Uwanja wa ulinzi wa relay
Transfoma ya Sasa (CTs) huashiria malisho kwa relays za ulinzi katika viwanda. Wakati mikondo isiyo ya kawaida inatokea, husambaza vivunja safari, kuzuia kuchomwa kwa magari na uharibifu wa vifaa vya gharama kubwa.
Vifaa vya ulinzi wa relay (relays za ulinzi) vina jukumu muhimu katika kuhakikisha uthabiti, usalama, na uzingatiaji wa udhibiti wa mifumo ya uzalishaji na usambazaji wa nishati. Kwa uwekaji wa nishati mbadala, uzalishaji unaosambazwa, na misimbo ya gridi ya masharti magumu, relays ni muhimu katika kutambua hitilafu, kukatwa kwa gridi ya taifa, utumiaji wa marudio na voltage, na kutegemewa kwa mfumo kwa ujumla.
Muktadha wa Udhibiti / Viwango
Kanuni za Ujerumani za muunganisho wa gridi ya mifumo ya kizazi huweka mahitaji ya kisheria kwa relay za ulinzi. Sheria mbili kuu za uunganisho wa kiufundi ni:
VDE-AR-N 4105: inasimamia miunganisho ya voltage ya chini (≤100 kW, <1,000 V AC).
VDE-AR-N 4110: kwa miunganisho ya voltage ya kati (> 100 kW au ≥1,000 V AC).
Katika hali zote mbili, upeanaji wa gridi ya kulisha au upeanaji wa ulinzi wa mtandao wa gridi inahitajika ili kufuatilia voltage, mzunguko, kukatika, na matukio yanayohusiana; kukata jenereta chini ya kikomo au hali zisizo salama; na kuzuia kisiwa (yaani, kutenganisha bila kukusudia kwa sehemu ya gridi ya taifa).
Maombi Muhimu / Uchunguzi
1. Mimea ya Umeme wa Maji na Uzalishaji Uliosambazwa
Kipochi halisi ni Lukas Anlagenbau GmbH, kampuni ya Bavaria, ambayo inaendesha mitambo mingi ya kuzalisha umeme kwa maji (uwezo wa kuanzia 5 kW hadi 10 MW). Kutokana na udhibiti wa VDE-AR-N 4105 (na masahihisho yake), mitambo yake lazima izingatie mahitaji ya ufuatiliaji wa ulishaji wa gridi: kutambua over-/chini-voltage, over-/chini-frequency, na kuguswa wakati vigezo vinapokengeuka.
Ili kukidhi mahitaji haya, Lukas Anlagenbau ametuma upeanaji wa ufuatiliaji wa ulishaji wa gridi ya ABB wa CM-UFD.M31 katika zaidi ya mitambo 60 ya kuzalisha umeme. Upeanaji huu unaendelea kufuatilia vigezo muhimu na husafirishia swichi ya kiolesura (hutenganisha mtambo kutoka kwa gridi ya umma) wakati mipaka imepitwa. Kifaa pia kinaonyesha ujumbe wa hitilafu, inasaidia vizingiti sahihi (frequency na voltage), na hutoa utumiaji mzuri (usakinishaji wa DIN-reli, onyesho linaloweza kusomeka).
Kesi hii inaonyesha jinsi ulinzi wa relay huhakikisha usalama wa uendeshaji na uzingatiaji wa udhibiti, huku kuruhusu kizazi kilichosambazwa kushiriki katika gridi ya taifa.
2. Mifumo ya Photovoltaic ya Sola na ' ulinzi wa NA'
Mfano mwingine muhimu ni katika uwekaji wa nishati ya jua ya PV, hasa katika sekta ya chini ya voltage. Chini ya VDE-AR-N 4105, mtambo wowote wa kuzalisha kati ya takriban kW 30 na 135 kW lazima usakinishwe Ulinzi wa Mtandao na Mfumo (NA ulinzi).
