Өшіргіш құрылғы электр энергиясын беретін жүйедегі тізбектелген апаттық жағдайларды болдырмауға қандай рөл атқарады?

Электр желісінің сенімділігі апаттық жағдайларды жедел түрде изоляциялауға және олардың электр желісі бойынша таратылуын болдырмауға тікелей тәуелді. Ток өткізгіш — бұл аномалды жағдайлар пайда болған кезде электр тогын үзетін негізгі қорғаныс құрылғысы, бүкіл электр желілерін қиратуы мүмкін тізбектің тізбекті апаттарына қарсы қолданылатын бірінші қорғаныс сызығы ретінде қызмет етеді. Осы маңызды компоненттердің қалай жұмыс істейтіндігін және жүйенің тұрақтылығын қамтамасыз етуде олардың рөлін түсіну электр инженерлері мен электр желілерін басқарушылар үшін өте маңызды.

Жүйелік брейкерлердің негізгі мәселелерін анықтау

Негізгі жұмыс принциптері

Автоматтық өшіргіш аномалды электрлық жағдайларды анықтап, токтың өтуін тоқтату үшін электрлік контакттарды механикалық түрде бөледі. Құрылғы ток шамасы, кернеу деңгейлері және жиілік тербелістері сияқты электрлік параметрлерді үздіксіз бақылайды. Алдын ала белгіленген шекті мәндерден асып кеткен кезде қорғаныс релелері автоматтық өшіргішке ашылуын бұйырады, ол ауа саңылауы немесе вакуум құрып, ақаулы тізбектегі токтың әрі қарай өтуін болдырмағанда болады.

Тоқтың өтуін тоқтату процесі жүктеме жағдайында контакттар бөлінген кезде пайда болатын электрлік доғаны өшіруді қамтиды. Қазіргі заманғы автоматтық өшіргіштердің конструкциялары ауа желпігіші, майға батыру, күкірт гексафториді газы және вакуумдық технологиялар сияқты әртүрлі доға өшіру әдістерін қолданады. Әрбір әдіс кернеу деңгейлеріне, ток рейтингіне және жүйенің конструкциялық талаптарына әсер ететін экологиялық факторларға байланысты нақты артықшылықтарға ие.

Қорғаныс координациясы жүйелері

Тиімді ақаулық қорғау үшін электр энергиясын тарату желісі бойынша бірнеше автоматты өшіргіш орнатуларының арасында мұқият координация қажет. Қорғау инженерлері ақаулыққа ең жақын орналасқан автоматты өшіргіш алдымен іске қосылатындай, ал жоғарыдағы құрылғылар әсерленбеген аймақтарға электр қуатын беруді сақтау үшін жабық қалатындай уақыт-ток сипаттамасының қисықтарын орнатады. Бұл таңдалған координация ақаулық кезінде керексіз өшірулерді болдырмауға және жүйенің максималды қолжетімділігін сақтауға ықпал етеді.

Резервтік қорғау схемалары негізгі автоматты өшіргіш қорғауы дұрыс істемеген кезде резервтік қорғау қамтамасыз етеді. Екіншілік қорғау жүйелері әдетте негізгі құрылғылардың алдымен ақаулықты жоя алуы үшін ұзағырақ уақыт кешігуін қамтиды, бірақ негізгі қорғау ақаулығы болған жағдайда автоматты өшіргішті іске қосады. Бұл қабаттасқан тәсіл жеке қорғау компоненттерінің ақаулығы немесе жөндеу жұмыстары кезінде де ақаулықтарды әрқашан жоюға кепілдік береді.

Тізбектелген ақаулықтарды болдырмау механизмдері

Ақаулықты анықтау және изоляциялау

Тізбектің қысқа тұйықталуын болдырмау үшін автоматтық қосқыштың негізгі қызметі – жүйедегі аномалды жағдайларды тез анықтау және олар көршілес желі бөліктеріне таратылмас бұрын оларды изоляциялау. Қазіргі заманғы қорғаныс реле жүйелері авариялық жағдайларды миллисекунд ішінде анықтап, зақымданған аймақты изоляциялау үшін автоматтық қосқыштың жұмысын іске қосады. Бұл тез реакция уақыты өте маңызды, себебі электр энергиясы жүйесіндегі ақаулар өзара байланысқан желілер арқылы тез таралуы мүмкін және кең таралған өшірулерге әкелуі мүмкін.

Токтың артық болуынан қорғау — бұл ең негізгі автоматтық өшіргіш функциясы, ол тұйықталу, жерге қосылу немесе жабдықтардың ақауы салдарынан ток деңгейлері қауіпсіз жұмыс істеу шектерінен асып кеткен кезде оны анықтайды. Құрылғы әдетте өзінен-өзі өтетін уақытша артық ток жағдайлары мен тез арада изоляциялануы қажет болатын тұрақты ақауларды ажыратуға тиіс. Жоғары деңгейлі реле жүйелері бағытты элементтерді, кедергі өлшеулерін және дифференциалды қорғауды қамтиды, бұл ақауларды анықтау дәлдігін арттырады және жалған іске қосылуларды болдырмауға көмектеседі.

