Relejna Zastita - Zastita Transformatora

Висока Техничка Школа Струковних Студија Звечан у Звечану Смер: енергетика

Семинарски рад Предмет: Релејна

заштита

Тема: Заштита трансформатора

Ментор:

Студент:

Релејна заштита

Мр Урош Јакшић

Radovan Vukajlovic 12/2009

Звечан, 2013.

Заштита трансформатора

2

Релејна заштита Садржај Уводни део……………………………………………………………………………….3 1.1 Струјни трансформатори……………………………………………………………3 1.2 Напонски трансформатори………………………………………………………….4 1.3 Земљоспојеви………………………………………………………………………...5 1.4 Заштитни релејни уређаји…………………………………………………………...6 1.5 Подела релеја…………………………………………………………………………7 1.6 Заштита мрежа……………………………………………………………………….8 1.7 Заштита енергетских трансформатора……………………………………………..8 2.Релејна заштита Заштита елекричних постројења………………………………………………………12 2.1 Улога релејне заштите……………………………………………………………...12 2.2. Заштитни релејни уређаји…………………………………………………………14 3. Заштитни релеји……………………………………………………………………...17 3.1 Струјни релеји………………………………………………………………………17 Диференцијални струјни релеји…………………………………………………...19 3.2 Напонски релеји…………………………………………………………………….21 Наднапонски релеји………………………………………………………………...21 Поднапонски релеји………………………………………………………………...21 3.3 Учински релеји……………………………………………………………………...22 3.4 Дистантни даљински релеји………………………………………………………..22 3.5 Фреквентни релеји………………………………………………………………….23 3.6 Вееменски релеји…………………………………………………………………...24 3.7 Статички заштитни релеји…………………………………………………………24 Закључак………………………………………………………………….......................26 Литература………………………………………………………………………………27


3

Релејна заштита Уводни део 1.1 Струјни трансформатори - Они трансформишу струју од вредности која тече кроз вод, генератор или трансформатор на вредности које омогућавају употребу релеја и мерних и нструмената наiзначене струје 1А или5А. - У Европи се, углавном, користе индуктивни струјни трансформатори. - При празном ходу SТ (отворен секундарни намотај), струја магнећења је једнака струји која протиче кроз примарни намотај, што неминовно доводи до повећања и ндукције у језгру. То изазива повећање губитака у језгру, као и повишење напона на стезаљкама SТ. То доводи до недозвољеног загревања језгра, па би се могло десити да изолација изгори или да се промене магнетна својства језгра SТ. Због тога, секундарне стране струјних трансформатора морају бити у кратком споју. При томе се струја која протиче кроз секундарни намотај врло мало разликује од вредности када би била прикључена нека импеданса коначно мале вредности. - Карактеристични подаци SТ: • Назначени напон • Назначена примарна струја • Назначена секундарна струја • Назначени однос трансформације • Назначена трајна термичка струја (једнака примарној струји SТ) • Назначена краткотрајна термичка струја (струја која може протећи кроз примарни намотај за једну секунду без оштећења) • Намјена (за мјерне или за заштитне уређаје) • Грешке (струјна, фазна и сложена) • Класа тачности SТ • Назначена импеданса оптерећења (импеданса кола прикљученог на секундарни намотаја која обезбеђује декларисану тачност SТ при назначеном оптерећењу) • Назначена снага SТ • Фактор сигурности • Фактор тачности - Фазна грешка је позитивна ако секундарна струја фазно предњачи примарној струји. - Струјна грешка је грешка коју трансформатор уноси у мерење струје, услед чега однос трансформације није једнак назначеном односу. - Класа тачности SТ за мерење је једнака дозвољеној вредности апсолутне струјне грешке, при назначеној снази и 120% назначене примарне струје.


4

Релејна заштита Стандардне класе тачности SТ за мерење су 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1 – 3 – 5 Прекострујни број је мултипл примарне струје при којој струјна грешка SТ износи 10%, ако је секундарни намотај SТ оптерећен назначеним оптерећењем. Он се користио донедавно за карактерисано понашање SТ. Фактор сигурности је количник назначене граничне примарне струје и и назначене примарне струје. Фактор тачности је мултипл примарне струје при којој сложена грешка SТ не прелази дозвољену сложену грешку.Стандардне вриједности фактора тачности су: 5 – 10 – 15 – 20 – 30. - Класа тачности SТ за заштиту (XPY) означава да сложена грешка SТ за заштиту није већа од X% при примарној струји Y пута већој од назначене вриједности. Стандардне класе тачности SТ за заштиту су: 5R и 10R. - На језгро за заштиту не смију бити прикључени уређаји за мерење, због прецизности али и због заштите самих уређаја. На језгро за мерење, у принципу, могу бити прикључени заштитни уређаји, али се то не практикује због могућности да језгро пре реаговања заштите уђе у засићење.

1.2 Напонски трансформатори - Трансформишу примарне напоне елемената EES на вредности које су у складу са назначеним вредностима напона мерних и заштитних уређаја, и те уређаје поуздано одвајају од примарних напона. - За напоне до 110kV употребљавају се индуктивни напонски трансформатори, а за више напоне, ради економичности, капацитивни NT, као комбинација капацитивног раздјелника напона и индуктивног напонског трансформатора. - Карактеристичне величине: • Назначени примарни напон • Назначени секундарни напон • Назначени однос трансформације • Напонска грешка (%) • Фазна грешка • Класа тачности • Назначено оптерећење • Назначена снага • Назначени фактор напона • Намена НТ - Назначене вриједности секундарних напона за једнофазне NT су стандардизоване на вредности од 100 V и 200 V. За намотаје намењене за спајање у отворени троугао, стандардизоване вредности секундарних напона су реда 100/3 V и 200/3 V. - Напонска грешка је грешка коју трансформатор уноси у мерење ефективних вредности напона.


5

Релејна заштита - Фазна грешка је разлика између фазора примарног и секундарног напона. Сматра се да је фазна грешка позитивна ако фазор секундарног напона иде испред фазора примарног напона - Класа тачности је податак који се даје за NT чија грешка остаје унутар одређених граница под утврђеним условима експлоатације. • за мерење: број који је једнак апсолутној вриедности највеће дозвољене напонске грешке. Стандардне класе тачности NT за мерење: 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1,0 – 3,0 • за заштиту: додаје се слово R:3R – 6R - Назначено оптерећење је вредност оптерећења на којој се заснива тачност. - Назначена снага NT представља вриједност примарне снаге коју трансформатор даје секундарном колу, при назначеном секундарном напону и оптерећењу. - Постоје два типа NT: једнополно изоловани и двополно изоловани. Код једнополно изолованих NT, један крај примарног намотаја NT је предвиђен за директно уземљење. Код двополно изолованих NT, сви делови примарног намотаја, укључујући и прикључке, изоловани су од земље на ниво који одговара назначеном степену изолације. 1

