| Sažetak | Elektroenergetski sustav, analogno kao i slični mu, kroz sve svoje elemente dizajniran je za koristan i kontinuiran rad poznavajući svojstva materijala i predviđajući njihovo (među)djelovanje u fizikalnim zakonima. No, zbog nepredvidljivih stanja u okolini, starenja i trenja materijala, vremenskih nepogoda ili neopreznosti osoblja, sustav može doći u neželjeno stanje koje ne samo da rezultira obustavom korisnog rada, već i štetom elemenata od kojih se sastoji. Kako je izrada strojeva, uz današnju tehnologiju, sve više automatizirana, standardizirana i, relativno rečeno, sporo napreduje, velika odgovornost prelazi na projektante sustava kao i na zaštitare. Kako su fizikalni zakoni i uročno-posljedične veze brojni, poremećaji su, obično, korak ispred inžinjera koji ih ne mogu uvijek predvidjeti čak ni praćenjem promjena pokazatelja stanja sustava. U današnjem složenom EES-u, gdje čak i teret utječe na opskrbu, a kamoli susjedni elektrostrojarski elementi, potrebno se staviti na mjesto onoga što poremećaje uzrokuje i podesiti sustav da reagira obrambeno na sve moguće situacije. To je jedino moguće dobrim poznavanjem prirode materijala i temeljnih zakona koji vladaju u EES-u. Svaki element, takoreći, ima svoju osobnost i karakteristike, neki su pasivni, neki aktivni na okolne prilike, neki tromi, neki brzoodzivni, neki utjecajni, neki zanemarivi itd. Stoga, valja induktivno istraživati moguća neželjena stanja laboratorijskim pokusima, i izbjegavati čekanje da se nepoznati kvar dogodi na već implementiranom sustavu. Čak i uz dosadašnju količinu istraživanja, nisu određena sva izvanredna stanja u kojima se sustav može naći, ali je izgledno da je njihov broj bitno smanjen u digitalno doba. Jednom kad su stanja kvarova popisana i postoje ideje za njihova rješenja, temeljene na matematičkim postupcima, preostaje samo razvijati tehnologiju u vidu osjetljivosti opreme, brzine reagiranja i učinkovitosti što se tiče njene vlastite potrošnje i financijske opskrbe. Zaštita nije uvijek u mogućnosti spriječiti kvar, no sama brzina u kojoj djeluje praktički ju opravdava budući da sustav, u kratko vrijeme kvara, neće biti trajno oštećen povećanim opterećenjem.
Ovakva djelatnost temelji se na preventivnom održavanju koje pretpostavlja da je suma uloženog vremena, resursa, programiranja i financija u očuvanje sustava manja od korektivne zamjene nekog pogonskog dijela kad se kvar dogodi. Praksa predlaže da vrijednost relejnog i inog sustava zaštite ne bi smjela prelaziti 5% vrijednosti komponenti koje štite. Kako zaštitna oprema nije jeftina, donja granica se, obično, kreće oko barem 2% vrijednosti štićenih objekata. Takva situacija ne čudi budući da se kvarovi događaju relativno često (npr. provođenje kabelima, prosječno, zastaje čak 15 puta godišnje, a kvarovi na sabirnicama imaju koeficijent 0.5 po elementu sustava) i da je postavljanje releja znatno lakše od ugradnje i zbrinjavanja oštećenih velikih dijelova.
Posebno osjetljiv i bitan element u cijeloj priči je generator. Da bi bili isplativi, moraju isplativo generirati energiju na veliko (što zahtijeva mehanički i elektromagnetski optimalnu i zahtijevnu konstrukciju), stoga su i veliki i rijetki u odnosu na trošila i prijenosne medije. Zbog njihove dinamike, relativne rijetkosti i jedinstvene sposobnosti generiranja energije, što nemaju drugi pasivni elementi sustava (kao npr. nasurptoni kućanski elementi koji se korektivno mijenjaju kao i jeftini osigurači), zahtijevaju poseban oprez. Prema jednostavnoj fizikalnoj ideji tromosti ili difuzivnosti, generator može reagirati i na kvarove koji se događaju relativno daleko od njega (što je veći, tim je oprez povećan), odnosno na one koji se ne događaju na samoj njegovoj konstrukciji pa se taj utjecaj mora uzeti u obzir jer mu takve prilike idu na štetu. Uz transformator, generator ima najdulji popis funkcija zaštite.
Motiv ovog rada je poglavito teoretska razrada iznimnih stanja jednog tako složenog elementa. Prvenstveno, valja opisati konstrukciju generatora, prirodu njegovog nazivnog stanja, a zatim obraditi zaštitne funkcije. Gdje je moguće, zaštitne funkcije će, osim teorijom, biti popraćene numeričkim podacima i primjerima iz TE-TO Zagreb kako bi se predstavili redovi veličina numeričkih postavki na učestalom, srednje velikom generatoru.
|
| Sažetak (engleski) | Power system has been designed for useful and continuous energy supply. Due to unpredictible circumstances, equipment aging/friction, debris, strong winds, storms or staff fault, supply can be cut-off and, even more important, it's components can be permanently damaged. Power equipment production is automatized so the main responsibility transfers to system protection engineers to keep the system safe and running. Even though mathematical methods are quite well-known, some of the generator states still cannot be predicted so the faults are, often, ahead of engineers. Only the knowledge of generator behavior nature, materials, physical laws and numerical methods can help predicting the faults. Laboratory experiments are a crucial part of the investigation so engineers don't have to wait for the fault to occur on the real-sized equipment. Generator has the longest list of fault types among all the other power system components.
Numerical relays are there not to prevent the cause of the fault, but to turn-off broken parts as quickly as possible when it happens since the machines can tolerate it's consequences for a very short time. The sum of relay prices, invested time and resources has to be smaller than the cost of the period in which energy is not supplied as well as the protected apparatus.
When protecting a generator, internal and external faults have to be considered. It's a very dynamical and sensitive machine because it can be affected also by secondary equipment faults. The protection types are listed and described theoretically, along with connection schemes and some numerical examples for thermal power plant TE-TO Zagreb. |
