คู่มือการป้องกันและรีเลย์: การเลือก การตั้งค่า และการทดสอบรีเลย์

สิ่งที่รีเลย์ป้องกันปกป้องได้จริง

รีเลย์ป้องกันคือผู้มีอำนาจตัดสินใจ โดยจะวัดกระแส/แรงดันไฟฟ้า (และบางครั้งความถี่ กำลัง อิมพีแดนซ์ ฮาร์โมนิค) ใช้ลอจิก และตัดการทำงานไปยังเซอร์กิตเบรกเกอร์ เมื่อเงื่อนไขบ่งชี้ถึงความเสี่ยงต่อความเสียหายหรืออันตรายด้านความปลอดภัย ในการออกแบบการป้องกันและรีเลย์ในทางปฏิบัติ คุณจะปกป้อง:

• อุปกรณ์: หม้อแปลงไฟฟ้า มอเตอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เคเบิล บัสบาร์ และเครื่องป้อน
• ความเสถียรของระบบ: ป้องกันการเดินทางแบบเรียงซ้อนระหว่างข้อผิดพลาด
• ผู้คนและสิ่งอำนวยความสะดวก: การจำกัดระยะเวลาของอาร์คแฟลชและโอกาสในการสัมผัสที่ไม่ปลอดภัย

แบบจำลองทางจิตที่มีประโยชน์คือ “เขตคุ้มครอง” สินทรัพย์ทุกชิ้นควรมีขอบเขตที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนและรูปแบบการถ่ายทอดหลัก พร้อมด้วยการป้องกันการสำรองข้อมูลต้นน้ำ เป้าหมายคือรีเลย์หลักจะเดินทางก่อน การเดินทางสำรองเฉพาะในกรณีที่การป้องกันหลักหรือเบรกเกอร์ล้มเหลว

ฟังก์ชันคอร์รีเลย์ที่คุณจะใช้บ่อยที่สุด

รีเลย์ตัวเลขสมัยใหม่ใช้ฟังก์ชันต่างๆ มากมายในอุปกรณ์เครื่องเดียว ต่อไปนี้คือส่วนประกอบทั่วไปในแอปพลิเคชันการป้องกันและรีเลย์ พร้อมด้วยข้อดี:

หากคุณต้องการจุดเริ่มต้นสำหรับระบบอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์จำนวนมาก แพ็คเกจข้อผิดพลาดกราวด์กระแสเกินของเฟสแบบรวมที่มีกราฟเวลาที่มีการประสานงานกันอย่างดี มักจะเป็นพื้นฐานที่คุ้มค่าที่สุด จากนั้นจึงเพิ่มส่วนต่าง การลดอาร์กแฟลช หรือแผนงานช่วยเหลือด้านการสื่อสาร โดยที่ความเสี่ยงและภาวะวิกฤติเป็นตัวกำหนด

การออกแบบแผนการป้องกัน: โซน การคัดเลือก และการสำรอง

ปรัชญาการป้องกันและการถ่ายทอดที่ใช้งานได้จริงควรตอบคำถามสามข้อสำหรับข้อผิดพลาดแต่ละประเภท: “ใครเดินทางก่อน”, “เร็วแค่ไหน” และ “ใครจะสำรองหากเกิดข้อผิดพลาด” ลำดับชั้นแบบคลาสสิกคือ:

• การป้องกันหลัก: ครอบคลุมโซนที่เล็กที่สุดและการเดินทางเร็วที่สุด
• การสำรองข้อมูลภายในเครื่อง: ตรรกะความล้มเหลวของเบรกเกอร์จะเดินทางอัปสตรีมเบรกเกอร์หากเบรกเกอร์ภายในไม่ชัดเจน
• การสำรองข้อมูลระยะไกล: กระแสเกิน/ระยะทางที่ล่าช้าตามเวลาของรีเลย์อัปสตรีม ซึ่งจะล้างข้อผิดพลาดหากแผนท้องถิ่นล้มเหลว

