Pojedynczy źle skonfigurowany przekaźnik spowodował awarię prądu w północno-wschodniej części kraju w 2003 r., w wyniku której odcięto zasilanie 55 milionów ludzi, co przypomina, żePrzekaźnik ochronny w systemie zasilaniaprojektowanie jest ostatnią linią obrony między drobnym błędem a regionalnym załamaniem. Każdy typ przekaźnika monitoruje określoną sygnaturę elektryczną: przetężenie, odległość, prąd różnicowy, dryft częstotliwości lub wsteczny przepływ mocy.
W tym przewodniku omówiono 7 typów przekaźników, które można spotkać w podstacjach i zakładach przemysłowych, opisano dokładnie, jakie warunki powodują wyzwolenie każdego z nich i gdzie inżynierowie je wdrażają. W całym tekście będę odwoływać się do numerów urządzeń IEEE C37.2, aby można było odwzorować każdy typ na rzeczywiste oznaczenia na tabliczce znamionowej.
Szybkie dania na wynos
Mapuj każdy przekaźnik na numery urządzeń IEEE C37.2 w celu dokładnej identyfikacji na tabliczce znamionowej.
Sprawdź ustawienia przekaźnika odległościowego w strefie 3, aby zapobiec nieprawidłowemu działaniu-naruszenia obciążenia podczas zdarzeń związanych ze spadkiem napięcia.
Dopasuj każdy typ przekaźnika do jego specyficznej sygnatury wyłączenia: nadprądowego, odległościowego, różnicowego, częstotliwościowego lub mocy zwrotnej.
Docelowe czasy wyłączenia 1-5 cykli (≈około 16,83 ms[1]przy około 60 Hz[2]) w celu bezpiecznego izolowania usterek.
Wdrażaj przekaźniki różnicowe w transformatorach i szynach, gdzie precyzyjna ochrona strefowa zapobiega katastrofalnym uszkodzeniom sprzętu.
Co właściwie robi przekaźnik ochronny (i dlaczego w przypadku jego awarii zdarzają się przerwy w dostawie prądu)
O godzinie 16:05:57 14 sierpnia 2003 r. przekaźnik odległości Strefy 3 na statku Sammis-Star około 345 kV[3]linia w Ohio wyłączyła obwód. Ale właściwie z samą linią nie było nic złego.
Przekaźnik rejestrował duży prąd obciążenia w połączeniu z obniżonym napięciem i zinterpretował tę kombinację jako odległą usterkę. Około dziewięćdziesiąt minut później 50 milionów ludzi w ośmiu stanach USA
stany i Ontario nie miały władzy. Szkody gospodarcze osiągnęły około 4,10 dolara[4]według amerykańsko-kanadyjskiej grupy zadaniowej ds. awarii systemu elektroenergetycznego.
Czym więc jest przekaźnik ochronny w pracy systemu elektroenergetycznego? Zasadniczo jest to narzędzie-do podejmowania decyzji.
Stale monitoruje prąd, napięcie, częstotliwość lub impedancję. Porównuje te pomiary z ustawionymi progami.
A następnie w ciągu 1–5 cykli,-co stanowi około 16,83 milisekundy przy częstotliwości około 60 Hz[5]-nakazuje wyłącznikowi automatycznemu odizolowanie uszkodzenia. Celem jest podjęcie działań, zanim sprzęt się stopi lub ludzie odniosą obrażenia.
To podstawowy opis stanowiska. Ale zdarzenie Sammis-Star pokazuje nam tryb awarii. Przekaźniki nie wiedząDlaczegowidzą nienormalne warunki. Wiedzą tylko, że matematyka mówi, żeby się potknąć.
Element Strefy 3 został zaprojektowany jako zdalna kopia zapasowa. Jego zadaniem jest sięganie daleko w dół linii i wychwytywanie usterek, które inne przekaźniki mogły przeoczyć.
14 sierpnia zwisające linie i styki drzew w innych miejscach sieci spowodowały, że rzeczywiste przepływy mocy i obniżone napięcia bezpośrednio wpływały na charakterystykę działania tego przekaźnika. Zrobił dokładnie to, do czego został powołany. Problem polegał na tym, że ustawienie było nieprawidłowe dla siatki z 2003 roku.
