zatita u ees u predavanja2

8/20/2019 Zatita u EES u Predavanja2

1/240

ZAŠTITZAŠTITAA U ELEKTROENERGETSKOMU ELEKTROENERGETSKOM

SUSTAVUSUSTAVU

SRETE NIKOLOVSKISRETE NIKOLOVSKI

Elektrotehnički fakultetElektrotehnički fakultetSveučilišta Josipa Jurja StrossmayeraSveučilišta Josipa Jurja Strossmayera u Osijekuu Osijeku

Osiek


2/240

SADRŽAJ

1. RELEJNA ZAŠTITA – UVOD

1.1. Zadaća relejne zaštite

1.2. Zaštitni relejni re!aji

1.". O#n$%ni za&tje%i zaštite

2. ZAŠTITINI RELEJI

2.1. 'trjni releji

2.1.1. Primarni okidač

2.1.2. Nadstrujni sekundarni releji

2.1.3. Diferencijalni strujni releji

2.1.4. Releji simetričnih komponenti struji

2.2. Na($n#)i releji

2.2.1. Nadnaponski releji 2.2.2. Podnaponski releji

2.2.3. Naponski releji nulte komponente struje

2.". U*in#)i releji

2.3.1. Indukcioni učinski releji

2.3.2. Elektrodinamski učinski releji

2.3.3. Ranote!ni "#alansni$ usmjereni releji

2.3.4. Releji nulte sna%e i iner&ne komponentesna%e ' učinski


3/240

2.+. Di#tantni ,daljin#)i- releji

2.4.1. Princip djeloanja

2.4.2. (rste i karakteristike distantnih releja

2.4.3. )tjecaj otpora el. luka na rad mjernih članoa

2.4.4. I&ed#e mjernih članoa

2.. 'tati*)i releji

2.*.1. +snone komponente statičkih releja

2.*.2. ,tatički releji s jednom mjernom eličinom

2.*.3. ,tatički releji s dije ili i-e mjernih eličina

". ZAŠTITA /ENERATORA

3.1. aroi i nenormalna stanja %eneratora

3.2. /a-tita od , i&me0u statorskih namotaja 3.3. /a-tita od &emljospoja namotaja statora

3.4. /a-tita od spoja &aojaka iste fa&e

3.*. /a-tita od &emljospoja u uudnom namotaju

3.. /a-tita od preoptereenja

3.. /a-tita od struja kratko% spoja

3.. /a-tita od preisoko% napona

3.5. /a-tita od poratne sna%e "motorno% rada$

3.16. /a-tita od asinkrono% rada "%u#itka uude$

3.11. /a-tita od preisoko% #roja okretaja %enerator

3.12. /a-tita od pre%rijaanja %eneratora

3.13. Ior &a-tite %eneratora


4/240

+. ZAŠTITA TRAN'0ORATORA

+.1. Dieren3ijalna zaštita tran#$r4at$ra

+.2 5lin#)a zaštita ,6&$ltz- +.". Zaštita $d ze4lj$#($ja tran#$r4at$ra

+.+. Trentna (re)$#trjna zaštita

+.. Zaštita $d (re$(terećenja tran#$r4at$ra ,ter4i*)a zaštita-

+.7. Zaštita tran#$r4at$ra $d #trja )rat)$8 #($ja 4re9i

+.:. Zaštita $d (re$(terećenja jez8re tran#$r4at$ra

+.;. Zaštita re8la3i$ne #)l$()e

+.


5/240

. ZAŠTITA ELE=TRI>NI? RE@A ,VODOVA-

.1. =%ar$%i i $(a#na ($8$n#)a #tanja ele)tri*ni& 4re9a

.2. Zaštita ele)tri*ni& 4re9a $#i8ra*i4a

.". Nad#trjna zaštita ele)tri*ni& 4re9a

.+. U#4jerena nad#trjna zaštita

.. Di#tantna ,daljin#)a- zaštita

.7. U#($redna ,dieren3ijalna- zaštita

*..1. )&du!na diferencijalna &a-tita

*..2. Poprečna diferencijalna &a-tita

.:. Vi#$)$re)%entne zaštite ,#($redne-

$RILOZI

%& KOM'INIRANI NA(STRU)NI I ZEML)OS$O)NI RELE) S$A) %*"+ TVRTKE A''

!& ZAŠTITA GENERATORA TVRTKE SIEMENS TI$ ,UM#%%


6/240

%& RELE)NA ZAŠTITA - UVO(

%& Za.a/a relene 0a1titeU EES postoji stalno moguća opasnost od pojave kvarova i opasnih pogonskih

stanja zbog stohastičke prirode rada EES-a i posljedie narušavanja izolaije

elemenata sustava tijekom vremena! "adaća relejne zaštite je maksimalno umanjiti posljedice neželjenih pojava u elementima EES# odnosno trajno nadziratikarakteristične veličine $električne ili druge% štićenog objekta i u slučaju kvara iliopasnog pogonskog stanja automatski poduzeti sve potrebite mjere kako bi se kvarizbjegao# a posljedie ne&eljenog stanja svele na minimum! 'ako bi se omogućiopouzdan i siguran rad EES# potrebito je u što kraćem vremenu# otkriti i izoliratielement sustava koji je u kvaru ili opasnom pogonskom stanju# od ostalog dijelaEES-a! (ko se već kvar u sustavu pojavi# treba ga eliminirati i obavijesti o tomepogonsko osoblje! U EES se mogu pojaviti sljedeći kvarovi i opasna pogonskastanja)

- kvarovi $kratki spojevi% kao posljedia kvara i oštećenja izolaije

- nenormalno visoki naponi - prenaponi

- nenormalno velike struje - preopterećenja

- nesimetrična opterećenja# prekidi u EES# padovi napona# previsoki broj okretajasinkronih strojeva i dr!

*elejna zaštita predstavlja skup automatiziranih ure+aja koji slu&e za nadzor izaštitu elemenata EES te predstavlja poseban podsustav EES# koji je veomaznačajan za siguran i pouzdan rad EES! Ure+aji zaštite i nadzora posebno su

me+usobno povezani u svojoj strukturi rada i u slučaju kada nisu sami me+usobnoizravno spojeni


7/240

*elejna zaštita u većini slučajeva djeluje na isklop prekidača i drugih rastavnihure+aja# te je najmanje vrijema prorade zaštite i kod najbr&ih releja $mikroproesorskazaštita%# nešto iznad vremena isklopa kvara kod nabr&ih prekidača# koje je reda ,-periode# to jest oko ./-0/ ms! "bog toga niti jedna relejna zaštita ne mo&e zaštititielemente sustava ako je brzina tih pojava reda mikrosekundi! U ovu grupu pojavaspadaju atmos1erski i sklopni prenaponi# te velike dinamička naprezanja zbog sila koje

nastaju u prvoj poluperiodi kod struja kratkih spojeva! Stoga sva oprema mora bitipredvi+ena da izdr&i takva naprezanja i takve sile zbog mogućih kvarova!

%& Za1titni releni ure2ai Osnovni ure+aj sustava relejne zaštite je sam relej! *elej je ure+aj koji trajnokontrolira električnu ili mehaničku veličinu i kod unaprijed podešene vrijednosti

izaziva naglu promjenu u jednom ili više komandnih ili signalnih krugova! 'ontroliranaveličina mo&e biti električna veličina) struja# napon# 1rekvenija# otpor# snaga i dr! ilineelektrična veličina) brzina# tlak# broj okretaja i dr! 2romjena kontrolirane veličinemo&e biti na veću $oznaka 3%# ili manju $oznaka 4% vrijednost

2ostoje dvije osnovne grupe releja

-releji temeljeni na elektromeheničkim prinipima rada

-releji temeljeni na analogni i digitalnim elektroničkim komponentama

$re3a s4o3 sasta4u relei 3o5u i3ati slie.e/e .ielo4e6

5 - mjerni član# koji je priključen na kontroliranu veličinuUS 6 član# koji vrši usporedbu $komparaiju% kontrolirane i podešene veličinet - vremenski član# koji vrši 7zatezanje8 tj! kašnjenje djelovanja

• izvršni član# koji aktiviranjem djeluje na isklop prekidača#izvršni član mo&e biti sa ili bezvremenskog člana


8/240

7 ), t I

mjerni

član

usporedni

član

remenski

član

i&r-ni

član

Slika 9! :lok shema statičkog releja

$re3a 7rou ula0nih 4eličina relee .ieli3o na6

-releje s jednom ulaznom veličinom- releje s dvije ulazne veličine

-releje s tri ili više ulaznih veličina

U prvu grupu pripadaju strujni# naponski i 1rekvenijski releji# u drugu usmjereni idistantni a u treću distantni releji!

$re3a 8rin9i8i3a .elo4ana 3erno5 člana relee.ieli3o na6

•elektromagnetske•indukcijske•elektrodinamske•magnetoelektrične (galvanometarski)•termičke releje


9/240

Prema vrsti kontrolirane veličine releje dijelimo na:- strujne releje - djeluju kad struja premaši ili padne ispod odre+ene vijednosti$nadstrujni# podstrujni%- naponske releje - djeluju kada napon premaši ili padne ispod podešene vrijednosti$nadnaponski# podnaponski%

- učinske releje - djeluju na smjer snage $usmjereni% ili iznos $releji snage%- otporne releje - djeluju na vrijednost otpora 2;


10/240

2od sustavom zaštite razumjeva se skup svih ure+aja o kojima ovisi rad i djelovanjezaštitnog releja# a to su)

-mjerni trans1ormatori ili pretvornii-ure+aji i pomoćni strujni krugovi istosmjernog ili izmjeničnog napona-ure+aji za isključenje

-ostali pomoćni ure+aji za >?@ i U?@ povezivanje izme+u udaljenih relejnih ure+aja

%&:& Osno4ni 0ahte4i 0a1tite

Osnovni zahtjevi koji se postavljaju pred zaštitu su)

-brzina djelovanja-selektivnost-osjetljivost-pouzdanost

Brzina djelovanja zaštite je osobito značajna i mora biti što veća. varovi se vrlo brzimdjelovanjem trebaju eliminirati tako da se smanji ili potpuno izbjegne razarajuće mehaničko i

termičko djelovanje struje kvara. !ahtjev za brzinom rada zaštite cesto je vezan za uvjeteočuvanja stabilnosti kod kvarova u visokonaponskoj mre"i ili sprječavanje te"ih posljedica havarijana skupoj opremi kao što su veliki generatori i transformatori. #rijeme djelovanja (isklopa kvara)sastoji se od vremena djelovanja zaštite i vremena djelovanja prekidača

mst z 4616−=

s..t k 166*6 −=

Statički releji imaju mogućnost da vrijeme djelovanja zaštitnog releja bude ureda

nekoliko ms tako da vrijeme isključenja kvara mo&e biti reda


11/240

U suvremenim elektroenergetskim mre&ama preporučuju se sljedeće vrijednostiisklopa kvarova)

