3tom244

8. ELEKTROENERGETYCZNA AUTOMATYKA ZABEZPIECZENIOWA .490

W przekładnikach pojemnościowych, przy nagiej zmianie napięcia pierwotnego, występują stany nieustalone związane ze zmianami energii elementów biernych (pojemności dzielnika oraz indukcyjności dławika kompensującego). Zjawisko to uwidacznia się szczególnie silnie przy zwarciu zacisków pierwotnych w chwili, gdy napięcie przechodzi przez zero. Wówczas napięcie wtórne — zamiast natychmiast spadać do zera — ma przebieg przejściowy, stanowiący błąd dynamiczny przekladnika. Kształt tego przebiegu zależy od obciążenia i właściwości układu tłumiącego ferrorezonans, a dość typowy przykład podano na rys. 8.11. Norma wymaga, aby po zwarciu zacisków pierwotnych przy znamionowym napięciu, przebieg napięcia wtórnego obniżył się do poziomu 0,1 amplitudy wtórnego napięcia znamionowego po czasie nie dłuższym niż 20 ms. Warunek ten — choć niełatwy do spełnienia dla konstruktorów przekładników — jest niekiedy niewystarczający do zapewnienia poprawnej pracy zabezpieczeń.

8.3.4. Zakłócenia w obwodach wtórnych

Do obwodów wtórnych przekładników przedostają się sygnały zakłócające poprzez tzw. sprzężenia pasożytnicze. Sprzężenia takie mogą mieć charakter: elektrostatyczny (pojemnościowy), elektromagnetyczny (indukcyjny) oraz galwaniczny. Schematycznie przedstawiono je na rys. 8.12. Sprzężenia elektrostatyczne są wywołane zarówno przez pojemności C_p między uzwojeniami pierwotnymi i wtórnymi przekładników prądowych (lub napięciowych), jak i pojemności C_w między przewodami pierwotnymi a przewodami wtórnymi. Sprzężenia elektromagnetyczne są wywołane głównie przez indukcyjność wzajemną M między przewodami pierwotnymi a wtórnymi. Sprzężenia galwaniczne są spowodowane tym, że potencjał ziemi w nastawni (tzw. ziemi lokalnej) różni się od potencjału ziemi w rozdzielni. Jest to szczególnie widoczne wówczas, gdy przez rezystancję uziemienia rozdzielni Rpłynie prąd zwarciowy /*.

Rys. 8.12. Ilustracja sprężeń pasożytniczych między obwodami pierwotnymi i wtórnymi w rozdzielni

Wszystkie te trzy mechanizmy indukowania zakłóceń w obwodach wtórnych występują łącznie i są przyczyną powstawania napięć zakłócających doziemnych U. oraz różnicowych U,. Napięcia te są niewielkie (z wyjątkiem generowanego przez sprzężenie galwaniczne) wówczas, gdy wywołują je prądy i/lub napięcia pierwotne o częstotliwości 50 Hz. Jednak w rozdzielniach można się spodziewać występowania składowych o znacznie większych częstotliwościach w prądach i napięciach. Ich źródłem są przede wszystkim operacje łączeniowe, polegające na załączeniu lub wyłączeniu krótkich odcinków szyn lub linii przez wyłączniki i odłączniki. W takich przypadkach można oczekiwać, że w napięciach i prądach pierwotnych pojawią się składowe oscylacyjne o częstotliwościach leżących w paśmie 20 kHz-r4 MHz. W tym zakresie częstotliwości sprzężenia pojemnościowe i indukcyjne — niegroźne przy 50 Hz — mogą stać się źródłem bardzo znacznych napięć zakłócających w obwodach wtórnych. Zakłócenia te trwają bardzo krótko (ok. 1 ms) i nie są na ogół szkodliwe dla aparatury elektromechanicznej, natomiast w przypadku aparatury elektronicznej — zwłaszcza cyfrowej — mogą powodować zarówno uszkodzenia, jak i błędne działania.

W celu ograniczenia napięć zakłócających w obwodach wtórnych wykorzystuje się następujące sposoby:

a)    zmniejszenie pojemności międzyuzwojeniowych C_p w przekładnikach przez stosowanie uziemionych ekranów między uzwojeniami pierwotnymi i wtórnymi;

b)    zmniejszenie pojemności między przewodami pierwotnymi i wtórnymi C„. przez stosowanie uziemionych powłok ekranujących, w których prowadzi się przewody wtórne;

c)    zmniejszenie indukcyjności wzajemnej M między obwodami pierwotnymi i wtórnymi przez:

—    zachowanie możliwie małych odległości między przekładnikami na rozdzielni a miejscem instalowania aparatury zabezpieczającej,

—    prowadzenie obwodów wtórnych tak, aby nie występowały długie odcinki, w których przewody wtórne są równoległe do przewodów pierwotnych,

—    prowadzenie przewodów wtórnych w powłokach ekranujących o dobrej przewodności, uziemionych na obydwu końcach;

d)    ograniczenie zakłóceń przenoszonych galwanicznie przez zmniejszenie zarówno rezystancji uziemienia rozdzielni, jak i różnicy między rezystancją uziemienia rozdzielni a nastawni; skutecznym środkiem jest np. dwustronne uziemienie przewodzących powłok ekranujących, w których prowadzi się przewody wtórne.

Napięcia zakłócające doziemne mogą być groźne ze względu na wytrzymałość izolacji aparatury zabezpieczającej, kontrolnej i pomiarowej. Jednak w dobrze prowadzonych obwodach wtórnych na ogół nie przekraczają wartości 2 kV.

Napięcia różnicowe natomiast mogą być nie tylko źródłem uszkodzeń obwodów wejściowych, lecz także przyczyną błędnych działań aparatury zabezpieczeniowej. Aby tego uniknąć stosuje się następujące środki zaradcze:

—    skręcone pary przewodów wtórnych, zapewniające możliwie identyczne sprzężenia każdego z nich z obwodami pierwotnymi;

—    staranny wybór punktów, w których uziemia się obwody wtórne;

—    elementy ochronne na zaciskach wejściowych aparatury zabezpieczającej (diody, warystory);

—    filtry wejściowe, odcinające pasmo większych częstotliwości.

Radykalnym rozwiązaniem problemu napięć zakłócających w obwodach wtórnych jest zastosowanie światłowodów zamiast przewodów. Zapewne w przyszłości będą one standardowym łączem między przetwornikami a aparaturą pomiarową.

8.4. Obwody sterowania i sygnalizacji w układach automatyki zabezpieczeniowej

8.4.1. Wiadomości podstawowe

Do zasilania potrzeb własnych stacji stosuje się transformatory potrzeb własnych prądu przemiennego, zasilane z niezawodnych źródeł zasilania, jakimi są transformatory mocy. W obiektach energetycznych pełniących znaczącą funkcję w systemie elektroenergetycznym, transformatory mocy są zasilane dodatkowo z obcego źródła w postaci linii średniego napięcia, z niezależnego źródła lub agregatu prądotwórczego.