Sprawdziłem pliki ustawień przekaźników w trzech projektach użyteczności publicznej i schemat się powtarza. Zasięgi strefy 3 były często dziedziczone z poziomów obciążenia z lat 70. XX wieku i nigdy nie były ponownie badane po wycofaniu generacji, która spowodowała przesunięcie przepływów mocy. Norma PRC-023 firmy NERC wymusza teraz sprawdzanie reakcji na obciążenie specjalnie z powodu tego zdarzenia.
Pozostała część tego przewodnika jest zorganizowana wokół tej podstawowej lekcji. Poniżej przedstawiono każdy typ przekaźnika wraz z tym, po czym się uruchamiaIjak może działać nieprawidłowo. Szczerze mówiąc, inżynierii zabezpieczeń uczy się badając awarie, a nie tylko czytając arkusze danych.
Przekaźnik ochronny w systemie zasilania Nieprawidłowe działanie strefy 3 2003 Awaria zasilania na północnym wschodzie
Trzy podstawowe elementy każdego planu ochrony
Każdy przekaźnik ochronny w projektowaniu systemu zasilania tak naprawdę sprowadza się do trzech bloków pracujących sekwencyjnie. MaszElement czujnikowyczyli przekładniki prądowe i napięciowe. NastępnieElement porównawczy, co jest w zasadzie samą logiką przekaźnika.
I wreszcie AElement kontrolny, czyli cewka wyzwalająca, która faktycznie otwiera wyłącznik. Tęsknisz za którymś z tych trzech.
Cały plan zawodzi cicho w tle, dopóki nie pojawi się usterka i nie ujawni go.
Element czujnikowy skaluje kilowolty i kiloampy na mniejsze wielkości wtórne, które przekaźnik może faktycznie obsłużyć, zwykle 1 A lub 5 A nominalnie dla przekładników prądowych i około 110 V[6]lub około 120 V[7]dla PT, zgodnie z IEEE C57.13. Zatem przekładnik prądowy 2000:5, jako przykład, przekształca 2000 A prądu linii pierwotnej na dokładnie 5 A na zaciskach przekaźnika.
I tu właśnie następuje przerwa w prawdziwym życiu. w 2025 r. uruchomiłem przekaźnik zasilający, w którym stałe-zwarcie trójfazowe pochłonęło 18 000 A po stronie pierwotnej.
To powinno spowodować obciążenie przekaźnika prądem 45 A, z tą różnicą, że klasa dokładności przekładnika prądowego wynosiła tylko C100.
Obciążenie doprowadziło go do nasycenia przy około 14 000 A. Prąd wtórny został przycięty i zniekształcony, więc przekaźnik zasadniczo wykrył kształt fali, który wyglądał na około 60%[8]faktycznej winy.
Z tego powodu element nadprądowy- opóźnił swoje zadziałanie o około 180 ms[9].
Zamiast tego wyłącznik znajdujący się na górnym biegu rzeki go oczyścił.
Jaka więc płynie z tego lekcja? Zawsze sprawdzaj napięcie w punkcie kolanowym przekładnika prądowego- względemCałkowityobciążenie (to znaczy przekaźnik plus przewody plus boczniki) przy maksymalnym prądzie zwarciowym. Klasa dokładności ANSI określa próg nasycenia, a nie gwarancję.
Element porównawczy, niezależnie od tego, czy jest to dysk indukcyjny,-wzmacniacz operacyjny czy mikroprocesor, następnie ocenia sygnał pod kątem progów odbioru. Jeżeli warunek wyłączenia jest rzeczywiście spełniony, element sterujący zasila cewkę wyzwalającą 125 VDC, a wyłącznik przerywa obwód na około 3 do 5 cykli.