1.3 Земљоспојеви - Земљоспој је пробој изолације према уземљеним деловима постројења. - Код система са изолованим звездиштем, појаву споја једног проводника са земљом називамо земљоспој. - Код мрежа са директно уземљеним звездиштем или звездиштем уземљеним преко малих вредности отпора, земљоспој представља једнополни кратки спој. - Ако је звездиште мреже изоловано, струје оптерећења се занемарују јер не утичу битно на појаву земљоспоја. Најважније је објаснити капацитете према земљи, док су омски и индуктивни отпори мање важни. У нормалном режиму рада, звездиште капацитета фаза према земљи има исти потенцијал као земља па је напон између звездишта и земље једнак нули. Услед фазних напона, који су међусобно једнаки, у сваком капацитету према земљи ће тећи једнака капацитивна струја која предњачи свом напону за 90 степени. - Када неки од проводника фаза добије спој са земљом, тада напон ове фазе према земљи пада на нулу. Напон звездишта је у том случају једнак по износу а супротан по предзнаку фазе у квару. Кроз капацитет оштећене фазе неће више тећи струја према земљи јер је напон једнак нули, док су струје остале двије фазе 3 пута повећане. - Када додамо Петерсенку, при појави квара, кроз њу тече струја индуктивног карактера која заостаје за напоном фазе која има земљоспој приближно за 90 степени. То значи да се ова струја и капацитивна струја земљоспоја практично поништавају, а остаје само мала струја која је у фази са напоном. Ово се примјењује у мрежама средњих напона. 1

Х. Пожар: Високонапонска расклопна постројења


6

Релејна заштита - Сигнализација појаве земљоспоја се врши прикључком над напонског релеја на филтер нулте компоненте напона (напон отвореног троугла) - Утврђивање вода на коме је земљоспој се врши мерењем струја нулте компоненте водова. - Струја нулте компоненте се постиже сумарним спојем три струјна трансформатора или помоћу кабловског обухватног трансформатора. - Секундарни намотаји сва три струјна трансформатора су спојени паралелно и прикључени на струјни релеј. - Секундарни намотаји су спојени у звезду и кроз заједнички повратни вод тече збирна секундарна струја струјних трансформатора, која је у нормалном погону једнака нули. - Кабловски обухватни трансформатор је алтернатива за добијање струје нулте компоненте. У нормалном погону, флукс кроз језгро обухватног трансформатора и струја кроз релеј прикључен на секундар су једнаки нули. Овакав трансформатор је погодан за врло осетљиво подешавање релеја заштите. 2

1.4 Заштитни релејни уређаји - Основни елемент заштитних релејних уређаја је релеј. Релеј је уређај који има: мерни систем који је прикључен на котролисану величину,систем за упоређивање који упоређује измерену величину са подешеном и извршни члан који изазива тренутну или одгођену промену у командним и сигналним круговима. - Према принципу деловања релеји могу да буду:  Електромагнетски  Индукциони  Електродинамички  Термички  Статички  Микропроцесорски - Према врсти контролисане величине релеји могу да буду:  Струјни  Напонски  Релеји снаге  Отпорни  Фреквентни  Термички  Механички - Према начину прикључка на контролисану величину релеји могу да буду:  Примарни  Секундарни - Основна својства која релејна заштита мора да има су:  Селективност  Брзина деловања 2

М. Ђурић: Решени проблеми из релејне заштите. Теорија кратких спојева и прекида


7

Релејна заштита  

Осетљивост (довољна али не да заштита непотребно делује) Сигурност и поузданост (системи „два од два“ или „два од три“)

1.5 Подела релеја - Примарни прекострујни окидачи – делују механичким путем на искључење прекидача када примарна струја, која протиче кроз њихов намотај, пређе подешену вредност. Постављају се на местима где се не постављају оштри захтеви у погледу прецизности и осетљивости деловања. - Прекострујни секундарни релеји – најчешће се примењују у заштити електроенергетских постројења гдје се захтевају тачни, осетљиви и сигурни релеји. -Прикључују се на секундарну страну струјних трансформатора, а приликом деловања затварају контакте и на тај начин извршавају потребне радње. Према временској карактеристици, дијеле се на тренутне, релеје са струјно независном и са струјно зависном карактеристиком. -Прекострујни релеји са струјно независном карактеристиком. Када струја премаши подешену вредност, ови релеји делују након подешеног времена деловања, без обзира на вредност струје која протиче кроз релеј. Изводе се као комбинација тренутних прекострујних релеја у две или све три фазе и заједничког члана за временско затезање деловања. -Прекострујни релеји са струјно зависном карактеристиком. Код ових релеја, када струја премаши подешену вредност, релеји делују након одређеног временског затезања, чија величина је у зависности од вредности струје која тече кроз релеј. -Термички прекострујни релеји. Изводе се помоћу термичког система са биметалима. Често се прикључују преко трансформатора, који код већих струја прелзе у засићење. На тај начин се добија струјно независни део карактеристике и спречава се прегријавање биметала због великих струја кратког споја. - Диференцијални струјни релеји – делују на разлику струја које излазе из штићеног објекта. Код нормалних оптерећења, једнаке су примарне струје које улазе штићени објекат и које излазе из њега. Уз једнаке преносне односе струјних трансформатора, једнаке су и секундарне струје. Ако су струје једнаке по износу и фазном положају, разлика им је једнака нули у нормалном погону. У случају квара, ова диференцијална струја више није једнака нули и релеј затвара контакте и делује на искључење прекидача. Ако је штићени објекат енергетски трансформатор, прилике су сложеније, јер су номиналне примарне и секундарне струје различите, било по износу или по фазном положају. Због тога су у овом случају потребни струјни међутрансформатори који прилагођавају секундарне струје по износу и фазном положају. - Напонски релеји – делују када напон на који су прикључени одступи од подешене вредности. У зависности од тога да ли делују код повишења или снижења напона деле се на наднапонске и поднапонске релеје. - Дистантни релеји – делују брже код кварова који су ближе месту уградње релеја. Они имају степенасту карактеристику. Као контролисана величина се најчешће користи импеданса, али се може користити и адмитанса, резистанса, реактанса, сусцептанса или кондуктанса.


8

Релејна заштита 1.6 Заштита мрежа - Прекострујна заштита – један од најстаријих облика заштита. Дели се на брзу прекострујну заштиту, која делује без временског кашњења, прекострујну заштиту са дефинисаним временским кашњењем и са инверзном карактеристиком реаговања. - Диференцијална заштита – веома брза и селективна заштита. Диференцијална заштита водова може бити подужна и попречна. За реализацију подужне диференцијалне заштите морају се повезати секундари струјних трансформатора, што се остварује помоћу пилотских водова. - Дистантна заштита водова – Пошто је примјена подужне диференцијалне заштите могућа само на кратким водовима, селективну заштиту водова у петљастим мрежама могуће је постићи применом дистантних релеја, који као критеријум користе удаљеност квара од релеја. Да би дистантна заштита била селективна, дистантни релеји морају бити усмерени, морају имати време реаговања у зависности од отпора (импедансе, реактансе) који мере и штићеног вода. То време реаговања мора да задовољи принцип: већа импеданса – веће време реаговања. - Заштита водова од преоптерећења – Реализује се као прекострујна заштита водова од преоптерећења. Поставља се само на водове на којима се може очекивати струјно преоптерећење. - APU (Аутоматско Поновно Укључење) – Највећи број кварова у мрежи је пролазног карактера, што захтева брзо поновно укључење водова. Од укупног броја кварова, 70 до 90 процената су неметални кратки спојеви изазвани пренапонима, крупним птицама или растињем у околини вода. Након деловања заштите, вод се искључује, а електрични лук на месту квара нестаје. Након поновног укључења под напон, лук се више не пали. Неуспешан APU – Заштита истовремено делује на прекидач и на APU уређај. Прекидач искључује вод у квару, а после одређене безнапонске паузе APU делује на прекидач и укључењем прекидача ставља вод под напон. Прекидач при укључењу делује на уређај за APU тако што га блокира за наредни период. Ако је квар непролазан, заштита ће поново деловати, искључити прекидач и тиме дефинитивно искључити вод у квару. Уређај за APU се аутоматски деблокира по истеку одређеног времена. Постоје трофазни и једнофазни APU. Трофазни APU се више примењује код средњенапонских мрежама, код којих проблеми стабилности EES нису толико изражени као код мрежа високог напона, где се користи једнофазни APU, како би се смањили проблеми везани за стабилност, пошто се преосталим фазама, које нису у квару, може пренети значајна активна снага.

