? הנגה המל.ילמשח ןקתמב הלקת לש טקפאה תא םומינימל ןיטקהל איה תונגהה תכרעמ לש דיקפתה :ןניה ילמשח ןקתמב תולקת לש תוירקיעה תואצותה

Size: px

Start display at page:

Download "? הנגה המל.ילמשח ןקתמב הלקת לש טקפאה תא םומינימל ןיטקהל איה תונגהה תכרעמ לש דיקפתה :ןניה ילמשח ןקתמב תולקת לש תוירקיעה תואצותה"

Christiana Richards
6 years ago
Views:

1 למה הגנה? התפקיד של מערכת ההגנות היא להקטין למינימום את האפקט של תקלה במתקן חשמלי. התוצאות העיקריות של תקלות במתקן חשמלי הינן: נזק לציוד כתוצאה מכוחות דינמיים המתפתחים במערכת בזמן קצר חשמלי. נזק לציוד כתוצאה מחימום יתר המתפתח במערכת בזמן תקלה. איבוד יציבות של המערכת. ניתוק אספקה לצרכנים. סכנת חיים.

2 הדרישות ממערכת ההגנות סלקטיביות - היכולת לבודד אך ורק את החלק הפגום משאר מערכת החשמל. הסלקטיביות ניתנת להשגה בשיטות הבאות: הפרש זמנים - כלומר ממסר ההגנה הקרוב ביותר לתקלה יפעל במהירות המירבית וכל שאר הממסרים שבין מקור ההספק למכשיר יהיו בעלי זמן הפעלה ארוך יותר. ניתן להשיג את הפרש הזמנים בין הממסרים ע"י הפרש קבוע בזמנים time) (Definite או ע"י אופיין זמן הפוך time) (Inverse. אפליקציות: ממסרי זרם יתר וממסרי מרחק. הפרש באמפליטודה או/גם בזוית אפליקציה : הגנה דיפרנציאלית. - שבין שני זרמים הנמדדים בשני צידי המתקן המוגן. הגדרת כיווניות ניתן להגדיר את כיווניות זרימת הספק התקלה בשני צידי המתקן המוגן, אפליקציה : הגנת זרם כיוונית, הגנת פחת כיוונית, הגנת מרחק עם ערוץ תקשורת.

3 מהימנות - היכולת של ממסר ההגנה למלא את התכלית שלשמה הוא יוצר לפי ההגדרות הבאות: אמינות - האבטחה שממסר ההגנה יבצע את פקודת הניתוק ההגנה שלשמה הוא תוכנן במקרה של תקלה. (Trip) בהתאם לפונקציות אבטחה - זמינות האבטחה שממסר ההגנה לא יבצע פקודת Trip אלא במקרה של תקלה. היחס שבין הזמן שהממסר מוכן לפעולה לבין סך הזמן שהממסר נמצא בפעולה. זמינות גבוהה של ממסר ההגנה ניתן להשיג בדרכים הבאות: - - איכות גבוהה של כל הרכיבים בשרשרת ההגנות הכוללת משני זרם, משני מתח, ממסרי ההגנה, אספקת עזר ורשת החלוקה, ערוצי התקשורת, מפסקים וכל החיבורים בין הרכיבים שהוזכרו. - תכנון אופטימלי של דיאגרמת ההגנות. - פיקוח עצמי של דיאגרמת ההגנות. - בדיקות מלאות לפני קבלת הציוד ובדיקות הכנסה לניצול, בדיקות תקופתיות.

4 זמן תגובה הזמן שבין זיהוי התקלה לבין מתן פקודת Trip למפסק. - הזמן הכולל להפסקה מוגדר כסכום של זמן התגובה של ההגנה וזמן הפתיחה של המפסק (הכולל את כיבוי הקשת). זמן הפסקה של ms מקובל ברשתות של מתח עליון. - זמן הפסקה של ms מקובל ברשתות של מתח ביניים. - היכולת של ממסר ההגנה לפעול גם כשהסיגנלים ממשני זאת רגישות הזרם או משני המתח הם קטנים מאד בגלל הפרעות שנוצרות בציוד הראשוני. לדוגמא, פעולה של הגנה בזמן רוויה חלקית של מ"ז או פעולה של הגנת פחת כאשר זרם הפחת הוא קטן מאד.