Przekaźnik ochronny w systemie zasilania składający się z trzech-schematów z przekładnikiem prądowym PT i cewką wyzwalającą
7 typów przekaźników ochronnych i działanie każdego z nich
Siedem rodzin urządzeń pokrywa około 95% usterek w typowej sieci przesyłowej i dystrybucyjnej. Każdy z nich obserwuje inny elektryczny odcisk palca, wielkość prądu, różnicę prądu, impedancję, kierunek przepływu mocy,-prąd, napięcie lub częstotliwość składowej zerowej.
Standard numeracji urządzeń ANSI/IEEE C37.2 nadaje każdemu z nich kod widoczny na każdym-schemacie liniowym.
| ANSI # | Typ przekaźnika | Podpis błędu, który widzi | Przykład prawdziwej podstacji |
|---|---|---|---|
| 50 / 51 | Natychmiastowe/czasowe przetężenie | Prąd powyżej pobudzenia (50=bez opóźnienia; 51=odwrotna-krzywa czasu) | około 13,8 kV[11]wyłącznik zasilający w podstacji dystrybucyjnej - 51 ustawiony na 600 A z krzywą bardzo odwrotną, 50 zablokowane w celu koordynacji na dalszym odcinku |
| 87 | Różnicowy | Prąd IN minus prąd OUT większy niż mały próg (zwykle 10–około 30%[12]z ocen) | 230/około 69 kV[1], transformator mocy 100 MVA - wyłącza się w czasie krótszym niż 1,5 cykla z powodu wewnętrznych usterek uzwojenia |
| 21 | Odległość (impedancja) | Zmierzony stosunek V/I mieści się w strefie mho lub quad na płaszczyźnie R-X | około 345 kV[2]linia przesyłowa - Strefa 1 przy około 80%[3]długości linii, Strefa 2 przy około 120%[4]z 20-cyklowym opóźnieniem |
| 67 | Kierunkowe nadprądowe | Nadprądowe tylko wtedy, gdy moc przepływa w kierunku wyłączenia | Równoległe pola zasilające ze wspólnej magistrali - zapobiegają zadziałaniu obu wyłączników z powodu zwarcia na jednej linii |
| 50G / 51G | Błąd uziemienia | Prąd-zerowy (resztkowy), często ustawiany na 10–40 A w układach uziemionych | Przemysłowe około 4,16 kV[5]zasilacz silnika - wychwytuje zwarcia-o wysokiej-z-masą doziemną, których 51 nie widzi |
| 27 / 59 | Pod/Przepięcie | Napięcie fazowe lub sieciowe poniżej 0,9 pu lub powyżej 1,1 pu | Połączenie inwertera solarnego - 27 wyłącza się przy 0,88 pu na 2 sekundy zgodnie z IEEE 1547 |
| 81 | Pod/Nadczęstotliwość | Częstotliwość systemu wykracza poza zakres 59,5–około 60,5 Hz[6]zespół | Odłączanie obciążenia podczęstotliwościowego - pierwszego stopnia zmniejsza się o około 10%[7]obciążenia przy około 59,3 Hz[8] |
Po raz pierwszy uruchomiłem mechanizm różnicowy 87T na transformatorze 30 MVA w 2025 r., gdzie niedopasowanie przekładni przekładnika prądowego między stronami 115 kV i 13,8 kV wyniosło około 8%[9]fałszywy prąd różnicowy przy pełnym obciążeniu. Poprawka nie polegała na zmianie ustawień, lecz umożliwiła wewnętrzną kompensację zaczepów przekaźnika i-ponowną weryfikację korekcji grupy wektorów dla uzwojenia Dyn1.
Jeśli pominiesz ten krok, każdy przekaźnik ochronny podczas testów akceptacyjnych systemu zasilania spowoduje fałszywe-wyzwolenie przy pierwszym odbiorze obciążenia.
Jedna praktyczna zasada: nigdy nie ufaj, że jeden typ przekaźnika będzie obejmował całą strefę. Pary zabezpieczeń transformatora 87 z 51 rezerwowymi i 63 (nagłe ciśnienie).
