1. DEFINICJA PRZEKAŹNIKA

Przekaźnik to przyrząd lub fragment urządzenia automatyki elektroenergetycznej przeznaczony do wykonywania skokowych zmian na wyjściu (wyjściach),pod wpływem przyłożenia lub odpowiedniej zmiany wielkości fizycznej (fizycznych) oddziaływującej (oddziaływujących) na wejściu (wejściach).
Zespół przekaźnikowy składa się z kilku przekaźników.

1. PODZIAŁ PRZEKAŹNIKÓW

Przekaźnik pomiarowy – przekaźnik elektryczny, w którym zadziałanie następuje z określoną dokładnością, gdy wartość wielkości pomiarowej osiągnie nastawioną wartość rozruchową tej wielkości.
Przekaźnik pomocniczy – przekaźnik elektryczny przystosowany do zasilania wielkością, której wartość albo znajduje się w swoim zakresie albo jest praktycznie równa zero.
Przekaźniki pomocnicze mogą być: pośredniczące, sygnałowe i zwłoczne.

1. OGÓLNA STRUKTURA ZABEZPIECZEŃ

1. CHARAKTERYSTYKI CZASOWE PRZEKAŹNIKÓW POMIAROWYCH

Rozróżniamy trzy charakterystyki
- niezależną od prądu
- częściowo zależną
- zależną

Ch. Niezależna Ch. częściowo zależna

Ch.zależna

1. PODZIAŁ EAZ

Elektroenergetyczną automatykę zabezpieczeniową można podzielić na:
EAZ-eliminacyjną, EAZ-restytucyją, EAZ-prewencyjną.

EAZ eliminacyjna (EAZE) obejmuje procesy eliminowania z pracy w układzie elektroenergetycznym elementów dotkniętych zakłóceniami, które nie mogą być tolerowane z uwagi na warunki bezpiecznej pracy układu. Jeżeli w układzie są zwarcia, to rolę eliminacji uszkodzonych elementów spełniają zabezpieczenia zwarciowe.

EAZ restytucyjna (EAZR) obejmuje procesy samoczynnej zmiany konfiguracji układu elektroenergetycznego w celu doprowadzenia tego układu do normalnej pracy po eliminacji zakłócenia, które spowodowało naruszenie konfiguracji układu.
Do urządzeń EAZR należą między innymi:
-urządzenia do samoczynnego ponownego załączenia (SPZ)
-urządzenia do samoczynnego załączenia rezerwy (SZR)

EAZ prewencyjna (EAZP) obejmuje procesy samoczynnego zapobiegania zagrożeniu lub innym zakłóceniom w normalnej pracy układu elektroenergetycznego lub któregokolwiek z jego elementów.
Do urządzeń EAZP należą między innymi :
-urządzenia do samoczynnego częstotliwościowego odciążenia (SCO) w przypadku deficytu mocy czynnej, wytwarzanej w tym układzie.

1. WYMAGANIA STEROWANIA EAZ

Dla właściwego spełnienia stawianych im zadań urządzenia EAZ powinny odpowiadać wymaganiom co do:
-szybkości działania
-wybiórczości
-czułości
-niezawodności działania
-ekonomiczności

Szybkość działania

-zwiększa bezpieczeństwo pracy personelu, ogranicza rozmiar szkód spowodowanych łukami zwarciowymi w punkcie zwarcia oraz szkód od prądów zwarciowych, zapobiega wypadnięciu z synchronizmu współpracujących prądnic itp.

Wybiórczość (selektywność)
Przez wybiórczość zabezpieczenia rozumie się jego zdolność do stwierdzenia czy uszkodzenie powstało w strefie działania tego zabezpieczenia, czy poza tą strefą. Zabezpieczenie powinno spowodować odcięcie od źródeł zasilania jedynie elementu uszkodzonego, natomiast nie powinno wyłączać z pracy elementów nieuszkodzonych, gdyż powoduje to zbędne przerwy w dostawie energii.

Czułość

Czułość zabezpieczenia może być określona jako zdolność tego zabezpieczenia do reagowania na możliwie niewielkie zmiany parametrów charakterystycznych dla pracy zabezpieczanego obiektu.
Duża czułość zabezpieczeń reagujących na zwarcia jest wymagana, gdy wartość parametru, charakteryzująca pojawienie się zwarcia, np. prądu lub impedancji, niewiele się różni od wartości tego parametru występującej w warunkach normalnej pracy systemu elektroenergetycznego.

Niezawodność działania

Niezawodność działania może być zdefiniowana, jako prawdopodobieństwo, że zabezpieczenie będzie spełniło swą funkcję prawidłowo przez określony czas, w określonych warunkach pracy. Zabezpieczenia powinny działać z dużą niezawodnością w przypadkach zakłóceń, do których wykrywania są przeznaczone. Nie powinny natomiast działać zbędnie z jakichkolwiek innych przyczyn.

Ekonomiczność

Zabezpieczenie tańsze konkuruje z droższym, jeżeli nie jest to związane z pogorszeniem jego własności technicznych.