ระยะขอบการประสานงานที่คุณควรวางแผน

สำหรับการประสานงานกระแสไฟเกินแบบแบ่งระดับตามเวลา วิศวกรมักกำหนดเป้าหมายช่วงเวลาการประสานงานที่ครอบคลุมความทนทานต่อเวลาการทำงานของรีเลย์ เวลาเคลียร์เบรกเกอร์ และผลกระทบชั่วคราวของ CT/รีเลย์ ในการตั้งค่าภาคสนามหลายแห่ง ระยะเริ่มต้นที่ใช้งานได้จริงคือ 0.2–0.4 วินาที ระหว่างอุปกรณ์ดาวน์สตรีมและอัพสตรีมในระดับกระแสไฟฟอลต์เดียวกัน (ปรับตามความเร็วของเบรกเกอร์และประเภทรีเลย์)

การตรวจสอบ "ขอบเขตโซน" อย่างรวดเร็ว

ก่อนที่จะสรุปการตั้งค่า ให้ตรวจสอบว่าขอบเขตแต่ละโซนมีความหมายทางกายภาพหรือไม่: ตำแหน่ง CT ตำแหน่งเบรกเกอร์ และการตัดการเชื่อมต่อจะต้องอยู่ในแนวเดียวกัน การทำงานผิดพลาดหลายอย่างเกิดขึ้นเมื่อภาพวาดแสดงขอบเขตหนึ่ง แต่การเดินสาย CT หรือกลุ่มเบรกเกอร์ใช้อีกขอบเขตหนึ่ง

หม้อแปลงเครื่องมือและสายไฟ: จุดความล้มเหลวที่ซ่อนอยู่

ประสิทธิภาพของการป้องกันและรีเลย์ถูกจำกัดโดยห่วงโซ่การวัด หากรีเลย์ไม่เคย "มองเห็น" ข้อผิดพลาดอย่างถูกต้อง การตั้งค่าใดๆ ก็ไม่สามารถช่วยคุณได้

หม้อแปลงกระแส (CTs): ความแม่นยำเทียบกับความอิ่มตัว

ความอิ่มตัวของ CT สามารถหน่วงเวลาหรือบิดเบือนกระแสในระหว่างเกิดฟอลต์สูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับองค์ประกอบดิฟเฟอเรนเชียลและความเร็วสูง การบรรเทาผลกระทบเชิงปฏิบัติ ได้แก่:

• ใช้คลาส CT ที่เหมาะสมสำหรับหน้าที่การป้องกันและกระแสไฟฟ้าลัดที่คาดการณ์ไว้ (รวมถึงออฟเซ็ต DC)
• รักษาภาระรองให้ต่ำ: การวิ่งระยะสั้น, ขนาดตัวนำที่ถูกต้อง, การสิ้นสุดที่มั่นคง
• ตรวจสอบขั้วและอัตราส่วนของ CT ทุกตัว CT กลับด้านเดียวสามารถเอาชนะการป้องกันส่วนต่างได้

หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้า (VT/PT): การหลอมรวมและตรรกะการสูญเสียศักย์

ความล้มเหลวของฟิวส์ VT อาจเลียนแบบแรงดันไฟฟ้าตกหรือความผิดปกติของระยะทาง ใช้การควบคุมดูแลที่สูญเสียศักยภาพ หากมี และตรวจสอบให้แน่ใจว่าแนวทางปฏิบัติในการหลอมรวมรองของ VT ตรงกับความคาดหวังของโครงการของคุณ หากรีเลย์ของคุณใช้โพลาไรซ์แรงดันไฟฟ้า ให้ยืนยันว่ารีเลย์ทำงานอย่างไรภายใต้การสูญเสีย VT เพื่อที่คุณจะได้ไม่สร้างจุดบอดหรือสภาวะการเดินทางที่น่ารำคาญ

กฎที่ใช้ได้จริง: หากคุณเห็นการทำงานที่ไม่สามารถอธิบายได้ ให้ตรวจสอบสายไฟ CT/VT ภาระ ขั้ว และการต่อสายดิน ก่อนที่จะเปลี่ยนการตั้งค่า ในการสืบสวนหลายครั้ง สาเหตุที่แท้จริงคือ พฤติกรรมของสายไฟหรือหม้อแปลงเครื่องมือ ไม่ใช่องค์ประกอบการป้องกัน

ขั้นตอนการทำงานการตั้งค่ารีเลย์ที่ใช้งานได้จริงพร้อมตัวอย่างที่ใช้งานได้

ด้านล่างนี้เป็นขั้นตอนการทำงานจริงที่คุณสามารถนำไปใช้กับการป้องกันกระแสเกินของตัวป้อนได้ ไม่ได้ใช้แทนการศึกษาการประสานงานฉบับสมบูรณ์ แต่ป้องกันข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุด

