EAZ - energetyczna automatyka zabezpieczeniowa Podział:

Prewencyjna - samoczynnie zapobiega zagrożeniom lub innym zakłóceniom na liniach

Eliminacyjna - eliminuje samoczynnie elementy będące pod zagrożeniem

Restytucyjna - zmiana konfiguracji ma na celu doprowadzenie do normalnej pracy .

Cechy EAZ: czułość działania, szybkość, wybiórczość i selektywność, niezawodność, ekonomiczność

EAZ stanowią: Zespoły i przekaźniki elektroenergetyczne; Zespoły i przekaźniki statyczne analogowe; Zespoły i przekaźniki cyfrowe statyczne.

Idea zadziałania zabezpieczeń .

Napięcie pomocnicze są to baterie akumulatorowe , wysyłane są impulsy wyłącz na poszczególne urządzenia .Zwiększamy pojemność baterii przez połączenie równoległe .Bateria np. : 180 Ah , nie może napięcie na bateriach spaść poniżej 196 V ponieważ przekaźnik nie zadziała czyli nie wyśle impulsu załącz wyłącz .

Struktura urządzeń EAZ .

Przekaźnik elektryczny - urządzenie służące do pomiaru prądu, napięcia, kąta fazowego, częstotliwości, sygnalizacji pobierania impulsów.

Powielenie zestyku powoduje rozszerzenie wydajności danego przekaźnika.

Zespół automatyki zabezpieczeniowej to zespół złożony z przekaźników lub ich zespołu, przeznaczonych do kompletnego wyposażenia obiektu chronionego.

Klasyfikacja przekaźników .

1.Przekaźnik elektryczny:- człon rozruchowy reguluje nam wielkość w obwodzie, człon wykonawczy wykonuje skokowe zmiany w obwodzie

2.Przekaźnik nadmiarowo prądowy - styk zwierny pod wpływem wielkości zamyka się, styk rozwierny pod wpływem wielkości rozłącza się

3.Przekaźnik pomocniczy - zmienia stan po pojawieniu się wielkości

4.Przekaźnik pomiarowy - zmienia stan po pojawieniu się impulsu rozruchowego i wielkości pomiarowej (która jest ustalona wewnątrz niego o danej wartości np.)

5.Przekaźnik impedancyjny - wielkością zasilającą jest prąd i napięcie .

6.Przekaźnik częstotliwościowy - wielkością zasilającą jest napięcie .

7.Przekaźnik temperaturowy -pod wpływem przepływu prądu nagrzewają się styki .

8.Przekaźnik nadmiarowy - reaguje na wzrost wielkości pomiarowej ponad jej wartość rozruchową .

9.Przekaźnik niedomiarowy - reaguje na zmniejszenie wielkości pomiarowej gdy spada poniżej wielkości nastawionej rozruchowej .

10.Przekaźnik kierunkowy - reaguje na zmianę prądu lub napięcia kąt między prądem a napięciem (czynno mocowy rezystancyjny , - bierno mocowy pojemnościowy indukcyjny).

11.Przekaźnik różnicowy - reaguje na pomiar 2 wartości pomiarowych , najczęściej różnicowo prądowy .

Przekaźnik różnicowo prądowy chroni strefę danego urządzenia (np: szyny na), są bardzo szybkie czas zadziałania 20 - 40 ms .

Podstawową częścią przekaźnika są komparatory porównujące wielkości np: napięcie wyjściowe z wartością nastawioną w ustroju komparatora

* jedno wejściowy porównuje jedną wielkość w stosunku do wartości rozruchowej

* dwu wejściowy porównuje dwie lub więcej wielkości w stosunku do nastawionego rozruchu.

Przekaźniki ze względu na czas zadziałania.

* bezwłoczne nie nastawiany żadnej zwłoki czasowej, czas własny

* zwłoczne ustawione opóźnienie czasowe (przekaźnik czasowy)

Przekaźnik mechaniczny reaguje na przepływ wartości fizycznych temperatura, ciśnienie, ciecz. Zaliczamy

* gazowo przepływowe szybkość przepływu oleju w transfor w momencie zakłócenia

* temperaturowe mierzy temperaturę w kadzi transform

Wyróżniamy dwa rodzaje zabezpieczeń :

* podstawowe powoduje wyłączenie zabezpieczeń w czasie najkrótszym na jakim nam zależy

* rezerwowe zadziała, gdy nie zadziała zabezpieczenie podstawowe lub, gdy jest odłączone.

Rodzaje zwarć.

Prądy zwarciowe wyróżniamy :

* sieć z niskim prądem zwarciowym Iż = do 500 A ,

* z wysokim prądem zwarciowym Iż= 500 - 2000 A ,

* z bardzo wysokim prądem zwarciowym Iż=od 2000 A.

*Kryterium ogólne wzrost prądu, spadek napięcia i zmniejszenie impedancji.

*Kryterium niesymetryczne wykrywanie przy pojawieniu się wielkości niesymetrycznych (prądu, napięcia, mocy)

*Kryterium doziemne składowa zerowa prądowa i napięciowa dla przekładników prądowych.

*Kryterium wzrostu prądu przy przeciążeniach cieplnych.

*Asymetria prądowa Przerwa w jednej fazie pojawienie się prądu niesymetrycznego.

*Obniżenie częstotliwości Zakłócenie mocy czynnej, czyli jej deficyt

*Nadwyżka mocy czynnej powoduje wzrost częstotliw.

