Distanční ochrany

Distanční ochrany

Distanční ochrany

- pracují na principu měření impedance zkratové smyčky

~ u i u k

Z SA B C DX = L R Z D

Z = R + jXik

Z

chránìný úsek

l

kk iZu

Distanční ochrany

Distanční ochrany

Činnost ochrany je dána funkcí jednotlivých členů kterými je zpravidla vybavena:

a) Popudový člen, který zjišťuje, že vznikl v chráněné soustavě zkrat. Popudový člen může být nadproudový nebo impedanční.

b) měřící člen, který bývá realizován jako amplitudový či fázový komparátor anebo číslicově u digitálních ochran

c) směrový člen, který určuje zda zkrat leží ve směru působnosti ochrany

d) časový člen e) logika která rozhoduje o vypnutí

Distanční ochrany

Blokové schéma distanční ochrany

Měřící člen

- na základě vstupních hodnot měří-vyhodnocuje impedanci

- při poklesu impedance pod nastavenou hodnotu dává popud k vypnutí

Měřící člen

musí spolehlivě rozlišit všechny druhy zkratů, které mohou v trojfázové soustavě nastat:

- jednopólové - AN, BN, CN - dvoupólové izolované - AB, BC, CA - dvoupólové zemní - ABN, BCN, CAN - trojpólový izolovaný - ABC - trojpólový zemní - ABCN

Distanční ochrany

Druh zkratu Popud Volba proudu pro měřící člen

Volba napětí pro měřící člen

A-C A, C A A-C

B-A B, A B B-A

C-B C, B C C-B

A-N A, N A A-N

B-N B, N B B-N

C-N C, N C C-N

A-C-N A, C, N A C-N

B-A-N B, A, N B B-N

C-B-N C, B, N C C-N

A-B-C A, B, C A A-C

A-B-C-N A, B, C A A-C nebo A-N

Měřící člen

obecná charakteristika distanční ochrany

Měřící člen

impedanční s kruhovou charakteristikou ve středové poloze

Měřící člen

„mho“ charakteristika

Měřící člen

„offset mho“ charakteristika

Měřící člen

reaktanční, rovnoběžná s reálnou osou

Měřící člen

směrová přímková, procházející počátkem

Měřící člen

odporová charakteristika

R

X

0

R r

Měřící člen

obecná přímková charakteristika

R

X

0

Měřící člen

obecná polygonální charakteristika

Měřící člen

polygonální charakteristika

Měřící člen

Dva typy měřících členů:

- s amplitudovým komparátorem

- s fázovým komparátorem

Amplitudový komparátor

skládá se z:

a)součtového členu

- pomocí bočníků, předřadných odporů a sčítacích transformátorů vytváří výstupní signály:

--řídící (operate) SO

--omezovací (restraint) Sr


b) vlastního komparátoru

- porovnává po usměrnění absolutní hodnoty signálů SO a Sr

- působí, je-li:


Fázový komparátor

- srovnává fázi výstupních veličin S1 a S2 získaných v součtovém členu

IZUkS 11111 S

IZUkS 22222 S

Fázový komparátor

Kompenzace stejnosměrné složky

- pokud jsou napětí a proud harmonické, tak platí pro měřenou impedanci

- kompenzace se provádí pomocí tzv. „modelové impedance“

- Modelovou impedancí mohou být přímo impedance Z1 a Z2 v součtovém členu


11111 ZLjRZ


- časový průběh proudu lze popsat rovnicí:

- úbytek napětí na impedanci Z1

dt

tdiLtiRu 1

1111

L

ReItI

dt

tdi tL

R

mm sin1

tL

R

mm eItIti

cos1


- Dosadíme-li za proud dostaneme:

- pro odstranění stejnosměrné složky musí být

...časové konstanty zkratového proudua modelové impedance jsou stejné

L

RLReItLtRItu L

R

mm 11111 sincos

L

R

L

R

L

RLR

1

111 0


- pak lze napsat

tZItZItu mm coscos 1111

Nastavování měřících členů distančních ochran

provádí se zpravidla se třemi až čtyřmi stupni s časovým odstupňováním pro selektivní působení

při nastavování dosahu jednotlivých stupňů musíme brátv úvahu rozlišovací schopnost (přesnost ΔZ)

měřícího impedančního členu, přesnost jistících transformátorů, přesnost určení parametrů vedení, uvažovaná chyba měření bývá v praxi zpravidla 10-20% nastavené impedance zpoždění prvního členu je dáno časem ochrany (20 až 100ms)