1.7 Заштита енергетских трансформатора - Најважнија заштита енергетских трансформатора је диференцијална заштита. Она штити трансформатор од међуфазних кратких спојева, фазних кратких спојева,


9

Релејна заштита и једнофазних кратких спојева, ако је звјездиште трансформатора директно уземљено. - Примарне струје кроз SТ-е, који су постављени на обе стране штићеног трансформатора, обрнуто су пропорционалне преносном односу трансформатора. - Sпој диференцијалне заштите треба одабрати тако да се елиминише фазни помак међу струјама кроз примарне намоте ST-а, да не би дошло до погрешног деловања у нормалном погону, или при кратким спојевима изван штићеног подручја. Изведба зависи од споја трансформатора. - Да би струје које се доводе диференцијалном релеју у нормалним режимима рада биле по модулу једнаке, требало би да однос нормалних струја главних струјних трансформатора буде једнак скаларном преносном односу трансформатора. - Ако је спрега енергетског трансформатора различита од Yy0, струје примара и секундара нису у фази. - Прилагођавање секундарних струја главних струјних трансформатора пре њиховог увођења у диференцијални релеј врши се помоћу струјних међу трансформатора. - Услед несавршености струјних трансформатора, може да се појави нека струја дебаланса. На ове струје диференцијална заштита не сме да реагује па се поставља праг осетљивости и струјни стабилизациони релеји. - Осим диференцијалне заштите, за трансформатор су карактеристичне плинска (Бухолц) заштита, земљоспојна заштита, тренутна прекострујна заштита, дистантна заштита. - Опасна погонска стања су преоптерећење трансформатора, струје кратког споја и прекомерно загријавање. - За заштиту од недозвољених струја преоптерећења користе се термичке заштите. - За заштиту од струја вањских кратких спојева користе се прекострујне заштите са струјно независном временском карактеристиком илидистантне заштите. - За заштиту од прекомерног загријавања служетермометри и термичке заштите. - БУХОЛЦ заштита штити унутрашње кварове у трансформатору као што су јака локална загрејавања и појава електричног лука. Под утицајем електричног лука долази до расплињавања уља и других изолационих материјала и стварања плинова. - Плинови се дижу према горњем диелу трансформатора и конзерватору. - Код тежих кварова развијање плина је врло бурно и долази до наглог струјања уља из котла према конзерватору. - Ово је искоришћено као критеријум за Бухолцов релеј. Он се састоји од два пловка у кућишту у спојном цевоводу између котла и конзерватора. Горњи пловак делује на сигнализацију кад количина плинова достигне одређену меру. Доњи пловак делује код интензивног струјања уља од котла према конзерватору, које се појављује код тежих кварова. Он делује брзо на искључење прекидача и сигнализацију. - Поклопац трансформатора треба бити под углом 1-2 степена, а спојна цев између котла и конзерватора 8-12 степени.


10

Релејна заштита - Предност је осјетљивост заштите, а недостатак је осетљивост на потресе и динамичке силе код блиских кратких спојева. - Заштита од пробоја изолације према уземљеним деловима је потребна због тога што диференцијална заштита штити само дио намотаја од пробоја према маси трансформатора. Упоређивањем струје нулте компоненте постиже се овакав ефекат, па заштита реагује на унутрашње кратке спојеве, и кроз релеј тече сума струја коју даје трансформатор и која долази из мреже. - Котловска заштита је поједностављена заштита трансформатора од унутрашњих кварова. У случају пробоја изолације према земљи, струја се затвара преко места квара, котла и SТ-а и релеј тренутно делује на искључење. Недостаци су потребне мере око изолације трансформатора од земље, као и јако ослањање на плинску заштиту. - Заштита од преоптерећења. Могућност преоптерећења трансформатора је ограничена загрејавањем намота трансформатора. За заштиту од преоптерећења се могу искористити термички прекострујни релеји, али они имају недостатак јер се температура намотаја одређује само на основу струје. Други начин је контрола температуре уља, али и ово има недостатак, пошто се код већих преоптерећења намотај може прегрејати, иако се уље још није загријало. - Термичка слика (термослика) се користи да се обухвате горе наведени фактори. Термички релеј је смјештен испод поклопца трансформатора, а мерни члан се додатно загрејава гријачем, кроз који тече струја пропорционална струји оптерећења трансформатора. Кад температура достигне граничну подешену вредност, биметал прорађује и делује на сигнал, односно искључење. Уместо биметала се могу користити и сонде са великим темпертурним коефицијентом отпора, којима се може мерити и температура. - Предност термичких заштита је то што омогућавају искориштење топлинског капацитета. Предност и недостатак је то што, након прораде, термичком релеју треба релативно дуго вријеме да се охлади и омогући поновно укључење трансформатора. - Заштита од вањских кратких спојева решена је применом прекострујне заштите, која се изводи трофазно, независно од начина уземљења звездишта. Ако постоји паралелно напајање трансформатора, потребна је прекострујна заштита са обе стране, а код тронамотног на све три стране трансформатора. - Недостатак је релативно дуго потребно временско затезање деловања са циљем постизања селективности са DV заштитама. -Дистантна заштита се користи код великих TS као резервна заштита, и прикључује се са једне или са обе стране штићеног трансформатора. Бухолц-релеј је сигурносни уређај који се поставља на трансформаторе са уљем у спољашњем резервоару званом конзерватор. Рад Бухолц-релеја се заснива на развијању гасова приликом појаве електричног лука насталог услед оштећења изолације намотаја или