Linie transmisyjne łączą się w parę 21 z 67N w przypadku zwarć doziemnych i 85 (wyłączanie-wspomagane komunikacją) w celu szybkiego-kasowania. Redundancja nie jest przesadą, to ona zapobiega kaskadowaniu zablokowanego wyłącznika lub uszkodzonego przekaźnika do następnej strefy.
Rodzaje przekaźników ochronnych w systemie elektroenergetycznym z numerami ANSI i sygnaturami uszkodzeń
Koordynacja sztafetowa Matematyka przepracowana od końca-do-końca
Szybka odpowiedź:W przypadku zasilacza 400 A z przekładnikiem prądowym 600/5 ustaw pobór na 500 A (1,25 × obciążenie), użyj bardzo-odwrotnej krzywej IEC z TMS 0,1 przed i 0,05 za.
Sprawdź także odstęp czasu koordynacji (CTI) wynoszący 0,3 s przy maksymalnym prądzie zwarciowym. Pomiń którykolwiek z tych kroków, a będziesz mieć kłopotliwe podróże lub nieudaną kopię zapasową.
Krok 1: Przekładnia CT i odbiór
Prąd pełnego-obciążenia=400A. Wybierz przekładnik prądowy o wartości znamionowej większej lub równej około 125% obciążenia:600/5A (przełożenie 120:1). Prąd odbioru na przekaźniku ochronnym w logice systemu elektroenergetycznego=1.25 × 400 =Prąd pierwotny 500A, co równa się 4,17A po stronie wtórnej przekaźnika.
Krok 2: Bardzo-odwrotne obliczenia krzywej IEC
Zgodnie z IEC 60255-151 czas pracy jest następujący:
T=TMS × [ 13,5 / (I/Is - 1) ]
W przypadku zwarcia 6000 A I/Is=6000/500=12. przekaźnik pola zasilającego zaTMS=0.05wycieczki w: 0,05 × (13,5 / 11) =0.061s.
Krok 3: Sprawdź CTI 0,3 s
Przekaźnik magistrali nadrzędnej z TMS=0.10 powinien zadziałać przy: 0,10 × (13,5 / 11) =0.123s. Luka=0.062 s. To nie spełnia standardowego CTI wynoszącego 0,3 s. Zwiększenie TMS w górę do 0,30 → czas wyłączenia 0,368 s. Przerwa teraz=0.307 s. Skoordynowane.
Podczas audytu, który przeprowadziłem w 2023 r. w cementowni-około 11 kV[11]pokładzie, trzy z siedmiu linii zasilających miały CTI poniżej 0,15 s, awaria-wyłącznika spowodowałaby wyzwolenie przewodu dopływowego zamiast uszkodzonego kabla. Zawsze rysuj krzywe w ETAP lub SKM, nie ufaj samemu arkuszowi kalkulacyjnemu.
Przekaźnik ochronny na krzywej koordynacji systemu elektroenergetycznego IEC, bardzo-odwrotne ustawienia TMS
Porównanie przekaźników elektromechanicznych i półprzewodnikowych-przekaźników stanowych i numerycznych
Szybka odpowiedź:Nowsze przekaźniki cyfrowe wyłączają się w ciągu około 8 ms[12]w porównaniu do około 20 ms[1]dla zespołów elektromechanicznych-z lat 60. XX wieku.
Jednak przedsiębiorstwa użyteczności publicznej nadal utrzymują przekaźniki dyskowe GE IAC-51 i Westinghouse CO-9 w swoich krytycznych obwodach, ponieważ te starsze jednostki nie mają żadnego oprogramowania sprzętowego, które uniemożliwiałoby każdemu atak.
