Релелік қорғаныс өрісі
Ток трансформаторы (КТ) сигналдарды зауыттардағы қорғаныс релелеріне береді. Қалыпты емес токтар пайда болған кезде қозғалтқыштың жануын және қымбат тұратын жабдықтың зақымдалуын болдырмайтын сөндіргіштерді релелер.
Релелік қорғаныс құрылғылары (қорғаныс релелері) электр энергиясын өндіру және тарату жүйелерінің тұрақтылығын, қауіпсіздігін және нормативтік талаптарға сәйкестігін қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады. Жаңартылатын энергия көздерін орналастыру, бөлінген өндіру және қатаң желі кодтары бар реле ақауларды анықтау, желіні ажырату, жиілік пен кернеуді бақылау және жүйенің жалпы сенімділігі үшін орталық болып табылады.
Нормативтік / Стандарттар контекст
Германияның генерациялық жүйелерді желіге қосу ережелері қорғаныс релелеріне заңды талаптарды белгілейді. Екі негізгі техникалық қосылым ережелері:
VDE-AR-N 4105: төмен вольтты қосылымдарды реттейді (≤100 кВт, <1000 В айнымалы ток).
VDE-AR-N 4110: орташа вольтты қосылымдар үшін (>100 кВт немесе ≥1000 В айнымалы ток).
Екі жағдайда да кернеуді, жиілікті, үзілістерді және соған байланысты құбылыстарды бақылау үшін желіні беру немесе желіні қорғау релесі қажет; генераторларды шектен тыс немесе қауіпті жағдайларда ажыратуға; және аралдануға жол бермеу (яғни, тордың бір бөлігін әдейі бөлу).
Негізгі қолданбалар / Case Studies
1. Су электр станциялары және үлестірілетін генерация
Нақты жағдай - Lukas Anlagenbau GmbH, Бавариядағы көптеген су электр станцияларын (қуаты 5 кВт-тан 10 МВт-қа дейін) басқаратын компания. VDE-AR-N 4105 ережесіне (және оның қайта қарауларына) байланысты оның зауыттары электр желісін беру мониторингі талаптарына сәйкес болуы керек: артық/төмен кернеуді, артық/төмен жиілікті анықтау және параметрлер ауытқуы кезінде әрекет ету.
Осы талаптарды қанағаттандыру үшін Лукас Анлагенбау ABB компаниясының CM-UFD.M31 тордың қоректенуін бақылау релесін 60-тан астам су электр станциясында орналастырды. Бұл реле тиісті параметрлерді үздіксіз бақылайды және шектен асып кеткен кезде интерфейс қосқышын іске қосады (зауытты жалпы желіден ажыратады). Сондай-ақ құрылғы қате туралы хабарларды көрсетеді, нақты шектерді (жиілік пен кернеу) қолдайды және жақсы пайдалану мүмкіндігін ұсынады (DIN рельсті орнату, оқылатын дисплей).
Бұл жағдай релелік қорғаныстың пайдалану қауіпсіздігін де, нормативтік талаптарға сәйкестікті де қалай қамтамасыз ететінін, сонымен бірге бөлінген генерацияның желіге қатысуына мүмкіндік беретінін көрсетеді.
2. Күн фотоэлектрлік жүйелері және 'НҚ-дан қорғау'
Тағы бір негізгі мысал, әсіресе төмен вольтты секторда күн PV-ны орналастыруда. VDE-AR-N 4105 бойынша, шамамен 30 кВт пен 135 кВт аралығындағы кез келген өндіруші қондырғыда желі мен жүйені қорғау (NA қорғанысы) орнатылған болуы керек.
NA қорғанысы бақылау релесі мен артық құлыптау қосқыштарын біріктіреді. Реле тордың кернеуі мен жиілігін бақылайды және ауытқулар рұқсат етілген мәндерден асып кеткенде, ол белгіленген уақыт ішінде (көбінесе 0,2 секунд ішінде) PV жүйесін желіден ажыратады. Бұғаттау қосқыштары тізбектей екі коммутациялық элемент ақаулық қауіпсіздігін қамтамасыз ететіндей орналастырылған - егер біреуі сәтсіз болса, екіншісі ажыратуды қамтамасыз етеді. Ауыстыру құрылғылары да бақылау релесіне күйді қайтарып, дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.
3. Қолданыстағы құрылғылар / релелер
Ziehl сияқты неміс өндірушілері осы стандарттарға бейімделген қорғаныс релелерін шығарады. Мысалы, UFR1001E және UFR1002IP құрылғылары VDE-AR-N 4105:2018-11 және VDE-AR-N 4110:2018-11 талаптарына сай келетін кернеуді, жиілікті, векторлық ығысуды және жиіліктің өзгеру жылдамдығын (ROCOF) бақылайды.
Бұл релелер генераторлық қондырғыларда (күн, су, жел) пайдаланылады және маңызды функцияларды қамтамасыз етеді: қалыпты емес желі жағдайларын анықтау, қауіпсіз ажырату, қашықтан басқару/күту режимі, ақауларды көрсету және тіркеу. Ziehl релелері бір рет ақаулықтан қауіпсіз болатындай етіп жасалған (яғни, егер бір құрамдас сәтсіздікке ұшыраса, қауіпсіздік мүмкіндігі жұмыс істейді), бұл неміс тор ережелеріне сәйкес талап болып табылады.