• mre"e napona $%% k# - vrijeme isklopa je reda st k 12.61.6 −=

• mre"e napona &&% i ''% k# - vrijeme isklopa je reda

s..t k 361*6 −=

• mre"ea napona &% '% i * k# - vrijeme isklopa je reda st k 31−=

Selektivnost je svojstvo zaštite da kod kvara automatski izolira samo elementpogo+en kvarom! Asklapa se iz pogona samo onaj element koji je u kvaru# dok preostalidio sustava radi normalno! Selektivnost se mo&e postići na nekoliko načina)

-vremenskim stupnjevanjem dijela zaštite od kraja prema izvoru napajanja!-dodatnim kriterijem $smjer snage# 1azni kut!!%-primjenom speijalnih releja s ograničenjem zone djelovanja $:uholz i dr!%

Osjetljivost je karakteristika da releji moraju sa sigurnošću djelovati na podešenuveličinu $u osnovnoj i rezervnoj zoni štićenja%! ;o znači da relej mora biti osjetljiv nasve kvarove unutar njegove podešene zone djelovanja! 'od nadstrujnih relejaosjetljivost mora biti takva da relej pouzdano reagira na kvarove s minimalnim

strujama kvara a ne i na maksimalne pogonske struje! 'od nadstrujnih releja kojireagiraju kad vrijednost struje premaši podešenu vrijednost koeBijent osijetljivosti sedeBnira kao)

pr

k os

I

I k min=

dj j


12/240

gdje je+

mink I minimalna struja u slučajukvara

pr I proradna vrijednost podešena na releju

osk koeficijent osjetljivosti kreće se od

.14.1 −=osk

'ada se govori o osjetljivosti treba spomenuti i povratni 1aktor ili omjer otpuštanja a#koji se deBnira kod nadstrujnog releja izrazom)

pr

pov

I

I a =

gdje je+ pr I

minimalna vrijednost struje kada relej proradi pri povećanju struje

pov I najveća vrijednost struje kada relej otpusti kontakte pri smanjenju struje

$omjer otpuštanja se obično kreće oko a C /!D-/!%! Fakle omjer otpuštanja govorinam kolika je histereza releja!

2ouzdanost u radu relejne zaštite je značajan kriterij jer govori o kvaliteti djelovanja


13/240

2ouzdanost u radu relejne zaštite je značajan kriterij# jer govori o kvaliteti djelovanjazaštite! 'ako releji dugo vrijeme mogu biti u stanju mirovanja a na zahtjev# pri pojavikvara moraju pouzdano odraditi to je veoma va&an kriterij koji se treba ispuniti! Uslučaju zatajenja zaštite ili nepotrebnog djelovanja zaštite posljedie mogu bitikatastro1alne!2ouzdanost se deBnira kao matematička vjerojatnost da će sustav zaštite biti u

ispravnom stanju tijekom promatranog vremenskog perioda uz deBnirane radneuvjete releja! Jedna od karakteristika je G- intenzitet otkaza zaštite! 2ouzdanost zaštiteovisi i o nizu vanjskih činitelja kao što su pouzdanost mjernih trans1ormatora#pouzdanost sekundarnih strujnih krugova# pouzdanost napajanja pomoćnim naponimai pouzdanost samog prekidača i dr!

,ored toga što relejni ureaji mogu imati visoku pouzdanost u praksi se mora zadovoljiti i

kriterije zalihosnosti to jest rezervnog djelovanja zaštite. ezervna zaštita treba biti lociranana drugom mjestu u odnosu na glavnu i taj se princip naziva /back up protection0

=ajjednostavniji zaštitni ure+aj je rastalni osigurač koji sam po sebi nije relej! *astalniosigurač je smješten u primarni strujni krug i prekida struju kada ona prekoračinazivnu vrijednost! 2rimjena je ograničena na niske i srednje napone i razmjernomale snage kratkog spoja!

2rema vrsti štićenog elementa EES razlikujemo zaštitu)

-generatora-trans1ormatora-motora-sabirnia-vodova niskog napona $==%# srednjeg napona $S=%#

visokog napona $>=% i vrlo visokog napona $>>=%-sustava kao jeline


14/240

2rema načinu zaštite visokonaponske mre&e dominiraju)

-nadstrujna zaštita-distantna zaštita-usporedna $di1erenijalna% zaštita

-ostale

>odeći proizvo+ači relejnih ure+aja su *! 'ončar# Askra# Siemens# (::# HE< i drug

!& ELEKTROME;ANI


15/240

&%& Elektro3ehanički struni relei

Strujni releji djeluju na povećanje iznosa struje# što je pojava koja jerasprostranjena pri većini kvarova! 'riterij je stoga povećana struja! ;oj vrsti relejapripadaju)

• primarni nadstrujni okidači

• sekundarni nadstrujni releji

• di1erenijalni strujni releji

• releji simetričnih komponenata struja ( )6 8 i I I

,!9!9! 2rimarniokidač

Fjeluju mehaničkim putem na isključenje prekidača ako primarna struja koja tečekroz namot okidača premaši podešenu vrijednost!

*

4

3

2

1

I,9:.Slika ,! 2rimarni elektromehanički

okidač

gdje je)9 - namotaj okidačaK, - &eljezna jezgraK 6 kotvaK. - opruga $spiralna%K

L - kazaljka sa skalomK0 - poluga za isključenjeKM - naponski ovisan otpornik$slu&i za zaštitu namotajauslijed induktivnog utjeajapri velikom induiranomnaponu kroz namot%


16/240

1opušteno podešenje releja je (&.-')2n I dinamička jednosekundna struja n s I I $2*6166"1 −=

$re.nosti 8ri3arnih oki.ača su niho4a ro7usnost= e.nosta4nost= niska9iena i si5urnost&

Ne.osta9i su i3 1to e oki.ač stalno 8o. 8uni3 na8ono3 >te?a e 0a3ena=8o.e1a4ane i is8iti4ane@= točnost 8o.e1a4ana e 4rlo 3ala&Koriste se u in.ustriski3 i .istri7uti4ni3 3re?a3a na8onske ra0ine = %"=!"= :# kV 0a 0a1titu transfor3atora i o.4o.a sre.nih na8ona&

,!9!,! =adstrujni sekundarni relejiSekundarni releji se mnogo šire primjenjuju jer su točniji# osjetljiviji i sigurniji!

Uključuju se u sekundarni strujni krug pomoću strujnih trans1ormatora! 'od reagiranja#struja prekorači podešenu vrijednost te se zatvaraju kontakti za isklop prekidača isignalizaiju prekoračenja!

Strujni krug isključenja prekidača se napaja iz posebnog izvora $najčešćeispravljača i akumulatorskih baterija%! =azivne sekundarne vrijednosti struja su L( i

9(!2rednosti sekundarnih nadstrujnih releja su veća osjetljivost# točnost# brzinadjelovanja# mogućnost ispitivanja i zamjene pri normalnom pogonu glavnog strujnogkruga!=adstrujni releji se dijele prema vremenskoj karakteristii na)

-trenutne nadstrujne releje-nadstrujne releje s neovisnom vremenskom

karakteristikom-nadstrujne releje s ovisnom vremenskom karakteristikom


17/240

;renutni nadstrujni relej)

,lika 3. ;renutni elektromehanički nadstrujni relej

*

2

1

Ι

3

<

4

isklj.

,lika 3. ;renutni elektromehanički nadstrujni relej

9 - jezgra od lameliranog &eljezaK, 6 namotajK - pomična kotvaK. - spiralna opruga $za protiv

moment%KL - graničnik


18/240


19/240

78878

vlastitot

podešenot

1:;


20/240

=adstrujni releji sa strujno nezavisnom karakteristikom izra+uju se u kombinaiji s


21/240

=adstrujni releji sa strujno nezavisnom karakteristikom izra+uju se u kombinaiji strenutnim nadstrujnim relejem u dvije ili tri 1aze! 'arakteristika takvih releja je danana slii .!b! Shema tro1azne sekundarne nadstrujne zaštite sa vremenskim članomdana je na slii L!

=adstrujni član se izvodi kao elektromagnetski relej sa zakretnom kotvom!>remenski član se izvodi sa satnim mehanizmom# elektroničkim vremenskim

relejom ili kao indukijski! 2odešenje vremenskog člana t C$/!-L )s

t

787878

,;719@

-

- A

kkkl l l

< < <

B76?

Slika L! Shema tro1azne sekundarne nadstrujne zaštite sa vremenskim članom


22/240

Nadstrujni relej sa ovisnom vremenskom karakteristikom

*eleji s ovisnom karakteristikom reagiraju kada struja prekorači odre+enuvrijednost# a djeluju nakon isteka vremena koje zavisi od iznosa struje koja protječekroz relej! 2rema AE< standardima# vrijeme djelovanja releja dano je relaijom)

1−

= α

pr

r

I

I K t

gdje je+ r t vrijeme djelovanja releja kod struje vrijednosti I

pr I proradna podešena vrijednost kontrolirane struje

C konstrukcijske konstante

7zraz vrijedi samo za pr I I > a oblik karakteristike ovisi o koeficijentima (C )+

B C "&"! K C "&%* nor3alna struno o4isna karakteristikaB C % K C %: 4rlo o4isna struna karakteristikaB C ! K C D" ekstre3no o4isna karakteristika


23/240

?a slici D. prikazane su sve karakteristike strujno ovisnih releja gdje je12 I I >

kad je12 t t <

.

t 1

t 2

&

'

& ' 7 & $ D 7 ' 4 &% '% $% E 7 n

/#,

%$

%4

&

'

$

D

1α

2α

3α F F

t(s)

Slika 0! 'arakteristike strujno ovisnih releja


24/240


25/240


26/240


27/240

t 1

t 2

1 I 1 2 3 I 2 4 * = I n

2

3

1

681

t(s)

Slika M! 'ombinirana strujno ovisna karakteristika s trenutnim članom


28/240


29/240


30/240


31/240


32/240

od struja vrijednosti nešto iznad podešene relej sa kombiniranom karakteristikom ima


33/240

od struja vrijednosti nešto iznad podešene relej sa kombiniranom karakteristikom ima izrazito zavisnu karakteristiku (

1t ). od većih struja karakteristika je skoro neovisna ( ).2t

od izrazito velikih struja relej djeluje gotovo trenutno ( )3t

=adstrujni releji s ovisnom karakteristikom se u elektromehaničkoj izvedbi indukijskog

releja dan je izrazom) sin21ΦΦ= K M e

dakle 2CI M ≈ (kvadratna ovisnost o struji jer je kI ≈Φ )5oguća je i izvedba i termičkog nadstrujnog releja kao bimetalnog# koji je prikazan naslii D!