Podział przekaźników ze wzgl na sposób działania:

Przekaźniki elektromechaniczne - działanie oparte na zmianie położenia elementu mechanicznego pod wpływem wielkości pomiarowej .

Przekaźniki statyczne - działanie polega na wyzwoleniu elementu elektronicznych, magnetycznych, optycznych z wykluczeniem elementu mechanicznego

Przekaźniki statyczno mikroprocesorowe - wielkości pomiarowe wejściowe są mierzone i porównywane przez mikroprocesor, są to: zadziałanie przekaźnika, rozruch, powrót, wielkości pomiarowe, nastawiana wartość do której odnoszą się wymagania dotyczące przekaźnika, wartość rozruchowa, wartość powrotu.

Współczynnik powrotu .

Kp = Ip / Ir lub kp = Ir / Ip , gdzie

Ip - pierwotny , Ir - rozruchowy .

W nadmiarowych kp<1 , kp = ( 0,85 - 0,95 )

0,85 - mechaniczne , 0,95 - statyczne

w niedomiarowych kp>1, kp + ( 1,13 - 1,25 )

Przekaźniki pośredniczące czasowe i sygnałowe do powielania styków łącznika .

Przekaźniki pomocnicze:

1.Czasowe służą do normalnego dokładnego pomiaru wielkości wyjściowej i odmierzania swojego czasu zadziałania (najpierw czasowy potem włącza się sygnałowy.

2.Pośredniczące el magnetyczne

* o zworze przyciągowej

* kontraktonowe - rurka szklana umieszczona jest pomiędzy magnesami. Bardzo małe wymiary i krótki czas własny zadziałania 1ms. Rozruch o bardzo niewielkiej mocy 30-60mW, mogą być stosowane w obwodach sterowania tranzystorów na wyjściach np. w zabezpieczeniach telekomunikacyjnych.

* z ruchomą cewką

Przekaźniki magnetoelektryczne - oparte na oddziaływaniu stałego pola magnetycznego przez magnes stały na prąd stały, płynący w cewce ruchomej, do pomiaru kierunku przepływu mocy. Czas zadziałania dłuższy od kontraktoego 5-10ms.

Zestyk impulsowy - w chwili pobudzenia część ruchoma przelatuje i wraca do swojej pozycji, podając krótki impuls sygnalizacyjny. Występują przekładniki jedno i wielo wejściowe.

Charakterystyka przekaźnika nadmiarowego:

Charakterystyka przekaźnika niedomiarowego:

Charakterystyka zależna:

Zależność sygnału wejściowego od czasu stosowany w energetyce zawodowej. Impuls ma wartość stałą, po upływie określonego czasu podany impuls i wielkość impulsu jest stała w określonym czasie.

Charakterystyka niezależna:

Stosowana rzadziej, stosowana w przekaźnikach cieplnych nadmiarowo prądowych, spada wielkość sygnału w upływie czasu.

Charakterystyka częściowo zależna:

Jest ograniczona w czasie, zbliża się do wewnętrznego czasu przekaźnika.

Charakterystyka zależna stopniowana:

Popularna w zabezpieczeniach mikroprocesorowych, stosowana na zachodzie w Anglii, Francji. Trudna do nastawienia, nieselektywna, w Polsce rzadko stosowana.

Charakterystyka stopniowana niezależna:

Szeroko stosowana w energetyce w zabezpieczeniach odległościowych,

Charakterystyka stromościowa:

Zależy od pochodnej, mierzy nam narastanie sygnału wejściowego w czasie.

Charakterystyka udarowa:

Stosowana w przekaźnikach różnicowych do różnicy sygnału Δ

Charakterystyka prądowa komparatora amplitudy:

O-A-sygnał zablokowany, warunek działania komparatora amplitudy Sr>kn*Sn, kn-współczynnik hamujący, Sn-sygnał hamujący, kn=OA.

Dwuwejściowe komparatory-porównują amplitudy lub fazy, porównujemy wielkość roboczą rozruchową z wielkością hamującą w wyniku ich porównania wysyłany jest sygnał wyjściowy.

Różnicowy wzdłużny transformatora:

Stosowany do ochrony transf, generatorów, zabezpieczeń szyn zbiorczych.

Stan normalny Ia=Ib, ia^I=ib^I, I_R=0~0-200mA, I_nR=2,5A.

Przekaźniki różnicowe pomiarowe reagują na różnicę dwóch wielkości pomiarowych o tych samych wartościach, wartością jest prąd podstawowy. Elementy zabezpieczenia różnicowego są stosowane do ochrony transfor różnych mocy i napięć, generatorów różnych mocy i zabezpieczenie szyn zbiorczych.

Przekaźnik kierunkowo mocowy zmiennozwarciowy:

Są wykonywane jako biernomocowe, czynnomocowe, admitancyjne.

*Biernomocowy

w idealnym układzie powinien być kąt 90⁰ między napięciem a prądem. Wchodzi rezystancja elementów w momencie zwarcia z ziemią. I_R-prąd czynny, I_c-prąd pojemnościowy.

*Czynnomocowy

3Io-ma prąd pojemnościowy, zależy od charakteru sieci. 3Io=dla 120A. Aby pozbyć się prądu Ic wymuszamy prąd I_L o tej samej wartości co Ic lub większy aby przekompensować sieć, ponieważ przy sieci o charakterze ind możemy zlikwidować przepięcia.

