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
Amplitudový komparátor
b) vlastního komparátoru
- porovnává po usměrnění absolutní hodnoty signálů SO a Sr
- působí, je-li:
Amplitudový komparátor
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
Kompenzace stejnosměrné složky
11111 ZLjRZ
Kompenzace stejnosměrné složky
- 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
Kompenzace stejnosměrné složky
- 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
Kompenzace stejnosměrné složky
- 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
Příčiny nesprávného měření vzdálenosti poruchy
- Přechod jednoduchého vedení na dvojité (paralelní)
kBDkABCkAABkBCBCkAABkA IIZIZIZIZU
kA
kBDBCBCAB
kA
kA
I
IZZZ
I
UZ
Příčiny nesprávného měření vzdálenosti poruchy
-Vliv odporu oblouku při dvoustraně napájeném zkratu
kAkAkBkAokA IZIIRU
kA
kBooA
kA
kA
I
IRRZ
I
UZ
LI
Rk
o 4,1
28707
Příčiny nesprávného měření vzdálenosti poruchy
- 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