3

41

2

I

1α

2α

*

,lika . ;ermički nadstrujni relej

gdje je)9 - bimetalna trakaK, - grijač protjean strujom IK

- napeta polugaK. - spiralna oprugaKL - kontakti relejaK0 - tipka za ručno invertiranje


34/240

azvijena toplina ovog bimetalnog termičkog nadstrujnog releja ovisna je o kvadratu struje+

22cI KRI Q ==

2.1.. Di!eren"ijalni strujni relejiFi1erenijalni strujni relej djeluje na razliku struja koje ulaze i izlaze iz štićenogobjekta

GH7I;?76J:;H

<

l k

<

l k

7 & 7 '

7B


35/240

621 ≈−=∆ iiid jer su struje pribli"no jednake po amplitudi i fazi. od dvostranog napajanjastruje teku s obe strane i napajaju mjesto kvara. od jednostranog strujateče samo s jedne strane i opet imamo formiranu razliku(debalans struja) u releju +

"a prvi slučaj struja razlike iznosi

121 2iii =+=∆ α ι relej reagira $dvostrano napajanja%

11 6 ii =+=∆ δ ι relej reagira $jednostrano napajanje%

=aizgled se čini da bi relej * mogao biti obični trenutni relej# podešen dosta osjetljivo

na proradnu struju# no u praksi postoje ograničenja zbog sljedećih razloga)

- strujni trans1ormatori nisu idealni $slika 9/!%

- sekundarna opterećenja strujnih trans1ormatora nisu jednaka što utječe nanadstrujni broj

- ako je štićeni objekt regulaijski trans1ormator različite su nominalne strujeprimara i sekundara koje se mijenjaju te ni prijenosni odnos nije konstantan

- različita grupa spojeva trans1ormatora


36/240

n>26

n>16

n>*

I ∆

I ′′

I ′Blika &%. ,rijenosne karakteristike strujnih transformatora

=a slii 9/! prikazane su prijenosne karakteristike mjernih strujnih trans1ormatora!(ko bi za di1erenijalnu zaštitu uzeli strujni trans1ormatore različitih nadstrujnih

brojeva NnN pojavila bi se la&na struja reagiranja $debalansa% A# koja bi moglaizazvati nepotrebno reagiranje releja!

Strujni mjerni trans1ormatori moraju imati jednake karakteristike i opterećenja i jednake nadstrujne brojeve!

"bog moguće neravnote&e i debalansa ne koriste se obični trenutni nadstrujni releji#već se koriste Ipostotni ili ravnote&ni di1erenijalni releji!

2 i i i & ih $b l ih% di1 ij l ih l j li i li blik


37/240

2rvi tipovi ravnote&nih $balansnih% di1erenijalnih releja se se realizirali u obliku vage$slika 99!%

GH7I;?76J:;H

<

l k

<

l k

7 & 7 '7

$

'

*

i & i '

i '

i &

i '

i &

( ' )( & )

Slika 99!*avnote&ni di1erenijalni relej

gdje je) $9% - kvar izvan zone di1! zaštiteK $,% - kvar u zoni di1! zaštite , - vagaK -oprugaK

. - stabilizaijski namotK L - di1erenijalni namot


38/240

retni moment releja stvara namotaj protjecan razlikom struja21 iiid −=

Buprotno ovom momentu djeluje stabilizacijski namotaj protjecan strujom

2

21 ii

i s

+=

1iferencijalni namot ( )d i djeluje u smjeru zatvaranja kontakta a stabilizacijski namot ( ) si djeluje u suprotnom smjeru.

2roradna karakteristika dana je izrazom) #gdje se uočava kvadratič22

min

2

s s pr pv

i K ii +=

ovisnost struja!ada je+

621 ≈−= iiid

2

21 ii

i s+

=

-kada je stabilizirajuća struja jednaka nuli postoji minimalna proradna struja+ s K

predstavlja koeficijent stabilizacije. ,roradna karakteristka je prikazana je na slici &'.

relej ne reagiraK


39/240

pr i

id1

&ona

rea%iranja

min pr i

si

Blika &'. ,roradna karakteristika ravnote"nog diferencijalnogreleja

gdje je+ 1d i - la"na struja debalansaL

min pr i - mo"e se podešavati oprugom


40/240

'od kvara u štićenom objektu imamo za slučaj da je objekt dvostrano napojen!

6

2

21

121

≈−=

=+=

iii

iiii

s

d

'od slučaja jednostranog napajanja) 1iid = L21ii s =

?a opisanom principu usporedbe vektorske sume i razlike struja zasnivaju se sve izvedbediferencijalnih releja. Buma struja dr"i kontakte u otvorenom polo"aju (

si ) a diferencijalna struja

d i dr"i kontakte u zatvorenom polo"aja. ,rema načinu usporedbe sume2

21 iii s+

= i razlike

21 iiid +=

djelimo ih na+

- releje s ravnote&om elektromagnetnih sila $prikazana vaga na sli 9,!%- releje s električnom ravnote&om

- releje s magnetskom ravnote&om

=a slii 9! prikazan je relej s električnom ravnote&om gdje se uspore+ujedi1erenijalna i stabilizaijska struja korištenjem ispravljača $diodni most% na releju skretnim svitkom i permanentnim magnetom!

pa relej reagira

7


41/240

*

GH7I;?76J:;H

$

H d

ι &

ι '

H s

ι M '

7 '7 &

ι &

ι &

ι M & ιM'

Slika 9! *elej s električnom ravnote&om

gdje je+ sT - stabilizacijski transformatorL


42/240

gdje je+ s

- diferencijalni transformator d T

$ - diodni ispravljačiL *- osjetljivi relej istosmjerne strujeL - otpornik koji sa otpornošću relejačini strujno djelilo.

'od kvara izvan štićenog objekta vrijedi)

1121

2

2

2i

iiii s ==

+= 21 iiid −=

'roz di1erenijalni trans1ormator na sekundaru ne teče struja $kontakt je otvoren% apolaritet ispravljača je dominantan!

'od kvara u štićenom objektu kroz stabilizaijski trans1ormator ne teče struja te je isprav

je manjeg polariteta jer jed s ii < te polaritet ispravljača $ prevladava i zatvara kontakt releja *

6= si 12iid =#

'od istosmjernih $galvanometarskih% releja s kotvom i permanentnim magnetom

proradna struja je s s pr pr i K ii += mini ima linearnu karakteristiku!

,otreban nagib karakteristike mo"e se mijenjati promjenom koeficijenata stabilizacije s K

preko broja zavoja sT ili putem otpornika (slika &$.)


43/240

α

9

,

pr i

min pr i

si

d i

Slika 9.! 2romjena nagiba karakteristike

gdje je+

sarctgK =α

& - prema jednad"biL ' - ubacivanjem nelinearnogotpornika u krug ispravljenestruje ili ;NB koju trebasvladati da bi počela teći strujastabilizacije

:rzina djelovanja ovakvih di1erenijalnih releja s preiznim galvanometarskim relejem $


44/240

:rzina djelovanja ovakvih di1erenijalnih releja s preiznim galvanometarskim relejem $

mst r *626 −= . ,odručje podešavanja diferencijalnog strujnog releja je n p I I $?*616" −=

!9!.! *eleji simetričnih komponenti struja

Ovi se releji upotrebljavaju kod kvarova u mre&ama s izoliranim zvjezdištem pa sumale struje zemljospoja ili kod nesimetričnog opterećenja a pri tome ne smiju bitiosjetljivi na velike struje simetričnih kratkih spojeva! =eke postavke)

• u normalnom pogonu nulta ( o I ) i inverzna ( i I ) komponenta struje ne postoje i kroz relej neteče struja

• struje kvara koje teku kroz relej su redoviti male# reda 9/ m( i više# te takvi relejimoraju biti osjetljivi

• potrebni su i dodatni elementi za postizanje simetričnih komponenti i elementi zasmanjivanje viših harmonika

*elej nulte komponente struje


45/240

*elej nulte komponente struje

< < <

k

Ι cΙ bΙ a tΙ o 8

isklj.

kk

lll

Ι o 3 Ι a A Ι b A Ι c

Slika 9L! *elej nulte komponente struje

=ulta komponenta struje iznosi $"3

16 ca I I I I ++= pa se mo&e dobiti i putem obuhvatnog

strujnog trans1ormatora kod kabela $slika 90!%

Φ a


46/240

Ι o 8

Ι a

Ι bΙ c

k l

Φ a

Φ b

Φ c

Slika 90! *elej nulte komponente struje putem obuhvatnog trans1ormatora

Ukupni magnetski tok)ca R Φ+Φ+Φ=Φ

K63$" I k I I I k ca =++=Φ

proporionalan nultoj struji!

Obuhvatni mjerni strujni trans1ormatori imaju znatne prednosti nad sumarnimspojem triju klasičnih strujnih trans1ormatora zbog pogreške u struji magnetiziranja!

,roradna struja je reda m! I pr 16* −= ili 9/-L/ mA!

'ako je glava kabela izolirana# metalni omotač se skida# i uzemlji se glava da ne bi


47/240

j g # # j gutjeale NlutajućeN struje kroz metalni plašt $sl! 9M!%

Ιo 8

Slika 9M! Spoj kabela i releja nulte komponente struje

!&!& Na8onski relei


48/240

!&!& Na8onski relei

,!,!9! =adnaponski releji

=adnaponski releji $prenaponski# maksimalni% djeluju kada napon na koji su

priključeni prekorači podešenu vrijednost! =adnaponski releji se koriste u zaštiti odprevisokih pogonskih napona i u slo&enim zaštitnim ure+ajima!

=aponski releji su u stvari strujni releji jer djeluju na povećanje struje kroz relej!2otrebno je da im impedanija bude što veća# što se posti&e izradom strujnih relejasa velikim brojem zavoja! (ko relej ima impedaniju)

pr N pr I " # =Skala naponskih releja je ba&darena u voltima# a impedanija releja iznosi

( )[ ] ( ) 22622 1 $ R % R " N N ω α +Θ+=+= Θ

,!,!,! 2odnaponski releji

2odnaponski releji djeluju kada napon nestane ili padne ispod podešene vrijednosti!Slu&e za zaštitu motora i drugih postrojenja u normalnom pogonu! 'otva releja nalazise u privučenom polo&aju i kontakti su otvoreni!