ZABEZPIECZENIA

Linie SN powinny być wyposarzone w urządzenia nadmiarowo prądowe zwłoczne i bezzwłoczne dla zwarć 2 i 3 fazowych. Dla 1-f muszą być wyposarzone zabezpieczenia od zwarć doziemnych. Instalowane są ograniczniki przepięć przed przepięciami atmosferycznymi lub uszkodzeniami w liniach jak zerwane przewody, wymaga się aby zabezpieczenia miały zwłokę przynajmniej 3,4 okresów ze względu na prądy przy zwarciach ewentualnie przy złączaniu liniina biegu jałowym.

Współczynnik czułości kc- do zabezpieczeń od wielkości wzrastających, stosunek wielkości parametrów awaryjnych do parametrów rozruchu. Przy zabezpieczeniach reagujących na obniżanie wartości niedomiarowych jest to stosunek parametrów rozruchu do parametrów awaryjnych, awaryjne najbardziej niekorzystne w przypadku zakłóceń.

Kc=1,5 dla zabezpieczenia podstawowego, kc=1,1-1,2 dla zabezpieczeń bezzwłocznych, kc=2 dla transfor i generatorów i dla zabezpieczeń ziemnozwarciowych.

Od skutków zwarć doziemnych:

Kierunkowe, zwarciowe, zerowoprądowe, admitancyjne, odległościowe

Przy pojawieniu się prądu zwarciowego następuje przepływ prądu wtórnego do zabezpieczeń. Człony prądowe odmieniają wartość nastawianą, posiadają człony ruchome, jeśli następuje pobudzenie jednego członu to wyłączają się wszystkie.

Dobór nastaw zabezpieczeń (wartość rozruchowa)

Ir≥(k_bk_ck_sI_n)/(k_pv_i)

K_b - współczynnik bezpieczeństwa, który uwzględnia rozstrojenie przekaźnika. Dla prądowych k_b=1,2

K_c - współ czułości poto aby zabezpieczenie nie powodowało zbędnych wyłączeń.

K_s=1 -wspólczynnik ze względu na budowę zabezpieczenia,

K_p=0,85-0,95,

In=Sn/√3*Un -prąd znamionowy sieci 1MW=40A

Obliczenie wspólczynnika czułości

Ir≤Izmin/kcV, kc<(1,5-1,2) w zależności od zabezpieczenia.

Dobór zabezpieczenia zwarciowego:

Ir≥(ksIzmax)/V

Zabezpieczenie bezzwłoczne chroni 20-30% długości linii.

Zabezpieczenia jednofazowe zwarć z ziemią działają na wyłączenie i na sygnał. W sieciach kompensowanych dopuszczamy krótkotrwałą pracę sieci na zwarcie 1-f :1-2h. Ze względu na warunki przeciwporażeniowe po tym czasie sieć należy wyłączyć. Przy zwarciach jednofazowych mamy Io i Uo=20-100V, Io=0,7-1,5 dla holmgrina,Io=40-150mA dla ferrantiego.

Z punktem izolowanym 15kV jest podłączona kompensacja ziemnozwarciowa przez 3s ma wyłączyć dławik, kompensację stosujemy między Io=15-150A. Rezystor R wymusza ok15A po 3s i trzymamy go 5s co daje nam razem 8sekund.

Linie napowietrzne 110kV i wyżej o dużej wartości prądu zwarciowego doziemnego, zabezpiecza się je od zwarć między fazami, i od 1-f i wielofazowych z ziemią. Linie te muszą być wyposażone w automatykę SPZ, powinna nie powodować utraty dynamiki systemu.

Linie o zasilaniu pierścieniowym:

W tych liniach jako zabezpieczenie podstawowe jest zwłoczne a jako rezerwowe bezzwłoczne, jedno z zabezpieczeń powinno mieć człony kierunkowe, które są połączone do filtrów składowych symetrycznych. Jako podstawowe są stosowane zabezpieczenia odległościowe kierunkowe, porównawczo fazowe(do 2km). t1strefy=0,1s, t=0,8s SPZ

Zabezpieczenie kierunkowe z członem nadmiarowo prądowym działa z czasem od 0,6s.

Zabezpieczenia transformatorów:

Dwu lub wielouzwojeniowe o Un powyżej 1kV, powinny być zabezpieczone przed przetężeniami od zwarć międzyfazowych w uzwojeniach 315 kV i wyżej od zwarć doziemnych 10MVA i wyżej.

-gazowydmuchowe oraz od obniżki oleju powyżej 1MVA

-termometryczne powyżej 6,3MVA

- różnicowe dla transformatorów powyżej 6,3 MVA

Do zabezpieczeń generatorów synchronicznych powyżej 2000kVA stosujemy zabezpieczenie od przetężeń w uzwojeniach stojana wywołanych przetężeniami atmosferycznymi, od zwarć międzyfazowych w uzwojeniach stojana, od zwarć doziemnych w uzwojeniu stojana, od podwyższenia napięcia w uzwojeniu stojana, od przetężeń wywołanych przepięciami w uzwojeniach stojana, od drugiego zwarcia doziemnego w uzwojeniu wtórnym. Dla przepięć o mocy od 2000kVA zabezpieczenia nadmiarowo prądowe, i nadmiarowoprądowe blokady.