11

Релејна заштита изолације између лимова. Бухолц-релеј се састоји из коморе са два пловка са контактима. Уграђује се у цев између кућишта трансформатора и конзерватора и у нормалном раду је испуњен уљем. Поклопац трансформатора је нагнут за око 2 %, а цев која спаја кућиште и конзерватор је нагнута за око 10 % тако да гасови лакше иду према Бухолц-релеју. Гасови на путу ка конзерватору долазе у Бухолц-релеј, постепено истискујући уље услед чега горњи пловак пада следећи ниво уља док не затвори контакт сигналног струјног круга. Тиме се погонско особље упозорава да у трансформатору постоји мањи квар. Потребна количина гасова за деловање релеја се креће од 100 cm3 до 280 cm3 у зависности од величине релеја. Ако у трансформатору наступи већи квар (кратак спој), настаје веома брзо струјање уља тако да ће доњи пловак који се налази на правцу струјања уља према конзерватору нагло пасти и затворити свој контакт, а тиме и окидни струјни круг, што ће довести до искључења трансформатора. Релеј се подешава да делује при брзини уља од 0,75 m/s до 1,6 m/s (мања брзина код релеја који се користе на трансформаторима мањих снага). Бухолц-релеј ће такође реаговати и приликом истакања уља из котла. Добра особина ове заштите је њено кумулативно дејство које може да открије мање кварове у трансформатору који могу трајати дуже време. Лоша страна је то што ће релеј реаговати када се при ниским температурама уље потпуно спусти у котао. Због тога је код ниских температура пожељно оставити трансформатор у празном ходу. При поновном укључењу мора се проверити ниво уља, јер у случају да нема довољно уља у конзерватору, горњи ниво уља опадне испод нивоа доњег пловка. Зато се такви трансформатори не могу укључити све док се доливањем уља не обезбеди довољан ниво уља.3

3

Х. Пожар: Високонапонска расклопна постројења


12

Релејна заштита 2.Релејна заштита Заштита елекричних постројења основни задатак = откривање и одстрањивање поремећаја, (поремећај квар сметња)  квар = значајнија одступања од нормалних погонских прилика (изазивају оштећења)  сметња = одступања од нормалних погонских прилика ( краткотрајно не изазивају оштећења, али дуготрајно да ) ( нпр. преоптерећења, несиметрично оптерећење, ... ) Основни елемент заштитних релејних уређаја је РЕЛЕЈ.  РЕЛЕЈ = уређај који трајно контролише одређену електричну или механичку величину, те код унапред одређене вриедности изазива наглу промену у једном или више сигналних или командних струјних кругова. Контролисане електричне величине: o струја, o напон, o снага, o отпор, o фреквенција Контролиране неелектричне величине: o температура, o брзина струјања, o број окретаја, ...

2.1 Улога релејне заштите Аутоматски заштитни уређаји електроенергетских постројења обухватају уређаје у постројењима за производњу, пренос и дистрибуцију електричне енергије који имају задатак да упозоре на ненормалне режиме рада појединих елемената електроенергетских система, а у случају појаве неизбежних кварова својим деловањем брзо искључе оштећени елеменат и на тај начин смање разарање и негативан утицај квара на рад електроенергетског система. Електрична енергија представља основни вид енергије и предуслов развоја привреде сваке земље. С циљем да се обезбеде довољне количине квалитетне електричне енергије потрошачима свих категорија, потребно је изградити многе хидро, термо или нуклеарне електране, повезати их хиљадама километара високонапонских далековода с потрошачким подручјима и путем трансформаторских станица и дистрибутивне мреже средњег и ниског напона довести енергију сваком потрошачу. С циљем да се обезбеди непрекинутост у напајању и производњи електричне енергије уз што је могуће мање трошкове, електране, преносна


13

Релејна заштита мрежа и трансформаторске станице повезују се у јединствен електроенергетски систем, како унутар мањих регија тако и унутар држава па и између више држава. Савремен развој друштва, индусрије и привреде уопште базиран је на електричној енергији. Основни захтев, поред довољних количина расположиве енергије и квалитетног напона, је непрекинутост у напајању. У савременој индустрији и краткотрајни прекиди у напајању могу изазвати дуготрајне застоје у производњи и велике материјалне штете. Упркос исправном пројектовању и димензионисању изолације и осталих параметара електроенергеског система, као и пажљиве изградње и редовног одржавања, у погону се мора рачунати са могућношћу појаве квара на практично сваком елементу система. Изолација уређаја у постројењима не може се из економских разлога димензионисати тако да издржи огромна електрична напрезања која могу да се понекад појаве, нпр. приликом атмосферских пражњења и директног ударца грома. Због механичких, термичких и хемијских утицаја изолација је изложена старењу, тако да временом губи своја својства и може да се пробије код напрезања која су незнатно већа од нормалних. Осим наведеног, постоји низ утицаја који могу да доведу до квара, као што су, на пример, грешке у материјалима од којих су грађени уређаји, премоштење изолације далековода грањем или другим предметима која приликом олуја нанесе ветар, прљање површине изолације због јаких аерозагађења, пуцање ужади далековода или конзолних носача код стубова због претерано великих додатих терета снега или леда, рушење стубова далековода приликом великих олуја, клизање терена или поплаве, оштећење каблова приликом земљаних радова, премоштење изолације због уласка птица или животиња у постројење, погрешне манипулације у постројењима итд. Појаве кварова на изолацији у већини случајева изазивају кратки спој који представља најчешћи и најопаснији облик квара, са свим његовим неугодним посљедицама: - јако разарање на месту квара због деловања електричног лука с великим струјама кратког споја (и до 50 КА); - изразити падови напона на великом подручју који ометају нормалан рад потрошача или изазивају њихово испадање из погона; - механичко и термичко напрезање неоштећеног диела система кроз који теку велике струје кратког споја; - негативан утицај на стабилност рада повезаног електроенергетсог система. Осим кварова у погону се јављају и опасна стања за рад појединих елемената система која би довела до квара уколико се правовремено не би предузеле потребне мере. Таква опасна погонска стања нпр. - ненормално високи напони који напрежу и угрожавају изолацију уређаја; - прениски напони који отежавају или потпуно онемогућавају нормалан рад потрошача; - превелике струје због преоптерећења или кварова у систему хлађења и у вези с тим превисоке температуре елемената електроенергетског система; - несиметрична оптерећења генератора, превелик број обртаја итд. Према томе задатак релејне заштите електроенергетских постројења је да трајно надзире карактеристичне електричне или друге величине (нпр. струју, напон, температуру и сл.) штићеног објекта и да у случају квара или опасног погонског


14

Релејна заштита стања аутоматски предузме све потребне мере да се квар избегне или да се сведу на минимум његове посљедице ако се већ појавио, као и да о томе обавести погонско особље. С обзиром на велику вредност штићених објеката, као и на значај нормалног снабдевања потрошача електричном енергијом, релејна заштита има врло важну улогу у погону електроенергетских система као део аутоматике електроенергетских постројења за производњу, пренос и дистрибуцију електричне енергије.