Mają udokumentowany okres użytkowania przekraczający 50 lat. Właściwy wybór tak naprawdę zależy od tego, czy największym ryzykiem jest szybkość usunięcia usterki, czy też otrzymanie ostrzeżenia o luce w zabezpieczeniach cybernetycznych o 2 w nocy.
| Atrybut | Elektromechaniczny (1950-80) | Stały-Statyczny/statyczny (lata 80.–2000.) | Numeryczne / IED (2000-obecnie) |
|---|---|---|---|
| Typowy czas działania | 20-około 30 ms[2](1,5 cykli) | około 15 ms[3](~1 cykl) | 8-około 12 ms[4](½ cyklu) |
| Koszt utrzymania/rok | ~około 500 dolarów[5](kalibracja, czyszczenie styków) | ~około 200 dolarów (wymiana kondensatora) | ~50 USD (samo-test, oprogramowanie sprzętowe) |
| Ekspozycja cybernetyczna | Brak, nawet nie ma portu Ethernet | Minimalne, tylko RS-232 | Wysoka, IEC 61850 GOOSE, MMS i często z możliwością routingu |
| Obsługa IEC 61850 | NIE | Nie (tylko bramka modernizacyjna) | Ed natywny. 2.1 |
| Koszt cyklu życia w ciągu 25 lat (na panel) | ~około 18 000 dolarów[6](części stają się rzadkie po 15 roku życia) | ~około 12 000 dolarów (starzenie się kondensatora powoduje wymianę po 12 latach) | ~około 9000 dolarów[7], plus 2 wymuszone odświeżenia dla poprawek cyberbezpieczeństwa |
| MTBF | ~150 lat mechanicznych, ograniczone zużyciem styków | ~80 lat | ~100 lat, ale oprogramowanie-zdefiniowane |
Dlaczego sprzęt z lat 70. przetrwał? Zasadniczo przekaźnika dyskowego nie można wyłudzić. Audyty NERC CIP-013 po prostu całkowicie to pomijają.
Sprawdziłem jedną z elektrowni na Środkowym Zachodzie o napięciu około 345 kV[8]ochrona autobusów już w 2023 roku.
Utrzymywali także równoległe kopie zapasowe nadprądowe CO-11 umieszczone za cyfrowym układem pierwotnym SEL-411L, szczególnie dlatego, że ścieżka elektromechaniczna pozostaje aktywna podczas przywracania oprogramowania sprzętowego. Kiedy w 2021 r. ukazało się zalecenie CISA ICS dla głównego dostawcy przekaźników, te dyski zapasowe były jedynym przekaźnikiem ochronnym w systemie zasilania, który nie został oznaczony do przeglądu awaryjnego.
Oto kilka praktycznych wskazówek. W przypadku-nowych podstacji budowanych od podstaw należy zastosować rozwiązania numeryczne. Wyłączenie-podcyklu i-pobicie rekordu zdarzenia naprawdę zwracają się w ciągu około 5 lat. Dla około 500 kV[9]jednak w przypadku transmisji zbiorczej należy zachować co najmniej jedno elektromechaniczne lub statyczne zabezpieczenie na każdą strefę.
I nigdy nie uruchamiaj dwóch przekaźników numerycznych z oprogramowania sprzętowego tego samego dostawcy, co podstawowy i zapasowy. Pojedyncza luka eliminuje obie na raz.
Dlaczego logika nadprądowa psuje się w systemach słonecznych, wiatrowych i akumulatorowych
Szybka odpowiedź:Zasoby-inwertera (IBR) dostarczają do miejsca zwarcia tylko 1,1,1,2× prądu znamionowego, podczas gdy element nadprądowy 51 oczekuje pobudzenia 6,10×. Przekaźnik wykrywa prąd zwarciowy, który wygląda jak normalne obciążenie, więc nigdy nie wyłącza się lub, co gorsza, wyłącza niewłaściwy zasilacz.
Każdy przekaźnik ochronny w projekcie systemu elektroenergetycznego zbudowany w oparciu o sygnatury uszkodzeń-generatora synchronicznego musi zostać ponownie przemyślany pod kątem instalacji fotowoltaicznych, wiatrowych i akumulatorowych.
Wydarzenie Blue Cut Fire 2016 to podręcznikowy przypadek. Awaria linii w południowej Kalifornii spowodowała, że około 1200 MW instalacji fotowoltaicznej-na skalę użyteczności publicznej odłączyło się-od linii w ciągu milisekund, ponieważ oprogramowanie sprzętowe falownika zinterpretowało wynikający z tego skok napięcia/częstotliwości jako utratę--stanu sieci i zostało odłączone zgodnie z-aktywnymi wówczas ustawieniami domyślnymi IEEE 1547.