Nastawienia zabezpieczeń transformatorów:

Ir≥(kb*ks)/kp*vi)]*Imax : kb=1,15-1,25, kc=1,5-2

Ir≤(ks*Izmin)/kc*vi

Kc sprawdzamy poprzez przyrównanie Ir+Ir dla blokady napięciowej transformatora

Ur=(Umin)/(kb*kp*vu)

Ur≥kc*Un/vu : kc=1,3-1,4

Nastawa zabezpieczeń nadmiarowo prądowych przed przepięciami:

Ir≥(kb*ks)/(kp*vi)]I_NT -przed przetężeniem

Ir≥(kb*I_NT)/vi -od zwarć wewnętrznych bezzwłocznych transformatora kb=2-3

Ir≥kb*(I_NT/v) -prąd różnicowy rozruchowy

Nastawienia zabezpieczeń dla silników:

Ir≥(kb*ks*Irs)/vi -prąd rozruchowy :kb=1,4-2

Ir≥Izpoj/kc*v₁ -bezzwłoczne doziemne : kc≥4

Ir≥kb*ks*Ins/kp*vi : kb=1,05 ze względu na przeciążenie silnika.

Zabezpieczenie odległościowe jest funkcją odległości od prądu zwarciowego, miarą tej odległości jest pętla zwarciowa pojawiająca się w momencie zwarcia. W przypadku zwarcia zostają pobudzone zabezpieczenia na wejściu i wyjściu linii i zabezpieczenia nadmiarowo prądowego. Wszystkie elementy przez które przepływają prądy zwarciowe ulegają pobudzeniom. Zabezpieczenia wyposaża się w blokadę kierunkową, żeby nie działały do tyłu.

1.Człon rozruchowy - stwierdza powstanie zwarcia w sieci i identyfikuje je, wybiera rodzaj prądu zwarciowego dopływającego do zabezpieczenia oraz do członu pomiarowego i kierunkowego. Człon rozruchowy pobudza człon czasowy 3.

2.Człon pomiarowy mierzy impedancję widzianą ze swoich zacisków wejściowych.

3.Człon czasowy odmierza czas zadziałania przekaźnika w zależności od wyniku pomiarów i impedancji przez człon pomiarowy

4.Człon kierunkowy uniemożliwia zadziałanie przekaźnika, gdy moc zwarciowa będzie przepływać do szyn.

5.Człon wyjściowy sterowniczy wysyła rozkaz z członu kierunkowego i pomiarowego do wyłącznika. Sygnał otwierający wyłącznika.

6.Człon wyjściowy sygnalizacyjny pobudza sygnalizację główną w polu liniowym i wysyła sygnał do telemechaniki i stacji.

Jeżeli jest ustawiony SPZ to powoduje załączenie wyłącznika

Przekaźniki cyfrowe - wyposażone są w układ blokady przeciwkołysaniowej np. gdy występuje silne zwarcie 3-f, a stacja jest zasilana z elektrownii i generator nie może nadążyć dostarczać mocy, generator opóźnia się ze swojego synchronizmu, na skutek spadku częstotliwości.

Na styku z elektrowniami stosowane są przekaźniki z elementem synchronizującym w danych układach stosowana jest kolumna synchronizacyjna pozwalająca na załączenie dwóch systemów do pracy równoległej

Przekładniki napięciowe dobiera się na :

* moc Sn = 15 , 20 ,45 , 90 , 120 VA

* napięcie Un = 110 / 15 / 6 kV

* klasę 0,1 / 0,5 / 15 P 20 P .

Układy połączeń gwiazda , typu V i otwarty trójkąt .

Pełna gwiazda .

Układ typu V

Przełącznik napięciowy połączony w układzie V stosowany przy zabezpieczeniach odległościowych w układach starszych .Pierwszy rdzeń przekładnika 0,1 / √3 gwiazda .

Układ pełnego trójkąta .

0,1 / 3 trójkąt .Jeżeli wystąpi zakłócenie , że jedna faza jest doziemna to w układzie pojawi się Uo i Io . W przekładnikach napięciowych układ pełnego trójkąta dokonuje pomiaru Uo . Układ Hongrina

Ukł Hongrina- Jo=1/3(J1+J2+J3), 3Jo=(J1+J2+J3)-Ju, Ju - prąd uchybowy wewnętrzny około 20mA.

Układ stosowany do napięć WN i SN. Po stronie wtórnej uzyskujemy większe prądy.Układ służący do wyłączania zwarć 1-f. Składa się z trzech przekładników tego samego typu, jest kosztowny, dodatkowe uzwojenie szyny stosowany do linii 110 kV .

Układ Ferrantiego .

Zalety: łatwy montaż, mała moc, możemy uzyskać dużą przekładnię. Przekładniki napięciowe jak i prądowe stosujemy do galwanicznej separacji, aby odłączyć się od napięć i prądów pierwotnych.

Liczba przetężeniowa znamionowa krotność prądu pierwotnego przy którym uchyb prądowy jest równy 10%

Przekładniki prądowe:

Y: In=150/5,100/5

Δ: I₁₅=800/5, 600/5, 1000/5.

3,5=I₁₅=5A*2,6=I₁₁₀=5A ~0,9A

ten prąd przy zwarciu rośnie i powoduje wyłączenie, prądy 2,6 i 3,5 muszą dać nam minimalną różnicę.

I₁₁₀=2,6A dla I_110Δ=4,5A, I₁₅=3,5A, I_R~0,9A.

Zmieniając przekładnię na przekładnikach wyrównawczych minimalizujemy różnicę między I₁₁₀ i I₁₅ do 0-200mA.