'ada napon opadne kotva otpušta i zatvara kontakte! Elektromehanička verzija


49/240

p p p jpodnaponskog releja prikazana je na slii 9D!

1

)2

4

3

@

I,9:

*

Blika &4. ,odnaponski relej

gdje je) 9 - &eljezna lamelirana jezgraK , 6 namotajK 6 kotvaK . - spiralna opruga

$protu moment%K L - kontakt

?adnaponski i podnaponski releji izvode se kao elektromagnetski indukcijski releji sa zakretnim


50/240

j g j jdiskom galvanometarski s kotvom u kombinaciji s vremenskim članom čime se dobiva naponskineovisna karakteristika. 7zvode se kao jednopolni dvopolni i tropolni u ovisnosti o broju faza kojenadziru. ,riključuju se na napone '$ D $4 D% &&% ''% '*% 4% #. ,odručje podešavanja im

je+ %.&-%.' %.'-%.$ %.-%.D %.*-&.% %.4-&.D &.%-'.% 2n#

!,!! =aponski releji nulte komponente naponaOvi se releji koriste mnogo u izoliranim ili kompenziranim S= mre&ama zasignaliziranje zemljospoja! =ulta komponenta napona mo&e se registrirati na nekolikonačina $slika 9!%)

a% na otvorenom trokutu naponskih mjernih trans1ormatora

b% mjerenjem napona na krajnjim stupovima peterostrukog naponskog trans1ormatora% pomoću naponskog trans1ormatora smještenog u zvjezdište generatora ili trans1ormd% pomoću umjetnog zvjezdišta

9J

O

= o

(a)

9

J

= o

( b )

O

= o P mA

( c )

Slika 9! =aponski relenulte komponentenapona

'ako se u otvorenom trokutu mjernih naponskih trans1ormatora pojavljuje treći


51/240

harmonik napona# osjetljive zaštite priključuju se preko Bltera trećih harmonika $1C9L/?z% koje taj Blter prigušuje! 2ropušta se samo struja 1rekvenije 1CL/ ?z!

!&:& Učinski relei

Učinski se releji koriste najčešće na dva načina i to kao)

-releji smjera $usmjereni releji - releji za mjerenjem 1aznog pomaka%-releji snage

Usmjereni releji djeluju kada kontrolirana veličina promjeni smjer ili ima odre+eni 1aznikut! *eleji snage djeluju kada snaga kao kontrolirana veličina premaši podešenu

veličinu! Elektromehanički releji imaju pogonski sustav takav da zakretni momentovisi o snazi mjerene veličine

mr r r r M iku M −)+= α φ cos"gdje je+

r M rezultirajući moment elektromagnetskih sila

r u sekundarni napon

r i sekundarna struja

α unutarnji kut releja

r φ fazni kut struje i napona(rezultirajući)

m M protu moment

6 vrijednosti kuta ( ) ovisi predznak proizvedenog rezultirajućeg momenta.α+φ r


52/240

1a bi relej proradio treba biti+

mr r r M iku ≥)+ α φ cos" odnosno mr pr M k& ≥+ $cos" α φ

ri čemu je proradna prividna snaga)

$cos" α φ +== r

mr r pr

k

M

iu&

,roradna prividna snagamin pr pr & & = je minimalna kada je 1$cos" =+ α φ r odnosno kut 6=+ α φ r

onstrukcijskom prilagodbom kuta β $β - kut spoja umjetno je stvoren pomak% β φ φ +=r

Qazna prilagodba rezultirajućeg momenta s faznim kutom φ daje)za 0=+ β α φ φ =r Ratmetarski releji φ cos& ' =

°=+ 56β α varmetarski releji φ sin& Q =( )°÷°=+ 636β α B - releji

°=+ 146β α releji povratne snage

2rema načinu izvedbe mjernih sustava učinski releji se dijele na)

-indukijske 6 elektrodinamske 6ravnote&ne -statičke

,!!9! Andukijski učinski releji


53/240

j j

2rijašnje konstrukije bile su s indukijskim sustavom sa zakretnim diskom# poputindukijskih brojila! "bog velike inerije nije se postizala brzina djelovanja# pa sekoriste tamo gdje je po&eljno kašnjenje! :rzi indukijski releji izvode se sailindričnim rotorom $slika 9!%

*ezultirajući moment je mr r r r M iku M −)+= α φ cos"

gdje je+ α unutarnji kut releja " 2α α α +−90°= 1 )

1α kut izmeu napona r u i strujer i kroz naponski sustav

2α kut tokaιφ i struje ii kroz strujni svitak

'

$

ι r

= r

ι u

&

Φ u

isklj.

Slika 9!:rzi indukijski releji s ilindričnim rotorom

gdje je)9 - lamelirana jezgra sa parnimbrojem polovaK, - strujni svitakK

- naponski svitakK. - aluminijski $ili bakreni% bubnjići


54/240

ut 1α se mo"e mijenjati dodavanjem elemanata


55/240

α = 0

?; 19

jE

α = 45 °

jE

?;

19

α = 90°

?;

19

jE

Blika '%. ,olo"aj ravnote"e vatmetarskog releja

!!,! Elektrodinamski učinski releji


56/240

Njerni sustav im je isti kao i u elektrodinamskih Ratmetara imaju pokretni i nepokretni svitak. 9ko kroz nepokretni svitak protekne struja i a na pokretan uključimo napon u

dobijemo kretni moment+

mr r r M iku M −)+= α φ cos"

gdje je+ α unutarnji kut " 21 α α α +−= )

1α fazni kut naponskog namotaja

2α fazni kut struje i i magnetskog toka kroz strujni namotaj

2ogodnom kombinaijom *# P# < elemanata u seriju s naponskim namotom dobijamorazlićite karakteristike releja# 2 - releji# Q - releji# S - releji i dr! 2rednosti su im velikatočnost# brzina djelovanja i mala potrošnja a nedostatak slo&ena mehanička izrada!

!!! *avnote&ni $balansni% usmjereni releji*avnote&ni usmjereni releji rade na prinipu uspore+ivanja 1azorske sume i razlikenapona i struje! *ezultantni moment se mo&e izraziti kao)

{ } mrez M iuk iuk K M −−−+= 21

,redznak rezultantnog momenta ovisi o faznom polo"aju struje i napona u odnosno njemui l t j


57/240

=

Ι ΙΙ

ii

iu ii −iu ii +

ii

uiui

proporcionalne struje.

= koliko struja u naponskom svitku nije u fazi s naponom u jednad"bu treba uvrstiti i struju kojateče kroz naponski svitak .

=sporeivanje sume i razlike se najčešće vrši električnim putem što je prikazano na slici '&.

Slika ,9! *avnote&ni usmjereni relej

*avnote&ni usmjereni relej se sastoji od dva tronamotna tran1ormatora# dvai lj č i l t k l j


58/240

ispravljača i galvanometarskog releja!

7spravljač /70 daje fazor ( iu ii + ) a ispravljač /770 daje fazor ( iu ii − ).

,olaritet ispravljača je suprotan pa kroz relej teče struja iuiur iiiii −−+=

ϕ

8 % :;19? ,6


59/240

p j j j ( g ) j j p j j j j jčesto se koriste kao usmjereni članovi distantnih ili drugih releja. 6sjetljivost je oko %.&S2

n&

1:;


60/240

1−

=

α

p&

&

K t

t

s

t

s

tpr

spr

a% >remenski neovisna b% >remenski ovisna

Slika ,L! Ovisnost vremena o snazi

!.! Učinski releji nulte i inverzne komponente snageč


61/240

Usmjereni releji nulte i inverzne komponente snage često se koriste za odre+ivanjesmjera zemljospoja! Sl! ,.! prikaz toka snaga direktne# inverzne i nulte komponente ovrsti kratkog spoja!

s d

s d

s d

s ds i

s o

B7N;H7@?6 s i 3 %6,H;;I;?:; s o 3%

H6,6


62/240

= d

7 d

ϕ d

= d

7 d

ϕ d

= d

7 d

ϕ d

= d

7 d

ϕ d

=ι

7ι

ϕ ι

=ι

7ι

ϕι 7 o

ϕ o

7 oϕ o = o

= o

=ι

7ι

ϕι

7 o= o

.

.

7 d= d

= ι = 0

7ι

= 0

= o 3 %

7 o 3 %

= o 3 %

7 o 3 %

=ι = 0

7ι

= 0

7 d 7 ι 7 o3 3

,B

' ,B

',B

&,B

zemljospoj

Slika ,M! @azni odnosi simetričnih komponenti struja i napona u ovisnosti o vrsti kratkog spoja

elej nulte komponente snage prikazan je na slici '4. =činski relej spojen je preko sumarnogmjernog strujnog transformatora i preko naponskog mjernog transformatora spojenog u


63/240

mjernog strujnog transformatora i preko naponskog mjernog transformatora spojenog uotvoreni trokut. 1a bi se postigla maksimalna osjetljivost relej treba da je tipa $cos" α φ +kuis unutarnjim kutem °≈ 56α kod direktno uzemljenog zvjezdišta

°= 16α 9 kod uzemljenja preko otpora.

isključ.

Slika ,D! *elej nulte komponente snage


64/240

Q7


65/240

!&*&%& $rin9i8 .elo4anaFistantna zaštita predstavlja najšire korištenu zaštitu u mre&ama >=! Fistantni relejisu slo&eni ure+aji i rade na prinipu mjerenja napona i struje na mjestu kvara injihovog odnosa)

k k k d $k $kz k" I

# k t 11 ====

gdje je+ k $ udaljenost releja od mjesta kvara

#rijeme djelovanja distantnog releja je proporcionalno udaljenosti od mjesta kvara.

