Zaštita sabirnica

Kvarovi na S praćeni su izrazito velikim strujama kvara,

Ukoliko se kvar ne eliminira dovoljno brzo, dolazi do teških razaranja kako opreme na S, tako i samih S,

Najveće dozvoljeno vrijeme trajanja kvara na S do 100 ms,

Brzo isključenje kvarova poželjno je i zbog stabilnosti rada sistema, dimenzioniranja uzemljenja postrojenja, padova napona na velikom području, itd.

• Bez primjene posebne zaštite kvarovi na S eliminiraju se djelovanjem zaštitnih ureñaja susjednih postrojenja,

• Pri tome distantne zaštite djeluju u drugom stepenu, a prekostrujne zaštite generatora i transformatora priključenih na sabirnice od 2 do 4 sek.

• Primjenom distantnih releja na G i TR postiže se djelovanje u drugom stepenu od 0,5 sek.

Zaštita sabirnica distantnim relejima susjednih postrojenja

• Sabirnice se štite drugim stupnjem distantnih releja susjednih postrojenja (0,5 sek.)

• Kod jednostavnijih šema i malog broja vodova, sabirnice susjednog postrojenja mogu se štititi i osnovnim stupnjem susjedne distantne zaštite primjenom tehnike produžene zone djelovanja I. stupnja

• Distantnom zaštitom mogu se štititi i dvostruke sabirnice ako rade odvojeno,

• Ako je prekidač spojnog polja uključen, kod kvara na jednom sistemu djelovati će zaštite na svim vodovima koji napajaju oba sistema

• Selektivno isključenje S u kvaru može se postići ugradnjom brze nadstrujne zaštite u spojnom polju, a koja isključuje upravo taj prekidač u spojnom polju

• Nedostatak rješenja je dugo vrijeme zatezanja djelovanja, posebno ako na TR ili G ne postoji distantna, nego prekostrujna zaštita

Nadstrujna zaštita sabirnica

• Jednostavniju šemu sabirnica moguće je štititi nadstrujnim relejima na napojnim TR, napojnom vodu i na odlaznim vodovima.

Kod KS na S ne pobuñuju se releji na odlaznim vodovima, već

trenutni kontakt nadstrujne zaštite TR pobuñuje vremenski član sabirničke zaštite S, koji nakon vremenskog zatezanja od

0,4 sek. djeluje na isključenje prekidača

Kod KS na odvodima trenutni kontakti nadstrujne zaštite vodova pobuñuju relej za blokiranje B, a koji prekida napajanje releja S; vremenski član zaštite odvoda djeluje na isključenje prekidača voda, a ako ova zaštita zataji u rezervnom stupnju djeluje vremenski član nadstrujne zaštite TR

• Ova zaštita moguća samo kada sa strane odlazećih vodova nema napajanja,

• U suprotnom, dolazilo bi i kod kvara na sabirnicama do pobude (prorade) releja za blokiranje

Zaštita sabirnica na principu usporedbe smjera

• Ako su svi odvodi sa sabirnica opremljeni distantnim relejima, koji kod djelovanja koriste kriterij smjera i imaju usmjerene članove, zaštita sabirnica postiže se kao na sljedećoj slici.

Kod KS na nekom od vodova usmjereni član na tome odvodu pokazati će smjer prema vodu, a usmjereni članovi vodova koji napajaju mjesto kvara (zdravi vo dovi) pokazuju smjer prema S (otklon pomo ćnog kontakta u lijevo),Taj otklon aktivira vremenski relej zaštite S, a ot klon u desno (kvar na vodu) aktivira relej za blokiranje B.

Isključenje svih prekidača

Kod kvara na S svi releji pokazuju smjer prema S, relej za blokiranje nije pobuñen, te relej S nakon isteka podešenog vremena djeluje na isklop svih prekidača.Za veću osjetljivost zaštite i selektivnost može se djelovanje releja S uvjetovati i padom napona na sabirnicama (podnaponski releji koji prate sve fazne i meñufazne napone).

Diferencijalna zaštita sabirnica• Da bi se izbjeglo vremensko zatezanje

djelovanja opisanih zaštita, moguće je koristiti diferencijalnu zaštitu,

• U normalnom pogonu i kod kvarova u mreži suma primarnih struja na S jednaka je nuli,

• Za jednake prijenosne omjere ST, i suma sekundarnih struja je jednaka nuli (priključene su na DR preko TR diferencijalne zaštite),

• Kod kvara na S, postoji debalans struja, te djelovanje dif. releja,

• Meñutim, zbog mogućih različitih uvjeta magnetiziranja ST i kod KS u mreži pojavljuje se struja debalansa,