Жүйенің тұрақтылығын сақтау

Ақауларды изоляциялаудан басқа, автоматтық өшіргіштің жұмысы ақаулы жағдайлар кезінде электр энергиясы жүйесінің жалпы тұрақтылығын сақтауда маңызды рөл атқарады. Генераторлар синхрондылықтан шығып кеткенде немесе желілер асырып жүктемеленген кезде стратегиялық айналым үзілісі операциялар жүйенің бүтіндігін сақтау үшін тұрақсыз аймақтарды негізгі желіден бөліп алуға мүмкіндік береді. Бұл бақыланатын аралдану кернеудің құлауын және жиіліктің ауытқуын болдырмайды, сондықтан толық жүйенің тоқтатылуына әкелетін жағдайлардың алдын алады.

Жүктеменің таратылуын реттеу схемалары генерациялық қуаттың жеткіліксіздігі туғанда қоректендіру мен сұраныс арасындағы тепе-теңдікті сақтау үшін автоматтық өшіргіштер жүйесімен бірлесіп жұмыс істейді. Автоматты жиіліктің төмендеуіне байланысты жүктеменің таратылуын реттеу бағдарламалары жүйе жиілігі қабылданатын деңгейден төмендеген кезде алдын ала белгіленген жүктемелерді өшіру үшін автоматтық өшіргіштерді пайдаланады. Бұл ыңғайлас жауап қоректендірудің толық тоқтатылуына әкелуі мүмкін болатын генераторлардың тізбекті өшірілуін болдырмауға көмектеседі.

Күрделі Қорғау Технологиялары

Сандық реле интеграциясы

Қазіргі заманғы электр тізбегін қорғау жүйелерінде ақауларды анықтаудың кеңейтілген мүмкіндіктерін қамтамасыз ететін, сондай-ақ басқа қорғау элементтерімен ықпалдастыруды жақсартатын күрделі цифрлық реле технологиялары қолданылады. Бұл ақылды құрылғылар жағдайды нақты уақытта бақылауға және қашықтан басқару операцияларын іске асыруға мүмкіндік беретін бақылау мен деректерді жинау жүйелерімен (SCADA) байланысуға қабілетті. Цифрлық релелер сонымен қатар инженерлерге жүйенің әлсіз жерлерін анықтауға және қорғау схемаларын жақсартуға көмектесетін толық көлемдегі оқиғаларды жазу мен ақауларды талдау мүмкіндіктерін ұсынады.

Микропроцессорлық қорғаныс жүйелері бір мезгілде бірнеше электрлік параметрлерді ескере отырып, күрделі қорғаныс алгоритмдерін іске асыра алады. Бұл жетілдірілген жүйелер қалыпты жұмыс істеу режимдері мен нақты ақаулық жағдайларын ажыратуды жақсартады, сондықтан қуат жүйесінің тұрақсыздығына әкелуі мүмкін, артықшылықсыз автоматтық өшіргіштердің іске қосылу ықтималдығы азаяды. Цифрлық қорғаныстың күшейтілген сезімталдығы мен таңдаушылығы жалпы жүйенің сенімділігін жақсартады, сонымен қатар қажетті қорғаныс қамтамасыз етіледі.

Байланыс және ынтымақтастық

Аумақтық қорғаныс схемалары жоғары жылдамдықтағы байланыс желілерін пайдаланып, үлкен географиялық аумақтар бойынша автоматтық өшіргіштердің жұмысын координациялайды. Бұл жүйелер жүйелік деңгейдегі бұзылуларды анықтай алады және өзара байланысқан электр энергиясын беретін ұйымдар арасында тізбекті ақаулардың таралуын болдырмауға бағытталған координатталған қорғаныс шараларын іске асырады. Бірнеше орыннан алынған синхрондалған өлшеулер жүйенің толық көрінісін қамтамасыз етеді, сондықтан қорғаныс шешімдерін қабылдау барысында интеллектуалды тәсілдер қолданылады.

Бапталатын қорғану технологиялары электр тізбегінің қорғану параметрлерін нақты уақыттағы жүйе жағдайларына сәйкес автоматты түрде өзгертуге мүмкіндік береді. Жоғары жүктеме немесе авариялық жұмыс режимі кезінде қорғану схемалары жүйенің пайдаланылуын максималды деңгейде ұстай отырып, қорғанудың сезімталдығы мен уақытша параметрлерін реттеуге қабілетті. Бұл икемділік жүйенің қиын шарттарында сенімді жұмыс істеуін қамтамасыз етеді және басқаша болса, тізбекті апаттарға әкелуі мүмкін.