2.2. Заштитни релејни уређаји Основни елемент заштитних релејних уређаја је релеј. То је уређај који трајно контролише одређену електричну или механичку величину, те код унапред одређене вредности изазива наглу промену у једном или више сигналних или командних струјних кругова. Према свом саставу, релеј се може приказати као уређај који има: - мјерни (погонски или моторни) систем, који је прикључен на контролисану величину и њене промене у одговарајућем облику преноси на систем за поређење. Код електромеханичких релеја електричне величине се трансформишу у механичку силу или закретни моменат, док се код статичких релеја претварају у одговарајући електрични облик ( нпр. исправљена струја или напон одређеног нивоа) који се преноси на члан за поређење; - систем за поређење пореди прилагођену контролисану величину са подешеном. Кад контролисана величина премаши подешену, долази до активирања извршног члана; - извршни члан својим активирањем изазива тренутну или, након извесног временског затезања, наглу промену у командним и сигналним круговима ( давање налога за искључење прекидача, заустављање турбине, активирање аларма и сл. ). Постоји више начина класификације заштитних релеја. Према принципу деловања ( изведби мерног члана ), релеји се дјеле на: - електромагнетски релеји: делују на принципу деловања магнетског тока калема, кроз који протиче струја, на феромагнетски дио ( помичну котву ); - индукциони релеји: делују на основу међусобног деловања наизменичних магнетских токова калемова кроз које протиче струја и струја индукованих од ових токова у обртном алуминијском или бакреном бубњићу; - електродинамички релеји: дјелују на основу узајамног дјеловања магнетских токова помичног и непомчног калема кроз који протиче струја; - магнетноелектрични (галванометарски) релеји: делују на основу узајамног деловања магнетског тока калема кроз који протиче струја и тока перманентног магнета; - термички релеји: делују на основу савијања биметалне траке, истезања материјала или других појава везаних уз промену температуре; - статички релеји са полупроводницима или бесконтактним елементима: делују на основу компарације или друге врсте обраде електричних сигнала; - микропроцесорски базирани заштитни релеји. Према врсти контролисане величине, разликују се:


15

Релејна заштита - струјни релеји: делују кад струја премаши подешену вриједност (прекострујни) или опадне испод подешене вриједности (подструјни); - напонски релеји: делују кад напон премаши (наднапонски) или падне испод подешене вриједности (поднапонски); - учински релеји: делују на смер снаге (усмерени релеј) или на износ (релеји снаге); - отпорни релеји: делују кад отпор штићеног објекта падне испод подешене вриједности; - фреквентни релеји: делују на пораст фреквенције изнад подешене (надфреквентни) или на опадање фреквенције (подфреквентни); - термички релеји: дјелују кад температура штићеног објекта порасте изнад подешене вредности; - механички релеји: делују кад механичка контролисана величина (притисак, број обртаја, брзина струјања, промјена зазора и сл.) премаши или падне испод подешене вриједности. Према начину прикључивања релеја на контролисану величину, релеји се деле на примарне и секундарне.  примарни релеји се прикључују директно на пуни износ контролисане величине;  секундарни релеји се прикључују на редуковане секундарне струје и напоне преко мерних трансформатора или одговарајућих претварача. Посебну групу чине временски и помоћни релеји. Они не делују на поједине електричне или механичке величине које се јављају код кварова, него служе у помоћне сврхе: - временски релеји имају задатак да успоре деловање тренутног заштитног релеја кад је то потребно због постизања селективности или избегавања непотребног деловања код краткотрајних и неопасних пораста контролисане величине; - помоћни релеји употребљавају се за појачање слабих импулса које дају прецизни заштитни релеји, који су у стању да директно делују на извршење потребних налога, за истовремено командовање са више независних електричних кругова, за потребе сигнализације и за друге помоћне сврхе. Под системом заштите подразумевају се заштитни релејни уређаји и сви остали пратећи уређаји од којих зависи исправно деловање и извршење свих потребних радњи у случају појаве квара или опасног погонског стања. Брзина деловања заштите је врло важна приликом издвајања из система објеката на којима су се појавили кратки спојеви. Врло брзим искључењем кратког споја смањује се или се потпуно избјегава разарање на месту квара. Осетљивост је врло важна карактеристика заштитних уређаја. Они треба да буду довољно осетљиви да би са сигурношћу деловали приликом појаве квара у основној и резервној зони штићења, и то и код најнеповољнијих услова. Осетљивост заштите се обично изражава коефицијентом осетљивости дефинисаним нпр. код прекострујне заштите. Да би се постигло сигурно дјеловање заштите и у најнеповољнијем случају, коефицијент осјетљивости треба да је већи од 1,4-1,8. Потребна осетљивост заштите постиже се:


16

Релејна заштита - одговарајућим подешавањем заштитних уређаја како би могли дјеловати и код минималних вриедности контролисане величине; - примјеном специјалних заштита осетљивих на одређену врсту квара (заштите прикључене на нулту или инверзну компоненту струје или напона); - примјеном осетљивих заштита са строго ограниченом зоном деловања на штићени објеката(нпр. диференцијалне заштите); - примјеном мерних метода које обухватају карактеристичне параметре који се разликују у нормалном погону и код кварова (нпр. кориштење фазног положаја контролисане величине умјесто њене амплитуде). Сигурност у раду и поузданост деловања. Затајење заштите у случају квара на штићеном објекту може имати катастрофалне посљедице за објекат (нпр. потпуно уништење) и велике инвестиционе штете. Секундарне штете (немогућност производње енергије или немогућност снабдјевања већих потрошачких центара) могу да буду још веће. Непотребно деловање заштите је такође врло неугодно јер изазива испаде из погона елемената система и може изазвати делимичне или потпуне распаде система и с тим повезане посљедице за рад потрошача. Постизање сигурног рада заштитних уређаја зависи од квалитета релеја и осталих елемената заштитног система, као и учестаност и квалитет одржавања. Карактеристичан показатељ је интезитет испада из нормалног погона, λ као средњи број отказа у јединици времена (обично 1 година): гдје је: n - број релеја који раде под сличnим условима; Т - укупан број годиnа рада релеја; x - број испада одnосnо заказивања. Средње време између две грешке То показује квалитет релеја, односно временски период који се може очекивати између две грешке. Можемо га дефинисати и као време расположивости релеја: или Коефицијент расположивости показује однос времена расположивости према укупном времену: гдје је: То - време отказа уређаја, тј. време кроз које уређај није у исправном стању. Време То једнако је времену до пронолажења квара на уређају и времену потребном за његово отклањање.


17


3. Заштитни релеји Према мерној величини на коју реагују, заштитни релеји се деле на:  струјне,  напонске,  учинске,  отпорне,  фреквентне,  термичке и  механичке. Посебну групу чине:  помоћни и  временски релеји.

3.1 Струјни релеји Заштитни уређаји који делују на повећање струје најраспрострањенији су, јер је већина кварова у електроенергетским постројењима праћена порастом струје. То су: • примарни прекострујни окидачи; • прекострујни секундарни релеји (надструјни, максимални струјни релеји); • диференцијални струјни релеји; • релеји симетричних компонентиструје (нулте и инверзне компоненте). Примарни окидачи делују механичким путем на искључење прекидача кад примарна струја која протиче кроз њихов намотај, пређе подешену вредност. Предност употребе примарних окидача је у једноставном рјешењу заштите. Пошто је окидач урађен директно на прекидачу, нису потребни додатни уређаји ни извори помоћног напона. Заштита је сигурна и погодним избором подешавањем могу се постићи жељене каректеристике деловања. Недостатак решења са примарним окидачима је у томе што се примарни окидач налази на прекидачу и под пуним је напоном за време погона. Због тога је подешавање, испитивање или заена окидача могућа само кад се прекидач искључи и доведе у безнапонско стање. С друге стране, окидачи морају бити врло робусне изведбе да би издржали велика механичка напрезања код кратких спојева и да би били у стању да искључе механизам прекидача. То има за посљедицу малу тачност деловања. Даљи недостатак је што је за испитивање потребна гломазна апаратура, која је у стању да произведе струје реда неколико хиљада ампера. Због наведених предности и недостатака, примарни окидачи наилазе на примену као заштита од преоптерећења и кратких спојева на трансформаторима и