Jli"i kvarovi se isključuju br"e i obrnuto ( ).k r $k t 1≅,ošto releji mjere impedanciju zovu se (otporni) ili impedantni releji. 1istantni releji čini+

, =B N t Ι

p

Slika /! Fistantni rele

111 j*r z +=

$ 8oti9ani >8o7u.ni@ član stavlja u pogon relej u slučaju pojave kvara ipriključuje usmjereni i mjerni član U NS=N mre&ama koristi se nadstrujni član $A3% U


66/240

priključuje usmjereni i mjerni član! U S= mre&ama koristi se nadstrujni član $A3%! UN>=N mre&ama podimpedantni član $"4%KUS us3ereni član nadzire smjer snage 'S! (ko je smjer od sabirnia $izvora%prema štićenom objektu član omogućava djelovanje# obrnuto blokiraKM 3erni član priključen je na struju i napon i mjeri impedaniju petlje odnosno

udaljenost releja do mjesta kvara! (ko se kvar nalazi unutar zone djelovanjaimpedanija je manja od podešene i mjerni član reagira i daje nalog izvršnom članuKt 4re3enski član osigurava vremensko stupnjevanje zaštite jer vrijemedjelovanja ovisi o udaljenost PKI i04r1ni član ima zadaću da po nalogu mjernog $vremenskog% člana isključiprekidač i aktivira signalne ure+ajeK8 8o3o/ni člano4i slu&e za signalizaiju# (2U# blokade i dr!

t

t & t '

t )

&

'

< & < ' < )< Slika 9!

t - A karakteristika distantnog relej

gdje je)

%linearna karakteristika.elo4ana >i.ealna@F

!4re3enska

karakteristika relea s tri4re3enska stu8na

,!.!,! >rste i karakteristike distantnih releja


67/240

,!.!,! >rste i karakteristike distantnih releja

#jerni član distantno$ releja mjeri struju i napon na mjestu kvara i utvr%uje jeliimpedan"ija ve&a ili manja od unaprijed utvr%ene 'pode(ene) vrijednosti.

Nije samo bitna vrijednost impedan"ije ve& i njen polo*aj '!a+ni kut).,arakteristike distantni- releja prika+ujemo u kompleksnoj ravnini R j/

0dealno bi bilo da mjerni član i+mjeri otpor manji od otpora dalekovoda A pod kutom κ φ

Po(to postoje i prijela+ni otpori ' otpor el. luka) na mjestu kvara koji su prete*nodjelatni i na liniji dalekovoda ispunjavaju dija$ram paralelnim linijama.

$ R

Relej rea$ira ako je kvar na "ijeloj du*ini voda u+ utje"aj luka3 samo takva kao karakteristina sli"i (ra!irana.


68/240

ϕ k

ϕ

jEJ JM

9 9M

<

!

! ,6V

vod bez kvara(Wzdrave linijeW)

DA

doprinos el. luka

impedancija vodapri kvaru

ukupna impedancija voda u kvaru

N4

Blika '. arakteristike distantnih releja

gdje je+


69/240

prema kojima se distantni releji dijele na+

1) impedantni relej k k

k " I

# =prividni otpor

2) re+istantni relejk k

k

k R I

# =φ cos djelatni otpor (rezistancija)

) reaktantni relej k k k

k % I

# =φ sin

induktivni otpor (reaktancija)

5) admitantni relejk

k

k +

#

I = prividna vodljivost (admitancija)

6) konduktantni relejk k

k

k ,#

I =φ cos radna vodljivost (konduktancija)

7) sus"eptantni relejk k

k

k -#

I =φ sin kapacitivna vodljivost (susceptancija)

1istantni relej postavimo u ishodište -%-j> ravnine a štićenu dionicu prikazujemo linijomdalekovoda ravnini je kru"nica (slika )


70/240

,rikaz u j> ravnini je kru"nica (slika .).

%

Ι

ΙΙΙ

19

?;

B

! pr

Blika . 7mpedantni relej

.const K " pr ==

9ko je izmjerena impedancija pr k " " < relej reagira jer izmjerena impedancija upada u

unutrašnjost kruga. elej bi reagirao i u trećem kvadrantu jer impedantni relej nema usmjereničlan. !ato se mora blokirati rad releja u suprotnom smjeru štićene dionice s usmjerenim relejomčija je karakteristika B. aznim umjetnim spojevima kru"nica se mo"e pomjerati u smjeru obeosi kako bi postala osjetljiva na utjecaj el. luka i na vrstu štićenog voda (kabel ili vod visokognapona) što je prikazano na slici $.


71/240

B

k .

!

! M

<

α 3 %

B

<

! ! M

k .

j> j>

Blika $. ,omjeranje kru"nice umjetnim spojevima

( ) 2cos 1 sin" $ " K k k φ α φ α = − ± + −

,ravocrtna karakteristika

$"φ""


72/240

$cos"6 α φ −= pr " "

pr " - proradna karakteristika

6 " - minimalna proradna karakteristikaNijenjanjem unutarnjeg kuta releja mo"e se dobiti za

°= 6α pr pr R K " " === 6cosφ - rezistantni relej

°= 56α pr pr % K " " === 6sinφ - reaktantni relej

!a općenitu pravocrtnu karakteristiku vrijedi+6$cos" " " pr =−α φ

što je prikazano na slici *.

α

?

;

1

9

.

!o3ϕ

B

<

1

j

>

!pr

Blika *. ,ravocrtna karakteristika

pr k " " < relej reagira


73/240

pr k " " > relej ne reagira

,otreban je i usmjereni član kako ne bi reagirao u 777 kvadrantu. arakteristika rezistantnog releja

( 6=α pr pr R " K " === φ sin6 ) prikazana je na slici D.

1# j>

! pr

ϕ r

B

pr

Blika D. arakteristika rezistantnog releja

ezistantni relej nije pogodan za duge vodove sa utjecajem električnog luka već za kraćevodove i kabele.


74/240

arakteristika reaktantnog releja ( °= 56α pr pr % " K " === φ sin6 ) prikazana je na slici X.

,ogodan je za #? vodove sa utjecajem luka. ,odručje reaktantnog releja obuhvaća i pogonskopodručje što treba eliminirati.

" R " $k ′=+ ako je + pr " " ′ - relej ne reagira

,6V6?

Epr

jE1# ?

;

1

9

.

?

;

ϕ

α

!por

B

!pr

!

!

M

.

?

;

Blika X. arakteristika reaktantnog releja

= relejnoj zaštiti široko se koriste releji koji ne mjere otpor (impedanciju) već mjere vodljivost'admitan"iju) štićenog voda.


75/240

' j ) g

arakteristika admitantnog releja je K "

k

pr

=− $cos"1

α φ takozvana NY6 karakteristika

arakteristika je kru"nica koja prolazi kroz ishodište promjera WW nagnutog na WW osi pod kutomα (slika 4).

1#

19

?;

α

ϕ

j>

Blika 4. arakteristika admitantnog releja

K + k pr =− $cos" α φ

!a kut α3% dobivamo konduktantnu karakteristiku koja je prikazana na slici 5.


76/240

1#

j>

ϕκ

ϕκ

M

zκ

M

<

zκ

Blika 5. onduktantna karakteristika

, K "

k

pr

==φ cos1

,rednost konduktantnog releja je primjena u B? mre"ama i kabelskim mre"ama gdje je

°−= $64*"k φ

=tjecaj luka se dobro uklapa u karakteristiku reagiranja.

!a kut α35%° dobijamo susceptantnu karakteristiku koja je prikazana na slici $%.


77/240

j p j j pBusceptantni relej nije prikladan za primjenu zbog izra"enog utjecaja el. luka.

j>1#

! pr

α

Blika $%. Busceptantna karakteristika

- K " k pr ==φ sin1

= nastojanju da se postignu kvalitetnije karakteristike razvijeni su statički distantni releji sapoligonalnim (kvadrilateralnim) karakteristikama (slika $&.) i eliptičnim karakteristikama (slika


78/240

$'.)

! pog

j> 1#

ϕκ

!

j>

ϕκ

Blika $&. ,oligonalna (kvadrilateralna) karakteristika


79/240

j>

1#

Blika $'. ;liptična karakteristika

2.5.. 8tje"aj otpora električno$ luka na rad mjerni- članova


80/240

j j p $ j

Direktni 'kruti) kratki spojevi su veoma rijetki3 ve& se pojavljuje električni luk. 4lektrični luk ima svoj odre%eni otpor koji se pribraja otporu dalekovoda te tako

utječe na točnost mjerno$ člana.

,arakter otpora el. luka je djelatan3 ali je karakteristika nelinearna.

Po 9arrin$tonu empirijska !ormula +a otpor luka je:

41

266. $ I

R = (ΩPm)

.<

.


81/240

.<

! !

MϕZ

7N,;19?H?

9

!

M!

6?1=H9?H?

9

!

M!

.<

B=BO;,H9?H?

9

!

M

!

.<

.<

! !

M .

< !

M!

,.9#6O.H?

9

.;!7BH9?H?

9

.;9H9?H?

9

Blika $. =tjecaj električnog luka na rad mjernih članova

2.5.5. 0+vedbe mjerni- članova

Njerni članovi distantnih releja izvode se uglavnom kao ravnote"ni (balansni) releji koji


82/240

Njerni članovi distantnih releja izvode se uglavnom kao ravnote"ni (balansni) releji kojiusporeuju napon i struju ili njihov fazni polo"aj. ?aponska strana nastoji odr"ati kontakt relejaotvorenim a strujna strana ga "eli zatvoriti.

Njerni članovi se izvode kao+

elektrome-anički balansni član s elektromagnetskim elektrodinamskim ili indukcijskimprincipomelektrični i transduktorski ravnote*ni releji kod kojih se usporedba struje i napona vršielektričnim ili magnetskim putemstatički mjerni članovi rade na principu amplitudne i !a+ne kompara"ije 'usporedbe)

A

=

Ι

ΙΙ

ΙΙΙ 7

ui−ii

Blika $$. ;lektromehanički balansni podimpedantni relej (!F)

?a slici $*. prikazan je električni ravnote"ni relej koji usporeuje ispravljene vrijednosti naponai struje i vrši amplitudnu komparaciju = normalnom pogonu kroz relej teče struja koja dr"i


83/240

i struje i vrši amplitudnu komparaciju. = normalnom pogonu kroz relej teče struja koja dr"ikontakt otvoren jer su naponi mostova u ravnote"i. od kratkog spoja struja poraste a naponopadne. ,olaritet na releju R se mijenja tj. relej proradi. ,roradna impedancija se mijenjapromjenom otcjepa na primaru transforamtora

7B


84/240

21 8 - serijski spojeni ispravljači R - galvanometarski relej

2C # 2C I

#ila lije%$ #ila de#n$

ra%n$te9a

U

I

relej rea8ira

?a slici $D. prikazan je magnetski ravnote"ni (balansni) relej !F.

?a jezgrama 281 T T od specijalnog magnetskog materijala namotana su tri svitka.

?a prvi je priključena struja preko ispravljača koja je proporcionalna naponu ui

roz drugi teče struja ii (izmjenična). 1ok je napon u normalnim granicama istosmjerna struja ui

dr"i u zasićenju jezgru i nema tranformacije struje ii na treći namot.


