Protecție cu arc de mare viteză
Starea actuală și modalitățile de îmbunătățire
Metode de recunoaștere a defectelor de arc
Defecțiunea arcului este însoțită atât de schimbarea parametrilor și a caracteristicilor rețelei electrice (curent, tensiune, rezistență), cât și de o creștere semnificativă a temperaturii, presiunii, conductivității electrice și radiației termice (ușoare) în interiorul dulapurilor de distribuție. Aceste semne de informare pot fi utilizate în protecție, care ar trebui să îndeplinească următoarele caracteristici: viteză mare, selectivitate absolută și sensibilitate ridicată. Principalele modalități de recunoaștere a defectelor de arc sunt două tipuri:
- Metode bazate pe parametrii de control și caracteristici ale unui circuit electric cu arc: compoziția spectrală a curentului sau a tensiunii, module, și argumente fază și componente simetrice de curenți și tensiuni, curenți sau niveluri de tensiune dezechilibru, rezistența sau caracteristicile de curent-tensiune a circuitului scurt. Aceste metode permit utilizarea unor semnale tradiționale pentru protecția releelor - curenți și tensiuni. Împreună cu avantajele cunoscute în conversia și procesarea curent și tensiune, și are o serie de dezavantaje prin aceea că aceste simptome pot fi observate nu numai în cazul în care defectele arc intern, dar și atunci când deranjamente externe. Aceasta din urmă face dificilă recunoașterea pagubelor interne, i. E. nu permite protecție cu selectivitate absolută. Cu toate acestea, studiile efectuate, de exemplu, [1] arată posibilitatea îmbunătățirii protecției informațiilor cu arc electric și, în consecință, creșterea recognizability regimurilor avute în vedere, care vor fi discutate separat.
- Metode bazate pe monitorizarea parametrilor arcului electric și a fenomenelor asociate acestuia: temperatura, presiunea, conductivitatea electrică a mediului (gradul de ionizare a gazelor), radiația, proprietățile optice ale mediului, radiația electromagnetică. Acestea permit creșterea gradului de recunoaștere a defecțiunilor arcului în aparat. Efectul regimurilor operaționale asupra funcționării protectorilor care realizează metodele de control ale acestui grup, ținând seama de caracteristicile de proiectare ale aparatului de comutație, este minim.
Compararea metodelor de protecție împotriva defecțiunilor arcului
O soluție tehnică simplă pentru protecția împotriva defecțiunilor arcului este aplicarea unei protecții maximale la supracurent (MTZ), ale cărei calități pozitive sunt simplitatea, fiabilitatea elementară ridicată și costul redus. Factorii restrictivi ai aplicării MTZ sunt selectivitatea relativă și viteza insuficient de mare datorită necesității de coordonare cu protecția elementelor adiacente.
Cerința selectivitate absolută satisface protecție diferențială curent și „busbar logic“ (LZSH) secțiuni (pe baza unei rezoluții de intrare și supracurent blocarea conexiunilor de ieșire) MTZ, din care suprafața de acoperire cuprinde barele colectoare și comutatoare. „Mort“ zona de protecție sunt de măsurare compartimente transformatoare de curent (CT) de tăiere un cablu și - unul dintre locul de defect cea mai probabilă. LZSH poate refuza perioada scurtcircuitului inițial, în prezența reîncărcare de la motoare electrice puternice, care pot fi eliminate prin controlul direcției puterii asupra adeziunile de date. Aspectul componentelor armonice superioare în tensiune datorită neliniarității caracteristicilor de tensiune-curent ale arcului poate fi o informație caracteristică suplimentară, precum și prezența componentelor simetrice negative și a curenților de succesiune de zero și tensiuni datorate inegalității dintre lungimile de arc de coloane și ating structurile metalice la pământ.
Controlul parametrilor arcului electric
O parte semnificativă a energiei furnizate coloanei arcului electric este transformată în energie termică. de contact și metode de la distanță, dar utilizarea lor este limitată datorită complexității relative a echipamentului utilizat și nevoia de poziționare precisă în raport cu senzorul de temperatură a coloanei de arc, a cărui poziție nu este cunoscută în avans pentru a controla temperatura în celulă poate fi utilizată.
O creștere a presiunii în funcție de energia de defectare a arcului, de materialul barei de colectare, factorul de umplere al compartimentului, durata defecțiunii poate fi, de asemenea, unul dintre semnele tipului de deteriorare în cauză. Cu toate acestea, datorită scurgerii compartimentului de comutație, sensibilitatea protectorilor care controlează creșterea presiunii este, de asemenea, limitată. De exemplu, protecția supapelor este stabilă numai la curenți mai mari de 3,5 kA și peste [2].