A) Strony pierwotne do WN, a wtórne do obwodów prądowych i napięciowych, które zasilają przekładniki

KL - zaciski pierwotne, kl - wtórne

Trzeba ustalić biegunowość, podłączamy woltomierz o napięciu stałym do zacisków, a do góry przyłączamy baterie 4V, na zasadzie przerywania, wskazówka woltomierza wychyla się w lewo lub w prawo, na tej podstawie ustalamy biegunowość

Korzyści z zastosowania przekładników: oddzielenie obwodu WN od obwodów n.n.; możliwość przetwarzania prądu i napięcia ich wartości ruchowych na odpowiednie, do celów pomiarowych najbardziej odpowiednich; możliwość ograniczania liczby znormalizowanych prądów i napięć po stronie wtórnej; możliwość umieszczania przekaźników w odpowiednich pomieszczeniach np. w szafce blisko pola, lub w nastawni; możliwość ograniczenia prądów zwarciowych po stronie wtórnej przekładników prądowych

B) przekładniki napięciowe lub prądowe pomocnicze służą do dodatkowej transformacji prądów i napięć po stronie wtórnej i pierwotnej.

Do przekładników prądowych pomocniczych należą: pośredniczące, wyrównawcze, nasyceniowe, sumowniki prądowe.

Przekładniki prądowe pośredniczące: charakteryzują przekładnie znormalizowaną ,służą do transformowania prądów o wartościach większych na mniejsze.

Przekładniki prądowe wyrównawcze :występują w wykonaniu autotransformatorowym ,wyposażone o zaczepy służące do skokowej zmiany przekładni, nadaje się do dwukierunkowej transformacji pradów.

Przekładniki prądowe nasyceniowe :nasycenie rdzenia występuje już przy niewielkich przetężeniach, co przekładniki ,prądowe służą do ograniczania prądów zwarciowych. Są stosowane w układach zabezpieczeń różnicowych transformatorów, mają za zadanie zatrzymywanie składowej nieokresowej prądu magnesującego transformatora ,w przypadku załaczenia transformatora na bieg jałowy.

Sumowniki prądowe: służą do zastąpienia układu trójfazowego prądów fazowych, zastępczym prądem jednofazowym, mają uprościć rozwiązywanie układu zabezpieczeń. Stosowane w układach różnicowych wzdłużnych linii, lub skomplikowanych zabezpieczeń różnicowych szyn zbiorczych stacji.

Dokładność przekładnika prądowego określają: -błędy prądowe, -kątowe, -wskazowe.

Błąd prądowy : jest to różnica wartości skutecznych prądu wtórnego i pierwotnego, odniesione do skutecznej wartości prądu pierwotnego. Δi = I₂-I₁/I₁ ; Δi = I₀ sinϕ₂/I₁

Wykres wektorowy przekładnika prądowego.

Błąd pomiarowy może być ujemny. Jeżeli po stronie wtórnej przeważa obciążenie czysto indukcyjnew obwodzie, błędu ni ma jeżeli stronę obciążymy rezystancja. 600/1 45VA = Sn ;800/1 60VA = Sn.

Błąd kątowy przekładnika. Miarą kata fazowego jaki prąd wtórny wyprzedza prąd pierwotny, w radianach jak i w stopniach. δi =arctg I_₁/I_₂ ;δi= arcsin I₀ cos ϕ₂/I₁ błąd ten nie przekracza 5⁰.

Błąd wskazowy: to stosunek wartości skutecznej prądu magnesującego do wartości pierwotnej.

= Z_z/X₀+Xz dla R_z<<X₀

Błędy te są wprost proporcjonalne do obciążeń, a odwrotnie proporcjonalne do Z₀, wartości magnesujące. Gdy obwód wtórny zwarty błąd mniejszy.

Liczba przetężeniowa wskazowa mw, to krotność pradu znamionowego pierwotnego przy którym błąd wskazowy przekładnika osiąga największą dopuszczalna wartość. Zależy od obciążenia obwodu wtórnego przekładnika prądowego. 0,25 Z_N≤ Z_w ≤ Z_N kl = 0,2; 0,5; 1; 3; 5 0,5 Z_N ≤ Z_w ≤ Z_N stosowana dla przekładników i ich zespołów

Liczba przetężeniowa N_IO >N_O N_o-obliczana dla danych warunków pracy przekładnika prądowego. N_IO- liczba przy obciążeniu mocą wtórną.

Z__w- musi być 10% znamionowa N_OI =N_ION*Z_N/Z_w N_ION -podaje wytwórca ; Z_W- obciążenie wtórne

Przekładniki napięciowe . Błąd przekładnika ΔU =(U_w-U_p)/U_p U_w -wartość przekladni albo U_p/η_w

Wartość procentowa, wykonuje dla wartości napięcia pierwotnego od 3-100kW, a także dla wartości prądu.

Schemat zastępczy.

Podpięty pod fazę przekładnik napięciowy

Wartość mocy wtórnych sa od 10 do 150 VA typowe.

Błąd kątowy ΔU w radianach lub stopniach, pomiędzy napięciem pierwotnym a wtórnym jest tak dobrany ,że wychodzi zero. Przekładniki pomiarowe klasy dokładności 01;01;05 lub 3. Przy doborze przekładnika napięciowego ustalamy parametry- napięcie znamionowe i wtórne ;-moc znamionową

Przekładnia przekładnika napięciowego.

η_u =U_DN/100 połączony między fazami ; η_u =U_DN/√3 ;100/3; 100/3 miedzy fazę a ziemią. Przekładnia z dodatkowym rdzeniem. Moc znamionowa obciążeniowa 0,2 0,5 Sn ≤ Sw≤Sn

Układ otwartego trójkąta

Przekładniki kombinowane zespolone w jednej obudowie przekładnik napięciowy lub prądowy.

