CZ2007225A3 - Zpusob zvyšování spolehlivosti zemních ochran a zapojení k jeho provádení - Google Patents

Abstract

Zapojení umožnuje dosáhnout pri zemním spojení v síti s kompenzací zemních kapacitních proudu optimálního zvýšení cinné složky poruchového proudu, které nevyvolá pokles nulové složky napetí pod zadanou hodnotu. Princip spocívá v automatickém pripnutí vhodne velkého odporu (2) do sekundárního vinutízhášecí tlumivky (1) s ohledem na velikost odporuzemní poruchy. Velikost pripojovaného odporu (2) rídí blok (3) automatického vyhodnocování poruchy,který rovnež ovládá nastavení velikosti odporu (2). Systém umožnuje výrazné zvýšení citlivosti zemních ochran v síti na zemní spojení s vysokými hodnotami odporu poruchy. Zpusob zapojení odporníku a jejich spínání umožnuje volit jejich razení od sériového zapojení až po paralelní zapojení. Zpusob zapojení spínacích prvku umožnuje pocet stupnu s rozdílnou celkovou hodnotou odporu a vylucuje možnost vzniku zkratu pri selhání nekterého ze spínacíchprvku.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká připínání optimální velikosti odporu do sekundárního vinutí zemní tlumivky v době zemního spojení. Optimální velikost odporu je určena na základě změny elektrických poměrů v síti i s ohledem na nastavené podmínky.

Řešení způsobu spínání umožňuje vhodnou volbu sériového i paralelního řazení odporových článků a vylučuje vznik zkratu vlivem chybného spínání či selháním některého ze spínacích prvků.

Dosavadní stav techniky

V sítích s kompenzací zemních kapacitních proudů je v době zemního spojení krátkodobě připínán činný odpor do sekundárního vinutí zemní tlumivky zapojené v uzlu sítě. Tím je krátkodobě zvýšena činná složka poruchového proudu zemního spojení. Toto zvýšení poruchového proudu příznivě ovlivňuje spolehlivost zemních ochran. Míra zvýšení činné složky poruchového proudu závisí na hodnotě připínaného odporu. Při nízkých hodnotách připínaného odporu dochází k výraznému zvýšení činné složky poruchového proudu. Tento proud způsobuje pokles nulové složky napětí v síti i vlivem úbytku napětí na odporu poruchy. Velikost nulové složky napětí je přitom rozhodujícím kritériem pro identifikaci vzniku zemního spojení v síti. Při zemních spojeních s velkým odporem poruchy pak připnutí odporu vyvolává pokles nulové složky napětí pod mez určující zemní spojení a následně dochází k zablokování funkce zemních ochran. Připínání příliš malých hodnot odporu do sekundárního vinutí zemní tlumivky tak omezuje schopnost zemních ochran detekovat zemní spojení s velkým odporem poruchy. Při připínání vysokých hodnot odporu do sekundárního vynutí zemní tlumivky pak vlivem malého zvýšení poruchového proudu není dosaženo požadovaného účinku zvýšení spolehlivosti funkce zemních ochran. Významný vliv pro stanovení volby sekundárního odporu mají parametry sítě. Při významnější změně parametrů sítě pak mnohdy dochází i k nutnosti změny hodnoty připínaného sekundárního odporu. Stanovení optimální hodnoty sekundárního odporu je zásadní problém s ohledem na požadavky detekce vysokoohmových zeních poruch a nastavení zemních ochran.

riw

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je dosáhnout při zemním spojení v síti s kompenzací zemních kapacitních proudů optimálního zvýšení činné složky poruchového proudu, která nevyvolá pokles nulové složky napětí pod zadanou hodnotu a zároveň nepříznivě neovlivní funkce zemních ochran.

Tohoto cíle lze dosáhnout automatickou volbou připínané hodnoty odporu do sekundárního vinutí zemní tlumivky s ohledem na aktuální poměry v síti při zemním spojení a použitý typ zemních ochran.

