Nguyên lý hoạt động của bảo vệ từ xa trong lưới điện 110 kV

Bảo vệ khoảng cách (ĐZ) trong lưới điện cấp điện áp 110 kV thực hiện chức năng bảo vệ dự phòng đường dây cao áp, giữ nguyên bảo vệ lệch pha, được dùng làm bảo vệ chính trong lưới điện 110 kV. ĐZ bảo vệ đường dây trên không khỏi ngắn mạch pha-pha. Xem xét nguyên tắc hoạt động và các thiết bị thực hiện hoạt động bảo vệ khoảng cách trong mạng điện 110 kV.

Nguyên lý hoạt động của bảo vệ từ xa dựa trên sự tính toán khoảng cách, khoảng cách đến điểm sự cố. Để tính toán khoảng cách đến vị trí sự cố của đường dây cao áp, các thiết bị thực hiện chức năng bảo vệ khoảng cách sử dụng các giá trị của dòng tải và điện áp của đường dây được bảo vệ. Đó là, các mạch được sử dụng cho hoạt động của bảo vệ này máy biến dòng điện (CT) Và máy biến điện áp (VT) 110kV.

Các thiết bị bảo vệ từ xa được điều chỉnh phù hợp với một đường dây điện cụ thể, một phần của hệ thống điện, theo cách đảm bảo khả năng bảo vệ từng bước của chúng.

Ví dụ, bảo vệ từ xa của một trong các đường dây điện có ba giai đoạn bảo vệ. Giai đoạn đầu tiên bao phủ gần như toàn bộ đường dây, ở phía trạm biến áp nơi lắp đặt bảo vệ, giai đoạn thứ hai bao phủ phần còn lại của đường dây đến trạm biến áp liền kề và một phần nhỏ của mạng điện kéo dài từ trạm biến áp liền kề, giai đoạn thứ ba giai đoạn bảo vệ các phần xa hơn. Trong trường hợp này, giai đoạn thứ hai và thứ ba của bảo vệ từ xa duy trì bảo vệ nằm trong một trạm biến áp liền kề hoặc xa hơn. Ví dụ, xem xét tình huống sau đây.

Đường dây trên không 110 kV kết nối hai trạm biến áp liền kề A và B, và bộ bảo vệ từ xa được lắp đặt ở cả hai trạm biến áp. Nếu có sự cố ở đầu đường dây phía trạm biến áp A thì bộ bảo vệ lắp đặt trong trạm đó sẽ tác động, còn bảo vệ trạm B sẽ duy trì bảo vệ trạm A. Trong trường hợp này, đối với bảo vệ A, thiệt hại sẽ được trong hoạt động trong giai đoạn đầu tiên, để bảo vệ B trong giai đoạn thứ hai.

Dựa trên thực tế là giai đoạn càng cao, thời gian phản hồi của bảo vệ càng lớn, do đó, bộ A sẽ hoạt động nhanh hơn bộ bảo vệ B. Trong trường hợp này, trong trường hợp bộ bảo vệ A bị lỗi, sau thời gian được đặt cho hoạt động của giai đoạn bảo vệ thứ hai, bộ B sẽ được kích hoạt ...

Tùy thuộc vào chiều dài của đường dây và cấu hình của phần của hệ thống điện, số bước cần thiết và vùng phủ sóng tương ứng được chọn để bảo vệ đường dây một cách đáng tin cậy.

Như đã đề cập ở trên, mỗi giai đoạn bảo vệ có thời gian phản hồi riêng. Trong trường hợp này, sự cố càng xa trạm biến áp thì cài đặt thời gian đáp ứng bảo vệ càng cao. Bằng cách này, tính chọn lọc của hoạt động bảo vệ trong các trạm biến áp lân cận được đảm bảo.

Có một thứ gọi là tăng tốc phòng ngự. Nếu bộ ngắt mạch được kích hoạt bằng bảo vệ từ xa, thì theo quy luật, một trong các giai đoạn của nó được tăng tốc (thời gian phản ứng giảm) trong trường hợp đóng lại bộ ngắt mạch bằng tay hoặc tự động.

Bảo vệ khoảng cách, theo nguyên tắc hoạt động, giám sát các giá trị điện trở đường dây trong thời gian thực, nghĩa là việc xác định khoảng cách đến vị trí sự cố được thực hiện gián tiếp — mỗi giá trị điện trở đường dây tương ứng với giá trị của khoảng cách đến vị trí sự cố.

Do đó, trong trường hợp ngắn mạch pha-pha của đường dây nguồn, DZ so sánh các giá trị điện trở được ghi lại tại một thời điểm nhất định bởi cơ quan bảo vệ đo lường với các dải điện trở được chỉ định (vùng hoạt động) cho từng các giai đoạn.

