איך הגנת הממסר של קווי מתח

הובלה רציפה ואמינה של חשמל לצרכנים היא אחת המשימות העיקריות שנפתרות ללא הרף על ידי מהנדסי חשמל. כדי לספק אותו, נוצרו רשתות חשמל המורכבות מתחנות חלוקה וקווי חשמל מחברים. כדי להעביר אנרגיה למרחקים ארוכים, משתמשים בתומכים שאליהם תלויים חוטי חיבור. הם מבודדים בינם לבין הקרקע על ידי שכבת אוויר הסביבה. קווים כאלה נקראים קווים עיליים לפי סוג הבידוד.

אם המרחק של כביש התחבורה קצר או מטעמי בטיחות יש צורך להסתיר את קו החשמל באדמה, אז נעשה שימוש בכבלים.

קווי חשמל עיליים וכבלים נמצאים כל הזמן במתח, שערכו נקבע על ידי מבנה רשת החשמל.

מטרת הגנת ממסר של קווי מתח

במקרה של כשל בידוד בכל מקום על כבל או קו עילי מורחב, המתח המופעל על הקו יוצר זרם דליפה או קצר דרך הקטע הפגוע.

הסיבות לשבירת הבידוד יכולות להיות גורמים שונים המסוגלים לבטל או להמשיך את השפעתם ההרסנית. לדוגמה, חסידה שעפה בין חוטי קו מתח עילי יוצרת מעגל שלב לשלב עם כנפיה וכוויות, הנופל בקרבת מקום.

או שעץ שגדל קרוב מאוד לתמיכה, במהלך סערה, הופל על החוטים על ידי משב רוח וגרם להם לקצר.

במקרה הראשון, הקצר התרחש לפרק זמן קצר ונעלם, ובמקרה השני הפרת הבידוד הייתה בעלת אופי ארוך טווח והצריכה הסרה על ידי אנשי אחזקה.

נזק כזה עלול לגרום נזק רב לתחנות כוח. לזרמים של הקצרים שנוצרו יש אנרגיה תרמית עצומה, שיכולה לשרוף לא רק את החוטים של קווי החשמל, אלא גם להרוס את ציוד החשמל של תחנות הכוח.

מסיבות אלו יש לתקן מיד כל נזק לקווי חשמל שיתרחש. זה מושג על ידי הסרת המתח מהקו התקול בצד האספקה. אם קו מתח כזה מקבל חשמל משני הצדדים, אז שניהם חייבים לבטל אנרגיה.

הפונקציות של ניטור מתמיד של הפרמטרים החשמליים של מצב כל קווי החשמל והסרת המתח מהם מכל הצדדים במקרה של מצבי חירום מוקצים למערכות טכניות מורכבות, הנקראות באופן מסורתי הגנת ממסר.

שם התואר "ממסר" נגזר מהבסיס היסודי המבוסס על ממסרים אלקטרומגנטיים, שעיצוביהם עלו עם הופעת קווי החשמל הראשונים ומשופרים עד היום.

התקני הגנה מודולריים, הוצגו באופן נרחב בתרגול של מהנדסי כוח מבוסס על טכנולוגיית מיקרו-מעבד וטכנולוגיית מחשב אין לכלול החלפה מלאה של מכשירי ממסר, ועל פי המסורת המבוססת, מוכנסים גם למכשירי הגנת ממסר.

עקרונות הגנת ממסר

רשויות ניטור רשת

על מנת לפקח על הפרמטרים החשמליים של קווי חשמל, יש צורך במכשירים למדידה שלהם, המסוגלים לנטר כל הזמן סטיות מהמצב הרגיל ברשת ובו זמנית לעמוד בתנאים לפעולה בטוחה.

בקווי מתח עם כל המתחים, פונקציה זו מוקצית למדידת שנאים. הם מסווגים לשנאים:

• זרם (TT);

• מתח (VT).

מכיוון שלאיכות פעולת ההגנה יש חשיבות עיקרית לאמינות מערכת החשמל כולה, מוטלות דרישות מוגברות לדיוק הפעולה על CTs ו-VTs המדידה, אשר נקבעים על פי המאפיינים המטרולוגיים שלהם.

דרגות דיוק של שנאי מדידה לשימוש בהגנת ממסר ואוטומציה (הגנת ממסר ואוטומציה) מתקנים לפי הערכים «0.5», «0.2» ו- «P».

שנאי מתח מכשירים

תצוגה כללית של התקנת שנאי מתח בקו העילי של 110 קילו וולט מוצגת בתמונה למטה.

כאן ניתן לראות כי VTs אינם מותקנים בשום מקום לאורך קו הארכה, אלא על מיתוג של תחנת משנה חשמלית. כל שנאי מחובר על ידי המסופים הראשוניים שלו למוליך המתאים של הקו העילי ומעגל ההארקה.