85/240

7B


86/240

φ ∠− u

α ∠i α ∠ki

u 6

i

ziu =

α φ α ∠±∠−=∠ kii " i α ∠iAB

k " −=1 2AB

2 21 2 cos" $ " " k k φ α = − ⋅ ⋅ ⋅ − +

2 2

cos" $ 1 sin " $" k k φ α φ α = ⋅ − ± − ⋅ − na primaru " k " = ⋅ dobivamo pomjerenu impedantnu

karakteristiku.

od kratkog spoja napon opadne i transformator doe u nezasićeno (linearno) područje a pošto strujaii poraste ona na sekundaru 281

T T inducira napon koji prouzrokuje reagiranje releja .


87/240

,omoću umjetnih spojeva mo"emo pomjerati karakteristiku u -j> ravnini te mo"emo dobiti osimpodimpedantnih releja !F i ostale. koji mjere > [ V J za to je potrebno uvesti dodatnupolarizacijsku veličinu. 9ko je polarizacijska veličina proporcionalna sa strujom mjerni član ima

pravocrtnu karakteristiku.

9ko se polarizaciona veličina ve"e uz napon dobije se admitantna karakteristika.Bl. $X. prikazuje elektromehanički (indukcijski) balansni relej sa polarizacijućom veličinomrazmjernoj struji.

ι υ

Aι p

ι ι

isključ.

=

Blika $X. ;lektromehanički (indukcijski) balansni relej

sa polarizacijućom veličinom razmjernoj struji.

9ko je pi - polarizaciona veličina imamo pravocrtnu


88/240

pu - polarizaciona veličina imamo admitantnu karakteristiku.

ru"ne i pravocrtne karakteristike mo"emo dobiti sa komparatorima !a+no$ pomaka.

9ko kompariramo dva fazora (veličine) koje su okomite. 9ko kompariramo fazno fazor

iu ik i ! 1−= s fazorom iu ik i - 2+= oni su okomiti za

sve točke na kru"nici. 9ko je kut ta dva fazora $8" - !∠ manji od 5%° točka le"i van kruga a relej ne treba reagirati.

$8" - !∠ veći od 5%° točka le"i unutar kruga i relej treba reagirati. 9ko je kut

,romjenu stanja pri prolasku kroz kut 5%° ima elektrodinamski relej.α'

α&

ϕ

.

>

iu ik i 2+ iu ik i 1−

iik 1iik 2

ui

Blika $4. ru"na karakteristika komparatorima faznog pomaka

ik iu 1−


89/240

61 >k

62 >k ik iik i uiu 22 $" +=−− °> 562α relej reagira

°< 561α relej blokira

,ravocrtna karakteristika se mo"e dobiti faznom kompracijom fazora ii iu ii − jer je kutizmeu njih $8" - !∠ 35%° i relej treba reagirati.

ϕ .

j>

iu ii −

ii

ui

Blika $5. ,ravocrtna karakteristika komparatorima faznog pomaka

?ajčešće se distantni releji izvode kao jednosustavni tj. sa jednim mjernim članom. Jlok shematakvog releja dana je na slici *%.


90/240

,

, B

, t

,Ι 6

N =B H Ι

8R 8

S 8

: 8

N

6 N = H 9 ? 7

@ < 9 ?

Blika *%. :ednosustavni distantni relej

Bvaka faza ima svoj pobudni (poticajni) član i član koji razlikuje meufazne kratke spojeve ikratke spojeve sa zemljom (to je obično osjetljivi nadstrujni relej priključen na nultu komponentustruje). Njerni član se preko člana za komutaciju priključuje na odgovarajuće linijske ili fazne


91/240

struje). Njerni član se preko člana za komutaciju priključuje na odgovarajuće linijske ili faznenapone i struje. 9ko je meufazni kratki spoj priključuje se na linijski napon i razliku struja. 9ko je

jednopolni kratki spoj pobuuje se i homopolarni član i priključuje na mjerni član.6 I '

,obudni članovi se u B? mre"ama izvode kao osjetljivi nadstrujni releji u sve tri faze i osjetljiv relejnulte struje. = #? mre"ama pobudni član je podimpedantni član podešen kao na slici *&.

& ' $

! ,6V !9 = 3 = n

! ,6V !9 = 3%4 = n

! pr - ,61;G.

Ι/Ι n

! pr ! pr

Ι P Ι n

! pog

!pog

min

!6?9 ,6B=1;

& ' $

Blika *&. ,odimpedantni pobudni član

?a slici *&. podimpedantni relej kod malih struja djeluje podimpedantno i osjetljivije dok kod

*.2≥I

I djeluje bez obzira na iznos napona. ,oticajni član ne mora imati usmjereni član ako se


92/240

n I

radi kao podimpedantni već mo"e imati kao na slici *'.

j>

a

b

Blika *'. ,oticajni član podimpedantnog relejagdje je+ a - poticajni član podimpedantniL b - mjerni član \ kvadrilateralni

#remenska karakteristika distantnog releja je takva da je vrijeme djelovanja proporcionalnoizmjerenoj impedanciji (udaljenosti) što je prikazano na slici *.


93/240

t &

t

t $

t

!Ι

!ΙΙ

!ΙΙΙ

!

j>

1#

Ι

ΙΙ

ΙΙΙ

Blika *. #remenska karakteristika distantnog releja

gdje je+ 7 stupanj %- 1t

L 77 stupanj 1t

2t L 777 stupanj

2t

3t

-

-

2.6. Statički releji;lektromehanički releji pretvarali su kontroliranu električnu veličinu (struju napon snagu) u


94/240

privlačnu silu ili kretni moment kome se suprotstavlja protumoment ili sila opruge ili druge kočnicerelej je reagirao kada je zakretni moment veći od protumomenta. ?edostaci elektromehaničkihreleja su+

-pokretni dijelovi imaju veliku tromost što se odra"ava na brzinu rada-protumoment trenja smanjuje osjetljivost-sigurnost djelovanja ugro"ava zbog trenja korozije u pokretnim dijelovima-kontakti su izlo"eni električnom luku-vlastita potrošnja je znatnija dimenzije i te"ina takoer

Bve ovo otklanjaju statički releji koji se sastoje iz poluvodiča i drugih statičkih komponenata pa im je+

-osjetljivost i točnost povećana-brzina djelovanja povećana (nekoliko ms do %.D djeluju)-vijek trajanja produ"en (nema pokretnih dijelova i kontakata)-neosjetljivost na vanjske utjecaje-mala vlastita potrošnja-mali gabariti i te"ina

2.6.1. ;snovne komponente statički- releja

6snovne komponente statičkih sklopova zaštitnih releja su+

-otpornici-kondenzatori

-diode

-tranzistori

-linearni i digitalni itegrirani krugovi

-meutransformatori

-prigušnice

Bastav i djelovanje statičkih releja prikazujemo blok shemama. ?a primjeru statičkognadstrujnog releja prikazati ćemo osnovne sklopove (slika *$.).


95/240

,;H#99@ B9BH9J7


96/240

Blika **. 6znake pretvaračkih sklopova

Bklop za usporedbu ili mjerni član statičkih releja prilagoene mjerne veličine usporeuje se poamplitudi (amplitudna komparacija) ili poredi pravokutne impulse (fazna komparacija) ili brojimpulsa usporeuje sa zadanim. od ispunjenog uvjeta sklop proradi i očituje logički signal &oznake su+

JJ

6N,99H6 6719@=BN:;;?7

@


97/240

Blika *X. 6znake vremenskih članova

O

= i

= u

t

=pr

= u

=M

=M

t

Blika *4. 6stvarivanje vremenskog člana preko sklopa

2.6.2. Statički releji sa jednom mjernom veličinom

od releja sa jednom ulaznom veličinom koristi se uglavnom amplitudna komparacija izmeu


98/240

od releja sa jednom ulaznom veličinom koristi se uglavnom amplitudna komparacija izmeupodešene vrijednosti. ,rimjenom pretvornika mjerna veličina mo"e biti i temperatura broj okretajabrzina strujanja nivo tekućine i dr.

=laznim transformatorima i sklopom pretvarača prilagoava se mjerna veličina (elektroničkim)statičkim sklopom.

= sklopu za usporedbu izvrši se komparacija mjerene i podešene vrijednosti i okidanje ako je

pm pm uuii >> 8

7mpuls se vodi u vremenski član ako je potrebno vremensko zatezanje a zatim na izvršni relej.

?a slici *5. prikazana je blok shema nadstrujnog statičkog releja

&$ &* &D &X &4 &5 '% '& ''&&'


99/240

$ * D X 4 5 &% &&'&

7


100/240

!avisne vremenske karakteristike dobiju se priključkom kvadrata struje na integrator ili ispravljenustruju kvadriramo i pretvaramo u impulse. Jroj impulsa zavisi o iznosu struje. ,rimjer releja sa

jednom ulaznom veličinom je i podfrekventni statički relej koji je prikazan na slici D%.

7zmjenični napon odreene frekvencije vodi se preko meutrafoa na pretvarač pravokutnih impulsa(&) (Bchmidtov okidni sklop) impulsi se vode u integrator - integrira pravokutne impulse u pilastinapon ('). ?a izlazu iz integratora nalazi se okidni sklop sa podesivim pragom okidača pr # ().

9ko je frekvencija veća od pr / / ≥ podešene pravokutni impulsi su kraćeg trajanja i na izlazu iz

integratora pilasti napon ne posti"e prag reagiranja.

9ko je pr / / < prag okidanja pr # se posti"e i na izlazu iz okidnog člana se pojavi impuls kojeg

produ"imo u produ"nom članu i vodimo na vremenski član ili direktno na izlazni relej.

f 8 f pr f F f pr H 8 H pr


101/240

NH

&

'

$

=

= &

= '

=

= $

= $

=

= pr = pr

Blika D%.frekvencijski

statički relej

2.6.. Statički releji sa dvije ili vi(e mjerni- veličina

Amplitudni komparator


102/240

,rvi releji s dvije veličine koji su se koristili su amplitudni komparator (struje i napona). 6ni suprikazani na slici D&. ,osti"u se tako što se galvanmetarski relej zamijeni sa statičkimkomparatorom razine polariteta

9 J

9M JM

O

Blika D&. 9mplitudni komparator (struje i napona)

=zmimo primjer kada relej treba reagirati (slika D'.a) i kada ne treba reagirati (slika D'. b).


