Srovnávací ochrany

1. Srovnávací ochrany

2. Srovnávací 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

3. Srovnávací ochrany R, r – dvě části rozdílové ochrany

4. Srovnávací 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

5. Srovnávací ochrany • 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.

6. Srovnávací 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

7. Rozdílové ochrany • vyhodnocují poruchu podle rozdílu fázorů proudu na vstupech a výstupech chráněného objektu • chráněným objektem může být vedení, transformátor, generátor

8. Rozdílové 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

9. Rozdílové ochrany s proudovým porovnáním • Použitý měřící člen bývá proudový, s nízkou impedancí a s nastavitelnou citlivostí.

10. Ochrany 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

11. Ochrany s napěťovým porovnáním

12. Kompenzace rozdílových měřících členů • z důvodu zamezení chybného působení při vnějších zkratech • ochrana je napájena ze dvou skupin různých přístrojových transformátorů proudu…rozdílový proud není nulový • problematika chránění regulačních transformátorů

13. Kompenzace rozdílových měřících členů

14. Redukce přenosu signálů • pro snížení nároků na počty vodičů mezi oběma konci chráněného objektu A) pomocí sčítacího transformátorku

15. n m 1+m Redukce přenosu signálů

16. Redukce přenosu signálů B) filtry souměrných složek - spojovacím vedením je přenášen signál získaný lineární kombinací souměrných složek zkratového proudu

17. Fázové 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.

18. Vazby srovnávacích ochrans 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

19. Vazby srovnávacích ochrans nepřímým porovnáním

20. A) Blokovací soustavy s pracovním proudem 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

22. B) Blokovací soustavy s klidovým proudem a uvolňující návěstí • blokovací kontakty jsou v bezporuchovém provozu trvale rozpojeny a cívky blokovacích relé jsou pod napětím

23. C) Uvolňovací soustavy s pracovním proudem s uvolňující návěstí • Uvolňovací se nazývají proto, že uvolňují vypínací impuls na vypínač. D) Uvolňovací soustavy s klidovým proudem s blokující návěstí

24. Vysokofrekvenční přenos

25. Vysokofrekvenční 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

26. Praktické 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.

27. Nedostatky 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

28. Rozdílová 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.

29. Rozdílová ochrana transformátoru

30. Rozdílová 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

31. Rozdílová 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

33. Rozdílová 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.

34. Rozdílová 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.

35. Rozdílová 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.