Controlul densității particulelor încărcate (conductivitatea electrică) este posibil numai la distanțele apropiate de coloana arcului și când senzorii de conductivitate electrică sunt îndepărtați din coloana arcului, sensibilitatea protecției scade drastic. Puterea radiației termice, inclusiv a radiației luminoase, depinde de mărimea curentului de scurtcircuit, a cărui valoare este afectată de rezistența sistemului pre-cablat și de rezistența coloanei arcului. Evaluarea sensibilității protecției [3] utilizând senzori optici de informații arată că sensibilitatea acestora este suficientă pentru aproape toate tipurile de comutatoare conectate la transformatoare cu o putere de 2,5 MVA și mai mare.
Pentru a proteja dispozitivul de comutare, dispozitivele utilizate în prezent, care răspund:
- pentru a mări presiunea din fața undei de șoc la momentul inițial al defecțiunii arcului (protecția arcului supapei [2]);
- pentru a crește gradul de ionizare a gazelor în canalul coloanei arcului (protecția tipului antenei cu un electrod de colectare a arcului instalat în compartimentele de bare [2]);
- apariția radiației din coloana de arc (protecție pe fototiristory, fotorezistori, fotodiode și fototranzistori [4-12], cu senzori cu fibre optice (VOD) [13-15]).
Construcția protecției arcului optic-electric
Protecția cu arc electric și optic în funcție de tipul de senzori utilizați poate fi împărțită în două grupuri: cu fotodetectoare semiconductoare și cu WAT. Tipul senzorului determină nu numai algoritmii de procesare a informațiilor, ci și executarea unor protecții, care pot fi clasificate ca individ și centralizate.
Protecția centralizată, ca regulă, este concepută pentru a proteja o secțiune sau un grup de celule și nu oferă o detectare selectivă a zonei de deteriorare. Senzorii optici, de exemplu dispozitivele foto semiconductoare, sunt conectați în paralel, iar VOD este pornit ca o buclă.
Proiectul de protecție individuală vă permite să efectuați un impact asupra întrerupătorului celulei deteriorate, să asigurați selectivitatea acțiunii de protecție și să identificați zona afectată.
Pentru a crește selectivitatea, protecția centralizată poate fi efectuată centralizat, individual, atunci când fiecare senzor are o zonă de monitorizare proprie și îi este dat un anumit număr ("nume") [8,13,15]. La implementarea protecției individuale cu ajutorul AOD, acestea sunt realizate sub formă de linii radiale conectate la unitatea centrală de procesare a informațiilor (CIBI) [13, 15]. Atunci când se implementează senzori bazați pe dispozitive fotografice tradiționale, acestea trebuie să fie realizate și sub formă de linii radiale sau incluse în paralel, cu transmiterea informațiilor codificate către unitatea centrală [8].
Sistemul de funcționare actuală are, de asemenea, un efect semnificativ asupra performanței protecției. Aceste caracteristici se manifestă în substații unde nu există curent continuu operațional, ceea ce necesită alimentarea dispozitivelor de protecție cu arc de circuite de tensiune alternativă sau de curent alternativ [7-9]. În primul caz, acest lucru necesită utilizarea dispozitivelor de stocare a energiei care asigură protecție atunci când tensiunea scade în timpul scurtcircuitului. Cu toate acestea, atunci când întreruptorul de intrare a fost pornit, când nu exista tensiune pe barele de bare, aceasta ar putea duce la o defecțiune a protecției. Prin urmare, este mai preferabil să se furnizeze surse de alimentare ale unor astfel de protecții dintr-o sursă de alimentare combinată conectată la circuite de tensiune alternativă și circuite de curent alternativ (de exemplu, la circuitele de transformatoare de curent).
Pentru a spori fiabilitatea funcționării, aproape toate protecțiile controlează, pe lângă fluxul luminos, cel puțin o altă caracteristică care caracterizează defecțiunea arcului, adică curentul sau tensiunea. Aceasta se referă și adaptarea elementelor de măsurare protecție arc la regimul instalației electrice protejate și disponibilitatea canalului de frânare, care este deosebit de important pentru construcția de comutație mai mari pentru a fi plasate în interiorul clădirilor (aparataj de interior) și având un tip semi-deschis.
Cu o defecțiune la arc într-o celulă adiacentă, este posibilă iluminarea fotosenzorilor celulei protejate ca urmare a multiplelor reflexii ale fluxului luminos. Orientarea senzorilor de frână către celula adiacentă permite eliminarea acțiunii de protecție neselectivă. Viteza protecției în cauză este de câteva zeci de milisecunde. În acest caz, timpul total de oprire a comutatorului, ținând seama de acțiunea întrerupătorului, nu trebuie să depășească 0,1-0,15 secunde.
Dispozitivele individuale de protecție sunt reprezentate de dispozitive de tip RDZ, dezvoltate în SRSTU, sau de tip UDZ-1 al firmei "ELOKS". În acest caz, dispozitivele RDZ pot efectua și funcții de protecție centralizate atunci când conectă fotosenzorii în paralel unul cu celălalt.