המתח המומר מהפיתולים המשניים יוצא דרך המתגים 1P ו- 2P דרך המוליכים המתאימים של כבל החשמל. לשימוש במכשירי הגנה ומדידה, הפיתולים המשניים מחוברים לפי ערכת "כוכב" ו"דלתא", כפי שמוצג בתמונה עבור VT-110 קילו וולט.

להפחית אובדן מתח ותפעול מדויק של הגנת הממסר, נעשה שימוש בכבל חשמל מיוחד ומוטלות דרישות מוגברות להתקנתה ותפעולו.

מדידת VTs נוצרות עבור כל סוג של מתח קו וניתן להחליף אותם לפי סכמות שונות לביצוע משימות ספציפיות. אבל כולם עובדים על העיקרון הכללי של המרת הערך הליניארי של מתח קו התמסורת לערך משני של 100 וולט, תוך העתקה מדויקת ומדגישה את כל המאפיינים של ההרמוניות הראשוניות בקנה מידה מסוים.

יחס הטרנספורמציה של VT נקבע על ידי היחס בין מתחי הקו של המעגלים הראשוניים והמשניים. לדוגמה, עבור הקו העילי הנחשב 110 קילו וולט, נכתב כך: 110000/100.

שנאי זרם מכשירים

מכשירים אלה גם ממירים את עומס הקו הראשוני לערכים משניים עם חזרה מקסימלית על כל שינוי בהרמוניות של הזרם הראשוני.

לתפעול ותחזוקה קלה יותר של ציוד חשמלי, הם מותקנים גם על התקני הפצה של תחנות משנה.

שנאים זרם הם כלולים במעגל הקו העילי בצורה שונה מזו של VT: הם עם הפיתול העיקרי שלהם, המיוצג בדרך כלל על ידי סיבוב אחד בלבד בצורה של חוט זרם ישר, פשוט נחתכים לכל חוט של שלב הקו.ניתן לראות זאת בבירור בתמונה למעלה.

יחס טרנספורמציה CT נקבע על ידי היחס בין בחירת הערכים הנומינליים בשלב התכנון של קו החשמל. לדוגמה, אם קו החשמל מתוכנן לשאת 600 אמפר ו-5 A יוסר מהמשני CT, אזי נעשה שימוש בייעוד 600/5.

בחשמל, שני תקנים מקובלים לערכי הזרמים המשניים המשמשים:

• 5 A עבור כל ה-CTs עד וכולל 110 קילו וולט;

• 1 A עבור קווים 330 קילו וולט ומעלה.

פיתולי TT משניים מחוברים לחיבור להתקני הגנה על פי תוכניות שונות:

• כוכב מלא;

• כוכב לא שלם;

• משולש.

לכל תרכובת יש מאפיינים ספציפיים משלה והיא משמשת לסוגי הגנה מסוימים בדרכים שונות. דוגמה לחיבור שנאי זרם וסלילי ממסר זרם למעגל כוכב מלא מוצגת בתמונה.

זהו המסנן ההרמוני הפשוט והנפוץ ביותר בשימוש במעגלי ממסר מגן רבים. בו, הזרמים מכל שלב נשלטים על ידי ממסר נפרד באותו שם, וסכום כל הוקטורים עובר דרך הסליל הכלול בחוט הנייטרלי המשותף.

שיטת השימוש בשנאים למדידת זרם ומתח מאפשרת להעביר את התהליכים הראשוניים המתרחשים בציוד החשמל למעגל המשני בקנה מידה מדויק לשימושם בחומרת הגנת הממסר ויצירת אלגוריתמים לתפעול הלוגיקה. מכשירים לביטול תהליכי ציוד חירום.

רשויות לעיבוד המידע שהתקבל

בהגנה על ממסר, אלמנט העבודה העיקרי הוא ממסר - מכשיר חשמלי המבצע שתי פונקציות עיקריות:

• עוקב אחר איכות הפרמטר הנצפה, למשל, זרם, ובמצב רגיל הוא שומר באופן יציב ואינו משנה את מצב מערכת המגע שלו;

• כאשר מגיעים לערך קריטי הנקרא נקודת קבע או סף תגובה, הוא משנה מיד את מיקום המגעים שלו ונשאר במצב זה עד שהערך הנצפה יחזור לטווח הנורמלי.

העקרונות של יצירת מעגלים למיתוג ממסרי זרם ומתח במעגלים משניים עוזרים להבין את הייצוג של הרמוניות סינוסואידיות על ידי כמויות וקטוריות עם ייצוגם במישור מורכב.

בחלק התחתון של התמונה מוצג דיאגרמת וקטור למקרה טיפוסי של הפצה של סינוסואידים בשלושה שלבים A, B, C במצב הפעולה של אספקת החשמל לצרכן.