Релелік қорғаныс арқылы шешілетін мәселелер
Осы қолданбалардан релелік қорғаныс құрылғылары көмектесетін мәселелердің бірнеше санаттарын көре аламыз
Тор тұрақтылығы мен қауіпсіздігі
Жаңартылатын энергия көздері өзгермелі; генерацияның кенеттен өзгеруі (мысалы, PV үстіндегі бұлттар немесе жел жылдамдығының төмендеуіне байланысты) жиілік пен кернеудің ауытқуын тудыруы мүмкін. Басқарылмаса, бұл ауытқулар кеңірек торды таратып, тұрақсыздандыруы мүмкін. Реле қондырғыларды да, желіні де қорғай отырып, параметрлер қауіпсіз рұқсат етілген мәндерден асып кеткен кезде генерациялау қондырғыларының ажыратылуын қамтамасыз етеді.
Islanding алдын алу техникалық қызмет көрсету бригадалары үшін қауіпті және жабдықтың бұзылуына әкелуі мүмкін.
Islanding (желілік желі ажыратылған кезде жұмысын жалғастыратын генерация блогы) Дұрыс анықтауы бар қорғаныс релесі (кернеудің жоғалуы, жиіліктің ауытқуы, вектордың ауысуы және т.б.) желілік қосылым жоғалған немесе ақаулар туындаған кезде генерацияның қауіпсіз түрде тоқтатылуын қамтамасыз етеді. NA қорғау режиміндегі күн жүйелері аралға қарсы қорғанысты қамтуы қажет.
Тор кодтары мен заңды талаптарға сәйкестік
Германиядағы VDE-AR-N 4105 / 4110 сияқты реттеуші стандарттар арнайы қорғаныс, қауіпсіздік және өнімділік талаптарын қояды. Операторлар осы стандарттар бойынша сертификатталған, дұрыс параметрлері бар релелерді пайдалануы керек. Сәйкестік заңды жазаларды болдырмайды және зауыттардың байланыста қалуын және сыйақы алуын қамтамасыз етеді. Мысал ретінде VDE кодын қанағаттандыру үшін ABB CM-UFD.M31 нұсқасын қабылдаған гидрокомпанияның жағдайы келтірілген.
Ақауларды анықтау және жылдам ажырату
Желілердегі ақауларды, артық кернеуді, төмен кернеуді, артық жиілікті немесе төмен жиілікті жағдайларды құрамдастардың зақымдалуын болдырмау және каскадты ақауларды болдырмау үшін жылдам анықтау керек. Реле ақаулы бөліктерді оқшаулау үшін осы жылдам анықтауды және іске қосуды (өшіруді) қамтамасыз етеді.
Қуат пен желіні біріктіру сапасы
Жаңартылатын энергия көздері ұлғайған сайын қуат сапасы (кернеудің ауытқуы, жыпылықтау, гармоника) және когеренттілік (фаза, жиілік) қиындай түседі. Қорғау релесі барлық пайдаланушылар үшін қолайлы қуат сапасын қамтамасыз ететін шектеулерді бақылауға және орындауға көмектеседі. Олар сондай-ақ векторлық жылжу (аберрантты фазалық қатынастарды анықтау үшін) және ROCOF (жиілік өзгеру жылдамдығы) сияқты функцияларды қолдайды, олар үлкен көлемде таратылған генерация желіде болғанда тұрақтылық үшін маңызды.
Талқылау / Өткізілген сабақтар
Құрылғының ыңғайлылығы маңызды: Германиядағы нақты жағдай конфигурациялау оңай, анық дисплейлері және қарапайым орнату процестері бар релелердің дұрыс орнатылуы және күтілуі әлдеқайда ықтимал екенін көрсетеді. Су электр станциясының операторы конфигурацияның қарапайымдылығы мен дәлдігі үшін бюджетті.
Артықшылық және ақаулық қауіпсіздік: тізбектей екі тәуелсіз коммутациялық элемент, қосқыш позицияларын бақылау, қос арналы релелер, ақауға қарсы дизайн - бұл жай ғана жақсы мүмкіндіктер ғана емес, сонымен қатар көптеген неміс тор кодтарындағы реттеуші талаптар.
Шектер мен уақыт: Кернеу/жиілік шектері, ажырату алдындағы кідіріс, коммутациялық қуаттар және т.б. сияқты параметрлер жергілікті желі операторының талаптарына бейімделуі керек. Неміс ережелері уақыт шектеулерін анықтайды (кернеу/жиілік диапазоннан тыс болғанда генератор қаншалықты жылдам ажыратылуы керек). Релелердің сезімталдығы, дәлдігі және жылдамдығы шешуші болып табылады.
Стандартты эволюция: VDE-AR-N 4105 және 4110 стандарттары дамыды. Өндірушілер мен операторлар түзетулерді қадағалап отыруы керек. Қорғау релесі жиі осы стандарттардың ағымдағы нұсқалары үшін алдын ала орнатылған шекті мәндерді береді.
Қорытынды
Релелік қорғаныс құрылғылары жаңартылатын және таратылатын энергия көздерінің қауіпсіз, үйлесімді және тұрақты интеграциясының негізі болып табылады. Нормативтік стандарттарды орындау (VDE-AR-N 4105 / 4110), кеңейтілген релелік құрылғыларды (ABB, Ziehl және т.
қауіпті кернеу/жиілік жағдайында ажырату
аралдануға жол бермеу
жабдықты және тордың тұрақтылығын қорғау
сақталуын қамтамасыз ету және жазалауды болдырмау
Германияның энергетикалық ауысуы ('Energiewende') жалғасуда, орталықтандырылмаған генерация, энергия сақтау, микро желілер және смарт желілер арқылы қорғаныс релесі қауіпсіздік пен реттеу үшін ғана емес, сонымен қатар сенімділік, икемділік және икемді жұмысты қамтамасыз ету үшін де маңызды болады.
