電力線のリレー保護はどうなっていますか

消費者への電力の継続的かつ信頼性の高い輸送は、電力エンジニアが常に解決している主要なタスクの 1 つです。それを提供するために、配電変電所と接続電力線で構成される電気ネットワークが作成されました。エネルギーを長距離に移動するには、接続ワイヤを吊り下げるサポートが使用されます。それらは周囲の空気の層によってそれら自体と地面の間で断熱されています。このような電線は、絶縁体の種類によって架空線と呼ばれます。

輸送高速道路の距離が短い場合、または安全上の理由から送電線を地中に隠す必要がある場合は、ケーブルが使用されます。

架空送電線とケーブル送電線には常に電圧がかかっており、その値は電気ネットワークの構造によって決まります。

電力線のリレー保護の目的

ケーブルまたは延長架空線のいずれかの箇所で絶縁不良が発生した場合、線路に印加された電圧により、損傷部分に漏れ電流または短絡電流が発生します。

断熱材が破壊される理由には、その破壊的な影響を排除したり継続したりできるさまざまな要因が考えられます。たとえば、架空送電線の電線の間を飛ぶコウノトリは、翼で相間回路を形成し、燃えて近くに落下します。

あるいは、嵐の最中に、支柱のすぐ近くに生えていた木が突風で電線に倒れ、電線がショートしてしまいました。

1 つ目のケースでは、短絡が短期間発生して消滅しました。2 つ目のケースでは、絶縁違反は長期的な性質のものであり、保守担当者による除去が必要でした。

このような損傷は発電所に大きな損害を与える可能性があります。発生した短絡電流は膨大な熱エネルギーを持っており、送電線のワイヤを焼損するだけでなく、変電所の電力設備を破壊する可能性があります。

これらの理由により、電力線に損傷が発生した場合は、直ちに修復する必要があります。これは、電源側で障害が発生したラインから電圧を除去することで実現されます。このような電力線が両側から電力を受ける場合は、両方の電源を切る必要があります。

すべての電力線の状態の電気的パラメータを常に監視し、緊急事態の場合に四方八方から電圧を除去する機能は、伝統的にリレー保護と呼ばれる複雑な技術システムに割り当てられています。

「リレー」という形容詞は、電磁リレーに基づく基本的な基礎に由来しており、その設計は最初の電力線の出現とともに生まれ、今日まで改良され続けています。

電力エンジニアの現場で広く導入されているモジュール式保護装置 マイクロプロセッサ技術とコンピュータ技術に基づく リレー装置の完全な交換を排除するものではなく、確立された伝統によれば、リレー保護装置にも導入されます。

リレー保護の原理

ネットワーク監視当局

電力線の電気パラメータを監視するには、ネットワーク内の通常モードからの逸脱を常に監視し、同時に安全な動作の条件を満たすことができる測定器が必要です。

すべての電圧の電力線では、この機能は測定用変圧器に割り当てられます。

• 電流 (TT);

• 電圧（VT）。

保護動作の品質は電気システム全体の信頼性にとって最も重要であるため、測定用の CT および VT には、その計測特性によって決定される動作精度に対する要求が高まります。

リレー保護および自動化装置（リレー保護および自動化）で使用される測定変圧器の精度クラスは、«0.5»、«0.2»、および«P»の値によって標準化されています。

計器用変圧器

110 kV 架空線における変圧器の設置の全体図を下の写真に示します。

ここでは、VT が内線沿いのどこにも設置されているのではなく、変電所の開閉装置に設置されていることがわかります。各変圧器は、その一次端子によって架空線および接地回路の対応する導体に接続されます。

二次巻線から変換された電圧は、スイッチ 1P、2P を介して、電源ケーブルの対応する導体に出力されます。保護装置および測定装置で使用する場合、VT-110 kV の写真に示すように、二次巻線は「スター」および「デルタ」方式に従って接続されます。

減らすには 電圧損失 リレー保護の正確な動作と特殊な電源ケーブルが使用され、その設置と動作に対する要件が厳しくなります。

測定用 VT は線間電圧のタイプごとに作成され、さまざまなスキームに従って切り替えて特定のタスクを実行できます。しかし、それらはすべて、送電線電圧の線形値を 100 ボルトの二次値に変換するという一般原理に基づいて動作し、特定のスケールで 1 次高調波のすべての特性を正確にコピーして強調します。

VT の変圧比は、一次回路と二次回路の線間電圧の比によって決まります。たとえば、考慮されている 110 kV 架空線の場合、110000/100 のように記述されます。

