Srovnávací ochranySrovnávací ochrany

Srovnávací ochranySrovnávací ochrany

pracují na principu porovnání veličin na vstupu a

výstupu chráněného objektu

na rozdíl od stupňových ochran je chráněný

objekt vypínán mžikově v případě, že zkrat je

uvnitř objektu

Srovnávací ochranySrovnávací ochrany

R, r – dvě části rozdílové ochrany

~

R rpomocné vedení

Srovnávací ochranySrovnávací ochrany

A) Ochrany s přímým srovnáním

jedním nebo více měřícími členy porovnávají

skutečné veličiny na obou koncích

chráněného objektu (fázory proudu, výkony,

fázový posun mezi proudy….)

je možné je použít, pokud to dovoluje

vzdálenost obou konců chráněného úseku

B) Ochrany s nepřímým srovnáním srovnávají pouze údaje o poloze kontaktů

měřících relé na obou stranách chráněného úseku

Spojovací vedení mezi oběma konci nepřenáší skutečné měřené veličiny, ale pouze logické signály 1 nebo 0.

používá se v případech, kdy je technicky a ekonomicky nevhodné srovnání přímé

je možné použít např. sdělovací kabel, vysokofrekvenční vedení nebo optický kabel mezi oběma konci chráněného objektu.

Srovnávací ochranySrovnávací ochrany

Srovnávací ochrany s přímým porovnánímSrovnávací ochrany s přímým porovnáním

rozdílové (diferenciální) ochrany porovnáváme rozdíl fázorů proudů na obou

koncích chráněného objektu

fázové srovnávací ochrany porovnáváme pouze fázový posun mezi

proudy na obou koncích chráněného objektu

Rozdílové ochranyRozdílové ochrany

vyhodnocují poruchu podle rozdílu fázorů proudu na vstupech a výstupech chráněného objektu

chráněným objektem může být vedení, transformátor, generátor

Rozdílové ochranyRozdílové ochrany

pro bezporuchový stav platí

- ΔI je rozdílový proud získaný součtem všech porovnávaných proudů ze vstupů a výstupů chráněného objektu

Při poruše uvnitř chráněného objektu je rozdílový proud ΔI > 0 a ochrana usuzuje, že jde o vnitřní poruchu a dává signál k vypnutí

Rozdílové ochrany s proudovým porovnánímRozdílové ochrany s proudovým porovnáním

Použitý měřící člen bývá proudový, s nízkou impedancí a s nastavitelnou citlivostí.

Ochrany s napěťovým porovnánímOchrany s napěťovým porovnáním

vhodné pro dlouhé chráněné objekty

pro napěťové porovnání stačí pouze dva

spojovací vodiče mezi oběma soupravami relé

při vhodné volbě pomocných mezitranformátorků

protéká spojovacími vodiči velmi malý proud a

lze použít pro propojení např. slaboproudý kabel

Ochrany s napěťovým porovnánímOchrany s napěťovým porovnáním

Kompenzace rozdílových měřících členůKompenzace rozdílových měřících členů

z důvodu zamezení chybného působení při z důvodu zamezení chybného působení při vnějších zkratechvnějších zkratech

ochrana je napájena ze dvou skupin různých ochrana je napájena ze dvou skupin různých přístrojových transformátorů proudu…rozdílový přístrojových transformátorů proudu…rozdílový proud není nulovýproud není nulový

problematika chránění regulačních problematika chránění regulačních transformátorů transformátorů

Kompenzace rozdílových měřících členůKompenzace rozdílových měřících členů

Redukce přenosu signálůRedukce přenosu signálů

pro snížení nároků na počty vodičů mezi oběma konci chráněného objektu

A) pomocí sčítacího transformátorku

Redukce přenosu signálůRedukce přenosu signálů

n

m

1+m

Redukce přenosu signálůRedukce přenosu signálů

B) filtry souměrných složek- spojovacím vedením je přenášen signál získaný lineární kombinací souměrných složek zkratového proudu

Fázové srovnávací ochranyFázové srovnávací ochrany

porovnávají fázi proudů na začátku a konci chráněného objektu

principu se vychází z toho, že při vnitřním zkratu se směr jednoho proudu obrací a tudíž rozdíl fází se mění skokem

Ochrana pak působí je-li rozdíl fází proudů |Δϕ| > α - α je nastavená citlivost ochrany

jsou vhodné pro krátká vedení, kde by pro malé impedance chráněného úseku byla citlivost distančních ochran nedostatečná.

Vazby srovnávacích ochranVazby srovnávacích ochrans nepřímým porovnáníms nepřímým porovnáním

porovnávají pouze vzájemné polohy kontaktů na rozdíl od stupňových ochran je chráněný

objekt vypínán mžikově v případě, že zkrat je uvnitř něj

spojení souprav obou ochran může být galvanické, např. telefonním kabelem, nebo vysokofrekvenční vazbou, využívající silnoproudé vedení, či použitím spojení pomocí velmi krátkých vln

Vazby srovnávacích ochranVazby srovnávacích ochrans nepřímým porovnáníms nepřímým porovnáním

A) Blokovací soustavy s pracovním A) Blokovací soustavy s pracovním proudem a blokující návěstíproudem a blokující návěstí