• Zbog toga se koristi posebna stabilizacija DR,

• Slika stabilizirane diferencijalne zaštite

• Kod stabilizacije djeluje suma apsolutnih vrijednosti struja (suma ispravljenih struja svih odvoda), a kod diferencijalnog namotaja djeluje vektorska suma struja,

• Za izjednačavanje nejednakih prijenosnih omjera ST, te za galvansko odvajanje od strujnih krugova koji dolaze iz postrojenja služe meñutransformatori

• Kod vanjskog KS vektorska suma struja približno je jednaka nuli, a suma algebarskih vrijednosti struja je velika, tako da ne dolazi do nepotrebnog djelovanja zaštite

• Stupanj stabilizacije odabire se tako da zaštita sigurno djeluje bez obzira na prilično visoku stabilizacijsku struju

• Drugi nadstrujni relej u krugu dif. struje predstavlja osjetljivi relej, podešen na 2 do 10% In najvećeg ST; zadatak ovog releja je da djeluje u slučaju prekida strujnog kruga jednog ST, struje KS ili neodgovarajućeg preslikavanja uklopnog stanja postrojenja,

• Nakon 2 do 10 sek. relej djeluje na signal neispravnosti u sekundarnim krugovima i blokira djelovanje sabirničke zaštite Da bi se spriječilo

nepotrebno djelovanje zaštite kod zahvata u sekundarnim strujnim krugovima dobro je djelovanje zaštite uvjetovati pojavom diferencijalne struje reda 1 – 2 In

Zaštita koja kombinira diferencijalnu zaštitu i zaštitu poreñenja faznog položaja struja

• Na slici je prikazano djelovanje statičke zaštite sabirnica

Sekundarne struje ST sa vodova V1 i V2 teku kroz otpore R1 i R2, te na njima prave padove napona U1 i U2.

Diferencijalna struja zatvara se putem otpornika Ro, na kojem čini pad napona Ud.

• Na tim padovima napona priključeni su pretvarači koji te napone pretvaraju u pravokutne impulse,

• Zaštita je neovisna od amplituda struja koje teku vodovima ili u diferencijalnoj grani DR, jer je amplituda pravokutnog impulsa konstantna,

• Da bi se povećala brzina zaštite, predviñena su po dva pretvarača; puna linija predstavlja pretvarače koji na izlazu daju signal tokom pozitivne poluperiode, a crtkano pretvarači koji na izlazu daju signal negativne poluperiode.

• Utvrñivanje smjera struje KS vrši se na logičkom članu “I” tako što se signali iz pretvarača svih vodova i u diferencijalnoj grani vode na logički “I”član (plus i minus),

• Na njihovom izlazu pojavljuje se signal ako se na ulazu istovremeno pojave signali svih triju pretvarača, tj. kada struje na svim odvodima teku prema sabirnicama

• Oba “I” člana spojena su na zajednički “ILI” član,• Na njegovom izlazu pojavljuje se signal kada se na ulazu pojavi ili signal iz

“I+” ili iz “I-”,• Pojava signala na izlazu “ILI” člana ukazuje da struje teku prema

sabirnicama, tj. na pojavu kvara na sabirnicama

Integrator za eliminiranje kratkovremenih signala ili

fazno pomaknutih struja; visina napona na izlazu iz integratora proporcionalna je dužini trajanja impulsa na ulazu; integriranje se ponavlja tokom svake poluperiode

T3 okidač – nivo okidanja sukladno vremenskoj dužini ulaza integratora; okida ako signal na ulazu u integrator traje duže od 5 ms. Kod pojave trajnog signala na ulazu u integrator na izlazu T3 pojavljuje se tokom svake poluperiode signal u trajanju od 5 ms.

Da bi se dobio stalni nalog za isključenje ovi kratki impulsi se produže u članu T4 i vode na izvršni član za isključenje svih vodova

• Kako bi se eliminiralo nepotrebno djelovanje zaštite kod vanjskih KS ili kod kvarova u samoj zaštiti, te da bi se iz pogona isključili samo vodovi koji napajaju mjesto kvara, djelovanje na isključenje uvjetovano je i pojavom dovoljno velike diferencijalne struje i postojanjem dovoljno velike struje na promatranom vodu,

• Zbog toga se u krugu struje pojedinih vodova i u diferencijalnom krugu nalaze statički nadstrujni releji,

Nalog za isključenje PR koji daje T4 prosljeñuje se dalje putem logičkog člana “I” samo ako na njegovom ulazu postoji i signal nadstrujnog releja promatranog voda i signal nadstrujnog releja u diferencijalnoj grani,

Tek kada su prisutna sva tri signala, preko pojačala se ide na isključenje PR.

