Jak działa ochrona przekaźników i automatyzacja

Pierwszym ludzkim eksperymentom z elektrycznością i tworzeniem obwodów do przepływu prądu towarzyszyły zwarcia i awarie, podczas których zdobywano doświadczenie i wiedzę, ujawniono prawidłowości przebiegających procesów i opracowano zasady działania.

Na podstawie analizy popełnionych błędów zaczęto tworzyć urządzenia, które chronią sprzęt i ludzi przed skutkami elektrycznymi. Pierwszymi takimi urządzeniami były bezpieczniki, które przepaliły się, gdy powstały obciążenia krytyczne, przerywając obwody prądu elektrycznego.

Bardziej złożone struktury ochronne zaczęto masowo wprowadzać po 1891 r., Kiedy w Rosji, zgodnie z projektem Michaiła Osipowicza Dolivo-Dobrowolskiego, z powodzeniem przetransportowano 220 kW energii elektrycznej na 175 km z wydajnością 77% w oparciu o trójfazowy system napięcia opracowany przez tego samego naukowca.

Zasada ochrony została oparta na zasadzie przekaźników - urządzeń, które stale monitorują każdy parametr elektryczny sieci, a gdy osiągną wartości krytyczne, uruchamiają: gwałtownie zmieniają swój stan początkowy poprzez przełączenie obwodu elektrycznego.

Pierwsze urządzenia zabezpieczające zostały wykonane na podstawie elektromechanicznych konstrukcji przekaźników, a specjaliści zaangażowani w ich działanie zaczęli nazywać się terminem „przekaźnik”, który obowiązuje do tej pory.

Usługa ochrony przekaźników i automatyzacji (RPA) stworzona w systemie elektroenergetycznym na podstawie stale zdobywanego doświadczenia jest jednocześnie zaangażowana w inne złożone procesy:

• systemy kontroli, w tym metody lokalne, zdalne i zdalne;

• blokady urządzeń;

• obwody sygnalizacyjne, umożliwiające analizę zdarzeń zachodzących w sieci;

• pomiary różnych wielkości elektrycznych w istniejących obwodach;

• analiza jakości pomiarów w oparciu o normy metrologiczne;

• niektóre inne funkcje.

Zasady budowy obwodu urządzeń ochronnych

Dość kłopotliwa i złożona baza początkowa oparta na strukturach elektromechanicznych jest ciągle ulepszana i modyfikowana. Do prac ochronnych wprowadzane są nowe osiągnięcia techniczne. W nowoczesnych kompleksach energetycznych z powodzeniem łączone są urządzenia elektromagnetyczne, indukcyjne, statyczne - półprzewodnikowe i mikroprocesorowe.

Łączy je praktycznie niezmienny podstawowy algorytm procesów, który jest modernizowany dla każdego konkretnego przypadku. Główne funkcje ochrony pokazano na schemacie strukturalnym.

Główne funkcje urządzeń ochronnych

Jednostka obserwacyjna

Jego główną funkcją jest monitorowanie bieżących procesów elektrycznych w systemie na podstawie pomiarów z transformatorów pomiarowych prądu i / lub napięcia.

Sygnały wyjściowe pobrane z urządzenia mogą być bezpośrednio przesyłane do obwodu logicznego w celu porównania ze zdefiniowanymi przez użytkownika odchyleniami od wartości nominalnych, zwanymi ustawieniami lub początkowo konwertowane do postaci cyfrowej.

Blok logiczny

Tutaj sygnały wejściowe są porównywane z charakterystyką graniczną ustawień. Najmniejsze dopasowanie między nimi prowadzi do wydania polecenia obsługi obrony.

Jednostka wykonawcza

Jest stale utrzymywany w gotowości do odpowiedzi na polecenia jednostki logicznej. W takim przypadku przełączanie występuje na schemacie połączeń zgodnie z określonym algorytmem, który wyklucza uszkodzenie sprzętu i obrażenia ciała.

Jednostka alarmowa

Procesy zachodzące w systemie są przeprowadzane tak szybko, że dana osoba nie jest w stanie ich dostrzec narządami.Aby naprawić idealne zdarzenia, instalowane są urządzenia alarmowe wykorzystujące wizualne, dźwiękowe metody ekspozycji z zapisywaniem zmian, które zaszły w pamięci.

We wszystkich konstrukcjach alarmowych przeniesienie jego stanu po operacji do pozycji początkowej jest wykonywane ręcznie przez operatora ręcznie, co eliminuje utratę informacji o działaniu ochrony przez automatyzację.

Zasady ochrony

Bardzo poważne podejście do niezawodności i bezpieczeństwa użytkowania energii elektrycznej określiło podstawowe wymagania, które muszą spełniać systemy zabezpieczeń przekaźników. Są to jednak również urządzenia techniczne, co oznacza: mają zdolność zakłócania właściwej wydajności.

Awaria systemów zabezpieczeń przekaźników jest możliwa przy:

• wady zabezpieczeń;

• nadmierne reakcje, gdy działanie organu wykonawczego nie jest wymagane;

• fałszywa praca przy braku uszkodzenia układu elektrycznego.

