EN
Pouzdanost sustava za napajanje električnom energijom u velikoj mjeri ovisi o sposobnosti brze izolacije kvarova i sprečavanja njihovog širenja u cijeloj električnoj mreži. Prekidač služi kao glavni zaštitni uređaj koji prekida struju kada se pojave abnormalni uvjeti, djelujući kao prva linija obrane od kaskadnih kvarova koji bi mogli uništiti čitave električne mreže. Razumijevanje kako funkcionišu te kritične komponente i njihova uloga u održavanju stabilnosti sustava od suštinskog je značaja za elektroinženjere i operatere energetskih sustava.
Razumijevanje osnovnih pojmova o prekidnicama
Osnovni operativni principi
Prekidač radi tako što otkriva abnormalne električne uvjete i mehanički odvaja električne kontakte kako bi prekinuo protok struje. Uređaj neprekidno prati električne parametre kao što su veličina struje, razine naponu i promjene frekvencije. Kada se prekorače određeni prag, zaštitni releji signaliziraju da se prekidač otvori, stvarajući zračni prazninu ili vakuum koji sprečava struju da nastavi teći kroz kvarno krug.
Proces prekida uključuje ugasivanje električnog luka koji nastaje kada se kontaktni materijali odvoje pod opterećenjem. Moderni dizajn prekidača koristi različite metode za uništavanje luka, uključujući zračni udar, uronjenje ulja, gas sumpornih heksapluorida i vakuumske tehnologije. Svaka metoda pruža posebne prednosti ovisno o razinama napona, rasponu struje i ekološkim razlozima koji utječu na zahtjeve za projektiranje sustava.
Sistemi koordinacije zaštite
Za učinkovitu zaštitu od kvarova potrebna je pažljiva koordinacija između više instalacija prekidača struje u cijeloj mreži elektroenergetskog sustava. Inženjeri zaštite utvrđuju karakteristične krivulje vremenske struje koje osiguravaju da se isključivo najbliže kvaru prvo pokrene, dok se uređaji uzvodno ostaju zatvoreni kako bi se održalo napajanje nepovrijeđenim područjima. Ova selektivna koordinacija sprječava nepotrebne prekide i održava maksimalnu dostupnost sustava tijekom stanja kvara.
Zaštita rezervnih sustava osigurava redundanciju kada zaštita primarnog prekidača ne radi ispravno. Sekundarni sustavi zaštite obično uključuju duže vremenska kašnjenja kako bi se primarni uređaji najprije očistili od greške, ali će pokrenuti rad prekidača ako primarna zaštita ne radi. Ovaj slojeviti pristup osigurava da se kvarovi uvijek otklanjaju, čak i kada pojedinačne zaštitne komponente doživljavaju kvarove ili probleme s održavanjem.
U slučaju da se radi o mehanizmu za zaštitu od kvarova, mora se provesti sljedeća metoda:
Otkrivanje grešaka i izolacija
Primarna funkcija prekidača u sprečavanju kaskadnih kvarova uključuje brzo otkrivanje i izolaciju abnormalnih sustava prije nego što se mogu proširiti na susjedne dijelove mreže. Moderni zaštitni relejni sustavi mogu otkriti kvarove u milisekundama i pokrenuti prekidač da bi izolirali zahvaćeno područje. To je vrlo važno jer se kvarovi u napajanju mogu brzo proširiti kroz međusobno povezane mreže, što može uzrokovati široko rasprostranjene nestanke struje.
Zaštita od prekrčenja struje predstavlja najvažnu funkciju prekidača, otkrivajući kada razine struje premašuju sigurne operativne granice zbog kratkog spoja, kvarova na zemlji ili kvarova opreme. Uređaj mora razlikovati između privremenih stanja prekoračenja struje koja mogu prirodno ukloniti i stalnih kvarova koji zahtijevaju trenutnu izolaciju. Napredni relejni sustavi uključuju smjerne elemente, mjerenje impedance i zaštitu diferencijala kako bi se poboljšala točnost otkrivanja grešaka i spriječila kriva radnja.
Očuvanje stabilnosti sustava
Osim izolacije od kvarova, rad prekidača ima ključnu ulogu u održavanju ukupne stabilnosti sustava napajanja tijekom poremećaja. Kada generatori izgube sinhroniziranje ili prijenosne linije postanu preopterećene, strateški prekidač u skladu s člankom 21. stavkom 2. Ovo kontrolirano ostrvljenje sprečava kolaps napona i frekvencije koje bi mogle dovesti do potpunog isključenja sustava.
