Cinci tipuri de relee de protecție utilizate pentru a detecta perturbațiile rețelei și a izolației
Relee de protecție a sistemului
Luați în considerare un sistem de distribuție de medie tensiune cu generație locală (de exemplu, captiv generatoare de energie) așa cum se arată în figura 1 care este, de asemenea, sincronizată cu grila. În timpul perturbării rețelei, dacă generatoarele de plante nu sunt izolate cu succes de rețea, se scufundă și cu grila.
Patru tipuri de relee de protecție utilizate pentru a detecta perturbațiile rețelei și a izola (pe fotografie: releu de protecție Micom P633, credit: Edvard Csanyi)
Toate acestea au ca rezultat pierderi semnificative în producție și deteriorarea echipamentelor de proces.
Figura 1 - Generatorul captiv care exportă energie și satisface cererea locală
Următoarele relee sunt utilizate pentru a detecta astfel de perturbări, gravitatea lor și pentru a izola sistemul de inplant din rețea.
- Frecvențe de frecvență redusă și de frecvență peste
- Rata de schimbare a releelor de frecvență
- Relee sub tensiune
- Relee de debit invers
- Vector relee de schimbare
Releu de frecvență redusă și viteză de schimbare a releului de frecvență
În cazul unei defecțiuni a rețelei (figura 2), generatoarele captive tind să furnizeze energie altor consumatori conectați la substație. Dezechilibrul de generare a sarcinii duce la scăderea frecvenței.
Din cauza inerției mașinilor, frecvența scade treptat. Pentru a accelera decizia de insultare, se utilizează viteza de schimbare a releelor de frecvență.
Figura 2 - Pierderea utilității și supraîncărcarea plantelor captive
Suport sub tensiune
Ori de câte ori există o defecțiune neclară pe grila de lângă instalație, generatoarele de plante tind să alimenteze defecțiunea și tensiunile de la punctul de alimentare scad. Acest lucru poate fi folosit ca un semnal pentru izolarea din rețea.
Relay de putere inversă
Sistemele de distribuție au un caracter radial. Acest lucru este valabil atât pentru sistemele de distribuție a utilităților, cât și pentru instalații. Dacă există o defecțiune asupra sistemului de distribuție al utilității, acesta poate declanșa un întrerupător, izolând astfel planta de rețea.
Dacă în starea prefabricată, puterea a fost alimentată către instalație, atunci această inversare a fluxului de putere poate fi utilizată pentru a insula generarea și încărcarea instalației din sistemul rămas.
Această abordare este utilă pentru a detecta pierderea rețelei ori de câte ori diferența dintre sarcină șigenerarea disponibilă nu este suficientă pentru a obține o rată apreciabilă de schimbare a frecvenței, dar puterea activă continuă să curgă în rețea pentru a alimenta sarcinile externe.
Figura 3 - Generatoare de utilități și instalații în paralel
Figura 4 - Izolarea inversării în rețea a fluxului de putere
Exemplu
În figura 4, considerați că importurile de plante sunt în permanență a putere minimă de 5 MW. Studiile indică faptul că pentru diferite defecțiuni din partea utilităților, exportul de energie minimă de la generatorul de instalații este 0,5 MW. Deduceți setarea releului de putere inversă.
În cazul în care generatorul de instalații are o capacitate de 50 MW, care este probabilitatea unei subfrecvențe sau a ratei de schimbare a releului de frecvență care se ridică la astfel de defecțiuni?
RĂSPUNS: Releul de debit al puterii reversibile poate fi setat la 0,4 MW. Deoarece fluxul minim de energie inversă este 1% din capacitatea instalației, este destul de probabil ca deconectarea de utilitate să nu fie observată de frecvență redusă sau rata de schimbare a releelor de frecvență.
Dinamica sistemului energetic
De obicei, protecția sistemului necesită studierea dinamicii sistemului și a controlului. Pentru a înțelege problemele legate de protecția sistemului, prezentăm natura dinamică a sistemului energetic. Comportamentul sistemului de alimentare poate fi descris în termeni de sistem diferențial și algebric al ecuațiilor.
Figura 5 prezintă diferitele scale de timp implicateîn dinamica sistemelor de modelare. Dinamica implicată în comutarea, fulgerul, respingerea încărcăturii etc. au o componentă de înaltă frecvență care se stinge rapid. În analiza unor astfel de dinamici, ecuațiile diferențiale asociate cu inductanțele și capacitățile liniilor de transmisie trebuie modelate. O astfel de analiză este limitată la câteva cicluri.
Se face prin Programul tranzitoriu electromagnetic (EMTP).
Figura 1 - Spectru tranzitoriu
La o scară mai mare de timp (ordinea de secunde)răspunsul elementelor electromecanice este perceput. Aceste tranziții sunt în mod obișnuit excitate de defectele care perturbă echilibrul sistemului prin suprimarea echilibrului încărcăturii generatoare în sistem. Ca o consecință a defecțiunii, puterea electrică scade instantaneu, în timp ce intrarea mecanică nu se schimbă instantaneu.
Dezechilibrul de putere (și cuplul) care rezultă provoacă tranzitorii electromecanice care sunt în esență lente din cauza inerției elementelor mecanice (rotor etc.).
Studiile de stabilitate tranzitorie sunt necesaredetermină stabilitatea sistemului de avarie post. În practică, relocarea în afara etapei, deversarea încărcărilor subfrecvente, izolarea etc. sunt măsurile utilizate pentru a spori stabilitatea sistemului și a preveni întreruperile.
Distincția între protecția și controlul sistemului (de exemplu, amortizarea leagănilor de putere) este mai fină. În lumea actuală a sistemelor integrate de control și protecție (ICPS), această distincție nu are prea mult sens.
Programul electromagnetic tranzitoriu - EMTP
Referință // Bazele protecției sistemului energetic - Extras din NPTEL IIT Bombay