Nadstrujni relej

Naponi na otpornicima (odnosno struje kroz otpornike) i signali na izlazu iz pojedinih članova za tri pogonska slučaja (a – vanjski KS na vodu 2 bez pojave zasićenja ST, b – sa pojavom zasićenja, c – KS na S napajan putem voda 1 i 2

U slučaju a) ne dolazi do djelovanja zaštite jer ne postoji koincidencija signala na ulazu u “I” članove i jer nema izlaznog signala Td; takoñer, nije djelovao ni nadstrujni relej u diferencijalnoj grani, tako da ni izvršni član nema uvjete za djelovanje.

U slučaju b) pojavljuje se struja neravnoteže zbog zasićenja ST; ta struja teče kroz diferencijalnu granu, tako da se na izlazu svih triju pretvarača pojavljuju pravokutni impulsi; zbog različitih smjerova struja ne postoji koincidencija svih triju ulaznih pozitivnih ili negativnih signala, tako da se na izlazu “I” članova ne pojavljuju signali i zaštita ne djeluje, iako su proradili svi nadstrujni releji.

I za slučaj c) polariteti svih triju padova napona su isti. Na izlazima T1, T2 i Td istovremeno se pojavljuju signali (puna linija za pozitivne,a crtkana linija za negativne poluperiode). Zbog toga se na izlazima “I” članova pojavljuju signali, naizmjenično na “I” (+) i “I” (-) članu.

Na izlazu ILI člana egzistiraju signali koji se integriraju u integratoru I. Kako signali traju duže od 5 ms na izlazu okidača dobivaju se kratkotrajni impulsi.

U izlaznom članu T4 ovi impulsi se produžavaju u trajni impuls za isključenje.

Kako su proradili i nadstrujni releji na oba voda i u diferencijalnoj grani, nalog za isključenje ide na oba prekidača i kvar se brzo eliminira.

Princip djelovanja diferencijalne zaštite 1-strukih sabirnica

Svi dovodi i odvodi su opremljeni sa ST i MT za diferencijalnu zaštitu

MT su priključeni na zaštitu u kojoj se vrši algebarsko i vektorsko sumiranje struja, kao i ostali uvjeti za proradu zaštite,

Kod kvara na S zaštita isključuje sve prekidače

• Prijenosni omjer meñuTR odreñuje se prema najviše opterećenom izvodu, tako da u normalnom pogonu suma struja ne bude prevelika,

• Na sljedećoj slici prikazan je primjer odreñivanja prijenosnog odnosa meñuTR: u normalnom pogonu suma sekundarnih struja meñuTR mora biti jednaka nuli:

Diferencijalna zaštita 1-strukog sistema sabirnica pod užno sekcionirana prekida čem

• U ovom slučaju spojno polje treba biti opremljeno sa strujnim TR sa dvije jezgre (najbolje po jedan strujni sa obje strane prekidača; svaka sekcija sabirnice ima svoju dif. zaštitu,

• Dif. zaštita sekcije A1 isključuje spojni prekidač i prekidače polja priključenih na tu sekciju,

• Takoñer, zaštita A2 isključuje spojni prekidač i prekidače polja priključenih na sekciju A2

Diferencijalna zaštita 1-strukog sistema sabirnica podužno sekcionirana rastavlja čem

• U ovom slučaju svaka sekcija ima svoju diferencijalnu zaštitu, dok je spojni rastavljač

isključen,• Kada se spojni rastavljač uključi potrebno je i

prespajanje strujnih krugova sekundara meñuTR, tako da se sumira struja svih vodova, odnosno da se preñe na šemu za 1-struki sistem sabirnica – to se obavlja s pomoćnim kontaktima rastavljača spojnog polja

• Kod zaštite 2-strukog sistema sabirnica potrebne su dvije diferencijalne zaštite, kod 3-strukog sistema sabirnica tri diferencijalna releja, ili kod 2-strukog sistema S sekcioniranih prekidačima potrebna su tri ili četiri diferencijalna releja i automatika za preslikavanje uklopnog stanja,

• Važno je vjerno preslikavanje uklopnog stanja, s obzirom na sumiranje sekundarnih struja odgovarajućih odvoda, tako i da odgovarajuća zaštita u slučaju kvara djeluje na isključenje samo onih prekidača koji su priključeni na oštećenu sekciju sabirnica

Diferencijalna zaštita 2-strukog sistema sabirnica

U ovisnosti o tome da li je sabirnički rastavljač odvoda priključen na sistem A ili B sabirnica, automatika za preslikavanje vrši preklapanje sekundarnih struja MT i naloga za isključenje prekidača,

Da bi se postigla selektivnost djelovanja zaštite i kad je prekidač spojnog polja uključen, mora postojati ST u spojnom polju.

Kod kvara na S isključuje se spojni prekidač i svi odvodi priključeni na sistem S u kvaru.

Najbolje je ugraditi ST na obje strane spojnog prekidača, kako bi se postigla potpuna selektivnost.

Diferencijalna zaštita sa dva glavna i jednim pomoćnim sistemom sabirnica