Wzór na wartość rezystancji przejścia. R_p = 450*√(ρ/I_z¹) ρ -rezystancja gruntu; Iż -prąd zwarcia doziemnego jednofazowy.

Współczynniki rezystancyjnego przesunięcia charakterystyki: -współ. zasięgu strefy 1 normalnej, wydłużonej 2i3 ;-współ kompensacji ziemnozwarciowej (K_kx) (K_kR) ;-współ kompensacji łuku przy zwarciach doziemnych ;- wartość rozruchowa przekaźnika nadprądowego składowej zerowe pradu; -nastawienie rozruchu blokady przy kołysaniach mocy; -czas przerwy S_pz; -nastawienie opóźnień czasowych charakterystycznych dla poszczególnych stref ; -kat zwarcia linii ; -współ czułości zabezpieczenia k_c, dla wartości podstawowych ;- kąt zwarcia linii określony jako cosϕ_L = R_L/Z_L

Automatyka zabezpieczeniowa w elektroenergetyce

Układ stacji elektroenergetycznej:

Strona 110kV - automatyka stosowana

1. PZW - ponowne załączenie wyłącznika, typowy układ przy zwarciu przy transformatorze ma spowodować wyłączenie wyłączników 110kV w krótkim czasie, otwarcie odłącznika w polu 110kV transformatora i ponowne załączenie wyłączników 110kV

Zabezpieczenia transformatora strony 110kV(Bucholza, gazowo - wydmuchowe, różnicowe, zwarciowe)

Odłącznik zwierczy

Impulsy zwarciowe w polu transformatora przechodzą na zwieracz i wywołuje on jednofazowe zwarcie w sieci 110kV, prąd jest w granicach 7 - 8kA. Przy zamknięciu zwieracza wyłancza się wyłącznik w poprzeczce.

Przy 4 liniach 110kV.

Odłącznik szybki zamyka się i wysyła impulsy na wyłączniki

2. Automatyka SPZ - dla 110kV i SN jest jednostopniowa 3 - f, dla 220 i 400kV jest 1 - f.

3. LRW - lokalna rezerwa wyłącznikowa, jest pobudzana z przekaźników gazowo - przepływowych Bucholza, działa wtedy jeżeli zablokuje się nam wyłącznik w polu transformatora (kontroluje wyłącznik przez późniejsze go zamknięcie). Jeżeli nie spowoduje wyłącznika w polu transformatora to wyłancza się inne ale tylko po stronie 110kV

4. Zabezpieczenie szyn strony 110kV (działa w strefie szyn sekcji i transformatora). Przy zwarciu powoduje szybkie wyłączenie wszystkich wyłączników po stronie 110kV i nie powoduje ich potem zamknięcia. Jest bardzo szybkie 20 - 50ms, jest niewygodne dla jednej sekcji a wygodniejsze dla dwóch sekcji.

Część linii jest zasilana z S1 i S2. zabezpieczenie szyn ma dwa komparatory prądowe na szynach S1 i S2. zabezpieczenie to powoduje wyłączenie tylko jednego systemu. Szyna obejściowa SO służy do rezerwowania wolnego pola linii 110kV z S1 lub S2. pole które chcemy wyłączyć zastępujemy szyną obejściową na które przechodzi całe obciążenie wyłanczanej szyny

5. ARN - automatyczna regulacja napięcia. Regulator dostaje napięcie z pola pomiarowego a drugie porównawcze dostaje z przekładnika własnego pola transformatorowego. Jeżeli na szynach 15kV a przy transformatorze 15,5kV to regulator wysyła impuls do przełącznika zaczepów żeby wyrównać napięcia.

SZR Automatyka związana z transformatorami- samoczynne załączenie rezerwy transformatora

Występuje w układzie 2 transfor

* Układ rezerwy jawnej jeżeli jeden transf pracuje i zasila system SN, a drugi jest w rezerwie

W automatyce SZR jest kontrolowane napięcie w polu pomiarowym danej sekcji, zwarcie powoduje wyłączenie jednego transf i impuls wysyłany na transf 2.

* Układ rezerwy utajonej - pracują dwa transf, każdy zasila własną sekcję, zwarcie transf 1 wyłącza go przez wyłącznik i wysyła impuls na załącznik w polu łącznika szyn. Układ taki jest skomplikowany

Jeżeli zwarcie na szynach to następuje wyłączenie jednego lub dwóch transf i automatyka SZR jest zablokowana.

I Zabezpieczenie szyn SN - to dodatkowy przekaźnik bezzwłoczny nastawiony z krótkim czasem 0,3s. umieszczone w polu transf w momencie zwarcia na szynach wyłącza transf. Jeżeli wyłącznik szyn nie wyłączy zwarcia wyłącznik transf wyłącza i blokuje automatykę SZR.

II automatyka lokalnej rezerwy LRW wyłącznikowej - związana z liniami odpływowymi dla SN. Jeżeli wyłącznik linii nie wyłączy zwarcia to LRW wyłącza wyłącznikiem transf.

LRW kontroluje linie odpływowe, nie interesują ją zwarcia na szynie. To zabezpieczenie bardzo szybkie

III Automatyka SCO - samoczynne częstotliwościowe odciążanie systemu

Umieszczona w polu pomiarowym SN

SCO gdy występuje deficyt mocy czynnej w przypadku obciążenia czynnego i spada częstotliwość. Ze względu na zmęczenie materiału lub błędy fabryczne może dojść do zwarcia np: pod czas mrozu pęknięcie izolatora , spada linia na ziemię lub na inne przewody.