ניטור מצב מעגלי זרם ומתח

בחלקו, העיקרון של עיבוד אותות משניים מוצג במעגל להפעלת פיתולי ה-CT והממסר על פי ערכת הכוכבים המלאים וה-VT של ORU-110. שיטה זו מאפשרת לך להוסיף וקטורים בדרכים הבאות.

הכללת סליל הממסר בכל אחת מההרמוניות של שלבים אלה מאפשרת לך לשלוט באופן מלא בתהליכים המתרחשים בו ולכבות את המעגל מפעולה במקרה של תאונות. כדי לעשות זאת, זה מספיק כדי להשתמש בעיצובים מתאימים של התקני ממסר עבור זרם או מתח.

הסכמות לעיל הן מקרה מיוחד של שימוש רב תכליתי במסננים שונים.

שיטות שליטה בכוח העובר בקו

התקני הגנת ממסר שולטים בערך ההספק בהתבסס על הקריאות של כל אותם שנאי זרם ומתח.במקרה זה, נעשה שימוש בנוסחאות ויחסים ידועים של כוח כולל, פעיל ותגובתי בינם לבין ערכיהם המבוטאים על ידי וקטורים של זרמים ומתחים.

מובן כי הווקטור הנוכחי נוצר על ידי ה-emf המופעל על התנגדות הקו ומתגבר על החלקים הפעילים והתגובתיים שלו באופן שווה. אך יחד עם זאת, בקטעים עם הרכיבים Ua ו-Up, מתרחשת נפילת מתח על פי החוקים המתוארים על ידי משולש המתח.

ניתן להעביר כוח מקצה אחד של הקו לקצה השני ואף להפוך אותו בעת הובלת חשמל.

שינויים בכיוון שלו הם תוצאה של:

• החלפת עומסים על ידי אנשי הפעלה;

• תנודות כוח במערכת עקב השפעות של ארעיות וגורמים אחרים;

• הופעת מצבי חירום.

ממסרי כוח (PMs) הפועלים כחלק ממערכת הגנת הממסר והאוטומציה לוקחים בחשבון תנודות בכיווניה ומוגדרים לפעול כאשר הערך הקריטי מגיע.

שיטות בקרת התנגדות קו

התקני הגנת ממסר שמחשבים את המרחק למיקום הקצר על סמך מדידות התנגדות חשמלית נקראים מרחק או הגנה DZ בקיצור. הם גם משתמשים במעגלי שנאי זרם ומתח בעבודתם.

כדי למדוד את ההתנגדות, השתמש ביטוי לחוק אוהםמתואר עבור סעיף המעגל הנדון.

כאשר זרם סינוסואידי עובר דרך התנגדות אקטיבית, קיבולית ואינדוקטיבית, וקטור נפילת המתח עליהם סוטה לכיוונים שונים. זה נלקח בחשבון על ידי ההתנהגות של ממסר המגן.

על פי עיקרון זה, סוגים רבים של ממסרי נגד (RS) עובדים בהגנת ממסר ואוטומציה.

שיטות בקרת תדר קו

כדי לשמור על יציבות תקופת התנודה של ההרמוניות של הזרם המועבר דרך קו החשמל, נעשה שימוש בממסרי בקרת תדר. הם עובדים על העיקרון של השוואת גל הסינוס הייחוס המיוצר על ידי הגנרטור המובנה עם התדר המתקבל על ידי שנאי המדידה הליניאריים.

לאחר עיבוד שני האותות הללו, ממסר התדר קובע את איכות ההרמונית הנצפה, וכאשר הערך שנקבע, משנה את המיקום של מערכת המגע.

תכונות של בקרת פרמטרים על ידי הגנות דיגיטליות

פיתוחי מיקרו-מעבדים שמחליפים את טכנולוגיות הממסר אינם יכולים לעבוד גם ללא ערכים משניים של זרמים ומתחים, אשר מוסרים משנאי המדידה TT ו-VT.

לצורך פעולת הגנות דיגיטליות, מידע על גל הסינוס המשני מעובד בשיטות דגימה, המורכבות מהנחת תדר גבוה על אות אנלוגי וקביעת משרעת הפרמטר הנשלט בצומת הגרפים.

בשל שלב הדגימה הקטן, שיטות עיבוד מהירות ושימוש בשיטת הקירוב המתמטי, מתקבל דיוק גבוה של מדידת זרמים ומתחים משניים.

הערכים המספריים המחושבים בדרך זו משמשים באלגוריתם לפעולת התקני מיקרו-מעבד.