5 קריטריונים עיקריים לזיהוי תקלות Over Current זרם יתר זרם יתר הוא מצב שבו הזרם במתקן עובר את הערך המקסימלי המותר. זרם יתר מופיע כאשר ישנם קצרים בין פזות או תקלות לאדמה, אך זרם יתר יכול להופיע גם בזמן פעולה נורמלי של המערכת כמו בהתנעה של שנאי או מנוע, שהן למעשה תופעות מעבר במערכת החשמל. לכן כשמשתמשים בקריטריון של זרם יתר לזיהוי תקלה, תופעות מעבר אלה. יש לקחת בחשבון - - ניתן למנוע פעולה לא נכונה של המערכת עקב תופעות המעבר בעזרת זמן השהייה, חסימה בעזרת זיהוי הרמוניות וכו'. - בגלל הפשטות שבו ומסיבות כלכליות, עקרון זה הוא הנפוץ ביותר לזיהוי תקלות, למרות שמבחינה עקרונית ישנם חסרונות בזיהוי תקלות בעזרת קריטריון זה, כגון העובדה שקריטריון זה אינו לוקח בחשבון את רמת העומס לפני התקלה, אשר במקרים מסוימים ניתן היה להמשיך להזין את העומס לזמן קצר גם כשהוא עבר את רמת הזרם אליה כוייל.

6 המשך - זרם יתר - הגנה טובה יותר אשר לוקחת בחשבון את העומס הקודם לתקלה היא הגנה טרמית אשר עושה שימוש באמולציה טרמית של המתקן או באמצעים אחרים הנותנים להגנה את האינפורמציה לגבי העומס הטרמי של המתקן. זרם דיפרנציאלי - במקרה זה משווים את הזרם משני הצדדים של המתקן שעליו מגנים. - במקרה של תקלה, ההפרש בין הזרמים - הזרם הדיפרנציאלי שונה מאפס. - במקרה של בעיות בתכנון סלקטיביות של מתקן חשמלי השימוש בהגנה דיפרנציאלית פותר את הבעיה, היות וההגנה תפעל רק כאשר התקלה נמצאת באזור המוגן, כלומר, בין שני מ"ז.

7 חוסר מתח ומתח יתר - במערכת הספק תלת פאזית, המתח הפאזי והמתח השלוב על העומס מושפע מהמתח הנופל על קו ההזנה. שינוי המתח על הקו משתנה רק בגבולות מוגדרים. - מתחי יתר יכולים להיווצר במקרה של תקלה בווסתי מתח בגנרטורים ובשנאים, במקרה של השלת עומס או בויסות גרוע של מקדום ההספק. - מתחי יתר אטמוספריים כמו ברקים או גלים נעים, אינם שייכים לקטגוריה זו היות והם מטופלים ע"י מגני ברק. - חוסר מתח במערכת ברוב המקרים הוא תוצאה של תקלה. - קריטריון המתח משולב בדרך כלל עם קריטריונים אחרים כמו לדוגמא מתח יתר ותדר יתר או חוסר מתח עם זרם יתר.

8 כיוון זרימת האנרגיה - משתמשים בהגנה כיוונית כאשר ישנה בעיה של סלקטיביות, כלומר, במקומות בהם יתכן שההגנה על המתקן תפעל של לצורך, או במקומות בהם הגנת זרם יתר לא תספיק לזהות את מקור התקלה. - משתמשים בהגנה כיוונית באפליקציות של קווים רדיאליים, קווים מקבילים ולעיתים גם בשנאי הספק (הספק חוזר). - רכיבים סימטריים של זרם ומתח לעתים קרובות נוח יותר להשתמש ברכיבים הסימטריים כקריטריון לזיהוי תקלה מאשר זרמי הפאזות ומתחי הפאזות. דוגמא טיפוסית היא השימוש ברכיבים הסימטריים לזיהוי אי איזון.NPS באפליקציות אלה מסננים את הרכיבים האלה בעזרת רכיבים אלקטרוניים או מעבדים מתוך זרמי ומתחי הפזות.