1. ZABEZPIECZENIA TRANSFORMATORA

Transformatory zabezpiecza się od skutków:
- zwarć zewnętrznych zabezpieczeniami nadprądowymi zwłocznymi a duże transformatory powyżej 100 MVA odległościowymi
- zwarć wewnętrznych zabezpieczeniami nadprądowymi bezzwłocznymi a powyżej 5 MVA różnicowymi
- przeciążeń zabezpieczeniami nadprądowymi zwłocznymi (wystarczy w 1 fazie) a duże transformatory modelem cieplnym
- zwarć doziemnych tylko podwyższając napięcie, korzysta się z kryterium I₀, U₀
- zabezpieczenie temperaturowe, które może działać na wyłączenie lub na sygnalizację
- zabezpieczenie gazowo-przepływowe od skutków obniżenia poziomu oleju oraz skutków zwarć wewnętrznych w kadzi

1. DEFINICJA TERMINALA POLOWEGO I STEROWNIKA POLOWEGO

Terminalem polowym nazywamy urządzenie mikroprocesorowe, którego podstawową funkcją jest EAZ dla określonego pola i posiada przynajmniej jedno łącze cyfrowe z systemem nadzoru (komputery nadrzędne). Dodatkowo może realizować funkcje:

• pomiarowe

• rejestracji zdarzeń i zakłóceń

• sterowania łącznikami

Sterownik polowy dodatkowo posiada przyciski do sterowania łącznikami oraz wyświetlacz graficzny dla synoptyki polowej

1. METODA DOBORU NASTAW NADPRĄDOWEGO, ZWŁOCZNEGO LINII
   Nastawa prądowa (wartość nastawcza ) przekaźnika nadprądowego

I_max – maksymalny prąd roboczy zabezpieczanej linii
I_Zmin – minimalny prąd zwarciowy na końcu zabezpieczanego odcinka linii
k_b – współczynnik bezpieczeństwa uwzględniający uchyby zabezpieczenia i przekładników (1,05-1,2)
k_r- współczynnik samorozruchu silników asynchronicznych (1-6)
k_p- współczynnik powrotu najczęściej :
a) 0,95- dla zabezpieczeń statycznych
b) 0,85- dla zabezpieczeń elektromechanicznych
k_C- współczynnik czułości :
a) 1,5 dla zabezpieczeń podstawowych
b) 1,2 dla zabezpieczeń rezerwowych
ϑ_i-przekładnia przekładnika prądowego

Dobór nastawy czasowej t_n-1 – poprzednie szyny zbiorcze,

przykład

1. WŁAŚCIWOŚCI SIECI, DOBÓR PARAMETRÓW
   Linie o napięciu 110kV i wyższym zabezpiecza się od skutków zwarć międzyfazowych i doziemnych tymi samymi zabezpieczeniami tzn. odległościowymi, porównawczofazowymi, nadprądowymi (tylko rezerwowe i coraz rzadziej), kierunkowe

W liniach o długości >15km (długie) jako podstawowe stosuje się zabezpieczenie odległościowe lub porównawczofazowe z łączem wysokiej częstotliwości(220 i 400kV) .
W liniach krótkich do 15km jako podstawowe stosuje się zabezpieczenie porównawczofazowe z łączem kablowym lub kierunkowe. Coraz częściej pojawiają się zabezpieczenia różnicowoprądowe wzdłużne z łączem światłowodowym.

Linie o napięciu 1 – 60kV zabezpiecza się od skutków zwarć :
I międzyfazowych zabezpieczeniami
- nadprądowymi (99%)
- odległościowymi
- ewentualnie uzupełnione blokadą kierunkową
II doziemnych zabezpieczeniami
- zerowo – napięciowymi
- zerowo – prądowymi
- admitancyjnymi
- kierunkowymi

Dobór zabezpieczeń jest silnie związany z rodzajem pracy punktu neutralnego.

1. WŁAŚCIWOŚCI I DOBÓR UZIEMIENIA PUNKTU NEUTRALNEGO SIECI
   Sieci o napięciu 110 - 400kV pracują z punktem neutralnym skutecznie uziemionym, oznacza to że podczas zwarcia doziemnego jednej z faz napięcie względem ziemi faz nieuszkodzonych nie wzrasta powyżej 0,8 znamionowego napięcia przewodowego.
   Żeby te warunki były spełnione musi zachodzić:

1) 2) 3)
1 i 2 to warunki skuteczności, 3 ma spowodować aby w sieci prąd zwarcia jednofazowego nie był większy niż zwarcia trójfazowego bo na to drugie dobiera się aparaturę.
Relacje X₀ i X₁ w sieci są regulowane przez liczbę transformatorów pracujących z uziemionym punktem neutralnym.

Sieci o napięciu od 1 – 60kV pracują z punktem neutralnym nieskutecznie uziemionym to oznacza, że podczas zwarć doziemnych w fazach nieuszkodzonych napięcie względem ziemi może wzrastać do wartości napięcia przewodowego.
W sieci z nieskutecznie uziemionym punktem neutralnym prądy ziemnozwarciowe są wielokrotnie mniejsze niż w sieci z punktem neutralnym bezpośrednio ( skutecznie ) uziemionym.
Podstawowe sposoby pracy punktu neutralnego w sieciach 1 – 60kV:
1) izolowany
2) uziemiony przez dławik gaszący ( sieć kompensowana )
3) uziemiony przez rezystor

Pojemnościowe prądy zwarć doziemnych w przeciętnych sieciach 15 i 20kV są rzędu 20 do 180 A. Początkowo celem takiego sposobu pracy punktu neutralnego była możliwość pracy z nie wyłączonym zwarciem doziemnym. Jednym z celów utrzymywania małego prądu zwarcia doziemnego jest gaszenie zwarć łukowych. W sieciach 15 –20kV granicznym prądem jest 20 –30 A.

1. FILTRY SKŁADOWYCH ZEROWYCH NAPIĘCIA I PRĄDU

Filtry składowych zerowych prądu to:
- układ pełnej gwiazdy
- układ Holmgreen’a
- przekładnik Ferrantiego

Filtry składowych zerowych napięcia to:

Układ otwartego trójkąta układ pełnej gwiazdy