Ток өшіргіштердің түрлері мен қолданылуы

Кернеу деңгейінің классификациясы

Токтың өткізгіштігін тоқтататын құрылғылардың конструкциясы мен жасалуы олардың белгілі бір қолданыстар үшін қажетті кернеу деңгейлері мен ток көрсеткіштеріне қарай әртүрлі болады. Төмен кернеудегі токтың өткізгіштігін тоқтататын құрылғылар әдетте 1000 В-тан төмен кернеуде жұмыс істейтін электр желілерінің тарату желілері мен коммерциялық объектілерін қорғау үшін қолданылады. Бұл құрылғылар көбінесе артық ток пен артық температура жағдайларына реакция беретін термомагниттік триггерлік блоктарды қамтиды, сондықтан электр жабдықтары мен өткізгіштерді толық қорғайды.

Орташа кернеудегі токтың өткізгіштігін тоқтататын құрылғылар 1 кВ пен 69 кВ арасында жұмыс істейтін тарату желілерінің қоректендіру желілерін, өнеркәсіптік объектілерді және берілетін электр станцияларын қорғайды. Бұндай қолданыстарға күрделірек доғаны өшіру технологиялары қажет, сонымен қатар көбінесе вакуумды немесе газбен изоляцияланған қосқыш механизмдері қолданылады. Орташа кернеудегі қолданыстар үшін қорғаныс схемалары әдетте бірнеше қорғаныс функциялары мен байланыс мүмкіндіктері бар микропроцессорлық релелерді қамтиды.

Жоғары кернеумен берілетін электр энергиясын қорғау

Жоғары кернеумен берілетін электр энергиясын өткізетін айнымалы токты өшіретін құрылғылар — электр энергиясы жүйесіндегі тізбекті түрде қиналулардың таралуын болдырмаудың ең маңызды қорғау компоненттері болып табылады. 69 кВ-тан жоғары кернеуде жұмыс істейтін бұл құрылғылар ауытқу тогын өте үлкен мәндерде тоқтатуы қажет, сонымен қатар қосу/өшіру операциялары кезінде жүйенің тұрақтылығын сақтауы керек. Гексафторид күкірт газы мен вакуумдық технологиялар жоғары кернеумен жұмыс істейтін қолданбаларда олардың жоғары деңгейдегі доғаны өшіру қабілеті мен экологиялық факторларға назар аударуына байланысты басымдыққа ие болады.

Тарату желісінің айнымалы токты өшіретін құрылғыларына арналған қорғау схемалары қорғалатын аймақтың толық аумағында ақауларды анықтауды қамтамасыз ету үшін бір-бірімен қиылысатын бірнеше қорғау аймақтарын қамтиды. Арақашықтықты қорғау, дифференциалды қорғау және пилоттық қорғау схемалары қымбат тарату жабдықтарына зиян келтірмей, электр энергиясын үзіліссіз беруді қамтамасыз ету үшін жылдам және таңдалған тәсілмен ақауларды жоятын жұмыс істейді.

Жөндеу және Сынақ Талаптары

Превентивті сақтау бағдарламалары

Авариялық жағдайларда сенімді жұмыс істеу үшін электр тізбегін өшірушілердің ретті түрде техникалық қызмет көрсетілуі өте маңызды. Алдын-ала болатын ақауларды анықтау үшін механикалық бөлшектерді, тұйықтағыш жүйелерді және доғаны өшіру ортасын периодты түрде тексеретін алдын-ала техникалық қызмет көрсету бағдарламалары қолданылады; бұл қорғаныс функциясының тиімділігін төмендетуі мүмкін ақауларды уақытылы анықтауға мүмкіндік береді. Дұрыс техникалық қызмет көрсету жоспары электр тізбегін өшірушілердің ақауға ұшырауын болдырмауға көмектеседі, олардың ақауға ұшырауы апаттың уақытында жойылмауына және тізбектің басқа бөліктеріне де апаттардың таратылу қаупінің артуына әкелуі мүмкін.

Тұйықтағыштардың электрлік кедергісін өлшеу, изоляцияны сынау және механикалық жұмыс істеуін тексеру арқылы электр тізбегін өшірушілердің барлық компоненттері қабылданған жұмыс параметрлері шегінде қалатынына көз жеткізіледі. Доғаны өшіру ортасы ретінде гексафторид күкірт газын (SF₆) периодты түрде сынау мен ауыстыру қажет, себебі ол доғаны өшіру қабілетін сақтау үшін қажет. Басқару тізбегін сынау апаттың пайда болуы кезінде қорғаныс сигналдарының сенімді түрде электр тізбегін өшірушілерді іске қосуын қамтамасыз етеді.