Sistemi smanjenja opterećenja rade zajedno s sustavima prekidača da bi se održala ravnoteža između ponude i potražnje kada proizvodni kapacitet postane nedovoljan. Automatski programi za smanjenje opterećenja ispod frekvencije koriste operacije prekidača da bi odvojili unaprijed određena opterećenja kada frekvencija sustava padne ispod prihvatljivih razina. Ovaj koordinirani odgovor sprečava kaskadna vožnja generatora koja bi mogla rezultirati potpunim nestankom struje na velikim geografskim područjima.
Napredne Tehnologije Zaštitne
Digitalni relej integracija
U modernim sustavima zaštite prekidača uključene su sofisticirane digitalne relejne tehnologije koje pružaju poboljšane mogućnosti otkrivanja grešaka i bolju koordinaciju s drugim elementima zaštite sustava. U skladu s člankom 21. stavkom 1. Digitalni releji također nude sveobuhvatne mogućnosti za snimanje događaja i analizu kvarova koje pomažu inženjerima da identificiraju slabosti sustava i poboljšaju šeme zaštite.
Mikroprocesorski zaštitni sustavi mogu implementirati složene zaštitne algoritme koji istodobno uzimaju u obzir više električnih parametara. Ti napredni sustavi omogućuju bolju razlikovanje između normalnih radnih uvjeta i stvarnih situacija kvarova, smanjujući vjerojatnost nepotrebnih radova prekidača koji bi mogli destabilizirati sustav napajanja. U skladu s člankom 21. stavkom 1.
Komunikacija i usklađivanje
U sustavima zaštite šireg područja koriste se brze komunikacijske mreže za koordinaciju rada prekidača u velikim zemljopisnim područjima. Ti sustavi mogu otkriti poremećaje u cijelom sustavu i provesti koordinirane zaštitne odgovore koji sprečavaju propagaciju kaskadnih kvarova između međusobno povezanih usluga. Sinkronizirana mjerenja s više lokacija pružaju sveobuhvatnu vidljivost sustava koja omogućuje inteligentnije odluke o zaštiti.
U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, sustav mora biti opremljen s sustavom za zaštitu od otvaranja. Za vrijeme teškog opterećenja ili hitnih radnih uvjeta, sustavi zaštite mogu prilagoditi svoju osjetljivost i vrijeme kako bi osigurali odgovarajuću zaštitu uz maksimalno iskorištavanje sustava. Ova fleksibilnost pomaže u održavanju pouzdanog rada u uvjetima stresnog sustava koji bi inače mogli dovesti do kaskadnih prekida rada.
Vrste i primjene prekidača
U skladu s člankom 4. stavkom 2.
Dizajn i konstrukcija prekidača kruga značajno se razlikuju na temelju razina naponu i raspona struje potrebnih za određene primjene. U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, "sistemom" znači sustav koji je napravljen za upravljanje električnim strujem. Ti uređaji često uključuju termo-magnetne jedinice koje reagiraju i na pretjerane struje i pretjerane temperature, pružajući sveobuhvatnu zaštitu električne opreme i provodnika.
U skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2. Za te primjene potrebne su sofisticiranije tehnologije prekida luka i često uključuju mehanizme za prekidač izolovane vakuumom ili plinom. U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, "sistem za zaštitu" znači sustav za zaštitu koji je osmišljen za upotrebu u srednjoj napetosti.
Zaštita prijenosa visokog naponu
U skladu s člankom 3. stavkom 2. stavkom 2. S obzirom na to da se radi na naponima iznad 69 kV, ovi uređaji moraju prekinuti ogromne struje kvarova, uz održavanje stabilnosti sustava tijekom operacija prekidača. Tehnologije za plin i vakuum s sulfurnim heksfluoridom dominiraju u visoko napetostima zbog svojih superiornih mogućnosti prekida luka i ekoloških razmatranja.
U skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, sustav zaštite prekidača prijenosa uključuje više zaštitnih zona s preklapanim pokrivenjem kako bi se osiguralo potpuna otkrivanje kvarova u cijeloj zaštićenoj zoni. Zaštita udaljenosti, zaštita diferencijala i zaštita pilota zajedno pružaju brzo, selektivno uklanjanje grešaka koje sprečava oštećenje skupe opreme za prijenos dok se održava maksimalna dostupnost sustava za kontinuiranu isporuku energije.