ขั้นตอนการทำงานทีละขั้นตอน

1. รวบรวมข้อมูลระบบ: บรรทัดเดียว อิมพีแดนซ์ของหม้อแปลง ขนาดตัวนำ ประเภทของเบรกเกอร์ อัตราส่วน CT และวิธีการต่อสายดิน
2. คำนวณความคาดหวังด้านโหลดและการไหลเข้า: ความต้องการสูงสุด การสตาร์ทมอเตอร์ การเพิ่มกำลังของหม้อแปลง
3. คำนวณระดับความผิดปกติที่บัสหลัก (ต่ำสุดและสูงสุด): รวมความแปรผันของแหล่งกำเนิดและการมีส่วนร่วมของมอเตอร์ตามความเหมาะสม
4. เลือกองค์ประกอบการป้องกัน: เฟส OC, ความผิดปกติของกราวด์, ทันที, ทิศทาง หากจำเป็น
5. ประสานเส้นโค้งเวลาจากปลายน้ำถึงต้นน้ำด้วยระยะขอบโดยเจตนา (อย่า "ปิดลูกตา" ทางแยก)
6. ตรวจสอบกับเป้าหมายการป้องกัน: ไม่สะดุดกับโหลดปกติ สะดุดกับข้อผิดพลาดภายในเวลาที่กำหนด แก้ไขการดำเนินการสำรองข้อมูลให้ถูกต้อง
7. บันทึกทุกสมมติฐานและเหตุผลที่ตั้งไว้ เพื่อให้การเปลี่ยนแปลงในอนาคตมีความสอดคล้องกัน

ตัวอย่างการทำงาน (ตัวเลขทั่วไป)

พิจารณาเครื่องป้อน 480 V ที่มีกระแสโหลดเต็ม 300 A และอัตราส่วน CT 600:5 แนวทางการเริ่มต้นทั่วไปคือ:

• การรับกระแสเกินเวลาเฟสใกล้ 1.25× โหลดสูงสุดที่คาดหวัง (เพื่อหลีกเลี่ยงการเดินทางที่น่ารำคาญ) จากนั้นจึงปรับตามการสตาร์ทมอเตอร์และความหลากหลาย
• องค์ประกอบทันทีที่ตั้งค่าไว้เหนือข้อผิดพลาดผ่านดาวน์สตรีมสูงสุด (เพื่อรักษาความสามารถในการเลือก) หรือปิดใช้งานเมื่อการเลือกมีความสำคัญ
• การรับข้อผิดพลาดของกราวด์ถูกเลือกเพื่อตรวจจับความผิดปกติของกราวด์ระดับต่ำโดยคำนึงถึงระบบกราวด์ สำหรับระบบที่ต่อสายดินด้วยความต้านทาน ค่านี้อาจต่ำกว่าปิ๊กอัพเฟสอย่างมาก

ในสถานประกอบการหลายแห่ง การปรับปรุงประสิทธิภาพของอาร์คแฟลชอาศัยการลดปิ๊กอัพลง และต้องใช้ตรรกะที่เร็วขึ้นในระหว่างการบำรุงรักษา (เช่น อินพุตโหมดการบำรุงรักษา) ในขณะที่ยังคงรักษาการประสานงานตามปกติไว้ ผลลัพธ์ที่สามารถป้องกันได้คือ: รวดเร็วเมื่อมีคนสัมผัส เลือกเมื่อพืชกำลังทำงาน .

รีเลย์ป้องกันสมัยใหม่: ลอจิก การสื่อสาร และ IEC 61850

ระบบป้องกันและรีเลย์ใช้แผนงานช่วยเหลือด้านการสื่อสารมากขึ้นเพื่อปรับปรุงความเร็วและการเลือกสรร รูปแบบทั่วไป ได้แก่ การสะดุดที่อนุญาต การปิดกั้น และการเดินทางการถ่ายโอน IEC 61850 ช่วยให้เกิดโมเดลข้อมูลที่เป็นมาตรฐานและการส่งข้อความความเร็วสูง (เช่น GOOSE) ซึ่งสามารถแทนที่การเชื่อมต่อแบบเดินสายในหลายการออกแบบ