計器用変流器

これらのデバイスは、一次電流の高調波の変化を最大限に繰り返して一次線負荷を二次値に変換します。

電気設備の操作や保守を容易にするために、変電所の配電装置にも設置されています。

変流器 それらは、VT とは異なる方法で架空線回路に組み込まれます。通常、直流線の形で 1 回だけ巻かれる一次巻線は、単純に線路相の各線に切断されます。これは上の写真ではっきりとわかります。

CT変換率は、電力線の設計段階での公称値の選択の比率によって決まります。たとえば、電力線が 600 アンペアを伝送するように設計されており、CT の 2 次側から 5 A が除去される場合、600/5 という指定が使用されます。

電気では、使用される二次電流の値について 2 つの規格が認められています。

• 110 kV 以下のすべての CT で 5 A。

• 330 kV 以上のラインでは 1 A。

二次 TT 巻線は、さまざまなスキームに従って保護装置に接続するために接続されます。

• 満天の星。

• 不完全な星。

• 三角形。

各化合物には独自の特徴があり、特定の種類の保護のためにさまざまな方法で使用されます。写真は変流器と電流リレーコイルをフルスター回路に接続した例です。

これは、多くの保護リレー回路で使用される最も単純で最も一般的な高調波フィルターです。その中で、各相からの電流は同じ名前の別個のリレーによって制御され、すべてのベクトルの合計が共通の中性線に含まれるコイルを通過します。

電流および電圧測定変圧器を使用する方法により、電力機器で行われる一次プロセスを正確なスケールで二次回路に転送し、リレー保護ハードウェアで使用したり、ロジックを動作させるためのアルゴリズムを作成したりすることができます。緊急設備のプロセスを排除するデバイス。

受け取った情報を処理する権限

リレー保護では、主な動作要素はリレーです。リレーは、次の 2 つの主な機能を実行する電気装置です。

• 電流などの観測パラメータの品質を監視し、通常モードでは接触システムの状態を安定に維持し、変更しません。

• 設定値または応答しきい値と呼ばれる臨界値に達すると、直ちに接点の位置が切り替わり、観測値が正常範囲に戻るまでこの状態が維持されます。

二次回路で電流および電圧リレーを切り替えるための回路を形成する原理は、複素平面での表現を含むベクトル量による正弦波高調波の表現を理解するのに役立ちます。

画像の下部には、民生用電源の動作モードにおける 3 つの相 A、B、C における正弦波の分布の典型的なケースのベクトル図が示されています。

電流・電圧回路の状態監視

二次信号の処理原理の一部は、ORU-110 のフルスターおよび VT 方式に従って CT およびリレー巻線をオンにする回路に示されています。このメソッドを使用すると、次の方法でベクトルを追加できます。

これらの相の高調波のいずれかにリレー コイルを含めることで、そこで行われるプロセスを完全に制御し、事故が発生した場合に回路の動作を停止することができます。これを行うには、電流または電圧に適したリレーデバイスの設計を使用するだけで十分です。

上記のスキームは、さまざまなフィルターを多用途に使用する特殊なケースです。

線路を通過する電力を制御する方法

リレー保護デバイスは、すべて同じ変流器と電圧変圧器の測定値に基づいて電力値を制御します。この場合、よく知られている公式と、それらの間の総電力、有効電力、無効電力の比率、および電流と電圧のベクトルで表される値が使用されます。

電流ベクトルはライン抵抗に印加された起電力によって形成され、その有効部分と無効部分を同等に克服することが理解されます。しかし同時に、コンポーネント Ua と Up を含むセクションでは、電圧三角形によって記述される法則に従って電圧降下が発生します。

電力は送電線の一方の端からもう一方の端に伝送され、電気を輸送するときに逆に伝送することもできます。

その方向の変化は次の結果です。

• 操作員による負荷の切り替え。

• 過渡現象やその他の要因の影響によるシステム内の電力変動。

• 緊急モードの出現。

リレー保護および自動化システムの一部として動作するパワーリレー (PM) は、方向の変動を考慮し、臨界値に達したときに動作するように構成されています。

線路抵抗の制御方法

電気抵抗測定に基づいて短絡箇所までの距離を計算するリレー保護デバイスは、距離保護または略して DZ 保護と呼ばれます。彼らはまた、仕事の中で変流器回路と電圧変圧器回路を使用します。

抵抗を測定するには、次を使用します。 オームの法則の表現検討中の回路セクションについて説明します。

正弦波電流がアクティブ抵抗、容量性抵抗、誘導性抵抗を通過すると、それらの電圧降下ベクトルはさまざまな方向に偏ります。これは保護リレーの動作によって考慮されます。

この原理に従って、多くの種類の抵抗リレー (RS) がリレー保護および自動化装置で機能します。

線路周波数制御方法

電力線を介して伝送される電流の高調波の発振周期の安定性を維持するために、周波数制御リレーが使用されます。これらは、内蔵の発生器によって生成された基準正弦波と線形測定変圧器によって取得された周波数を比較するという原理に基づいて動作します。