Zmiana częstotliwości związana ze zmianą obciążenia i mocą czynną, to wzrost zapotrzebowania na mac czynną. A wahania napięcia spowodowane wyżką mocy biernej. Jeżeli system obciążony generator cofa się to spada częstotliwość

I stopień to 49,95 to 0,05 norma 50Hz

II stopień 0,1 wyłączone wszystkie obiekty oprócz najważniejszych

IV SPZ - samoczynne ponowne załączania linii SN, jedno dwu, lub trzy - krotny

80% to zwarcia 1-fazowe przemijające

0,6/0,8 załączanie przy 0,8 s

1,2 drugie wyłączenie 2NP - przyspieszone to następne załączenie próba nie powiodła się to wyłączenie definitywne.

SPZ1 - jednokrotny udany WZ, nieudany WZW

SPZ2 - dwukrotny

Nastawiamy na liniach napowietrznych

V - automatyka potrzeb własnych, kompensacja i linia. Transformator uziemiający, punkt zerowy połączony z dławikiem

AWScz - automatyka wymuszenia składowej czynnej.

Stosowane sieci kompensowane przez dławik. W obwód wtórny dławika włączony rezystor 0,9Ω.

400V przez opór 0,9Ω powoduje wymuszenie prądu o charakterze czynnym 300A

od strony wtórnej wymuszony i przenosimy od stronypierwotnej do sieci 16kV, wtedy zabezpieczenie pewniej działa

VI Automatyka rezystora pierwotnego ARD

Stosowane w sieciach kablowych i jeżeli prąd pojemnościowy przekracza 120A

Rezystor pierwotny wymusza prąd 300A dla sieci 100% kablowej powoduje gaszenie łuku przy przepięciach powoduje zadziałanie zabezpieczenia nadmiarowo prądowe. Zwarcie wyłączone w granicach 0,5s. Stosowane w dużych miastach

Dławik na stałe powoduje gaszenie łuku, prąd Jr max ma wyłączyć sieć w której jest zwarcie, rezerwowe zabezpieczenie to admitancyjne. Podstawowe to zabezpieczenie nadmiarowo prądowe. To sieć mieszana kablowo napowietrzna.

Filtry składowych symetrycznych

Filtr składowych symetrycznych napięciowych

Up=c₁*U₁+c₂*U₂+c₀*U₀

Filtr składowych symetrycznych prądowych.

Ip=d₁*I₁+d₂*I₂+d₀*I₀

Gdy jedna z składowych ma być zlikwidowana dobiera się tak (c lub d) aby była równa zeru.

Filtr prądowy po wyeliminowaniu składowej zerowej prądu.

Układ gwiazda-zygzak.

Zygzak wyprowadza składową zerową.

Filtr składowych symetrycznych prądu.

Schemat zastępczy od strony zacisków wyjścia.

Ip=(Z_f/(Zp+Z_f))*I_KL

Up=Ip*Zp=((Z_f*Zp)/(Zp+Z_f))*I_KL

Przekładnia filtrów.

Przekładnia - jest to stosunek wielkości/wartości elektrycznej wyjściowej do wielkości wejściowej. Na przekładnie wpływa także impedancja wewnętrzna ale również impedancja zewnętrzna przyłączana.

Przekładnia nap w stanie jałowym:

ϑ_uld=Umn/Uz

w stanie obciążenia

ϑ_u=Up/Uz

ϑ_u=(Zp/(Zp+Z_f))*ϑ_uld

Przekładnia prądowa:

W stanie zwarcia.

ϑc_(Z)=I_KL/Iż

Dla stanu obciążenia

ϑc=Ip/Iż

ϑc=(Z_f/(Zp+Z_f))*ϑc_(Z)

Filtry składowej zerowej napięcia.

Układ gwiazdowy dwurdzeniowy:

Filtr składowej zerowej prądu.

Wady: trzy przekładniki; wartości prądu na pomocniczych są małe

Filtr składowej zerowej Ferrantiego.

ϑz=1/77 lub ϑz=1/100

Zabezpieczenia prądnic synchronicznych zasilających szynę zbiorczą.

Prądnice o mocy 2 MVA powinny być wyposażone:

1 - w zabezpieczenia od przetężeń w uzwojeniu stojana wywołanym zwarciem zewnętrznym

2 - zabezpieczenie od zwarć międzyfazowych w uzwojeniu stojana

3- zabezpieczenia od zwarć doziemnych w uzwojeniu stojana dla prądnic o mocy 12,5 MVA i wyższych

4- zabezpieczenia od zwarć między zwojami jednej fazy w uzwojeniu stojana dla prądnic, których uzwojenia są połączona w gwiazdę i posiadają wyprowadzone, po dwie gałęzie równoległe na fazę

5 - zabezpieczenie od podwyższenia nap na uzwojeniu stojana dla prądnic napędzanych turbinami wodnymi

6 - zabezpieczenie od przetężeń uzwojeń stojana wywołanych przepięciami ruchowymi

7 - urządzenia do kontroli stsnu izolacji lub sygnalizacji pierwszego zwarcia doziemnego obwodów wzbudzenia prądu

8 - zabezpieczenia od drugiego zwarcia doziemnego w obwodzie wzbudzenia prądnicy dla prądnic napędzanych turbinami parowymi o mocy 12,5 MVA i wyższych

Urządzenia odwzbudzające:

• urządzenia przeciwpożarowe dla prądnic o mocy 12,5 MVA i wyższej

• Zabezpieczenia termometryczne dla prądnic o mocy 12,5 MVA i wyższej

Prądnice o mocy mniejszej od 2000 kVA powinny być wyposażone w zabezpieczenia nr 1,2,5,6,9.