18

Релејна заштита далеководима средњих напона и у индустријским постројењима, и то на местима где се не постављају велики захтеви у погледу прецизности и осетљивости деловања и где због осталих потреба не постоји помоћни извор за напајање заштите (аку-батерија). Изводе се обично као примарни окидачи са додатним временским механизмима за постизање струјно независне карактеристеке, односно термичким или индукционим системима за постизање струјно зависне карактеристике. Поред тога, постоји и члан за тренутно деловање код блиских кратких спојева кад се појављују и врло велике струје квара. Прекострујни секундарни релеји су нашли много ширу примену у заштити електроенергетских постројења где се захтјевају тачни, осјетљиви и сигурни релеји. За разлику од примарних, прикључују се на секундарну страну струјних трансформатора, а приликом деловања затварају своје контакте и на тај начин електричним путем извршавају потребне радње (искључење прекидача, сигнализација квара и сл.). Пошто су прикључени на редуковане вредности струје, нису изложени великим термичким или механичким напрезањима, што омогућава прецизну изведбу која задовољава захтеве у погледу тачности, осетљивости и брзине деловања. Осим тога, секундарни релеји могу се испитивати, подешавати или замењивати и код нормалног погона штићеног објекта, јер су постављени одвојено од прекидача и не налазе се под напоном. Као недостатак могла би се навести потреба за помоћним извором напона и инсталацијом за прикључак релеја на мерне трансформаторе и извршавање налога које дају заштитни уређаји. Прекострујни релеји су најчешће примењивани релеји у заштитној техници. Употребљавају се за заштиту генератора, трансформатора, мотора, и водова од недозвољено високих струја преоптерећења и кратких спојева. Према временској карактеристици, деле се на: тренутне прекострујне релеје, релеје са струјно независном временском карактеристиком и на релеје са струјно зависном карактеристиком. Тренутни прекострујни релеји делују без временског затезања деловања чим струја премаши на скали подешену вредност. У електромеханичкој изведби изводе се најчешће као електромагнетни релеји са закретном котвом. - Квалитетни прекострујни релеји треба да имају омер отпуштања што ближи јединици. -Тренутни прекострујни релеји ретко се примењују као самостална заштита. Могу да служе као брза заштита у случају блиских кратких спојева, кад су струје врло велике. Углавном се користе као елементи осталих заштитних уређаја. Прекострујни релеји са струјно независном карактеристиком (максимални струјно независни релеји) прорађују кад струја премаши подешену вредност, а на искључење делују тек након истека подешеног временског затезања деловања. Време деловања не зависи од износа струје која тече кроз релеј. Прекострујни релеји са струјно независном карактеристиком изводе се као комбинација тренутних прекострујних релеја у две или све три фазе и заједничког члана за временско затезање деловања. Прекострујни релеји са струјно зависном карактеристиком се побуђују кад струја премаши подешену вредност, а делују на искључење и (или) сигнализацију након временског затезања које је зависно од струје која пролази кроз намотаје релеја.


19

Релејна заштита У зависности да ли време деловања више или мање зависи од струје, ови релеји се деле на: - релеји са нормално зависном временском карактеристиком - релеји са врло зависном временском карактеристиком - релеји са екстремно зависном временском карактеристиком - релеји са комбинованом карактеристиком. Релеји са нормално зависно карактеристиком се употребљавају много у англоамеричким замљама за заштиту радијалних водова са много подстаница. Релеји са врло зависном временском карактеристиком се употребљавају за заштиту водова на којима струја квара нагло опада са удаљавањем места квара од извора напајања. Релеји са екстремно зависном временском карактеристиком се користе за заштиту дистрибутивних одвода извргнутих јаким струјама укључења појединих група потрошача (фрижидери, бојлери, пумпе и сл.), јер омогућавају релативно дуго вриеме деловања приликом удараца, а врло брзо деловање приликом великих струја кратког споја. Нарочито ефикасна заштита се може постићи са комбинованом карактеристиком. Код струја нешто већих од подешене релеј има изразито зависну карактеристику. Код нешто већих струја карактеристика прелази у струјно независну, тј. релеј делује са подешеним временом т2. У случају блиских кратких спојева релеј делује тренутно. Оваквим релејима могу се успешно штитити водови, трансформатори и потрошачи од преоптерећења и струја кратких спојева. Термички прекострујни релеји се изводе најчешће помоћу термичког система с биметалима. То су траке различитог облика састављене од два метала са различитим температурним коефицијентом растезања. Приликом пораста температуре таква трака се савија на страну са мањим коефицијентом.

Диференцијални струјни релеји Диференцијални струјни релеји делују на разлику струја које улазе и излазе из штићеног објекта. Принцип дјеловања приказан је на слици 2.14. Код нормалних оптерећења или вањских кратких спојева једнаке су примарне струје I1 и I2 које улазе у штићени објекат и излазе из њега. Уз једнаке струјне односе струјних трансформатора и занемарене грешке једнаке су и секундарне струје i1 и i2. Кроз релеј 3 тече разлика струја. Ако су струје једнаке по износу и по фазном положају, разлика им је једнака нули и кроз релеј и код вањских кратких спојева не тече струја. У случају квара на штићеном објекту струје теку са обје стране или само са једне, према месту квара, разлика струја није више једнака нули, релеј 3 затвара контакт и делује на искључење прекидача. Приликом заштите трансформатора прилике су компликованије јер су номиналне струје испред и иза штићеног трансформатора различите. S друге стране, стандардизоване су номиналне струје струјних трансформатора тако да је у већини случајева немогуће прилагођавање струјних трансформатора преносном односу учинског трансформатора. Због тога су потребни међутрансформатори за прилагођавање секундарних струја трансформатора и по износу и по фазном положају. Ови међутрансформатори уносе погрешку тако да се и у нормалном


20

Релејна заштита погону могу јавити извјесне диференцијалне струје. Струје неравнотеже изазване горњим разлозима могле би довести до непотребног дјеловања заштите код кратких спојева ван штићеног објекта кад кроз њега теку струје многоструко веће од номиналне. Подешавање прорадне струје релеја изнад струја неравнотеже довело би до грубе заштите, недовољно осетљиве на мининалне струје квара. Због тога се у диференцијалној грани примјењују уместо обичних прекострујних релеја тзв. процентни релеји или равнотежни релеји. Прорадна струја таквог релеја зависи од струје која тече кроз штићени објекат. Диференцијални релеји служе као брза, селективна и врло осетљива заштита генератора, трансформатора, високонапонских мотора, кратких водова и каблова, те као заштита сабирница постројења. У случају трансформатора потребно је имати елементе за спречавање непотребног деловања код великих струја магнећења изазваних укључивањем трансформатора и порастом примарног напона мреже на коју је трансформатор прикључен. Зона деловања диференцијалних релеја је строго ограничена струјним трансформаторима испред и иза штићеног објекта. Због тога заштита делује тренутно, тј. није потребно временско степеновање да би се постигла селективност као што је био случај код прекострујне заштите. Принцип рада диференцијалне заштите: Треба да штити од кварова унутар штићене зоне док за кварове ван те зоне не смије да реагује. Штићена зона одређена је положајем струјних трансформатора ST1 и ST2 који мјере струје на оба краја штићеног елемента. Блок шема диференцијалне заштите