Při zemním spojení se do sekundárního vinutí zemní tlumivky krátkodobě připne předem definovaná hodnota odporu. V důsledku zvýšení hodnoty poruchového proudu místem zemního spojení dojde ke změně nulové složky napětí a fázových napětí v síti. Na základě změn napětí v síti vyvolané změnou hodnoty nulové složky proudu po připnutí odporu se určí hodnota odporu poruchy v místě zemního spojení. Určení hodnoty odporu zemní poruchy ovlivňují další faktory jako je přesnost vyladění zemní tlumivky, velikost činného proudu sítě atd. Vlastní odpor zemní poruchy bývá navíc • · · · » · · « · · ·

- 21$ proudově závislý. Z dostupných údajů jako je velikost nulové složky napětí a hodnota připínaného odporu lze provést jen odhad odporu poruchy. Na základě tohoto odhadu se určí optimální velikost připínaného odporu, který je následně připnut do sekundárního vinutí zemní tlumivky na zadanou dobu.

Určení optimální velikosti připínaného sekundárního odporu je prováděno na základě několika kritérií. Jedním z kritérií je druh použitých zemních ochran v síti. Při použití zemních ochran na bázi sledování toku nulové složky výkonu je vhodné volit hodnotu připínaného odporu tak, aby nulová složka napětí v síti dosáhla po připnutí odporu právě 50% fázového napětí. Při této hodnotě napětí bude do postiženého vývodu přitékat maximální výkon nulové složky napětí a proudu. Při použití vektorových ochran je vhodné volit připínanou hodnotu odporu s ohledem na maximální zvýšení poruchového proudu a zaručení velikosti nulové složky napětí nad zadanou mezí pro zemní spojení u zemních ochran. Na základě výpočtu a respektování uvedených kritérií dojde k určení optimální hodnoty připínaného odporu. Hodnota odporu je nastavena na základě sérioparalelního spínání jednotlivých článků odporníku. Velkou výhodou je možnost zavedení zpětného signálu o působení ochran do automatiky připínání odporníku. V případě neúspěšného vyhodnocení vývodu se zemní poruchou je možné na základě zadání parametru opakovaní připínaného odporu, dalším lze zpřesnit původní odhad odporu poruchy a zlepšit tak podmínky pro působení zemních ochran. Při prvním úspěšném působení některé zemní ochrany je další připínání odporníku ukončeno.

Přehled obrázků na výkresu

Technické řešení je blíže objasněno pomocí přiložených obrázků.

Na obr.1 je znázorněn příklad zapojení odporníku s proměnnou hodnotou odporu do sekundárního vinutí tlumivky zapojené mezi uzel sítě a místo se zemním potenciálem. Také je zde znázorněno měření hodnoty napětí uzlu sítě příslušnou automatikou na měřícím vinutí této tlumivky.

Obecné zapojení řazení odporů je znázorněno na obr.2., kde počet odporových stupňů není omezen. Pro tři odporové stupně je možné realizovat 5 reálných kombinací řazení odporu. Pro 5 odporových článků je možné realizovat až 20 reálných kombinací řazení odporů. Na obr. 3 je znázorněn příklad řešení proměnného odporu pomocí stupňovitého odporníku tvořeného pěti odporovými články R1 až R5 a příslušným systémem pěti spínacích prvků S1 až S5. Toto zapojení umožňuje různé kombinace odporových článků od plně paralelního zapojení s minimální hodnotou odporu při sepnutí všech spínacích prvků S1 až S5 až po sériové řazení odporů s maximálním odporem při sepnutí pouze spínacího prvku S1.

' «» « • « β « « · « « • I · · ·

- 3/€| Příklad provedení vynálezu

Zařízení umožňující připínání odporu s proměnnou velikostí lze realizovat stupňovitým odporníkem s příslušným systémem spínacích prvků umožňujícím různé kombinace zapojení odporových článků od paralelního řazení s minimální hodnotou odporu až po sériové řazení odporů s maximální hodnotou odporu. Tyto spínací prvky jsou ovládány automatikou vybavenou měřením nulové složky napětí a proudu, který protéká odporníkem.