Ulinzi wa NA unachanganya upeanaji wa ufuatiliaji na swichi zinazofungana zisizohitajika. Relay inafuatilia voltage na mzunguko wa gridi ya taifa, na wakati upungufu unazidi uvumilivu, hutenganisha mfumo wa PV kutoka kwa gridi ya taifa ndani ya muda maalum (mara nyingi ndani ya sekunde 0.2). Swichi zinazounganishwa hupangwa ili vipengele viwili vya kubadili katika mfululizo kuhakikisha usalama wa kosa-ikiwa moja itashindwa, nyingine bado inahakikisha kukatwa. Vifaa vya kubadili pia hurejesha hali kwa relay ya ufuatiliaji, kuhakikisha uendeshaji sahihi.
3. Vifaa / Relays Katika Matumizi
Watengenezaji wa Ujerumani kama vile Ziehl huzalisha relays za ulinzi zinazolengwa kulingana na viwango hivi. Kwa mfano, vifaa vya UFR1001E na UFR1002IP hufuatilia voltage, mzunguko, mabadiliko ya vekta, na kiwango cha mabadiliko ya mzunguko (ROCOF), kati ya vingine, vinavyokidhi mahitaji ya VDE-AR-N 4105:2018-11 na VDE-AR-N 4110:2018-11.
Relay hizi hutumika katika mitambo ya kuzalisha (jua, hydro, upepo) na hutoa utendaji muhimu: kutambua hali isiyo ya kawaida ya gridi ya taifa, kukatwa kwa usalama, udhibiti wa mbali/kusubiri, onyesho na ukataji wa hitilafu. Relay za Ziehl zimeundwa kuwa salama kwa kosa moja (yaani, ikiwa kijenzi kimoja kitashindwa, kipengele cha usalama bado kinafanya kazi), ambayo ni sharti chini ya sheria za gridi ya Ujerumani.
Shida Zinatatuliwa na Ulinzi wa Relay
Kutoka kwa programu hizi, tunaweza kuona aina kadhaa za matatizo ya vifaa vya ulinzi wa relay kusaidia
Utulivu wa Gridi na Usalama
Vyanzo vya nishati mbadala vinabadilikabadilika; mabadiliko ya ghafla katika uzalishaji (km kutokana na mawingu juu ya PV au kushuka kwa kasi ya upepo) yanaweza kusababisha mabadiliko ya mzunguko na voltage. Ikiwa haitadhibitiwa, mabadiliko haya yanaweza kueneza na kuharibu gridi pana zaidi. Relays huhakikisha kuwa mimea ya kizazi hutengana wakati vigezo vinapozidi uvumilivu salama, kulinda mtambo na mtandao.
Kuzuia Islanding
Islanding (kitengo cha kizazi kinachofanya kazi wakati gridi ya taifa imekatika) ni hatari kwa wafanyakazi wa matengenezo na inaweza kusababisha uharibifu wa vifaa. Reli za ulinzi zilizo na ugunduzi sahihi (kupotea kwa voltage, kuruka kwa kasi, kuhama kwa vekta, n.k.) huhakikisha kwamba wakati muunganisho wa gridi ya taifa unapopotea au hitilafu kutokea, uzalishaji huzimwa kwa usalama. Mifumo ya jua katika mfumo wa ulinzi wa NA inahitajika kujumuisha ulinzi dhidi ya kisiwa.
Kutii Misimbo ya Gridi na Masharti ya Kisheria
Viwango vya Udhibiti kama vile VDE-AR-N 4105 / 4110 nchini Ujerumani huweka mahitaji mahususi ya ulinzi, usalama na utendakazi. Waendeshaji lazima watumie relays zilizoidhinishwa kwa viwango hivi, na mipangilio sahihi. Uzingatiaji huepuka adhabu za kisheria na huhakikisha kwamba mimea inaweza kubaki kushikamana na kulipwa. Kesi ya kampuni ya maji inayotumia CM-UFD.M31 ya ABB kufikia msimbo wa VDE ni mfano.