החלק ההגיוני של הגנת ממסר ואוטומציה

לאחר שהערכים ההתחלתיים של הזרמים והמתחים של החשמל המועבר לאורך קו המתח מתוכננים על ידי מדידת שנאים שנבחרו לעיבוד על ידי מסננים ונקלטו על ידי האיברים הרגישים של התקני הממסר עבור זרם, מתח, הספק, התנגדות ותדירות, זה תור המעגלים של הממסרים הלוגיים.

התכנון שלהם מבוסס על ממסרים הפועלים ממקור נוסף של מתח קבוע, מתוקן או חילופין, הנקרא גם תפעולי, והמעגלים המוזנים ממנו פועלים. למונח זה יש משמעות טכנית: מהר מאוד, ללא עיכובים מיותרים, לבצע את המתגים שלהם.

מהירות הפעולה של המעגל הלוגי קובעת במידה רבה את מהירות כיבוי החירום ולכן מידת ההשלכות ההרסניות שלו.

באופן שבו הם מבצעים את משימותיהם, ממסרים הפועלים במעגלי הפעלה נקראים ביניים: הם מקבלים אות ממכשיר המיגון המדידה ומשדרים אותו על ידי החלפת המגעים שלהם לגופים המנהלים: ממסרי מוצא, סולנואידים, אלקטרומגנטים לניתוק או סגירת מתגי ההפעלה. .

לממסרי ביניים יש בדרך כלל כמה זוגות מגעים שפועלים ליצור או לשבור מעגל. הם משמשים לשחזור בו-זמנית פקודות בין התקני הגנת ממסר שונים.

באלגוריתם הפעולה של הגנת הממסר, לעתים קרובות מוכנס השהיה כדי להבטיח את עקרון הסלקטיביות וליצור רצף של אלגוריתם מסוים. זה חוסם את פעולת ההגנה במהלך ההגדרה.

קלט השהיה זה נוצר באמצעות ממסרי זמן מיוחדים (RVs) בעלי מנגנון שעון המשפיע על מהירות המגעים שלהם.

החלק הלוגי של הגנת הממסר משתמש באלגוריתמים רבים המיועדים למקרים שונים שיכולים להתרחש על קו מתח של תצורה ומתח מסוימים.

כדוגמה, אנו יכולים לתת רק כמה שמות של פעולת ההיגיון של שתי הגנות ממסר המבוססות על בקרת הזרם של קו החשמל:

• הפסקת זרם (חיווי מהירות) ללא עיכוב או עיכוב (מבטיח סלקטיביות RF), תוך התחשבות בכיוון הכוח (עקב ממסר RM) או בלעדיו;

• הגנת זרם יתר יכולה להיות מסופקת עם אותם פקדים כמו הניתוק, להשלים עם או בלי בדיקות מתח נמוך בקו.

אלמנטים של אוטומציה של מכשירים שונים מוכנסים לעתים קרובות לפעולה של לוגיקה של הגנת הממסר, למשל:

• מתג חשמל חד פאזי או תלת פאזי סגירה מחדש;

• הפעלת אספקת החשמל לגיבוי;

• תְאוּצָה;

• פריקת תדר.

החלק הלוגי של הגנת הקו יכול להיעשות בתא ממסר קטן ישירות מעל מתג ההפעלה, שאופייני למיתוג שלם חיצוני (KRUN) עם מתח של עד 10 קילו וולט, או לתפוס מספר לוחות בגודל 2x0.8 מ' בחדר הממסר .

לדוגמה, ניתן למקם את היגיון ההגנה עבור קו 330 קילו וולט על לוחות הגנה נפרדים:

• לְהַזמִין;

• DZ - שלט;

• DFZ - שלב דיפרנציאלי;

• VCHB - חסימת תדר גבוה;

• OAPV;

• תְאוּצָה.

מעגלי פלט

מעגלי המוצא משמשים כמרכיב הסופי של הגנת הממסר הליניארי.הלוגיקה שלהם מבוססת גם על שימוש בממסרי ביניים.

מעגלי המוצא יוצרים את סדר הפעולה של מפסקי הקו וקובעים את האינטראקציה עם חיבורים סמוכים, מכשירים (לדוגמה, הגנת כשל מפסק - יציאת חירום של המפסק) ואלמנטים אחרים של הגנת ממסר ואוטומציה.

להגנות קו פשוטות עשויות להיות רק ממסר פלט אחד שמפעיל את המפסק. במערכות מורכבות עם הגנה מסועפת נוצרים מעגלים לוגיים מיוחדים שפועלים לפי אלגוריתם מסוים.

הסרת המתח הסופית מהקו במקרה חירום מתבצעת באמצעות מתג הפעלה, המופעל בכוח האלקטרומגנט המכשיל. שרשראות כוח מיוחדות מסופקות לפעולתו, שיכולות לעמוד בעומסים חזקים.Ki.