Dla prądnic o mocy mniejszej od 2000 kVA stosuje się też zabezpieczenia nadmiarowo-prądowe, trójfazowe zwłoczne bez blokady napięciowej.

Zabezpieczenie nadmiarowo-prądowe powinno być przyłączone do przekładników prądowych zainstalowanych w punkcie zerowym prądnicy. Prądnica o mocy mniejszej niż 2000 kVA nie ma wyprowadzeń od strony punktu zerowego.

Zabezpieczenie od zwarć międzyfazowych w uzwojeniu stojana powinno być wykonane jako zabezpieczenie różnicowe wzdłużne, bezzwłoczne. Powinno działać na wyłączenie wyłączników prądnicy i odwzbudzenia.

Strefą działania zabezpieczenia powinny być objęte szyny lub kable łączące prądnice z szynami zbiorczymi elektrowni.

Dla prądnicy o mocy mniejszej od 2000 kVA i nap od 1 kV wzwyż pracujących równolegle z siecią lub innymi prądnicami nie posiadającymi wyprowadzonych faz od strony punktu zerowego, stosujemy zamiast różnicowego wzdłużnego zabezpieczenie przetężeniowe bezzwłoczne przyłączone do przekładników prądowych, zainstalowanych od strony wyprowadzeń prądnicy i nastawionych powyżej prądu udarowego zwarciowego prądnicy.

Zabezpieczenie od zwarć doziemnych w uzwojeniu stojana powinno być wykonane przy pomocy przekładnika Ferantiego i czułego przekaźnika prądowego lub mocowego i powinno działać na wyłączenie prądnicy i odwzbudzenia. Jeżeli pojemność prądu zwarcia doziemnego nie przekracza 5 A można stosować działanie przekaźnika tylko na sygnalizacje zwarcia doziemnego.

Zabezpieczenia od zwarć między zwojami jednej fazy w uzwojeniu stojana, których uzwojenia połączone są w gwiazdę i posiadają wyprowadzenia po dwie gałęzie równoległe na fazę, powinny być wykonane jako zabezpieczenie nadmiarowo-prądowe zasilane przekładnikiem zainstalowanym na połączeniu między punktami zerowymi obu gałęzi równoległych, lub jako różnicowe poprzeczne bezzwłoczne. Powinno działać na wyłączenie prądnicy i odwzbudzenia.

Zabezpieczenie od podwyższonego napięcia w uzwojeniu stojana powinno być wykonane jako nadnapięciowe zwłoczne, przyłączone do napięcia między przewodami, powinno działać na wyłączenie wyłącznika prądnicy i wyłącznika urządzenia odwzbudzającego.

Zabezpieczenia od przetężeń w uzwojeniu stojana wywołanych przeciążeniami powinno być wykonane jako nadmiarowo-prądowe jednofazowe zwłoczne działające na urządzenia sygnalizacyjne, dodatkowo stosuje się urządzenia od asymetrii obciążeń.

Zabezpieczenia od drugiego zwarcia doziemnego w obwodzie wzbudzenia prądnicy powinno być wykonane jako wspólne dla najwyżej 4 prądnic oraz powinno być przyłączone do tej prądnicy na której wystąpiło zwarcie doziemne w jednym punkcie uzwojenia wirnika prądnicy. Powinno działać na odwzbudzenie i wyłączenie wyłącznika prądnicy.

Urządzenie przeciwpożarowe powinny być uruchamiane przez zabezpieczenia lub obsługę.

Zabezpieczenia termometryczne prądnicy powinny działać na urządzenia sygnalizacyjne.

System sterowania i nadzoru w stacjach energetycznych

Telemechanika:-zdalne prowadzenie nadzoru stacji łączność trankingowa, światłowodowa, telefoniczna.

Sygnały zabezpieczenia odległości:E,1N,1W,2,3,WD,Z

W polskich układach stosuje się telemechanikę jednokierunkową UTJ do przesyłania stanu położenia urządzeń i wartości pomiarowych. Sygnał prądowy ± 20 mA, wilkości analogowe wchodzą w przetworników telemetrycznych i wychodzą jako sygnały(najstarszy sposób).

Telemechanika dwukierunkowa oparta o urządzenia częściowo cyfrowe, oparte o system pytam-odpowiadam, nadzorcy mogą zadawać pytania czyli sprawdzają stan urządzeń i chwilowe pomiary wartości. Występują protokoły komunikacyjne dwukierunkowe które mogą odpytywać jednocześnie 10 urządzeń.

System telemechaniki komputerowej EX - oparty o urządzenia krajowe lub Sindis, Borse. Na zachodzie ABB. Umożliwia odczyt do 1200 sygnałów kontrolnych z elementów, z rozdzielczością 10 ms, sygnały 12-220 V, zbierają 16 impulsów zmiennych prądowych, 228 pomiarów zmienno prądowych. Umożliwia precyzyjne pomiary mocy czynnej, potrafi obliczać. Potrafi przesyłać 512 poleceń sterowniczych, wykorzystuje dwa stanowiska dyspozytorskie pracujące równolegle.

Typ IEC-870-5-103

Rejestrator zdarzeń- informacje oznaczane czasowo, rejestrowane zdarzenia z różnych systemów.

---