Blokovací signál je mezi soupravami relé vysílán pouze při zkratu mimo chráněný úsek

pracovní proud působící blokování protéká spojovacím vedením mezi oběma ochranami pouze při zkratu mimo chráněný úsek

při použití vysokofrekvenční vazby po silnoproudém vedení je blokovací signál přenášen právě při poruše mimo chráněný úsek, přenosová silnoproudá cesta není postižena zkratem a vysokofrekvenční blokovací signál může být bezchybně přenesen

B) Blokovací soustavy s klidovým B) Blokovací soustavy s klidovým proudem a uvolňující návěstíproudem a uvolňující návěstí

blokovací kontakty jsou v bezporuchovém provozu trvale rozpojeny a cívky blokovacích relé jsou pod napětím

C) Uvolňovací soustavy C) Uvolňovací soustavy s pracovním s pracovním proudem s uvolňující návěstíproudem s uvolňující návěstí

D) Uvolňovací soustavy s klidovým D) Uvolňovací soustavy s klidovým

proudem s blokující návěstíproudem s blokující návěstí

Uvolňovací se nazývají proto, že uvolňují vypínací impuls na vypínač.

Vysokofrekvenční přenosVysokofrekvenční přenos

Vysokofrekvenční přenosVysokofrekvenční přenos

pro přenos je použito jedné fáze silnoproudého vedení a zem

tlumivka L zabraňuje šíření signálu za rozvodnu A vysokonapěťový kondenzátor C odděluje

vysokofrekvenční zařízení od silnoproudého vedení

transformátor T slouží k impedančnímu přizpůsobení vedení a kondenzátoru

transformátor T bývá zpravidla bez železa, spolu s kondenzátorem C tvoří vazební filtr propouštějící pouze žádané pásmo vysokých kmitočtů, které bývá v rozsahu 40 až 50kHz

Praktické použití srovnávacích ochranPraktické použití srovnávacích ochran

pro vedení s malou impedancí, kde nelze použít distanční ochrany pro nedostatečnou citlivost měřícího impedančního členu

pro chránění vedení ve tvaru T pro vedení silně zatížená, neboť jejich činnost

závisí pouze na směru toku výkonu v chráněném úseku, nikoliv na přetížení

pro ochranu dvojitých vedení.

Nedostatky srovnávacích ochranNedostatky srovnávacích ochran

při použití směrových členů je špatná rozlišovací schopnost při zkratech v blízkosti ochrany, kdy při trojpólových zkratech dochází ke zhroucení napětí (neplatí pro fázovou srovnávací ochranu)

Na správnou funkci fázová srovnávací ochrana mají nepříznivý vliv kapacitní proudy vedení, které při normálním provozu způsobují fázové natočení proudů mezi začátkem a koncem vedení

vysoké požadavky na spolehlivost spojovacích vazeb cena spojovacího kabelu, která je v únosných mezích pro délky

zhruba do dvaceti kilometrů. Pro větší vzdálenosti se jeví výhodnější použít vysokofrekvenční vazby po silnoproudém vedení

Rozdílová ochrana transformátoruRozdílová ochrana transformátoru

je zapojena na jistící transformátory proudu, které zpravidla nemají ideálně sladěné převody. Je proto nutné věnovat velkou pozornost jak její kompenzaci tak i správnému nastavení citlivosti rozdílového měřícího členu, aby ochrana nepůsobila chybně při normálním provozu či při vnějších zkratech.

při různém hodinovém úhlu spojení vinutí silového transformátoru (nejčastěji spojení Y d ) musíme kromě sladění převodů transformátorů proudu provést i vyrovnání jejich fázového natočení.

Rozdílová ochrana transformátoruRozdílová ochrana transformátoru

Rozdílová ochrana transformátoruRozdílová ochrana transformátoru

Blokování při zapínacím rázu Náraz magnetizačního proudu při zapnutí

transformátoru naprázdno může způsobit chybné působení rozdílové ochrany. Velikost vzniklého nárazového proudu závisí:

- na okamžiku zapnutí

- na remanenci jádra transformátoru dané okamžikem posledního vypnutí

Rozdílová ochrana transformátoruRozdílová ochrana transformátoru

Magnetický tok ψ se skládá ze dvou složek

- z ustáleného magnetického sinusového toku

- z přechodné stejnosměrné složky

Maximální stejnosměrná složka vzniká při zapnutí v okamžiku, kdy napětí prochází přibližně nulou a může dosáhnout téměř dvojnásobku amplitudy ustáleného toku

Rozdílová ochrana transformátoruRozdílová ochrana transformátoru

velikost amplitudy zapínacího magnetizačního proudu závisí na sycení a remanenci jádra transformátoru. Může dosáhnout velikosti (50÷80) Im pro střední a (100÷120) Im pro veliké transformátory, kde Im je označena amplituda ustáleného magnetizačního proudu.

Rozdílová ochrana transformátoruRozdílová ochrana transformátoru

Blokování chybného působení při zapínacím rázu bývá obvykle provedeno dvojím způsobem:

1.Časovým zpožděním působení rozdílové ochrany. Časové zpoždění je voleno podle časové konstanty tlumení rázového magnetizačního proudu. Vzhledem k tomu, že rozdílová ochrana má mít co nejrychlejší působemí, časové zpoždění je nežádoucí. Proto se u moderních ochran provádí blokování.

Rozdílová ochrana transformátoruRozdílová ochrana transformátoru

2. Filtrem na druhou harmonickou.Rozborem časového průběhu magnetizačního rázu bylo zjištěno, že obsahuje výraznou druhou harmonickou. Proto při jejím výskytu ochrana blokuje vypínací impuls.