja, układy forsowania wzbudzenia generatorów,
— sterowanie obciążeniem za pomocą częstotliwości akustycznej SCA,
— automatyka przeciwkołysaniowo odciążająca APKO,
— lokalne rezerwowanie wyłącznika LWR.
Ogólnie EAZ można podzielić na automatykę eliminacyjna, powodującą samoczynne wyłączenie uszkodzonych urządzeń, automatykę prewencyjną powodującą niedopuszczenie do zagrożenia pracy układu (np. SCO i APKO) i automatykę restytucyjną, której zadaniem jest przywracanie normalnych warunków pracy układu (np. SPZ lub SZR).
Automatyka samoczynnego ponownego (powtórnego) załączania służy do eliminacji wpływu krótkotrwałych zwarć przemijających, stanowiących około 70% uszkodzeń występujących w sieciach napowietrznych systemu. Jeżeli czas trwania zwarcia nie przekracza 0,3 - 1s to układ szybkiego SPZ zapewnia praktycznie bezprzerwowe zasilanie. Układy tzw. SPZ powolnego, zapewniają podanie napięcia na uprzednio wyłączoną linię po czasie dłuższym niż 1 s. W przypadku zwarć trwałych wyłączenie jest definitywne.
Oprócz funkcji związanych z podawaniem sygnałów na wyzwalanie wyłącznika po odpowiednim sprawdzeniu stanu napięcia w sieci, automatyka SPZ powinna posiadać szereg blokad, a mianowicie:
— od niejednoczesności wyłączenia wszystkich kolumn wyłącznika,
— od niesprawności napędu wyłącznika,
— działania przy wyłączeniach programowych i operacyjnych,
— nieprawidłowości współpracy z zabezpieczeniami odległościowymi,
— zadziałania przy samoczynnym załączeniu rezerwy SZR lub lokalnej rezerwy wyłącznikowej.
Automatyka załączania rezerwy SZR ma za zadanie utrzymanie zasilania najważniejszych linii i odbiorów elektroenergetycznych w przypadku zaniku lub nadmiernego obniżenia się napięcia.
Rezerwa może mieć charakter rezerwy jawnej w postaci linii lub transformatora nie pracującego normalnie lub rezerwy ukrytej w liniach i transformatorach nie w pełni obciążonych. Oprócz podstawowych czynności związanych z funkcją SZR, jak kontrola napięcia w linii załączanej, odpowiedni czas działania, niedopuszczanie samoczynnego powrotu do stanu przed zadziałaniem SZR i zabezpieczenie przed załączeniem na zwarcie (bezzwłoczność wyłączenia), układy automatyki SZR powinny być wyposażone w:
— uzależnienie działania od stanu położenia wyłącznika podstawowego i odłącznika pola
pomiarowego napięcia,
— możliwość zdalnego blokowania i odblokowania,
— blokadę przed wystąpieniem opozycji faz lub napięciami resztkowymi silników,
— możliwość programowania pracy z uwzględnieniem rezerwy jawnej i ukrytej.
Automatyka częstotliwościowego odciążania SCO ma za zadanie ochronę przed powstaniem deficytu mocy czynnej, powodującego spadek częstotliwości w sieci. Układ powoduje stopniowe wyłączanie grup odbiorców przy obniżaniu się częstotliwości. Zwiększenie skuteczności działania układów SCO daje pomiar pochodnej częstotliwości w czasie. Układy SCO muszą być blokowane przed działaniem spowodowanym wybiegiem silników lub załączaniem baterii kondensatorów.
Automatyka wymuszania składowej czynnej prądu doziemnego AWSC ma za zadanie pobudzenia członów rozruchowych przekaźników ziemnozwarciowych o charakterystyce czynnomocowej, w przypadku zwarć doziemnych w sieci z kompensacją prądów ziemnozwarciowych.
Mała wartość składowej czynnej w sieciach skompensowanych może nie wystarczać do rozruchu przekaźników i konieczne jest zwiększenie prądu przy zwarciu doziemnym w sposób sztuczny. Uzyskuje się to przez automatyczne włączenie odpowiedniego rezystora szeregowo do dodatkowego uzwojenia cewek gaszących lub transformatora uziemiającego.
AWSC działa z opóźnieniem rzędu 3 s. Maksymalny czas załączenia rezystora wymuszającego wynosi zwykle 5 s. Zanik doziemienia przed załączeniem się rezystora powinien powodować odwzbudzenie automatyki.
Ogólnie automatykę elektroenergetyczną EAZ można podzielić na:
— automatykę eliminacyjną, powodującą samoczynne wyłączenie uszkodzonych urządzeń,
— automatykę prewencyjną, której zadaniem jest niedopuszczenie do zagrożenia pracy układu
(np. SCO i APKO),
— automatykę restytucyjną, której zadaniem jest przywracanie normalnych warunków pracy układu
(np. SPZ lub SZR).