+ doba vypínačedruhý a další stupeň je zpožděn o koordinační časový interval (0,3-0,5)s

Distanční ochrany

Distanční ochrany

Nastavení ochrany v místě A

1. rychlý stupeň: Z1 = kZAB , kde k je bezpečnostní koeficient jehož velikost závisí na očekávané přesnosti měření impedance a bývá 0,8 až 0,9

2. stupeň: Z2 = k(ZAB + kZBC)

3. stupeň: Z3 = k[ZAB + k(ZBC + kZCD)]

4. stupeň: dosah je dán citlivostí popudového členu ochrany

ZAB, ZBC, ZCD jsou sousledné impedance jednotlivých úseků

Distanční ochrany

Přepočet primárních hodnot

Distanční ochrany

!!! Pokud je možné oboustranné napájení, je nutné do uzlu nasadit dvě ochrany pro oba směry toku proudu !!!

Popudový člen

a) nadproudový měřící člen

b) impedanční měřící člen - mají charakteristiku „mho“ nebo „offset mho“.

- bývají zpravidla ve všech třech fázích a v neutrále pro zachycení všech druhů zkratů - v izolovaných sítích stačí popudové členy pro zachycení

trojpólových a dvojpólových zkratů pouze ve dvou fázích.

Nastavení popudových členů distančních ochran

- Nadproudové popudové členy se nastavují podle stejných zásad jako nadproudové nezávislé ochrany s tím, že je nutné uvažovat minimální zkratový proud kontrolou při všech druzích zkratu.

- Pro impedanční popud musí platit podmínka, že popudový člen nesmí působit při normálním provozu tj.

Umin - nejnižší očekávané napětí v normálním provozu (obvykle je Umin = 0,9 Un)

Imax - největší proud vedení (obvykle dovolené proudové zatížení vedení)

Popudový člen musí být dále schopen zachytit zkraty v sousedním úseku, který ochrana zálohuje

kde kc - koeficient citlivosti a doporučuje se kc > 1,5 Zk max - největší hodnota zkratové impedance měřená ochranou při

zkratu na konci chráněného úseku

Nastavení popudových členů distančních ochran

Příčiny nesprávného měření vzdálenosti poruchy

- přídavné napájení


- Přechod jednoduchého vedení na dvojité (paralelní)

kBDkABCkAABkBCBCkAABkA IIZIZIZIZU

kA

kBDBCBCAB

kA

kA

I

IZZZ

I

UZ


-Vliv odporu oblouku při dvoustraně napájeném zkratu

kAkAkBkAokA IZIIRU

kA

kBooA

kA

kA

I

IRRZ

I

UZ

LI

Rk

o 4,1

28707


- vliv odbočky na vedení

kA

kBCDCDAD

kA

kAA I

IZZZ

I

UZ

kB

kACDCDBD

kB

kBB I

IZZZ

I

UZ

Trojpólový zkrat

Dvoupólový izolovaný

Kompenzace při zemních zkratech

kA

A ZI

UZ 1

kB

CB ZI

UUZ 12

Jednopólový zemní zkrat

Dvoupólový zemní zkrat

Kompenzace při zemních zkratech

03kII

UZ

A

A

03kII

UZ

B

B

Hlavní výhody distančních ochran

a) Poměrně dobrá selektivnost působení

b) Malé zpoždění při likvidaci zkratů vzniklých v prvním

stupni tj.80-90% délky chráněného úseku. Toto

příznivě přispívá k udržení stability chodu elektrizační

soustavy

c) Mnohem vyšší citlivost při zkratech než u nadproudových

ochran

Nevýhody distančních ochran

a) Složitost ochrany a tím i vysoká cena

b) Reagují na kývání a přetížení. Nutno je vybavit závorou proti

kývání či vhodnou konstrukcí charakteristik měřících členů.

c) Možnost chybné činnosti při ztrátě měřeného napětí. Nutno ji

vybavit dodatečným blokováním při poruše jistícího

transformátoru napětí

d) Při nastavení dosahu jednotlivých stupňů je přesnost měření

částečně ovlivňována příčnými admitancemi vedení

e) Potíže při nastavování druhého a dalšího stupně při složitějších

zapojeních sítě

Documents

Distanční ochrany