9 עכבה - השימוש בקריטריון זה נעשה בעיקר בקווי חלוקה ובחוסר ערור של מנועים סינכרוניים. - העיקרון הזה מתבסס על העובדה שבזמן תקלה העכבה הנמדדת ע"י הממסר קטנה מהעכבה במצב נורמלי ויציב. תדירות - התדירות משמשת כאינדיקציה לכך שההספק הנדרש ע"י העומס גבוה מההספק שהרשת מסוגלת לספק. - ממסרי תדירות משתמשים בעיקר למערכות להשלת עומס לפי הדרגות השונות.

10 קריטריונים נוספים המשמשים לזיהוי תקלות - טמפרטורה כקריטריון לעומס יתר - קצר זרימת השמן וצפיפות גז במפסקים - הרמוניות בזרם האפס לזיהוי תקלות לאדמה במערכות הספק המאורקות ע"י סליל פטרסון - הרמוניות בזרמים של גנרטורים לגילוי תקלות פנימיות

11 Single line principal diagram kv161 kv24 U0 kv0.4 xuph-e3 kv0.4 feeders13 feeders13 feeders13 feeders13

12 Example of specification for typical substation -two incomers, one coupler, feeders (isolated network)

13 Example of specification for protection, measurement, control and monitoring functions: Protection functions: three phase overcurrent standby earth fault directional earth fault phase unbalance circuit breaker failure protection residual overvoltage

14 Example of specification for incomer (continues) Incomer equipped with following protection, instrumentation, control and monitoring functions: Control and monitoring: control locally with pushbuttons control remotely using serial interface control with binary inputs status indication of CB, disconnectors, truck in service and out of service, isolation etc. bay and station level interlocking programmable LCD display and alarm indications tele-control open/close interpose lock-out function circuit breaker condition monitoring

15 Example of specification for incomer (continues) Incomer equipped with following protection, instrumentation, control and monitoring functions: Monitoring: trip circuit supervision and alarm VT/CT fail supervision and alarm auto trip alarm transformer Buchholz surge trip tap change Buchholz surge trip transformer winding temperature trip SF 6 gas pressure falling alarm SF 6 gas pressure low trip internal self supervision and autodiagnostic

Example of specification for incomer Incomer equipped with following protection, instrumentation, control and monitoring functions: Measurement: current and voltage line voltages, phase to

16 Example of specification for incomer Incomer equipped with following protection, instrumentation, control and monitoring functions: Measurement: current and voltage line voltages, phase to phase/phase voltages maximum demand values of current fault currents and voltages active and reactive energy, kwh active and reactive power, MW, MVar frequency power factor event buffer tripping and signalling relays (single and double pole) serial communication

17 Example of overhead line feeder Overhead line feeder, equipped with following protection, instrumentation, control and monitoring functions: Protection functions: three phase overccurrent (IDMT & Inst) earthfault (IDMT & Inst) sensitive earth fault protection circuit breaker failure protection phase unbalance multi shot autoreclose

18 Example of overhead line feeder Control and monitoring: control locally with pushbuttons control remotely using serial interface control with binary inputs status indication of CB, disconnectors, truck in service and out of service, isolation, etc. bay and station level interlocking loc-kout function circuit breaker condition monitoring programmable LCD display and alarm indications tele-control open/close interposing relays trip circuit supervision and alarm

supervision and auto diagnostic Instrumentation: phase current maximum demand values of current

19 Example of overhead line feeder VT/CT fail supervision and alarm protection supply supervision auto trip alarm SF 6 gas pressure falling alarm SF 6 gas pressure low trip internal self supervision and auto diagnostic Instrumentation: phase current maximum demand values of current fault currents tripping and signalling relays (single and double pole) serial communication volts kw, kvar, kwh

זו מערכת ישרת זוית )קרטזית( אשר בה יש לנו 2 צירים מאונכים זה לזה. באותו מישור ניתן להגדיר נקודה על ידי זוית ורדיוס וקטור

זו מערכת ישרת זוית )קרטזית( אשר בה יש לנו 2 צירים מאונכים זה לזה. באותו מישור ניתן להגדיר נקודה על ידי זוית ורדיוס וקטור קארדינטת קטבית y p p p במישר,y הגדרנ נקדה על ידי המרחקים מהצירים. ז מערכת ישרת זית )קרטזית( אשר בה יש לנ צירים מאנכים זה לזה. באת מישר ניתן להגדיר נקדה על ידי זית רדיס קטר. (, ) הרדיס קטר מסתבב )נגד כין