Жұмыс істеу сапасын сынау және растау

Толық тестілеу бағдарламалары әртүрлі жұмыс режимдерінде өшіргіштердің жұмыс сапасын тексереді және жүйе конфигурациялары өзгерген кезде қорғаныс координациясының тиімділігі сақталатынын растайды. Біріншілік инжекциялық тестілеу қорғаныс релелері мен өшіргіштердің авариялық жағдайларға дұрыс реакция беретінін растайды, ал екіншілік инжекциялық тестілеу біріншілік тізбектерді қоспай-ақ релелердің логикасы мен уақытша параметрлерін тексереді.

Уақытша тестілеулер өшіргіштердің жұмыс істеу жылдамдығын өлшейді, олар қорғаныс координациясы талаптарына сәйкес келетінін қамтамасыз етеді және апатты тоқтату белгіленген уақыт шегінде жүзеге асатынын растайды. Контакттардың жүру өлшемдері мен жылдамдық талдауы апатты тоқтату сапасына әсер етуі мүмкін немесе өшіргіштің жұмыс істеу мерзімін қысқартуы мүмкін механикалық ақауларды анықтауға көмектеседі. Регулярлық тестілеулер қорғаныс жүйелерінің каскадты апаттарды болдырмау үшін қажет болған кезде дұрыс жұмыс істейтініне сенім қалыптастырады.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Каскадты апаттарды болдырмау үшін өшіргіш қаншалықты жылдам жұмыс істеуі керек

Аварияларды болдырмау үшін өшіргіштердің жұмыс істеу уақыты әдетте кернеу деңгейі мен жүйе талаптарына байланысты 50–200 миллисекунд аралығында болады. Жоғары кернеудегі берілетін жүйелерде жиірек жұмыс істеу қажет болады, кейбір жүйелер жүйенің тұрақтылығын сақтау үшін 2–3 цикл (33–50 миллисекунд) ішінде жұмыс істейді. Нақты уақыт талаптары әрбір қолданыс үшін қабылданатын ақаулықты жою уақытын анықтайтын қорғаныс координациясы зерттеулері мен жүйенің тұрақтылығын талдау негізінде белгіленеді.

Авария кезінде өшіргіш жұмыс істемесе не болады

Сынып қалған ашық тұйықтағыш құрылғы жұмыс істемеген кезде резервті қорғау жүйелері ақаулықты жою үшін жоғарыда орналасқан ашық тұйықтағыш құрылғылардың жұмысын бастайды. Бұл резервті қорғау әдетте біріншілік қорғаудың алдымен жұмыс істеуіне мүмкіндік беру үшін ұзағырақ уақыт созылымын қамтиды, бірақ біріншілік құрылғылар жұмыс істемесе да ақаулықты соңында жояды. Дегенмен, резервті жұмыс жүйенің кеңірек бөлігін қамтиды және біріншілік қорғау болдырмаған кездейсоқ өшірулерге әкелуі мүмкін.

Қазіргі заманғы ашық тұйықтағыш жүйелері барлық тізбекті тәртіптегі апаттарды болдырмауы мүмкін бе

Қазіргі заманғы автоматты өшіргіштердің қорғану жүйелері көпшілік тізбекті апаттарды болдырмауға өте тиімді, бірақ олар кең таралған өшірулердің барлық мүмкіндіктерін жоюға қабілетті емес. Бірнеше бір уақыттағы ақаулар, кибершабуылдар немесе аса қолайсыз ауа-райы жағдайлары сияқты экстремалды оқиғалар қорғану жүйелерін шамадан тыс кернеуге ұшыратуы немесе жобалау мүмкіндіктерінен асып кететін ақауларға әкелуі мүмкін. Дегенмен, дұрыс жобаланған және жақсы жағдайда ұсталатын автоматты өшіргіштер жүйелері тізбекті апаттардың ықтималдығы мен ауырлығын әлдеқайда азайтады.

Автоматты өшіргіштердің қорғану параметрлері жүйенің сенімділігіне қалай әсер етеді?

Токтың қысқа тұйықталуынан қорғау үшін қойылатын орнатулар керек өткірлікті (қателерді анықтау үшін) және жалған іске қосылулардан қорғау үшін қажетті сенімділікті теңестіруі тиіс. Егер орнатулар тым өткір болса, жүйенің қалыпты ауытқулары кезінде керексіз өшірулер пайда болуы мүмкін, ал егер орнатулар тым сақ болса, қателер жойылмай қалуы мүмкін және бұл тізбекті апаттарға әкелуі мүмкін. Қорғау инженерлері сенімді қорғау қамтамасыз етіп, жүйенің максималды қолжетімділігін сақтайтын және керексіз өшірулерді болдырмау үшін жүйенің толық зерттелуі мен координациялық талдауы негізінде орнатуларды оптимизациялайды.