Ochrany vedení

Náhrada vedení -článkem

rl

g2

c2

c2

g2u 1 u2

Netočivá impedance vedení

zC=z1~u0

i0

i0

i0

zA=z1

zB=z1

zg3i 0

z1.i0

zg .3 i0

Ochrany vedení

A) Ochrany stupňovité- pro získání selektivního působení

a vzájemného zálohování potřebují časové zpoždění

- ochrana má jednak popudový člen a dále pak časový člen

- k tomuto typu ochran patří ochrany nadproudovéa distanční

Ochrany stupňovité

Ochrany vedení

B) Ochrany srovnávací- pracují na principu srovnání daných fyzikálních

veličin na vstupu a výstupu chráněného objektu- aby bylo možné porovnat veličiny, je nutné tyto

ochrany nutné propojit pomocným vedením- pro případ poruchy pomocného spojovacího

vedení je nutné je doplnit záložní ochranou- jsou velmi rychlé, protože chrání pouze „svůj“

objekt

Ochrany srovnávací

R, r – dvě části rozdílové ochrany

~

R rpomocné vedení

Ochrany nadproudové

- jsou jednoduché- reagují na (zvýšený) proud- používají se u méně důležitých vedení- používají se jako ochrany záložní

Ochrany nadproudové

Typické charakteristiky

• nezávislá• závislá• polozávislá• mžiková

Nezávislá charakteristika

t

I0

oblast působení

IK

tK

Závislá charakteristika

t

I0 I

oblast působení

IIproIIKt n

IIprot

Polozávislá charakteristika

t

I0 I

oblast působení

I0

t0

Mžiková charakteristika

t

I0

oblast působení

IK

Nezávislé nadproudové ochrany nesměrové

Radiální sítě vysokého napětí• řada úseků v sérii• na koncích úseků jsou málo rozdílné

zkratové proudy

Nezávislé nadproudové ochrany

22 kV 0,4 kVtpt1t2t3

R 3 R 2 R 1

n-tý úsek úsek (n-1)

t3

t2

t1

tpt

t

t

t

chráněné úseky

Nastavování nezávislých nadproudových ochran

a) Stanovení stupně t časové selektivity t = tn – tn-1

t = tv(n-1) + tr(n-1) + trn + tz

tv(n-1) – doba vypnutí vypínače předcházejícího (n-1) úsekutr(n-1) – celková absolutní největší kladná chyba časového členu

ochrany předcházejícího úsekutrn – celková absolutní nejvyšší záporná chyba časového

členu následující ochranytz – záložní čas zahrnující předchozí nepřesnosti

předcházejících činitelů (cca 0,1 s)

b) Nastavení rozběhového proudu

Nastavování nezávislých nadproudových ochran

ic

kr pk

II

min

Ikmin – nejmenší zkratový proud na konci chráněného úseku, kde konec chráněného úseku je dán stupněm (délkou)

zálohování

kc – koeficient citlivosti (volí se kc >= 1,5)

pi – jmenovitý převod jisticích transformátorů proudu

b) Nastavení rozběhového proudu

Nastavování nezávislých nadproudových ochran

ip

nbr pk

IkI

In – největší dovolené zatížení vodičů vedení, popř. jiného chráněného objektu

kp – přídržný poměr relé (u elektromechanických relé 0,85 – 0,95)

kb – koeficient bezpečnosti (1,1 – 1,35)

pi – jmenovitý převod jisticích transformátorů proudu

c) Koordinace proudového nastavení ochran řazených za sebou

Nastavování nezávislých nadproudových ochran

13,11,1 nrrn II

Irn , Ir(n-1) – proudové nastavení ochrany v úseku n a n-1

Podpěťové blokování nadproudových ochran

ke zvýšení selektivity – ochrana vypíná tehdy, klesne-li napětí v místě jejího připojení pod nastavenou hodnotu

ils

lr U

ZZZ

U

Ur – rozběhová hodnota při zkratu na konci chráněného úseku o impedanci Zl

Zs – náhradní impedance napájecí soustavy

Ui – vnitřní napětí napájecí soustavy

Podmínky pro rozběhové napětí Ur :

Ochrana nesmí působit při minimálním pracovním napětí Umin v místě jejího připojení