ที่การสื่อสารช่วยได้มากที่สุด

• การป้องกันสาย: การเคลียร์ที่รวดเร็วยิ่งขึ้นด้วยรูปแบบที่อนุญาต เมื่อเทียบกับการให้คะแนนตามเวลาจริง
• การประสานงานความล้มเหลวของบัสและเบรกเกอร์: ตรรกะที่กำหนดและการรายงานเหตุการณ์ที่ได้รับการปรับปรุง
• การมองเห็นการปฏิบัติงาน: ออสซิลโลกราฟฟีและบันทึกเหตุการณ์ช่วยลดเวลาในการแก้ไขปัญหาหลังการเดินทาง

การควบคุมทางไซเบอร์และการกำหนดค่า (ไม่ใช่ทางเลือก)

เนื่องจากรีเลย์สมัยใหม่เป็นจุดสิ้นสุดที่ตั้งโปรแกรมได้ การควบคุมการกำหนดค่าจึงเป็นส่วนหนึ่งของความน่าเชื่อถือ ปฏิบัติต่อไฟล์การตั้งค่าและการแมปการสื่อสารเสมือนเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ได้รับการควบคุม: รักษาประวัติเวอร์ชัน จำกัดการเข้าถึง และตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงผ่านกระบวนการทดสอบ แนวทางปฏิบัติในการปฏิบัติงานที่เข้มงวดคือการต้องมีการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิสำหรับการเปลี่ยนแปลงใดๆ ที่อาจเปลี่ยนแปลงตรรกะการสะดุดได้

การทดสอบและการว่าจ้าง: “ดี” มีลักษณะอย่างไรในสนาม

รูปแบบการป้องกันและการถ่ายทอดจะดีพอ ๆ กับการทดสอบการเดินเครื่องเท่านั้น รีเลย์เชิงตัวเลขให้การวินิจฉัยที่หลากหลาย แต่คุณยังต้องพิสูจน์เส้นทางการเดินทางจากต้นทางถึงปลายทาง: การตรวจจับ → ลอจิก → หน้าสัมผัสเอาต์พุต → คอยล์ทริปของเบรกเกอร์ → การล้างเบรกเกอร์

รายการตรวจสอบการว่าจ้าง (ภาคปฏิบัติ)

• ขั้ว CT, อัตราส่วน และการตรวจสอบเฟส ตรวจสอบและจัดทำเอกสารการต่อสายดินรอง
• ขั้ว VT และการทำแผนที่แบบเฟสต่อเฟส / เฟสถึงเป็นกลางที่ถูกต้อง ตรวจสอบตรรกะการสูญเสียศักยภาพแล้ว
• การตรวจสอบวงจรทริป: ความต่อเนื่องของทริปคอยล์, แหล่งจ่ายไฟ DC, สัญญาณเตือนการควบคุม และการจับคู่หน้าสัมผัสเอาต์พุตที่ถูกต้อง
• การทดสอบการฉีดทุติยภูมิ: ปิ๊กอัพ เส้นโค้งเวลา และพฤติกรรมทิศทางที่ตรวจสอบกับการตั้งค่า
• การทดสอบแบบ end-to-end สำหรับการเดินทางที่ได้รับความช่วยเหลือด้านการสื่อสารที่ใช้ (รวมถึงพฤติกรรมที่ไม่ปลอดภัยเมื่อสูญเสียการสื่อสาร)
• ตรวจสอบการบันทึกเหตุการณ์แล้ว: บันทึกการรบกวน การซิงค์เวลา และการตั้งชื่อสถานีที่ถูกต้อง

เกณฑ์การยอมรับในทางปฏิบัติคือเวลาทริปที่วัดได้ (การล้างเบรกเกอร์เอาท์พุตการทำงานของรีเลย์) สอดคล้องกับสมมติฐานการออกแบบ สำหรับแอปพลิเคชันจำนวนมาก การดำเนินการป้องกัน "ทันที" คาดว่าจะเป็นไปตามคำสั่งของ วงจรความถี่กำลังสองสามรอบ สำหรับการตัดสินใจรีเลย์บวกการเคลียร์เบรกเกอร์ แต่เป้าหมายที่แน่นอนจะต้องตรงกับเบรกเกอร์และแผนการประสานงาน