Při vzniku zemního spojení jsou na povel automatiky s definovaným časovým zpožděním krátkodobě připnuty všechny odporové články řazené do série (maximální hodnota připínaného odporu). Připojení maximální hodnoty odporu do sekundárního vinutí vyvolá během zemního spojení změnu velikosti nulové složky napětí. Automatika na základě této změny vyhodnotí velikost odporu poruchy a určí optimální hodnotu odporu. Tato hodnota odporu je následně připnuta na definovanou dobu do sekundárního vinutí zemní tlumivky. Po připnutí tohoto stupně opět automatika vyhodnocuje odpor poruchy a na základě změn napětí a proudu upřesňuje optimální volbu hodnoty odporu pro případ dalšího opakování z důvodů neúspěšnosti působení zemních ochran. Postupně tak dochází k zpřesňování odporu poruchy, který v reálných podmínkách bývá proudově závislý.

Pokud je automatikou vyhodnocena malá hodnota odporu poruchy, je vydán povel na připnutí odporu o malé velikosti, což vyvolá nárůst činné složky poruchového proudu zemního spojení až o desítky ampér. Při osazení vývodů citlivými zemními ochranami je možné u nízkoohmových zemních spojeních zadat omezující hodnotu proudu. Jedná se o maximální hodnotu přídavného činného proudu/který_z bude protékat místem zemního spojení po připnutí odporu.

Při vyhodnocení velké hodnoty odporu poruchy je automatikou určena taková kombinace spínacích prvků, aby vlivem připnutého odporu došlo k maximálnímu zvýšení činné složky poruchového proudu při současném zachování podmínky, že nulové napětí v síti nepoklesne pod zadanou mez. Tato hraniční hodnota pro nulové napětí musí být vyšší nebo rovna nejvyšší hodnotě nastavené v zemních ochranách instalovaných v síti pro vyhodnocení zemního spojení.

Průmyslové využití

Zařízení je určeno pro krátkodobé zvýšení činné složky poruchového proudu zemního spojení v sítích s kompenzací zemních kapacitních proudů. Jeho nasazení umožní zvýšit spolehlivost zemních ochran identifikovat vývod se zemním spojením i pro velké hodnoty odporu jednofázové poruchy. Zvýšení spolehlivosti zemních ochran je zachováno i při významných změnách parametrů chráněné sítě.

« I ««««<· « · < « « · i

-4ftSeznam vztahových značek k Obr.1, Obr.2, Obr.3

............. tlumivka (pevná nebo s měnitelnou indukčnosti)

............. činný proměnný odpor (odporník se stupňovitým řazením odporů)

............. blok automatického vyhodnocování odporu poruchy a ovládání nastavení odporníku

............. uzel sítě (transformátoru)

............. bloku vyhodnocování nulové složky napětí Uo sítě

-5$< * ·««·<« • « € « · · I • * 1 1 « J • «(«· «11 • · * · « 1 < < I I i ( Μ «<

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1) Zapojení pro zvýšení spolehlivosti zemních ochran v kompenzovaných sítích s tlumivkou (1) zapojenou mezi uzel (4) sítě a zem a s činným odporem (2) zapojeným v sekundárním vinutí tlumivky (1) vyznačující se tím, že činný odpor (2) je proměnný.
2. 2) Zapojení pro zvýšení spolehlivosti zemních ochran podle nároku 1> vyznačující se tím, že činný proměnný odpor (2) je propojen s blokem (3) automatického vyhodnocování odporu poruchy a ovládání nastavení odporníku, na jehož vstup je připojen blok (5) vyhodnocování nulové složky napětí Uo sítě.
3. 3) Způsob pro zvýšení spolehlivosti zemních ochran podle nároku 1£ vyznačující se tím, že blok (3) automatického vyhodnocování odporu poruchy a ovládání nastavení odporníku na základě vstupní informace o velikosti hodnoty nulové složky napětí Uo sítě, pocházející z bloku (5) vyhodnocování nulové složky napětí Uo sítě, nastaví velikost činného proměnného odporu (2) pro dosažení maximální hodnoty činného poruchového proudu sítě.aniž dojde k porušení podmínky Uo >Uo min., kde Uo min. je minimál^požadovaná hodnota nulové složky napětí Uo sítě pro správnou funkci zemních ochran.

   Ί>·,

   -1/2 • * t < I « • · i • » { • · · 1 • » f ι • « í i