Dispozitiv centralizata cuprind următoarele tipuri de protecție: AGB-018 (SRSTU) OSDZ ( "Energotehnika") BSSDZ-01/02 ( "Promelectronica") Ovod (PROEL), REA-100 (ABB), PD-01 (ALSTOM) , FWIP (NIIIT). Aceste dispozitive diferă atât în tipul de senzor optic utilizat, linii de comunicație de senzori și elemente de măsurare, precum și pe baza elementului. Practic, protecția datelor concepute pentru a proteja una sau două secțiuni de comutație și de comutare a impactului asupra dispozitivelor racordurilor de alimentare. De aceea, ca regulă, ei nu au "alocarea" celulei deteriorate. O excepție sunt tipuri de protecție AGB-018, Ovod, REA-100.
Prima protecție este implementată sub formă de senzori locali pentru colectarea de informații, plasată în celulele protejate și conectată la CCD. A doua protecție asigură realizarea principiului liniilor radiale de fibră optică care vin de la TsBII la celulele protejate. În tipul de protecție REA 100, este posibilă și conectarea FOCL radiale care îndeplinesc, de asemenea, funcțiile senzorului.
Construcția DCD
Protecția la arc a aparaturii de distribuție trebuie construită luând în considerare caracteristicile de proiectare și tipurile de dispozitive de comutare. Pentru aceasta este necesar să se aloce ca elemente specifice ale contactoarelor, care include întrerupătorul principal al celulei, comutatorul secțiunea celulă, zone speciale (compartimente) KRU: un compartiment de pod autobuz, tăiat întrerupătoare de înaltă tensiune, transformatoare de tensiune, etc. O astfel de divizare a celulei de comutație în zone permit efectuarea optimă a expunerii la comutatoare cu minimizarea întinderii prejudiciului. Atunci când o anumită celulă defect necesită dezactivarea secțiune, fără întârziere și în cazul defecțiunilor în anumite zone, de exemplu în compartimentele transformatoare de măsură de curent, decupare de cabluri si bucse poate dezactiva numai celula deteriorat, de exemplu, folosind disjunctoare cu vid.
Arderea arcului în celula întrerupătorului de circuit de intrare necesită efectul opririi nu numai a întrerupătorului secționat, ci și a comutatorului din partea de tensiune mai mare a transformatorului de putere. Deteriorarea aceluiași întrerupător secționat necesită deconectarea comutatoarelor de intrare. Având în vedere cele de mai sus, protecția ar trebui să asigure detectarea selectivă a circuitelor cu scurtcircuit în arc și în compartimentele acestora.
Există, de asemenea, o altă abordare în construcția protecției arcului de distribuție, conform căreia orice scurtcircuit în comutator trebuie să fie întrerupt de un comutator de intrare, ceea ce duce la o "rambursare" a secțiunii. Această abordare simplifică implementarea protecției și permite integrarea senzorilor, de exemplu, permite efectuarea unui senzor opto-electric unificat, așa cum se întâmplă atunci când se utilizează o legătură de fibră optică conectată la o buclă. La implementarea protecției primei opțiuni, este posibilă combinarea DCD-urilor și a dispozitivelor care acționează asupra acelorași întrerupătoare.
Abordare rezonabilă - protecție combinată
Astfel, există o tendință pentru producătorii de echipamente de distribuție și de exploatare să utilizeze protecții optice-electrice pentru arc pentru a controla fluxul de curent și lumină. Anterior, experții au fost mai precauți cu privire la utilizarea unor astfel de protecții. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că protecția este posibil pentru a controla curent și tensiune nu sunt pe deplin utilizate, din cauza set limitat de caracteristici informaționale în protecțiilor la element de bază electromecanice și microelectronică.
Utilizarea tehnologiei microprocesor elimină problema complexității algoritmului și volumul de informații care vă permite să se întoarcă la problemele legate de construcția de mare viteză și o protecție selectivă a senzorilor de informare tradiționale (transformatoare de curent și tensiune). Cu toate acestea, unele dezavantaje notat mai sus, poate fi transformată în avantaje, de exemplu, în reducerea timpului de asamblare și reglare, după cum spre deosebire de instalarea protecției optoelectrice nu necesită dezactivarea întregii secțiuni. Efectuarea unei protectie perfecta impotriva defectelor la sol, asigurând identificarea daunelor nu numai pe cablu sau linii aeriene, dar, de asemenea, în comutație, va preveni faza de dezvoltare la faza cu arc defect.
Conceptul propus de construire a protecției aparatelor de distribuție și a liniilor care se îndepărtează de ele pot fi subiectul unei discuții ulterioare. Combinația rezonabilă de DCD și protecția cu monitorizarea curentului și a tensiunii va îmbunătăți fiabilitatea protecției și va oferi redundanță.