Nếu vì lý do này hay lý do khác, điện áp 110 kV VT không được cung cấp cho các thiết bị ĐZ, thì khi đạt đến một giá trị dòng điện nhất định, bảo vệ tải sẽ hoạt động sai, tắt nguồn điện cho đường dây khi không có điện. lỗi lầm. Để ngăn chặn những tình huống như vậy, các thiết bị giám sát từ xa có chức năng giám sát sự hiện diện của các mạch điện áp, trong trường hợp không có mạch bảo vệ sẽ tự động bị chặn.

Ngoài ra, bảo vệ khoảng cách bị chặn trong trường hợp nguồn điện bị dao động.Hiện tượng dao động xảy ra khi hoạt động đồng bộ của máy phát điện bị xáo trộn trong một phần nhất định của hệ thống điện. Hiện tượng này đi kèm với sự gia tăng dòng điện và giảm điện áp trong mạng điện. Đối với các thiết bị bảo vệ rơle, bao gồm cả DZ, sự dao động trong nguồn điện được coi là đoản mạch. Những hiện tượng này khác nhau về tốc độ biến đổi của các đại lượng điện.

Trong trường hợp đoản mạch, sự thay đổi dòng điện và điện áp xảy ra ngay lập tức, và trong trường hợp dao động, với độ trễ ngắn. Dựa trên chức năng này, bảo vệ từ xa có chức năng chặn để chặn bảo vệ trong trường hợp nguồn điện bị dao động.

Khi dòng điện tăng và điện áp giảm trên đường dây được bảo vệ, việc chặn cho phép điều khiển từ xa hoạt động trong một khoảng thời gian đủ để hoạt động của một trong các giai đoạn bảo vệ. Nếu các giá trị điện (dòng điện chính, điện áp, điện trở đường dây) trong thời gian này chưa đạt đến giới hạn của các cài đặt bảo vệ đặt trước, thân chặn sẽ chặn bảo vệ. Đó là, chặn điều khiển từ xa cho phép bảo vệ hoạt động trong trường hợp có lỗi thực sự, nhưng chặn bảo vệ trong trường hợp hệ thống điện bị dao động.

Thiết bị nào thực hiện chức năng bảo vệ từ xa trong mạng điện

Cho đến khoảng đầu những năm 2000, các chức năng của tất cả các thiết bị tự động hóa và bảo vệ rơle, bao gồm cả chức năng bảo vệ khoảng cách, được thực hiện bởi các thiết bị dựa trên rơle điện cơ.

Một trong những thiết bị phổ biến nhất được chế tạo trên rơle điện cơ là EPZ-1636, ESHZ 1636, PZ 4M / 1, v.v.

Các thiết bị trên đã được thay thế bởi thiết bị đầu cuối bảo vệ bộ vi xử lý đa chức năng, thực hiện chức năng của một số biện pháp bảo vệ trên đường dây 110 kV, bao gồm cả bảo vệ khoảng cách đường dây.

Về bảo vệ khoảng cách cụ thể, việc sử dụng các thiết bị vi xử lý để thực hiện nó làm tăng đáng kể độ chính xác của hoạt động. Ngoài ra, một lợi thế đáng kể là sự sẵn có của các đầu cuối bộ vi xử lý của chức năng bảo vệ xác định vị trí lỗi (OMP) — hiển thị khoảng cách đến điểm xảy ra lỗi đường dây, được cố định bằng bảo vệ khoảng cách. Khoảng cách được chỉ định với độ chính xác đến phần mười km, điều này tạo điều kiện thuận lợi đáng kể cho việc tìm kiếm hư hỏng dọc theo đường dây của các đội sửa chữa.

Trong trường hợp sử dụng các mẫu bộ bảo vệ khoảng cách cũ, quá trình tìm kiếm lỗi trên đường dây trở nên phức tạp hơn nhiều, bởi vì với các loại bảo vệ cơ điện, không có khả năng sửa khoảng cách chính xác đến vị trí lỗi.

Ngoài ra, để có thể xác định chính xác khoảng cách đến vị trí sự cố, các trạm biến áp được lắp đặt máy ghi sự cố (PARMA, RECON, Bresler, v.v.), ghi lại các sự kiện trong từng phần riêng lẻ của lưới điện.

Nếu xảy ra lỗi trên một trong các đường dây điện, máy ghi khẩn cấp sẽ cung cấp thông tin về bản chất của lỗi và khoảng cách của lỗi đó với trạm biến áp, cho biết khoảng cách chính xác.