Musí spolehlivě pracovat při zkratech po celé délce chráněného úseku vedení

Podpěťové blokování nadproudových ochran

kp – přídržný poměr ( kp = Ur / Uo )

kb – koeficient bezpečnosti (1,1-1,2)

pn – převod měřícího transformátoru napětí

Podpěťové blokování nadproudových ochran

nb

pr pk

UkU

min

n

kcr pU

kU max

Ukmax – největší napětí v místě připojení ochrany při zkratu na konci chráněného úseku

kc – koeficient citlivosti ( >1,5 )

Nadproudové ochrany s podpěťovým blokováním

nepůsobí při přetíženích vhodné pro elektricky krátká zatížená vedení nepostačují citlivostně pro el. dlouhá vedení nejsou vhodné pro sítě s velkými asynchronními

motory

Závislé nadproudové ochrany

zkracuje se doba vypnutí na začátku vedení proti nezávislým nadproudovým ochranám

nIIKt

I

K

- dáno jmenovitým proudem chráněného objektu

- nastavení ochrany

Závislé nadproudové ochranyZ s Z l

U i

s

iz ZU

I ls

ik ZZ

UI

i

s

zz U

ZKIKt

i

ls

kk U

ZZK

IKt

ls

s

k

z

ZZZ

tt

0,1 Inpro zjednodušení lze uvažovat

nIIKt

Zl musí být srovnatelné se Zs – splněno pro el. dlouhá vedení

nelze je na jednom paprsku kombinovat s nezávislými N.O. – kvůli možnosti křížení charakteristik

častěji se používají nezávislé N.O., kde je přesně definován vypínací čas a odpadají potíže se selektivitou

Závislé nadproudové ochrany

Závislé nadproudové ochrany

22 kV 0,4 kVtp

R 3 R 2 R 1

n-tý úsek úsek (n-1)

tp

t

chráněné úseky

tz3 tz2tz1

tt

ttk3tk2

tk1

IDMT charakteristiky:

k – rozsah citlivosti (k = 0,05 – 1,0)

a) Normálně inverzní a = 0,02 ; b = 0,14b) Velmi inverzní a = 1,0 ; b = 13,5c) Extrémně inverzní a = 2,0 ; b = 80,0

Závislé nadproudové ochrany

1II

kt

Směrové nadproudové ochrany

používají se v sítích, kde místo zkratu může být napájeno ze dvou stran

R 1 R 3 R 5R 2 R 4 R 6

1s 0,5s 0,5s 1s0s0s

• směrový článek je součinový měřící člen ( U . I )

• při zhroucení napětí (blízký zkrat) přestává pracovat

• „mrtvé pásmo“ – udává se v % jmenovitého výkonu

Směrové nadproudové ochrany

R 1 R 3

R 2 R 4

R 5

R 6

R 7

R 8

0s

0s

0s

0s

0,5s

0s

R 9 0s

1s

1s I2

I1 I3

Mžikové nadproudové ochrany

Nepatří ke stupňovým ochranám Vhodné pro chránění el. dlouhých radiálních vedení

s tvrdým napětím napáječe Z důvodu selektivity nemohou chránit celý úsek

vedení

ic

kr

i

kb

pkI

IpIk

minmax

Mžikové nadproudové ochrany

Ikmax – počáteční zkratový proud při trojpólovém zkratu na konci chráněného úseku vedení

Ikmin – nejmenší zkratový proud (při dvoufázovém zkratu) v místě ochrany

kb – koeficient bezpečnosti ( pro vedení 1,4 – 1,5; pro digitální ochrany >1,2 )

kc – koeficient citlivosti ( doporučuje se >2; pro digitální ochrany >1,3 )

Mžikové nadproudové ochrany

Problémy při sériovém řazení

R 3 R 2 R 1

8,9A25A

28A

1j 10j 20j 30j

Ik3p 10,2A 5,2A

Ik2p 274A

33,6AIk3p .kb 12,2A 6,24A

6,8A19,2AIk2p /k c 210A

4,5A

3,5A

pi=200/5

Mžikové nadproudové ochrany

Problémy při sériovém řazení

R 3 R 2 R 1

8,9A25A

28A

1j 10j 20j 30j

Ik3p 10,2A 5,2A

Ik2p 274A

33,6AIk3p .kb 12,2A 6,24A

6,8A19,2AIk2p /k c 210A

4,5A

3,5A

I r1 = 34 A I r2 = 12,5 A I r3 = 3,4 A