Диференцијална струја: I dif

= I 1'' −I 2''

;

I

" 1

и

I

" 2

су секундарне

струје струјних трансформатора. У идеалном случају, када су карактеристике струјних трансформатора СТ1 и СТ2 једнаке, приликом нормалног радног стања штићеног елемента или квара ван штићене зоне струје на оба краја су исте те је диференцијална струја релеја једнака нули. Ако се појави квар између струјних трансформатора СТ1 и СТ2 струје и су различите и јавља се значајна диференцијална струја која изазива реаговања релеја. Струја стабилизације: У нумеричким релејима диференцијална и стабилизациона струја формирају се као одређена комбинација улазних струја. I S =k ⋅ I1'' +I 2'' , софтверски У нумеричким релејима диференцијална и стабилизациона I S =k ⋅( I1'' + I 2'' ), струја формирају се софтверски као одређена комбинација улазних струја. I S =max( I1'' , I 2'' ). Релеј ће реаговати ако је диференцијална струја већа од одређеног процента стабилизационе струје:


21

Релејна заштита I dif > k ⋅ I S

У реалним ситуацијама диференцијална струја није једнака нули, већ и у нормалним радним режимима постоји нека струја дебаланса. Она се јавља усљед несавршености струјних трансформатора и неједнакости њихових карактеристика. Релеј не смије да реагује за ову струју дебаланса, па се поставља праг осјетљивости, односно минимална струја испод које релеј не реагује. Карактеристика са двоструким нагибом: у циљу превазилажења нежељеног реаговања услед струја дебаланса изазваних засићењем струјних трансформатора које наступа приликом вањских кварова са великом струјом квара.4 Процентуална карактеристика диференцијалног релеја 3.2 Напонски релеји Напонски релеји делују кад напон на који су прикључени одступи од одређене, унапред подешене вредности. У зависности да ли делују код повишења или снижења напона, деле се на наднапонске и поднапонске релеје.

Наднапонски релеји Наднапонски (пренапонски, максимални напонски) релеји делују када напон на који су прекључени премаши подешену вриједност. Употребљавају се као заштита од надозвољеног повишења напона, као и елементи сложенијих заштитних уређаја. Напонски релеји су уствари струјни релеји, јер дјелују на повећање струје кроз намотај релеја. Пошто се прикључују паралелно напону, а не у серији као прекострујни релеји, потребно је да им је отпор што већи. Према томе, то су у ствари струјни релеји с великим бројем завоја танке жице. Ако прорадна струја таквог релеја износи Ipr, а релеј има импедансу ZN.

Поднапонски релеји Поднапонски релеји делују кад напон нестане или опадне испод подешене вредности. Употребљавају се за заштиту моторних и других погона осјетљивих на смањење или нестанак напона. Напонски и поднапонски релеји изводе се као електромагнетски релеји, затим као индукциони релеји са закретним диском, а у комбинацији с 4

Релејна заштита, књига за четврти степен средњих стручних школа (непознати аутори)


22

Релејна заштита исправљачима примјењују се и галванометарски релеји са закретном котвом. Временски успорено деловање може се постићи примјеном додатних временских релеја. Напонски независна временска карактеристика једноставно се постиже примјеном додатних временских релеја. Напонски зависна временска карактеристика једноставно се постиже применом индукционих релеја са закретним диском или примјеном пригушених галванометарских релеја. Напонски релеји изводе се као једнополни, двополни, или трополни, у зависности да ли треба да надзиру један, два или сва три линијска или фазна напона. Прикључују се на напонске мјерне трансформаторе и то директно или путем филтера нулте или инверзне компоненте напона.

3.3 Учински релеји Учински релеји имају важну улогу у техници релејне заштите. Користе се претежно као релеји смјера (усмерени релеји, релеји с мерењем фазног положаја), а мање као релеји снаге. Задатак усмерених релеја је да делују кад контролисана снага промјени смер (или има одређени фазни положај), док релеји снаге треба да делују кад снага премаши подешену вриједност. Електромеханичке изведбе учинских релеја имају погонски систем који развија закретни момент зависан од снаге, а који се уопштено може изразити једначином: Индукциони учински релеји су се изводили прије са индукционим мјерним системом са закретним диском. Недостатак ових система је немогућност постизања брзог деловања због инерције диска. Због тога се такви релеји користе тамо гдје је пожељно временско кашњење деловања. Брзи индукциони релеји изводе се са цилиндричним ротором. Карактеристике релеја снаге Основни параметри који карактеришу релеје смера снаге су: - карактеристичан угао α (унутрашњи угао) релеја, као угао између мерних величина које напајају релеј, карактеристичан за деловање релеја. Код електромеханичких релеја то је угао максималне осетљивости релеја; - угао споја β, као угао између напона који одговара струји прикљученој на релеј и напона стварно прикљученог на релеј; - угаона грешка, као грешка између декларисаних и стварно измерених вриедности; - осетљивост: минимална вредност једне улазне величине код које релеј делује при чему друга величина има референтну вредност; ефективна вредност улазних мерних величина: обично 5 или 1 А и или 100 В.

3.4 Дистантни даљински релеји Због развоја електричних мрежа сложеног облика и због потребе што бржег елиминисања кратких спојева, већ давно се појавила потреба за заштитом која


23

Релејна заштита ће деловати то брже што је место квара ближе месту уградње релеја. Као критеријум за деловање заштите узима се струја и напон. Што је струја квара већа и што је напон нижи, то релеј треба да делује брже. Пошто однос U/I представља отпор или импедансу, овакви релеји називају се и отпорни или импедантни релеји. Напон на месту уградње заштите код трополног кратког споја, једнак је паду напона на импеданси вода: Према томе, вриеме деловања заштите пропорционално је удаљености или дистанци од места уградње релеја до места квара због чега се ови релеји називају и дистантни или даљински релеји. Дистантни релеји су сложени заштитни уређаји. Састоје се од више чланова: побудни, усмерни, мерни, временски, извршни и помоћни чланови. Побудни члан Р ставља у покрет рад заштите у случају појаве квара и тиме прикључује мерни и усмерни члан на потребне струје и напоне. У средњенапонским мрежама примјењују се прекострујни, а у мрежама виших напона подимпедатни побудни чланови. Члан смјера S или усмерни члан надзире смер снаге кратког споја. Ако она тече од сабирница према штићеном воду, он омогућава дјеловање заштите, док у супротном смјеру блокира. Мерни члан М, приључен на струју и напон, мери отпор петље, односно удаљеност од места квара до мјеста уградње релеја. Ако се квар налази унутар предвиђене зоне, измерени отпор је мањи од подешеног, релеј затвара контакт и даје налог извршном члану који делује на искључење прекидача. Временски члан Т омогућава временско степеновање деловања заштите у зависности од удаљености мјеста квара. Извршни члан има задатак да, у случају потребе, а на налог мерног или временског члана, изврши потребна искључења и активира сигналне уређаје. Помоћни чланови служе за различите помоћне сврхе, као: сигнализација деловања, спречавање погрешних деловања, аутоматско поновно укључење, испитивање релеја у погону итд. Релеј се прикључује на напонске и струјне мерне трансформаторе штићеног вода. Код кратког споја кроз струјне намотаје релеја тече струја, а напон на релеју опадне на вриједност одређену струјом квара и удаљеношћу мјеста квара. Превелика струја изазове побуду побудног члана P. Он затвара контакт и продужава плус пол помоћног извора струје на помични контакт усмјерног члана S. Овај је прикључен на струју и напон. Ако снага кратког споја тече од сабирница у штићени вод, помоћни контакт отклања се у десно, продужава плус пол на контакт мјерног члана М и истовремено активира временски члан релеја Т. Мјерни члан је прикључен на секундарну струју, а преко прекидача којим управља временски члан на одговарајући отцјеп додатног напонског међутрансформатора MT. У почетном положају прекидач је у положају I и напон на релеју је највећи. Ако мерни члан утврди да се квар налази у првој зони он затвара свој контакт и побуђује извршни члан I, који затварањем својих контаката делује на искључење прекидача. Ако се квар налази у другој зони, измјерени отпор је већи од прорадног отпора мерног члана и он неће затворити контакт. Након истека подешеног временског затезања временски члан прикључи напонски намотај на отцеп II с мањим напоном, што привидно смањује мерни отпор.


