Na ochranu relé, která funguje při poruchách vypnutí, platí obecně následující čtyři hlavní technické požadavky:
1. Selektivita;
2. Rychlost vypínání;
3. Citlivost;
4. Spolehlivost.
Selektivita
Selektivita, neboli selektivita, je akce ochrany, která zajišťuje, že prostřednictvím svých spínačů je vypnut pouze poškozený prvek systému.
Existují dva typy selektivity:
1) Absolutní selektivita. Pokud se podle principu jeho fungování ochrana spustí pouze tehdy, když Zkrat (zkrat) na chráněném prvku, pak je klasifikován jako ochrana s absolutní selektivitou. Je zde elektrické vedení skládající se ze tří částí. V bodě K2 došlo ke zkratu. Zkrat by měl vypnout reléový spínač Q5. Pokud tato ochrana funguje pouze v sekci BV a nefunguje při zkratu v sekci VG, pak má absolutní selektivitu.
2) Relativní selektivita. Ochrany, které mohou fungovat jako záložní v případě poruchy na sousedním prvku, pokud tato porucha nevypne, se nazývají relativně selektivní. V bodě K3 došlo ke zkratu. Zkrat by měl vypnout reléový spínač Q8. Pokud tato ochrana nefunguje, pak musí být zkrat vypnut ochranou spínače Q6, která v tomto případě bude fungovat jako záloha a má relativní selektivitu.
Někdy je z důvodu jednoduchosti povolen neselektivní účinek ochrany.
Požadavek selektivity je tedy hlavní podmínkou pro zajištění spolehlivého napájení spotřebitelů.
Selektivní působení ochrany v přítomnosti záložního napájení spotřebitelům umožňuje eliminovat přerušení jejich napájení.
Při absenci redundance je možná ztráta napájení i při selektivní ochraně.
Protože poškodit VL jsou převážně přechodného charakteru, nejúčinnější v tomto případě bude použití Automatické opětovné zavírání . Automatické opětovné zapnutí zajišťuje 70-90 % úspěšných restartů.
Požadavek selektivity by neměl vyloučit možnost ochrany fungující jako záloha v případě selhání ochrany nebo spínačů sousedních prvků. Příklad: porucha ochrany 8 při zkratu v K3.
Rychlost výkonu
Ve většině případů ochrana relé, která působí tak, že se během poruchy vypne, podléhá požadavku na rychlost.
To je určeno následujícími hlavními faktory:
1. Urychlení odpojování poruch zvyšuje stabilitu paralelního provozu generátorů v systému a umožňuje zvýšit propustnost venkovních elektrických vedení.
Při použití vysokorychlostních relé a spínačů lze eliminovat narušení dynamické stability paralelně pracujících synchronních strojů v důsledku zkratu. Odpadá tak jedna z hlavních příčin nejtěžších systémových havárií z hlediska nepřetržitého provozu spotřebičů.
2. Urychlení vypínání poruch snižuje provozní dobu spotřebičů při nízkém napětí.
S rychle působícími ochranami a spínači mohou po vypnutí zkratu zůstat v provozu téměř všechny motory instalované jak u spotřebitelů, tak pro vlastní potřeby stanic, s výjimkou motorů napájených aktivovaným spínačem. Navíc se snížení točivého momentu, například u synchronních motorů, ukazuje jako krátkodobé, že jej spotřebitelé nepociťují.
3. Zrychlení odstavení poškození snižuje velikost destrukce poškozeného prvku. Zkracuje se čas strávený restaurátorskými opravami a snižují se náklady na ně.
4. Zrychlené odpojení poruchy zvyšuje účinnost automatického opětovného uzavření poškozeného elektrického vedení.
Přípustná doba vypnutí zkratu podle podmínky udržení stability závisí na řadě faktorů. Nejdůležitější z nich je velikost zbytkového napětí na sběrnicích elektráren a uzlových rozvoden elektrizační soustavy. Čím nižší je zbytkové napětí, tím horší jsou podmínky stability, a proto je potřeba zkrat rychleji vypnout. Nejobtížnější z hlediska stability jsou třífázové zkraty. a dvoufázový zkrat. k zemi v síti s pevně uzemněným netalem, protože při těchto poruchách dochází k největšímu poklesu všech sdružených napětí.
V moderních energetických systémech je pro udržení stability vyžadována velmi krátká doba vypínání zkratu. Například na elektrických přenosových vedeních 330-500 kV je nutné odpojit poruchy za 0,1-0,2 sekundy. po jeho poškození a v sítích 110-220 kV – za 0,15-0,3 sekundy. V distribučních sítích 6-10 kV lze zkraty oddělené od zdroje velkými odpory odpojit během 1,5-3 sekund, protože neovlivňují stabilitu systému. Přesné posouzení přípustné doby odstávky se provádí pomocí speciálních stabilitních výpočtů provedených za tímto účelem.
Jako přibližné kritérium (míru) pro nutnost použití vysokorychlostní ochrany Pravidla pro instalaci elektrických instalací (PUE) Zbytkové napětí na sběrnicích elektráren a uzlových rozvoden se doporučuje určit třífázovým zkratem. na místě našeho zájmu K.Z. Pokud je zbytkové napětí menší než 60 % jmenovitého napětí, pak by se pro udržení stability mělo použít rychlé odpojení poruchy, tzn. použijte rychle působící ochranu ( PUE , bod 3.2.108).