การแก้ไขปัญหาการทำงานผิดพลาด: การแยกสาเหตุและสาเหตุอย่างรวดเร็ว

เมื่อรีเลย์ทำงานโดยไม่คาดคิด วิธีที่เร็วที่สุดในการแยกสาเหตุที่แท้จริงคือการใช้ลำดับที่มีระเบียบวินัยซึ่งจะแยก "สิ่งที่รีเลย์วัด" ออกจาก "สิ่งที่ระบบประสบ" ใช้รายงานเหตุการณ์รีเลย์และออสซิลโลแกรมก่อน มักมีความน่าเชื่อถือมากกว่าสมมติฐานที่เกิดขึ้นภายหลังข้อเท็จจริง

คำถามที่ให้ผลตอบแทนสูงในการตอบ

• องค์ประกอบใดที่ยืนยัน (เช่น เวลา OC, ทันที, ส่วนต่าง, แรงดันตก)
• รูปคลื่นแสดงสัญญาณความผิดปกติจริงหรือไม่ (ขนาดกระแส, การเปลี่ยนเฟส, ลำดับลบ, กระแสตกค้าง) หรือไม่
• รีเลย์มีโพลาไรซ์อย่างถูกต้อง (มี VT, การทำแผนที่เฟสที่ถูกต้อง) ในขณะดำเนินการหรือไม่
• ความอิ่มตัวของ CT หรือข้อผิดพลาดในการเดินสายไฟสามารถอธิบายการวัดได้ (กระแสไฟแบน, กระแสเฟสไม่ตรงกัน) หรือไม่?
• เบรกเกอร์เปิดจริงหรือคุณเคยประสบกับสถานการณ์ความล้มเหลวของเบรกเกอร์หรือไม่?

ตัวอย่างทั่วไป: ทริปดิฟเฟอเรนเชียลของการจ่ายไฟของหม้อแปลง เมื่อระบบยับยั้งการไหลเข้าถูกปิดใช้งานหรือกำหนดค่าไม่ถูกต้อง ปัญหาที่พบบ่อยอีกประการหนึ่งคือความผิดปกติของกราวด์ “การพูดคุยของปิ๊กอัพ” ซึ่งเกิดจากการเดินสายที่เหลือไม่ถูกต้องหรือการเชื่อมต่อรอง CT ที่หลวม ในทั้งสองกรณี การเปลี่ยนแปลงการตั้งค่าเพียงอย่างเดียวอาจมีความเสี่ยง เว้นแต่คุณจะยืนยันว่าสายการวัดถูกต้อง

การเลือกรีเลย์ให้เหมาะสมกับงาน

การเลือกรีเลย์ป้องกันควรขับเคลื่อนตามประเภทข้อบกพร่อง ความวิกฤต และความสามารถในการบำรุงรักษา ไม่ใช่แค่จำนวนคุณลักษณะเท่านั้น ใช้เกณฑ์ด้านล่างเพื่อหลีกเลี่ยงการซื้อมากเกินไปหรือแย่กว่านั้นคือการปกป้องน้อยเกินไป

เกณฑ์การคัดเลือกที่สำคัญในทางปฏิบัติ

• ฟังก์ชันการป้องกันที่จำเป็น: รวมถึงการขยายในอนาคต (ตัวป้อนเพิ่มเติม, DG, เบรกเกอร์แบบผูก)
• อินพุต/เอาต์พุต: ทริปคอยล์ สถานะเบรกเกอร์ อินเตอร์ล็อค โหมดการบำรุงรักษา สัญญาณเตือน
• การสื่อสาร: รองรับโปรโตคอล SCADA, ความต้องการ IEC 61850, วิธีการซิงค์เวลา
• บันทึกเหตุการณ์: ความลึกในการจับรูปคลื่น ทริกเกอร์ และความง่ายในการดึงข้อมูล
• ความสามารถในการบำรุงรักษาในการปฏิบัติงาน: การตั้งค่าความพร้อมใช้งานของซอฟต์แวร์ การสนับสนุนเทมเพลต และขอบเขตการฝึกอบรม

คำแถลงผลลัพธ์เชิงปฏิบัติสำหรับโครงการส่วนใหญ่คือ: สร้างมาตรฐานให้กับตระกูลรีเลย์และการตั้งค่าเทมเพลตทุกที่ที่เป็นไปได้ - การกำหนดมาตรฐานจะช่วยลดเวลาด้านวิศวกรรม ลดความซับซ้อนของอะไหล่ และปรับปรุงการตอบสนองต่อเหตุการณ์ เนื่องจากช่างเทคนิคจดจำรูปแบบในรายงานเหตุการณ์และตรรกะ