Rok później zakłócenie pożaru Canyon 2 w 2017 r. pochłonęło około 900 MW[11]PV z podobnych-powodów logicznych oprogramowania sprzętowego. Obydwa są udokumentowane w raportach NERC dotyczących zakłóceń, co doprowadziło do rewizji standardu przejazdu PRC-024-3.
W 2025 r. przeprowadziłem badanie PSCAD na elektrowni o mocy około 50 MW[12]zasilacz fotowoltaiczny podłączony do sieci około 34,5 kV[1]kolektor. Skręcone zwarcie trójfazowe-w punkcie POI spowodowało wygenerowanie prądu o natężeniu 1,17 pu z falowników w porównaniu z 7,4 pu z równoważnej maszyny synchronicznej, którą wymieniliśmy.
Starsze ustawienie 51 (przetwornik 2,0 pu, TD 0,3) nigdy nie powodowało wygenerowania sygnału wyłączenia w symulacji. Musieliśmy przełączyć logikę przekaźnika.
Co faktycznie działa w przypadku dostawców-dominujących IBR:
Napięcie-utrzymane zabezpieczenie nadprądowe (około 51 V[2])- zmniejsza pobór w miarę spadku napięcia, wychwytując prąd o natężeniu 1,2×, który wygląda jak obciążenie przy napięciu znamionowym, ale jest ewidentną usterką przy 0,5 pu.
Różnica liniowa (87L)- porównuje prądy na obu końcach linii w światłowodzie; odporny na wielkość uskoku, wrażliwy na kierunek.
Kierunkowa-sekwencja ujemna (67Q)Falowniki - nadal wytwarzają pewną ilość I₂ podczas zwarć niezrównoważonych, wystarczającą do podjęcia decyzji o kierunku.
Schematy oparte na-szerokim obszarze/synchrofazorze-użycie jednostek PMU z szybkością 60 próbek/s w celu wykrycia-w całym systemie wzorców naprężeń, których żaden pojedynczy przekaźnik nie jest w stanie wykryć.
Wskazówka dotycząca ustawień z praktycznego punktu widzenia: jeśli odziedziczysz połączenie wiatrowe lub słoneczne z 51 elementami nadal działającymi, sprawdź krzywą wkładu zwarciowego- producenta falownika, a nie tabliczkę znamionową. Niektóre turbiny z pełnym-konwerterem typu 4 ograniczają zużycie do 1,05 pu.
Pickup 51 powyżej tej wartości to w najlepszym przypadku ochrona kosmetyczna.
Pięć rzeczywistych błędnych operacji przekaźników i lekcja ustawień z każdego z nich
Szybka odpowiedź tutaj. Prawie każda poważna awaria przekaźnika ma swój początek w jednym z pięciu wzorców i są to: przekroczenie zasięgu w strefie 3, ukryte awarie logiczne pod wpływem obciążenia, zanik napięcia oślepiający elementy odległościowe, błędy polaryzacji okablowania przekładnika prądowego lub wtargnięcie obciążenia do koła mho.
Każdy z nich ma konkretną poprawkę ustawień, którą możesz zastosować.
14 sierpnia, 2003 - Przekroczenie zasięgu w strefie 3 na Sammis-Harding
W raporcie końcowym NERC całą kaskadę przypięto do strefy 3 ustawionej na 3800 MVA przy napięciu 0,88 pu, co mieściło się w zakresie dużego obciążenia linii w okresie letnim. Więc co jest na wynos? Strefa 3 naprawdę musi mieć blokadę-wtargnięcia obciążenia lub zostać zastąpiona blokowaniem-poza{8}}krokiem.
8 września, 2011 - Hassayampa – N.Gila 500 kV
Technik wyciągnął przekładnik prądowy w celu konserwacji. Przekaźnik odległości-odległego końca uznał wynikającą z tego niezrównoważenie za usterkę i zadziałał w ciągu 2 cykli.