Celková doba vypínání poruchy je součtem doby vypínání ochrany a doby vypínání jističe při zkratovém proudu. Pro urychlení vypínání je tedy nutné urychlit činnost ochrany i spínačů. Minimální doby odezvy pro ochrany jsou 0,02-0,04 sekundy a pro spínače 0,05-0,06 sekundy. Proto minimální přípustné vypínací doby zkratu. je 0,07-0,1 sec. Je však třeba poznamenat, že získání krátkých časů z technických a ekonomických důvodů se v některých případech ukazuje jako nepraktické, protože vyžaduje použití složitých ochranných panelů, a proto je méně spolehlivé. Proto jsou obvykle nastaveny ty časové prodlevy, s nimiž je na základě souhrnu podmínek ještě přípustné vypnout nejtěžší, ale skutečné škody.
Jako příklad obrázků lze uvést následující minimální doby vypnutí při zkratu:
1. na silových přenosových vedeních 400-500 kV – 0,1-0,12 sekund;
2. na vedeních 110-330 kV vycházejících z moderních výkonných tepelných stanic, s výkonnými turbogenerátory, které mají nucené chlazení vinutí – 0,15-0,2 sekundy;
3. v sítích 110-330 kV s turbogenerátory staré konstrukce – 0,2-0,3 sec.
V některých případech však jednoduchá a ekonomická ochrana nemůže současně splnit požadavky na selektivitu a rychlost. Poté je třeba zjistit a porovnat, zda při selektivních, ale pomalých odstávkách poruch není narušena práce spotřebitelů nepoškozené části systému ve větší míře než při neselektivních, ale rychlých odstávkách poruch.
Požadavek na dobu odezvy ochrany proti abnormálním režimům závisí na jejich důsledcích. Abnormální stavy jsou často krátkodobého charakteru a samy se eliminují, např. krátkodobé přetížení při spouštění asynchronního motoru, odstavení jednoho transformátoru u dvoutransformátorové rozvodny a provoz automatického přepojovače na SV- 10 kV. V našich případech není rychlé odstavení nutné, ale může způsobit újmu spotřebitelům. Vypínání zařízení za abnormálních podmínek by proto mělo být prováděno pouze tehdy, když existuje skutečné nebezpečí pro chráněné zařízení, ve většině případů s časovým zpožděním.
Citlivost
Ochrana relé musí být dostatečně citlivá na poškození a abnormální provozní podmínky, které se mohou vyskytnout na chráněných prvcích elektrického systému. Uspokojení požadavků na potřebnou citlivost v moderních elektrických sítích často naráží na řadu vážných potíží.
Takže například při přenosu velkých výkonů do oblastí spotřeby, které jsou někdy i stovky kilometrů daleko, se používají sítě vysokého napětí s velkou kapacitou jednotlivých elektrických vedení. V tomto případě zkratový proud v poškozených vedeních může být s přihlédnutím k možným minimálním provozním režimům stanic a poškození velkými přechodovými odpory (elektrický oblouk) úměrné, nebo dokonce menší než maximální zkratové proudy.
To vede k opuštění používání jednoduché proudové ochrany a vynucuje si přechod na složitější a dražší typy ochranných zařízení. S přihlédnutím k provozním zkušenostem a stavu techniky jsou proto na ochrany kladeny minimální požadavky na citlivost.
Citlivost ochrany musí být taková, aby fungovala při zkratu. na konci pro něj zřízené zóny v režimu minimálního systému a při zkratech elektrickým obloukem. Citlivost ochrany je obvykle charakterizována koeficientem citlivosti Kch. Pro ochrany, které reagují na zkratový proud. koeficient citlivosti je:
Spolehlivost
Požadavek spolehlivosti je, že ochrana musí správně a spolehlivě vypínat spínače zařízení v případě všech poškození a narušení normálního provozního režimu, pro který má fungovat, a nepůsobit v režimech, ve kterých není její činnost určena.
Například s K.Z. v bodě K3 a výpadku ochrany B3 se spustí ochrana B2, v důsledku čehož místo vypnutí jedné rozvodny D odpojíme napájení tří rozvoden G, D, C a pokud ochrana B1 nepracuje správně v v normálním režimu dojde ke ztrátě napájení spotřebičů čtyř rozvoden B, C, D, D.
Je tedy nutné konstatovat, že by měla fungovat pouze ochrana poškozeného vedení. Ochrana nepoškozených vedení a dalších prvků systému (generátory, transformátory) může být aktivována, nikoli však spuštěna. Provoz ochran nepoškozených prvků by měl probíhat pouze v případě, že mají sloužit jako záloha pro případ selhání ochrany nebo jističe poškozeného vedení.
Hlavními předpoklady pro zajištění spolehlivosti provozu i spolehlivosti nečinnosti jsou vysoká kvalita použitých relé, vyznačující se principem činnosti, konstrukcí a technologií provedení, vysokou kvalitou pomocných zařízení a správnou funkcí. Existují však faktory, které mají opačné účinky na dva uvažované aspekty spolehlivosti. Čím větší je minimální počet relé a dalších prvků, které se musí na činnosti ochrany podílet, tím je její provoz méně spolehlivý.
Pokud je v ochraně více paralelně pracujících nezávislých zařízení a někdy i oddělených relé nebo prvků, spolehlivost provozu se zvyšuje. Na druhou stranu klesá spolehlivost neprovozu.
Je třeba mít na paměti, že při poruchách v elektrickém systému jako celku by reléová ochranná a automatizační zařízení měla na základě vlivu odpovídajících, zpravidla elektrických veličin mnohem častěji selhat než pracovat.
S přihlédnutím k výše uvedenému by v současnosti mělo být maximální zjednodušení ochranných obvodů považováno za jeden z hlavních požadavků na technologii reléových ochran. Velmi důležitý je požadavek spolehlivosti. Nefunkčnost nebo nesprávná činnost jakékoli ochrany vždy vede k dalším odstávkám atd.