103/240

9

J

9M

JM

9

J

9M

JM

O8%

OF%

98J 9FJ

t

a) b) Blika D'. eagiranje i nereagiranje releja

,olaritet na osjetljivom otporu se mijenja i stanje se mijenja pa relej reagira. = ovisnosti kojumjernu veličinu dovodimo na ulaz ]9^ i ]J^ amplitudnog komparatora mo"emo realizirati slijedećestatičke releje+


104/240

1. Statički di!eren"ijalni strujni relej d I k ! 1= s I k - 2=

2. Statički usmjereni relej $"1 iu iik ! += $"2 iu iik - −=

. Statički impedantni relej 'distantni)

5. ;stale statičke distantne releje primjenom strujne i naponske kompaudan"ije

Fazni komparator

1rugi tip statičkih releja su !a+ni komparatori koji se mogu izvesti na principu+trenutne koin"iden"ije polariteta ula+ni- si$nala

trajanja koin"iden"ije ula+ni- si$nala

!a+no$ mosno$ komparatora

?a slici D. prikazana je blok shema faznog komparatora na principu trenutne koicidencije dvajuulaznih signala

_Ι _

& ' $ * D X

9a a

&a

' c d


105/240

&'

J

b bM

9

J

a&

bM

a'

cc3( a

' b

& )

Blika D. Qaznikomparatorna principutrenutnekoincidencijedva ulaznasignala

a1

a2

$dje je: 1 < me%utrans!ormator= 2 sklop +a !ormiranje pravokutni- si$nala= sklop +a!ormiranje impulsa= 5 < 0 sklop= 6 sklop +a produ*enje impulsa 'pam&enje)= 7 < pojačalo= > i+vr(ni relej=smjereni relej mo"emo realizirati kao na slici D$ ako dodamo član za zakretanje faza


106/240

=smjereni relej mo"emo realizirati kao na slici D$. ako dodamo član za zakretanje faza.7zmeu meutransformatora i bloka ' i to tako da nam veličina J bude napon

&T #

a veličina 9 struja r I koju u zakretnom članu zakrenemo za &ED%° dobijemo usmjereni relej

koji djeluje u području od &*%o do %o s velikom osjetljivošću od %.&S =n.

=

Ι

93 Ι

J3= BH

= BH= H

−Ι

ϕ

Blika D$. =smjereni relej s članom za zakretanje faza

Qazni komparatori se izvode na prin"ipu trajanja koin"iden"ije ula+ni- si$nala. #eličine 9 i Jse nakon prilagoavanja i pretvorbe u pravokutne impulse dovode na W7W član. Girina impulsa naizlazu iz W7W člana ovisi o trajanju koincidencije.


107/240

W 7 W

9

J

a a &

b b&

c d e

9 J

a&

b&

c

d

e

Blika X%. =smjereni relej s fazni komparatorom na principu

trajanja koincidencije ulaznih signal

?a izlaz se priključiintegrator i okidač sapragom podešavanja koji

se mo"e proizvoljnomijenjati i na taj načinrealizirati usmjereni relej.

na WeW bi se pojavio impuls.

pr - ! φ φ


108/240

j>

1#

EΙ

EΙΙ

E ΙΙΙ

- & &

-EΙ #

N6V=I7 B=,

! ,6V

Blika D*. ,oligonalna -kvadrilateralna karakteristika na principu fazne komparacije

!ona djelovanja je ograničena sa dva kosa i dva horizontalna pravca ili četiri kosa pravca.


109/240

! ΙΙΙ

!ΙΙ

! Ι

s

s

jE

! ,6V

Blika DD. !ona djelovanja

ako bi se mjerna impedancija našla unutar zone vodoravnih pravaca argument vektora treba biti+

%"! = %"- += RC =


110/240

3 % " ! k −= 4 % " - k += k RC =

-C ! ar%ar%ar%


111/240

1k + 1k v

-C ! ar%ar%ar%


112/240

ulazne veličine i dovodimo na 7 vrata. ?a 7 vrata mo"emo dovesti i druge uvjete (kao što jestrujni prag njihanje blokirano i dr.).

Q 9 ! ? 7

6 N , 9 9 H 6

H ; ? .

6 7 ? O

Q 9 ! ? 7

6 N , 9 9 H 6

H ; ? .

6 7 ? O

W 7 W7B $ Ι

=-> Ι


113/240

Fazni mosni komparatori

1&

1 '

1

1 $ ιJ

' ι J

ι 9 ι J

ι Jι 9

ι J

ι 9

ι J

9

J

ι J

' ι J

= ιP'

P'

Blika X&. Qazni mosni komparator

&)struja ai i i imaju isti smjer ako je kut $8" a ii∠ 3%

=


114/240

=ι

t

') u koliko se kut $8" a ii∠ povećava dobija se izmjenična komponenta

= ι

t

) kut $8" a ii∠ 35%°

= ι

t

$) kut $8" a ii∠ 85%°

=


115/240

=i

t

*) kut $8" a ii∠ 3&4%°

= i

t

. ?A@0A 4N4RA;RA


116/240

.1. ,varovi i nenormalna stanja $eneratora

7zolacija generatora izlo"ena je u pogonu raznovrsnim naprezanjima i to mehaničkim termičkim ielektričnim naprezanjima kemijskim i dr.+

• mehanička naprezanja su+ - uslijed centrifugalnih sila u normalnom pogonu- uslijed dinamičkih sila kratkog spoja- uslijed vibracija

- uslijed diletacije• termička naprezanja su uslijed proticanja struje u namotajima i kemijska djelovanja dovode dostarenja izolacije i to ubrzanog

• električna naprezanja su povećani naponi -atmosferski

-

unutarnjiBve to mo"e samostalno ili u kombinaciji sa drugim dovesti do proboja izolacije i kvara. ,remamjestu nastanka kvara razlikujemo+

- kratki spoj statorskog namota (meufazni kratki spoj)- kratki spoj statorskog namota i mase (zemljospoj statora)- zemljospoj uzbudnog namota (rotora)- kratki spoj izmeu zavoja iste faze- kratki spoj meu zavojima uzbude

6pasna pogonska stanja koja mogu izazvati oštećenja generatora+

- prevelika struja (uslijed djelatnog , ili jalovog T opterećenja)- prevelika struja u mre"i koju napaja generator


117/240

p j j p j g- previsok napon- nesimetrično opterećenje- asinkroni rad generatora

- rad u motornom području- prevelik broj okretaja- nedozvoljeno zagrijavanje

!adatak zaštite generatora je da svojim djelovanjem svede na minimum štetne posljedice nastalihkvarova te da upozori i otkloni opasna stanja da do kvarova ne doe.

.2. ?a(tita od kratko$ spoja i+me%u statorski- namotaja

Neufazni kratki spoj mo"e nastati izmeu vodiča različitih faza ili kod proboja na glavamanamotaja (izrazi vrijede uz uvjet da je zvjezdište generatora direktno uzemljeno što se rjeeizvodi)+

•struja tropolnog kratkog spoja

dg

/

k %

0 I =$3"

•struja dvopolnog kratkog spoja

/

k %%

0 I

+=

3$2"


118/240

ig dg % % +$"

•struja jednopolnog kratkog spoja

g ig dg

/

k % % %

0 I

6

$1"

3

++=

ao kriterij djelovanja mogla bi se uzeti povećana struja kratkog spoja pa bi se mogli koristitinadstrujni releji. ?o to rješenje ne zadovoljava jer je vrijeme zatezanja jako dugo ('-$)s zbogpotrebe stupnjevanja ostalih zaštita u mre"i koju napaja generator. Btruje kratkog spoja su velike

i imaju razorno djelovanje kD$1**" −=n I nk kI I =

;fikasna zaštita od unutrašnjih kratkih spojeva je stabilizirana diferencijalna zaštita.

n p I I E?26*F −= podešena vrijednost u odnosu na nazivnu.

Veneratori se najčešće priključuju na mre"u preko transformatora u blok spoju. Noguća su

različita povezivanja (slika X'.)+a) diferencijalna zaštita štiti cijeli blok potreban je i transformator zaprilagodbu struja i napona za usklaivanje faznog polo"aja

b) generatori imaju zasebnu zaštitu a cijeli blok zasebnu prednost ovog načina je što >∆ - I

predstavlja rezervnu zaštitu generatora


119/240

Statorska di!eren"ijalna +a(tita

koristiti se bilo ravnoteBna 'balansna) 'en$l. biased) diferencijalna bilovisokoimpedancijska diferencijalna tehnika. Moderni, postotni, numerički zaštitni releji

generatora odreuju diferencijalne struje i postotne struje korištenjem različitih

algoritama za izračun nakon mjerenja odgovaraju!ih sekundarnih struja "M#$a.

c) svaki element ima svoju zaštitu i nepovoljniji jer nema rezervno štićenje


120/240

V' V'

V'

∆Ι J 8

∆Ι V 8

BH &

HH HNH NH NH

BH '

∆Ι J 8

∆Ι V 8

∆Ι H 8

a) b) c)

Blika X'. Btabilizirana diferencijalna zaštita

.. ?a(tita od +emljospoja namotaja statora

,roboj izolacije statora prema masi odnosno uzemljenim dijelovima je čest slučaj. ,ošto jezemljospoj nesimetrično stanje to se pojavljuje nulta komponenta struje (napona). ?jihovim


121/240

zemljospoj nesimetrično stanje to se pojavljuje nulta komponenta struje (napona). ?jihovimpraćenjem mo"emo zaštiti generator.

Veneratori se često rade sa izoliranim zvjezdištem ili uzemljenim zvjezdištem preko visokih

vrijednosti otpora .?a slici X. prikazan je zemljospoj namota statora generatora.

O&

O OΙ !

α

B

H

&&

Blika X. !emljospoj namota statora generatora

gdje je+ /Rk # 0 α = kvar je na rastojanju α od zvjezdišta

(za α 3& /r k # 0 = L za α 3% imamo direktno uzemljeno zvjezdište)


122/240

Btruja je kapacitivna i ovisi o kapacitetu generatorskih namotaja spojnih vodova od generatora dotransformatora i kapaciteta ni"eg napona transformatora u bloku.

Btruja zemljospoja je

/ T & R z # C j I I I I α ϖ 13$" −=++−=

od zemljospoja za α 3& zvjezdište dobija napon /R# a zdrave faze /R# 3

Blika X$. ?apon zvjezdišta pri zemljospoju zaα

3&

9ko je zvjezdište uzemljeno preko djelatnog otpora struja zemljospoja ima i komponentu uslijedpotencijala zvjezdišta / # α

#α


123/240

/

/

" # C j R

# I α ϖ

α

13−−=

7spitivanja su pokazala da nije opasna kapacitivna struja reda do * 9 i du"eg trajanja. Btrujereda &%-'%9 mo"e generator izdr"ati kratko vrijeme bez posljedica.

O ! O ! O !

B

H

Blika X*. apacitivne struje pri zemljospoju

riterij zaštite mo"e biti pojava napona zvjezdišta 61 # # / =α ili pojava struje zemljospoja 63 I I " =oba uvjeta (slika XD.)