Zahtjevi za održavanje i ispitivanje
Programi preventivnog održavanja
Redovito održavanje sustava prekidača je od suštinskog značaja za osiguravanje pouzdanog rada kada je zaštita najpotrebnija. Programima preventivnog održavanja uključuju periodično pregledanje mehaničkih komponenti, kontaktnih sustava i medija za prekid luka kako bi se identificirali potencijalni problemi prije nego što mogu ugroziti zaštitnu učinkovitost. Pravilan raspored održavanja pomaže spriječiti kvarove prekidača koji bi mogli dovesti do odlaganja u rješavanju problema i povećanog rizika od kaskadnih prekida.
U slučaju da je to potrebno, sustav mora biti u stanju da se koristi za upravljanje sustavom. U slučaju da je to potrebno, sustav će se koristiti za određivanje vrijednosti. U slučaju da se pojave nepravilnosti, testiranje upravljačkog kola osigurava da zaštitni signali pouzdano pokrenu rad prekidača.
U skladu s člankom 4. stavkom 2.
Sveobuhvatni programi ispitivanja provjeravaju rad prekidača u različitim uvjetima rada i potvrđuju da koordinacija zaštite ostaje učinkovita pri promjeni konfiguracije sustava. Primarna ispitivanja ubrizgavanja potvrđuju da zaštitni releji i sustavi prekidača ispravno reagiraju na uvjete kvara, dok sekundarna ispitivanja ubrizgavanja provjeravaju logiku i vrijeme relea bez uključivanja primarnog krugova.
U slučaju da se radi o izolaciji, potrebno je provjeriti da je izolacija u skladu s zahtjevima za zaštitu. Mjerenja kontaktnog putovanja i analiza brzine pomažu u utvrđivanju mehaničkih problema koji bi mogli utjecati na performanse prekida ili smanjiti radni vijek prekidača. Redovito ispitivanje pruža pouzdanje da će sustavi zaštite ispravno funkcionirati kada je to potrebno kako bi se spriječili kaskadni kvarovi.
Česta pitanja
Kako brzo mora raditi prekidač da bi se spriječilo kaskadno kvarovanje
U slučaju da se radi o prekidaču, potrebno je da se osigura da se prekidač ne može isključiti. Za primjenu prijenosa visokog napona često je potreban brži rad, a neki sustavi rade u 2-3 ciklusa (33-50 milisekundi) kako bi se održala stabilnost sustava. U slučaju da se radi o izolaciji, potrebno je provesti testiranje za utvrđivanje izolacije.
Što se događa ako prekidač ne radi tijekom kvara
Kada prekidač ne radi, rezervni zaštitni sustavi pokreću rad uređaja za prekidač da bi uklonili kvar. Ova zaštita rezerve obično uključuje duže vremenske kašnjenja kako bi se omogućila primarna zaštita da radi prva, ali će na kraju riješiti kvar čak i ako primarni uređaji ne uspiju. Međutim, rezervna operacija utječe na veći dio sustava, potencijalno uzrokujući nepotrebne prekide koji bi primarna zaštita spriječila.
Mogu li moderni sistemi prekidača spriječiti sve kaskadne kvarove?
Iako su moderni sustavi zaštite prekidača vrlo učinkoviti u sprečavanju većine kaskadnih kvarova, oni ne mogu eliminirati sve mogućnosti široko rasprostranjenih prekida. Ekstremni događaji kao što su višestruke istovremene kvarove, kibernetički napadi ili teške vremenske uvjete mogu preplaviti zaštitne sustave ili uzrokovati kvarove koji premašuju projektirane mogućnosti. Međutim, pravilno dizajnirani i održavani sustavi prekidača značajno smanjuju vjerojatnost i težinu kaskadnih prekida rada.
Kako postavke zaštite prekidača utječu na pouzdanost sustava
Uređivanje zaštite prekidača mora uravnotežiti osjetljivost za otkrivanje kvarova s zaštitom od pogrešnih radova. Ako je sustav u stanju da se pokrene, mora se osigurati da se ne pojavljuju nikakvi problemi. Inženjeri zaštite koriste detaljne studije sustava i koordinacijske analize kako bi optimizirali postavke koje pružaju pouzdanu zaštitu, uz održavanje maksimalne dostupnosti sustava i sprečavanje neželjenih prekida rada.