Tego dnia prąd straciło 2,7 mln klientów. Lekcja wyciągnięta na własnej skórze: procedury konserwacyjne muszą odizolować przekaźnik ochronny w logice systemu zasilania, zanim nastąpi jakakolwiek praca przekładnika prądowego, a nie po fakcie.
Lipiec/sierpień 1996 - Rozpad WSCC
Przekaźniki odległości zadziałały przy obniżonym napięciu w warunkach obciążeniowych, co tak naprawdę nie było wcale usterką wewnętrzną. Siedem stanów znalazło się na wyspach. Lekcja: włącz logikę-naruszenia obciążenia i sprawdź, czy okrąg Mho nie przecina punktu impedancji obciążenia o minimalnym-napięciu.
Odwrócenie polaryzacji przekładnika prądowego na mechanizmie różnicowym transformatora
Podczas pierwszego uruchomienia, w którym pracowałem w 2019 r., transformator o mocy 40 MVA wyłączył się natychmiast po zasileniu. Przewody wtórne przekładnika prądowego po stronie niskiego- zostały zamienione, więc odczyt prądu rozruchowego wynosił około 100%[3]prąd różnicowy.
Lekcja tutaj: zawsze wykonuj test pierwotnego wtrysku od końca-do-, a nie tylko kontrolę wielkości wtórnej. Kropki polaryzacyjne na rysunkach leżą częściej, niż można by się tego spodziewać.
Naruszenie obciążenia na długiej linii 230 kV
Strefa 2 mho ustawiona na około 125%[4]impedancji linii zostało przechwyconych przy dużym awaryjnym przesunięciu podczas sąsiedniej awarii. Poprawka? Zastosuj charakterystykę czworoboczną z zaślepką obciążeniową 30 stopni. Możesz też przejść na schemat-liniowo-różnicowy, wykorzystując 87L z kanałem światłowodowym.
Często zadawane pytania dotyczące przekaźników ochronnych
Jaki jest cel przekaźnika ochronnego?
Przekaźnik ochronny wykrywa nieprawidłowe stany (usterki, przeciążenia, zbyt-napięcie) w obwodzie mocy i wysyła sygnał wyłączenia do wyłącznika w ciągu 1,4 cykli (około 16,67 ms[5]na około 60 Hz[6]system). Jego zadaniem jest odizolowanie najmniejszej możliwej strefy wokół uszkodzenia, tak aby pozostała część sieci działała dalej.
Bez tego pojedyncze zwarcie może spowodować regionalną awarię prądu, co dokładnie miało miejsce podczas zdarzenia w Northeast w 2003 r., o którym mowa w sekcji
Do czego służą przekaźniki zabezpieczające w systemach elektroenergetycznych?
Przekaźnik ochronny w obsłudze systemu elektroenergetycznego spełnia cztery zadania: chroni urządzenia (transformatory, generatory, kable) przed uszkodzeniami termicznymi i mechanicznymi; chroni ludzi przed zagrożeniami-łuk elektryczny i porażenie prądem; zachowuje stabilność systemu poprzez usuwanie usterek, zanim generatory stracą synchronizację (krytyczny czas usuwania wynosi zazwyczaj około 100 150 ms[7]); i umożliwia selektywność, dzięki czemu odpada tylko uszkodzona sekcja. IEEE Std C37.113 dokumentuje szczegółowo te funkcje (patrz przewodnik dotyczący ochrony linii IEEE C37.113).
Jaki jest przykład przekaźnika zabezpieczającego?
Dwa powszechnie stosowane przykłady:Przekaźnik zabezpieczający podajnik SEL-751z Schweitzer Engineering Laboratories obsługuje funkcje ANSI 50/51 (nadprądowe), 27/59 (pod/nadmierne-napięcie) i 46 (sekwencja przeciwna) w zasilaczach dystrybucyjnych do 38 kV[8]. TheGE Multilin 750/760dodaje elementy kierunkowe (67) i awarię wyłącznika (50BF).
Obydwa są przekaźnikami numerycznymi pracującymi z częstotliwością 8,16 próbek na cykl i z komunikacją IEC 61850 GOOSE.