V H


124/240

= 6 8 t7B


125/240

slici XX.

= 6 8 t7B6# priključenog u zvjezdište

gdje je+ 3B1663n# # R =

9ko postoji otcjep sa statora za napajanje vlastite potrošnje zaštita treba djelovati samo u slučajukvara na generatoru no ne i kod kvara na otcjepu =potrebljava se diferencijalni relej napajan sa


126/240

kvara na generatoru no ne i kod kvara na otcjepu. =potrebljava se diferencijalni relej napajan saobuhvatnim transformatorima u zvjezdištu generatora i kabelskom odvodu.

od zemljospoja u postrojenju vlastite potrošnje struja teče kroz oba transforamtora tako da je

diferncijalna struja jednaka nuli 6=− t g ii

od zemljospoja generatora teče struja samo kroz zvjezdište generatora 6=t i

6vo je prikazano na slici X4.tako da relej reagira


127/240

∆Ι 6 8

k l

V

Ι V

<

l

k ι V

Ικ

ι V

H

7B


128/240

S-ema +a(tite od +emljospoja +a i+ravno spojene $eneratore koji rade u paraleli

.5. ?a(tita od spoja +avojaka iste !a+epomaka napona +vje+di(+a


129/240

1o kratkog spoja izmeu zavoja iste faze mo"e doći uslijed oštećenja izolacije u utorugeneratora ili na glavnom namotaju iste faze. 1va zemljospoja na istoj fazi na različitih

mjestima takoer predstavlja takav kvar.

Ι

a

b

c

Blika X5. !aštita od spoja zavojaka iste faze

9ko je generator pobuen i odvojen od mre"e struja kvara zatvara se samo unutar kratkospojenih zavojaka. Hakav kvar ne mo"e obuhvatiti nadstruja ni diferencijalna zaštita.

9ko je generator priključen na mre"u kvar će se napajati iz mre"e struje iz mre"e neće se bitnorazlikovati u odnosu na pogoenu fazu i sa kratko spojenim zavojima jer se struje koje dolaze izmre"e takve da diferencijalna zaštita ne mora reagirati.

it ij dj l j j i t ij f t # d # # ( lik 4% )


130/240

riterij djelovanja je nesimetrija napona faza generatora a# u odnosu na # c#

Hrokut napona će se deformirati jer će se uslijed nesimetrije pojaviti nulta komponenta napona.

(slika 4%.).

6M

6

=a

=b=c

=aM

Blika 4%. ?esimetrija napona faza prilikom zemljospoja uz generator priključen na mre"u

9ko umjetno stvorimo zvjezdište i spojimo ga sa zvjezdištem generatora javiti će se potencijalnarazlika i proteći će struja. No"emo uzeti naponski U % ili strujni relej I % (slika 4&.).

V 1 H [


131/240

= 6 8

Ι 8

6

&%%

= n

)Q *%

Y !

Q *%Y !

6M

6

Blika 4&. ,rincip zaštite od zemljospoja uz generator priključen na mre"u


132/240

!aštita od pomaka napona zvjezdišta

= normalnom pogonu oba zvjezdišta su na istom potencijalu. od kvara na zavojima javlja senesimetrija napona. ,rotekne struja i relej reagira 78. ?apon koji se uspostavi na otvorenomtrokutu odnosno otporniku kome filter propuštanja f 3*% Yz propušta je paralelno priključennaponski relej na osnovnu frekevenciju a koči f 3&*% Yz.


133/240

od generatora većih snaga i viših napona namotaj se izvodi sa dvije paralelne grane po fazi. Bpojmeu zavojima se neće pojaviti istrovremeno na obe paralelne grane i to sa istim brojem zavojakau kratkom spoju. !aštita se izvodi spojem strujnih transformatora u osmici i priključkom osjetljivogdiferencijalnog releja (slika 4'.)

?ominalna struja transformatora je2

n,n&T

I I = a osjetljivost (*-&%)S.

∆Ι 8 ∆Ι 8∆Ι 8

B H

, ι

, cP'

Blika 4'. ,oprečna1iferencijalna

zaštita

ada se pojavi spoj meu zavojima faze javi se razlika 21 R R I I < koja prouzroči proradu releja>∆i . ,odešenje releja je

1() i 1** −=∆


134/240

.6. ?a(tita od +emljospoja u u+budnom namotaju

,ojava zemljospoja u uzbudnom namotu je česta pojava jer su rotorski namotaji izvrgnuti jakim centrifugalnim silama. Bam zemljospoj ne predstavlja opasan kvar ali doe li do još jednog zemljospoja time bi se došlo do kratkog spoja odreenog broja zavojaka. ,ojavila bise velika struja zagrijavanje i deformacije rotora. ?arušila bi se simetrija magnetskog toka inesimetrije radijalnih sila i mogućih vibracija.1a bi se spriječila pojava drugog zemljospoja upotrebljava se zaštita kaja signalizira pojavuzemljospoja i isključuje generator.

Postoje dvije metode

a)potenciometarska metoda b) 9O injektirajuća metoda

Poten"iometarska metoda

;vaj oblik +a(tite koristi se kod stariji- $eneratora i prika+ana je na sli"i 1>


135/240

;vaj oblik +a(tite koristi se kod stariji- $eneratora i prika+ana je na sli"i .1>.?emljospoj na u+budnom namotu proi+vest &e napon na releju a maksimalninapon pojavljuje se +a kvarove na krajevima namota.

MNrtva zonaM postojat će u sredini uzbudnog namota. 1a bi se detektirao kvar nasredini uzbudnog potrebno je odvojke na potenciometru mijenjati tipkalom ilipreklopkom. ,ostavka releja je obično oko *S napona uzbude.

Sl. .1>. ?emljospojna +a(tita u+budno$ kru$a poten"iometarskom metodom

0njektiraju&e metode

,oriste se dvije metode. Prva metoda se +asniva na injektiranju napona niske!rekven"ije sa serijskim !iltriranjem kako je prika+ano na sli"i C


136/240

Blika 4. !aštita od zemljospoja u uzbudnom namotaju

od generatora sa istosmjernim budilicama zaštita se sastoji od otpornog djelitelja kondenzatora O nadstrujnog releja i pomoćnog izvora čiji se sekundar spoja+ jedan pol na serijski

spoj O (78) a drugi na masu.

!rekven"ije3 sa serijskim !iltriranjem3 kako je prika+ano na sli"i C

9ko nema zemljospoja rotora kroz relej teče samo mala kapacitivna struja uslijed kapacitetauzbudnog namota Ou. 9ko doe do zemljospoja struja se zatvori kroz strujni krug polatransformatora i relej reagira. oristi se magnetoelektrični ili statički releji 78. ?edostatak je što unormalnom radu teče kapacitivna struja uslijed Ou koja mo"e zagrijati le"ajeve. ?edostatak je i


137/240

nestanak pomoćnog napona kada zaštita ne bi reagirala. 1a bi se izbjegle kapacitivne strujekorisiti se istosmjerni pomoćni izvor napajanja. od tiristorskih uzbudnih sustava primjer zaštite odzemljospoja uzbudnog namota prikazan je na slici 4$.

Ι >

B H =7B


138/240

p p p j j p p jmasom. (kod smanjenja otpora izoliranosti D%-4%kΩ signalizacija kod -*kΩ isključenje)=zbudni sistemi sa rotirajućom uzbudom su poseban problem i moraju se izvući četkice zbog

zaštite.

!emljospojna zaštita uzbudnog kruga putem 9O injektiranja

.7. ?a(tita od preoptere&enja \ pre$rijavanje statora


139/240

!aštita od preopterećenja vrši se termičkim relejima spojenim na sekundarne strujnetransformatore. Noguća su preopterećenja generatora i do &.DI n kratkotrajno. ,reopterećenje saW,W ograničeno je snagom turbine a sa WTW je nešto veći i ovisi o WstropuW uzbude.

-'*-*% min za normalno hlaene generatore-&*-% min za generatore sa forsiranim hlaenjem-*-&% min za naročito efikasno hlaenje generatora (vodik)

Hermičke konstante generatora su+

Noderni zaštitni releji većinom su opremljeni termičkim zaštitnim relejom `termo slika koji sluiza procjenu toplinskog stanja statorskog namota i izdavanje alarma ili isključenja radisprječavanja nastanka štete priključeni na jednoj fazi jer je preopterećenje simetrično (slika4*.). #remenska konstanta kod naročito hlaenih generatora je manja jer se upravo hlaenjem"eli izvući više pa se kraće mogu opteretiti. ,roizvoač nudi termičku sliku.

,regrijavanje statora moe nastati zbog+

&) preopterećenja') kvara rashladnog sustava) magnetskog nadtoka$) kvarovi eljezne jezgre


140/240

T

Blika 4*. Hermički releji termo slika

?eovisno da li je ili nije ugraena strujom voena termička zaštita `termo slika potrebno jenadzirati temperaturu statora velikih generatora u cilju detekcije pregrijavanja koje nastajezbog bilo kojeg razloga

.>. ?a(tita od struja kratko$ spoja

= slučaju kratkog spoja na sabirnicama elektrane i u mre"i generator proizvodi struje kratkog spojakoje vrlo velike. =koliko zataje zaštite dalekovoda potrebno je isključiti generator. #rijeme zaštite je

l ti d (' $ ) b t j j "i


141/240

relativno dugo ('-$ s) zbog stupnjevanja u mre"i.No"e se koristiti nadstrujna zaštita u zvjezdištu generatora sa neovisnom vremenskom

karakteristikom (slika 4D.). No"e se kombinirati sa podnaponskim relejomU

F.

Ι 8 Ι 8 Ι 8 t

A

-

A

-

Blika 4D. ?adstrujna zaštita u zvjezdištu generatora sa neovisnom vremenskom karakteristikom

,roradna struja iznosi+

i

p sp s

pr ap

I K K I

ma=≥


142/240

gdje je+ ma= p I

maksimalna struja opterećenja kod koje ne "elimo isključenje

s K koeficijent sigurnosti (&.%*-&.&)

a omjer otpuštanja

sp K koeficijent spoja (& - !) ( 3 - 1)

n

ni

I I ' ′′′=

omjer transformacije $%%P*

?adstrujna zaštita slu"i kao rezervna zaštita diferencijalnoj zaštiti generatora i V-H bloka. ?onedovoljna osjetljivost kod kvarova na kraju dugih vodova eliminira nadstrujnu zaštitu u zvjezdištui daje prednost distantnoj zaštiti (slika 4X.).

V

! g! H

zatita u ees u predavanja2

Documents