Ugunduzi wa Hitilafu na
Hitilafu za Kukatwa kwa Haraka katika mistari, voltage kupita kiasi, chini ya voltage, masafa ya kupita kiasi, au hali ya chini ya masafa lazima igunduliwe haraka ili kuzuia uharibifu wa vijenzi na kuzuia hitilafu za kuporomoka. Reli hutoa ugunduzi huu wa haraka na uanzishaji (kuzima) ili kutenga sehemu zenye hitilafu.
Ubora wa Nishati na Uunganishaji wa Gridi
Kadiri nishati mbadala inavyoongezeka, ubora wa nishati (kubadilika kwa voltage, flicker, ulinganifu) na mshikamano (awamu, mzunguko) huwa changamoto zaidi. Reli za ulinzi husaidia kufuatilia na kutekeleza vikomo vinavyodumisha ubora wa nishati unaokubalika kwa watumiaji wote. Pia zinaauni utendakazi kama vile mabadiliko ya vekta (kugundua uhusiano wa awamu potofu) na ROCOF (kiwango cha mabadiliko ya marudio), ambazo ni muhimu kwa uthabiti wakati kiasi kikubwa cha kizazi kinachosambazwa kiko mtandaoni.
Majadiliano / Masomo Yanayopatikana
Muhimu katika utumiaji wa kifaa: Mfano wa ulimwengu halisi nchini Ujerumani unaonyesha kuwa relays ambaz uo vya msingi vya mawasiliano na vituo vya data, ambayo ni muhimu kwa mawasiliano na miamala ya kifedha bila kukatizwa.
Upungufu na usalama wa hitilafu: Vipengele viwili huru vya kubadili katika mfululizo, ufuatiliaji wa nafasi za swichi, upeanaji wa idhaa mbili, muundo usio salama si vipengele vyema tu bali ni mahitaji ya udhibiti katika misimbo mingi ya gridi ya Ujerumani.
Viwango na muda: Mipangilio kama vile vikomo vya voltage/frequency, kuchelewa kabla ya kukatwa, uwezo wa kubadili, n.k. lazima ifahamike kulingana na mahitaji ya waendeshaji wa gridi ya ndani. Sheria za Ujerumani hufafanua vikomo vya muda (jinsi upesi wa jenereta lazima ukata muunganisho wakati voltage/frequency iko nje ya masafa). Unyeti, usahihi, na kasi ya relays ni maamuzi.
Mageuzi ya kawaida: Viwango vya VDE-AR-N 4105 na 4110 vimebadilika. Watengenezaji na waendeshaji lazima waendelee na marekebisho. Relay za ulinzi mara nyingi hutoa viwango vya juu vilivyowekwa mapema kwa matoleo ya sasa ya viwango hivi.
Hitimisho
Vifaa vya ulinzi wa relay ni msingi wa ujumuishaji salama, unaotii na thabiti wa vyanzo vya nishati mbadala na vinavyosambazwa. Kupitia utekelezaji wa viwango vya udhibiti (VDE-AR-N 4105 / 4110), usambazaji wa vifaa vya juu vya relay (ABB, Ziehl n.k.), na kazi halisi katika mifumo ya umeme wa maji na jua ya PV, relays hushughulikia maswala muhimu:
kukatwa katika hali ya voltage/frequency isiyo salama
kuzuia kisiwa
kulinda vifaa na utulivu wa gridi ya taifa
kuhakikisha uzingatiaji na kuepuka adhabu
Kadiri mabadiliko ya nishati ya Ujerumani ('Energiewende') yanavyoendelea, huku kukiwa na uzalishaji uliogatuliwa zaidi, hifadhi ya nishati, gridi ndogo na gridi mahiri, upeanaji wa ulinzi utakua kwa umuhimu—sio tu kwa usalama na udhibiti, bali pia kama viwezeshaji vya kutegemewa, uthabiti na utendakazi rahisi.