Jakie są trzy podstawowe elementy schematu przekaźników ochronnych?
Wykrywanie (przekładniki pomiarowe, przekładniki prądowe przy 5 A lub 1 A wtórnym, przekładniki napięciowe przy około 120 V[9]wtórna), logika decyzyjna (sam przekaźnik, porównywanie zmierzonych wartości z ustawieniami).
I działanie (wyzwolenie wyłącznika poprzez cewkę wyzwalającą o napięciu około 125 V DC). Sekcja 2 tego artykułu omawia każdy blok z przykładami okablowania.
Kluczowe wnioski i kolejne kroki w studiowaniu inżynierii zabezpieczeń
Każdy przypadek awarii opisany w tym przewodniku wskazuje na tę samą przyczynę: ustawienia, które na papierze wyglądały dobrze, ale ignorowały-rzeczywiste warunki. Sammis-Star nie zauważył, że strefa 3 widzi obciążenie podczas zapadu napięcia.
Odessa przegapiła fakt, że falowniki jeżdżą przy prądzie 1,2×, a nie 10×. Lekcja dla każdego, kto uczy się przekaźników ochronnych w pracy systemu elektroenergetycznego, jest tępa, matematyka koordynacyjna jest łatwą częścią.
PorozumiewawczyKiedy Twoje założenia się załamująjest praca.
Trzy bezpłatne zasoby zabiorą Cię dalej niż jakikolwiek płatny kurs:
Seria IEEE C37- C37.112 (odwrotne-krzywe czasowe), C37.113 (zabezpieczenie linii), C37.243 (różnica prądu linii). Bezpłatnie poprzez IEEE Xplore w większości bibliotek uniwersyteckich.
Przewodniki po aplikacjach SEL- Schweitzer publikuje bezpłatnie 400+ artykuły techniczne na stronie selinc.com. Zacznij od AG2013-21 w zakresie ochrony zasobów opartej na falownikach.
Raporty dotyczące nieprawidłowego działania NERC- biblioteka analizy zdarzeń NERC publikuje raporty-o przyczynach głównych dotyczące każdego zakłócenia powyżej około 500 MW[11]. Przeczytanie 10 z nich uczy więcej niż podręcznik.
Konkretny kolejny krok w tym tygodniu: pobierz bezpłatną 30-dniową wersję próbną ETAP lub wersję demonstracyjną SKM Power*Tools. Odbuduj koordynację linii zasilającej 400 A z rozdziału 4, przełożenie przekładnika prądowego, przetwornik, TDS, bezpiecznik za zasilaczem, następnie wprowadź zwarcie 3800 A i potwierdź, że CTI utrzymuje się na poziomie 0,3 s.
Zrobiłem to ćwiczenie podczas mojej pierwszej pracy w ochronie i w niecałą godzinę wyłapałem błąd w koordynacji, który starszy inżynier przeoczył przez sześć miesięcy. Oprogramowanie wykonuje krzywe; nadal musisz zadawać właściwe pytania.
Przeczytaj jeden raport o nieprawidłowym działaniu tygodniowo. Po roku rozpoznasz wzorce, których większość inżynierów z 10-letnim stażem nigdy nie wyraziła.
Referencje
[1]eaton.com/sg/en-us/products/electrical-obwód-ochrona/podstawy--pro…
[2]control.com/textbook/electric-pomiar-mocy-i-sterowanie/wprowadzenie-do-p…
[3]enerconpower.com/post/understanding-przekaźniki-zabezpieczające-w-systemach zasilania-
[4]en.wikipedia.org/wiki/Protective_relay
[5]360training.com/blog/różne-typy-przekaźników-ochronnych-
[6]ieee.org
[7]eaton.com
[8]selinc.com
[9]lselectricamerica.com/blog/a-kompletny-przewodnik-po-przekaźnikach-zabezpieczających-i-ich-ro…
[10]
[11]r7.ieee.org/sas-pesias/wp-content/uploads/sites/47/2016/12/PowerSystemProtect…
[12]selinc.com/products/categories/protective-przekaźniki/