これら 2 つの信号を処理した後、周波数リレーは観測された高調波の品質を判断し、設定値に達すると接点システムの位置を変更します。

デジタルプロテクションによるラインパラメータ制御の特長

リレー技術に代わるマイクロプロセッサの開発も、測定用変圧器 TT および VT から除去される電流と電圧の二次値なしでは機能しません。

デジタル保護の動作のために、二次正弦波に関する情報は、アナログ信号に高周波を重畳し、グラフの交点で制御パラメータの振幅を固定するサンプリング方法によって処理されます。

小さなサンプリングステップ、高速処理方法、および数学的近似方法の使用により、二次電流と電圧の高精度の測定が得られます。

このようにして計算された数値は、マイクロプロセッサデバイスの動作アルゴリズムに使用されます。

リレー保護と自動化の論理部分

送電線に沿って伝送される電気の電流と電圧の初期値が、フィルタによる処理のために選択され、電流、電圧、電力、抵抗、周波数のリレー装置の敏感な器官によって受信される変圧器を測定することによってモデル化された後、ロジックリレーの回路の順番です。

その設計は、定電圧、整流電圧、または交流電圧の追加電源 (動作可能とも呼ばれます) から動作するリレーに基づいており、それによって電力が供給される回路は動作します。この用語には技術的な意味があり、不必要な遅延なく非常に迅速に切り替えを実行します。

論理回路の動作速度によって、緊急シャットダウンの速度が大きく決まり、したがってその破壊的な影響の程度が決まります。

それらがタスクを実行する方法では、動作回路で動作するリレーは中間と呼ばれます。測定保護装置から信号を受信し、接点を実行体に切り替えることによって信号を送信します。出力リレー、ソレノイド、電源スイッチを切断または閉じるための電磁石です。 。

中間リレーには通常、回路を開閉するために機能する数対の接点があります。これらは、異なるリレー保護デバイス間でコマンドを同時に再生するために使用されます。

リレー保護の動作アルゴリズムでは、選択性の原理を確保し、特定のアルゴリズムのシーケンスを形成するために遅延が導入されることがよくあります。セットアップ中の保護動作をブロックします。

この遅延入力は、接点の速度に影響を与えるクロック機構を備えた特殊なタイム リレー (RV) を使用して作成されます。

リレー保護のロジック部分では、特定の構成と電圧の電力線で発生する可能性のあるさまざまなケースに合わせて設計された多くのアルゴリズムのうちの 1 つを使用します。

例として、電力線の電流の制御に基づく 2 つのリレー保護のロジックの動作の名前をいくつかだけ挙げることができます。

• 電力の方向（RMリレーによる）またはなしを考慮した、遅延なしまたは遅延ありの電流遮断（速度表示）（RF選択性の保証）。

• 過電流保護は、回線低電圧チェックの有無にかかわらず、切断と同じ制御で提供できます。

さまざまなデバイスの自動化の要素が、リレー保護ロジックの動作に導入されることがよくあります。次に例を示します。

• 単相または三相電源スイッチの再閉路。

• バックアップ電源をオンにする。

• 加速度;

• 周波数アンロード。

ライン保護のロジック部分は、電源スイッチの真上にある小さなリレー コンパートメントで実行できます。これは、最大 10 kV の電圧を備えた外部完全開閉装置 (KRUN) の場合に一般的ですが、リレー ルーム内のいくつかの 2x0.8 m パネルを占有します。 。

たとえば、330 kV 送電線の保護ロジックを別個の保護パネルに配置できます。

• 予約;

• DZ — リモート。

• DFZ — 差動位相。

• VCHB — 高周波ブロック。

• OAPV;

• 加速度。

出力回路

出力回路はリニア リレー保護の最終要素として機能し、そのロジックも中間リレーの使用に基づいています。

出力回路は、ラインブレーカーの動作順序を形成し、隣接する接続、デバイス (ブレーカー障害保護 - ブレーカーの緊急トリップなど) およびリレー保護および自動化のその他の要素との相互作用を決定します。

単純な回線保護には、ブレーカーをトリップする出力リレーが 1 つだけある場合があります。分岐保護を備えた複雑なシステムでは、特定のアルゴリズムに従って動作する特別な論理回路が作成されます。

緊急時のラインからの電圧の最終的な除去は、トリップ電磁石の力によって作動する電源スイッチによって実行されます。動作には特別なパワーチェーンが付属しており、強力な負荷に耐えることができます。