Aby wykluczyć awarie podczas pracy, opracowuje się, instaluje, uruchamia projekt wraz z uruchomieniem i konserwacją urządzeń zabezpieczających przekaźniki, biorąc pod uwagę opracowane wymagania dotyczące urządzeń zabezpieczających przekaźniki i urządzeń automatyki dla:

• selektywność oparta na hierarchii systemu;

• prędkość określona przez czas reakcji;

• wrażliwość na czynniki początkowe;

• niezawodność pracy.

Zasada selektywności

Inną popularną nazwą tego jest selektywność. Ta cecha pozwala dokładnie zidentyfikować i zlokalizować miejsce manifestowanej awarii w sieci strukturalnej o dowolnej hierarchii.

Na przykład generator przekazuje energię elektryczną do wielu odbiorców znajdujących się w sekcjach nr 1, 2 i 3, wyposażonych odpowiednio we własne zabezpieczenia 1-2, 3-4 i 5. W przypadku zwarcia wewnątrz użytkownika końcowego w miejscu nr 3 prądy uszkadzające przejdą przez wszystkie obwody ochronne ze źródła.

Jednak w tej sytuacji sensowne jest odłączenie ostatniego odcinka uszkodzonym silnikiem elektrycznym, pozostawiając wszystkie działające urządzenia. W tym celu dla każdego obwodu wprowadza się różne ustawienia zabezpieczenia przekaźnika na etapie projektowania obwodu.

Urządzenia ochronne z sekcji 5 muszą wcześniej wyczuć prądy zwarciowe i zapewnić ich awaryjne odłączenie od generatora szybciej. Dlatego w powyższym schemacie wartości ustawień prądu i czasu w każdej sekcji są zmniejszane z generatora do odbiorcy, zgodnie z zasadą: im bliżej miejsca uszkodzenia, tym wyższa czułość.

Jednocześnie przestrzegana jest zasada redundancji, biorąc pod uwagę możliwość awarii dowolnych urządzeń technicznych, w tym systemów ochronnych niższego poziomu. Oznacza to: jeżeli zabezpieczenie sekcji 5 sekcji 3 działa nieprawidłowo, zwarcie powinno odłączyć przekaźniki zabezpieczające nr 4 lub 5 linii nr 2, które z kolei są zabezpieczone ochroną sekcji 1.

Zasada działania

Czas wyłączenia uszkodzenia składa się z co najmniej dwóch czynników:

1. uruchomiła ochronę;

2. działanie napędu wyłącznika.

Pierwszy parametr można ustawić od wartości minimalnej ze względu na konstrukcję zabezpieczenia i liczbę zastosowanych elementów. Takie metody tworzą opóźnienie włączenia specjalnych regulowanych przekaźników do obwodu. Służy do dalszej ochrony.

Urządzenia w pobliżu miejsca uszkodzenia muszą być skonfigurowane do działania w możliwie najkrótszych odstępach czasu.

Zasada wrażliwości

Ta cecha pozwala określić rodzaje obliczonych szkód i nietypowych sytuacji w systemie elektroenergetycznym w bieżącej strefie ochronnej.

Czułość zabezpieczeń przekaźników i urządzeń automatyki

Aby określić jego wyrażenie liczbowe, wprowadza się współczynnik Кч, obliczony jako stosunek minimalnej wartości prądu zwarciowego dla sekcji do wartości prądu wyzwalającego.

Jednocześnie urządzenia zabezpieczające i automatyzujące przekaźniki działają poprawnie przy Ic

Optymalna wartość współczynnika czułości mieści się w przedziale 1,5-2.

Zasada niezawodności

Aby to zdefiniować, wprowadza się terminy:

• czas pracy

• łatwość utrzymania;

• długowieczność;

• wytrwałość.

Każdy z nich ma swoje własne kryteria oceny.

Niezawodność zabezpieczeń przekaźników i urządzeń automatyki

Obsługa i konserwacja przekaźników zabezpieczających uwzględnia trzy opcje niezawodności funkcji odpowiedzi:

1. z wewnętrznymi zwarciami w strefie chronionej;

2. podczas przejścia zewnętrznego zwarcia poza obszar pracy;

3. w trybach bez uszkodzeń.

Jednocześnie niezawodność dzieli się na:

• operacyjny;

• pomieszczenie sprzętowe.

Kontrola awaryjna

Każda przekaźnikowa jednostka zabezpieczająca jest nie tylko niezależnym obwodem, ale jest połączona w kompleksy wyższego poziomu, które ostatecznie stanowią system kontroli awaryjnej systemu elektroenergetycznego. Ma każdy element połączony z innymi komponentami i kompleksowo wykonuje swoje zadania.

Skróconą listę funkcji zabezpieczeń i automatyzacji ilustruje uproszczony schemat blokowy.

Zarządzanie awaryjne w sieci

Krótkie podsumowanie cech działania ochrony przekaźników i automatyzacji pozwala nam wnioskować, że zawód operatora przekaźnika wymaga ciągłego studiowania uruchamianego sprzętu, poszerzania wiedzy i budowania silnych umiejętności praktycznych.

Więcej o zawodzie operatora przekaźnika: Zawód Elektryk przekaźnik ochrony i automatyki

Przeczytaj o nowoczesnych urządzeniach do ochrony przekaźników tutaj: Mikroprocesorowe urządzenia do ochrony przekaźników: przegląd możliwości i kontrowersyjnych problemów