24

Релејна заштита Због тога долази до дјеловања мерног члана и активирања извршног. Ако се квар налази у трећој зони, мерни члан не прорађује на пуном напону ни на отцепу II. Након истека подешеног времена временски члан пребацује прекидач у положај III због чега мерени отпор још више привидно опадне и долази у зону деловања мерног члана.

3.5 Фреквентни релеји Фреквентни релеји дјелују кад фреквенција напона на који су прикључени опадне испод или нарасте изнад подешене вредности. Употребљавају се за фреквентно растерећење електроенергетских система код мањка активне снаге извора праћеног опадањем фреквенције. Код одређене фреквенције ови релеји могу да аутоматски искључују потрошаче који нису јако осетљиви на прекиде у снабдевању електричном енергијом. Код још већег пада фреквенције могу да искључе и друге групе потрошача. На тај начин спречава се даље опадање фреквенције и распад система до којег би дошло у случају да систем није био правовремено растерећен. Релеји делују тако да им је мерни члан резонантно подешен на одређену фреквенцију. Кад фреквенција напона на који је релеј прикључен одступи од номиналне и дође у подручје подешене, релеј прорађује и затвара контакт. У зависности од изведбе мерног члана релеји могу бити релеји са механичком резонансом, релеји са електричном резонансом и статички фреквентни релеји.

3.6 Временски релеји Временски релеји нису у правом смислу заштитни релеји јер код кварова не делују самостално и јер им време деловања не зависи од електричних величина које се јављају код кварова. Оно је одређено подешавањем релеја. Задатак временских релеја је да успоре деловање брзих заштитних релеја кад је то потребно с обзиром на постизање селективности деловања или кад се жели спречити непотребно деловање заштитних релеја код краткотрајних и неопасних прелазних појава. У зависности од начина на који се постиже временско затезање деле се на: - релеји са сатним механизмима - релеји са малим синхронизованим моторчићима - релеји са електромеханичким кочењем - биметални временски релеји - релеји са RC колима - статички временски релеји

3.7 Статички заштитни релеји Сви размотрени електромеханички релеји претварали су контролисану електричну величину у привлачну механичку силу или обртни момент, који је упоређиван са


25

Релејна заштита протумоментом опруге, трења и других врста кочења. Кад је произведени погонски момент или сила постала већа од противмомента, релеј је прорађивао и затварао контакте и на тај начин деловао на потребна искључења и сигнализације. Поред својих предности и механичке усавршености, електромеханички релеји имају и низ недостатака: - покретни делови (котве релеја) имају релативно велику тромост, што се негативно одражава на брзину рада; - противмоменти релеја имају за последицу смањену осетљивост релеја; - сигурност деловања може бити угрожена због постојања покретних делова ако дође до повећаног трења у лежајевима, корозије и сл. ; - контакти су код деловања изложени луку и механичком трошењу, што ограничава животно трајање, може довести у питање исправан рад релеја и захтева периодичне ревизије; - властита потрошња електромеханичких релеја је знатна, што захтева одговарајућу снагу мерних трансформатора; - димензије и тежина заштитних релеја с електромеханичким релејима су знатне. Појавом полупроводника, а нарочито развојем и појавом транзистора, створене су нове могућности за примену електронике у техници релејне заштите. Примена полупроводника и других статичких елемената за синтезу заштитних уређаја има низ предности у односу на електромеханичке релеје: - осетљивост и тачност могу бити неупоредиво већи него код електромеханичких конструкција и ограничени су практично само економским разлозима; - брзина деловања, због непостојања покретних дјелова и тромости, може бити знатно већа. Док су практично сви електромеханички релеји деловали на бази интеграције једне или више периода, статички релеји могу реаговати и на тренутне вриједности; - због непостојања контаката и покретних делова изложених трошењу, животно трајање уређаја и могућ број деловања практично су неограничени; - статички уређаји су неосетљиви на вањске утицаје, као: вибрације, влага, прашина, агресивна атмосфера и сл., јер се елементи могу заштити заливањем у вештачке масе и на други начин; - мала властита потрошња и низак енергетски ниво омогућавају реализацију далеко еластичнијих и комплекснијих заштитних система с одређеном логиком деловања, као и пренос мерних критеријума и налога на даљину; - модуларном градњом статичких релеја могу се знатно смањити димензије и тежина сложенијих заштита. Као недостатак статичких заштита могао би се навести њихов мален енергетски ниво, што захтева употребу појачала и излазних електромеханичких помоћних релеја за извршавање управљачких функција. Због ниског енергетског нивоа, потребне су и посебне мере за заштиту осетљивих статичких компонената од пробоја или лажних деловања због вањских електростатичких или електромагнетских утицаја, који могу бити знатни у високонапонском постројењу. 5

5

Релејна заштита, књига за четврти степен средњих стручних школа (непознати аутори)


26


Закључак Трансформатор је електрични уређај који трансформише енергију из једног кола у друго посредством магнетне спреге, без икаквих покретних делова. Трансформатор се састоји од два (или више) спрегнута намотаја или једног намотаја са више извода и, у већини случајева, магнетног језгра које концентрише магнетни флукс. Наизменична струја у једном намотају ће индуковати струју у другим намотајима. Трансформатори се користе да спуштају или дижу напон, да мењају импедансу и да обезбеде електричну изолацију између кола. У овом раду су обрађени основни проблеми код заштите трансформатора. Трансформатори су поред генератора скупоцени део електроенергетског система. Тежи кварови трансформатора имају за посљедицу велике материјалне издатке за поправак или замену оштећеног дела. Штете проузроковане немогућношћу производње могу бити још веће. Због тога се заштити трансформатора посвећује велика пажња.


27


Литература  Ф. Божута: Аутоматски заштитни уређаји електроенергетских постројења  Х. Пожар: Високонапонска расклопна постројења  М. Ђурић: Решени проблеми из релејне заштите. Теорија кратких спојева и прекида  Релејна заштита, књига за четврти степен средњих стручних школа (непознати аутори)  www.goole.com


28

Relejna Zastita - Zastita Transformatora

Recommend Documents