Содержание

Релейная защита и автоматика - ПЕРГАМ

Приборы релейной защиты применяются для оценки состояния электрических сетей, позволяя продлить срок службы энергосистем. Энергетика, в общем, делится на много подразделений и «служб». Службы представляют собой несколько обособленные группы работников, поделенные по специальным признакам.

Содержание статьи

РЗиА

Все процессы происходящие в электрических сетях очень скоротечны и обслуживающий персонал не способен вовремя отреагировать на возникающие изменения в системе. Поэтому для выполнения данной задачи призваны устройства релейной защиты.

Для рассмотрения в данной статье примем службу РЗА (служба релейной защиты и автоматики). Целью службы является упреждение, а в случае возникновения неполадок в работе энергосистемы — устранение и ликвидация неправильных режимов работы, которые могут привести к выходу из строя дорогостоящего оборудования, генераторов, трансформаторов и т. д., что в конечном счёте может резко понизить качество электроэнергии передаваемой потребителям.

Работа службы основана на внедрении в работу релейных защит, токовых, высокочастотных, отсечек и др. и их обслуживании.
Рассмотрим работу релейной защиты на примере простейшего оборудования, токовой отсечки, наиболее совершенными измерительными приборами для тестирования РЗиА являются SVERKER 760 тестеры релейных защит компании Megger. Принцип её работы основан на отключении потребителя от сети при условии превышения максимальной уставки по току. Организуется она на свободно замкнутых контактах одного или нескольких токовых реле. Т. е. при превышении уставки реле срабатывает и размыкает контакты, подающие напряжение рабочей частоты к потребителю (в самом простом случае).

Отсюда видно, что СРЗА составляет, коректирует и внедряет алгоритмы работы релейной защиты, которые организованны на простейших реле тока и напряжения. Но это в самом упрощённом случае. Иногда случаются такие режимы работы, которые для их устранения требуют более сложных защит. Хотя это уже «дебри», в которые мы «полезем» в следующих статьях.

Релейная защита и Автоматика в электроснабжении к содержанию

Релейная защита и Автоматика в электроснабжении: общий обзор о назначении релейной защиты. В системах электроснабжения на разных уровнях производства, преобразования, передачи и потребления электроэнергии неизбежно возникают ненормальные режимы. К основным из этих режимов относят режим короткого замыкания. Токи короткого замыкания возникают при повреждении электрооборудования, ошибочных действиях обслуживающего персонала. Ненормальными режимами работы электрических сетей также являются перегрузка оборудования, снижение напряжения в системе из-за внешних коротких замыканий, понижение частоты.

Все процессы происходящие в электрических сетях очень скоротечны и обслуживающий персонал не способен вовремя отреагировать на возникающие изменения в системе. Поэтому для выполнения данной задачи призваны устройства релейной защиты.

При возникновении ненормального режима релейная защита автоматически определяет место повреждения и с помощью своих органов воздействует на силовые выключатели, которые отделяют повреждённый участок. Следует отметить, что силовые выключатели выбираются при проектировании электроснабжения, таким образом чтобы их характеристики были способны удовлетворить возможность включения и отключения не только нормальной нагрузки, но так же предельных токов короткого замыкания на данном участке электроснабжения.

При возникновении таких ненормальных режимов работы, как перегруз, отклонения параметров от нормальных режимов, по частоте, напряжению, релейная защита также автоматически определяет их, запускает органы способствующие восстановлению нормального режима работы или подаёт сигнал обслуживающему персоналу.

Таким образом из выше сказанного следует вывод, что современная электроэнергетика не мыслима без надёжной и качественной защиты. И этому вопросу необходимо уделять достаточно серьезное внимание.

Релейная защита: определение, функции и принципы работы

Определение понятия Релейная защита

Релейная защита (РЗ) - это важнейший вид электрической автоматики, которая необходима для обеспечения бесперебойной работы энергосистемы, предотвращении повреждения силового оборудования, либо минимизации последствий при повреждениях. РЗ представляет собой комплекс автоматических устройств, которые при аварийной ситуации выявляют неисправный участок и отключают данный элемент от энергосистемы.

Во время работы РЗ постоянно контролирует защищаемые элементы, чтобы своевременно зафиксировать возникшее повреждение (или отклонение в работе энергосистемы) и должным образом отреагировать на случившееся.

При аварийных ситуациях релейная защита должна выявить и выделить неисправный участок, воздействуя на силовые коммутационные аппараты, предназначенные для размыкания токов повреждения (короткого замыкания, замыкания на землю и т. д.).

Релейная защита сопряжена с иными видами электрической автоматики, которые позволяют сохранять бесперебойную работы энергосистемы и электроснабжения потребителей.

На данный момент отрасль релейной защиты активно развивается и расширяется, уже сейчас используется микропроцессорная аппаратура и компьютерные программы не только для защиты, но и для комплексного управления оборудованием и системой в целом.

Функции релейной защиты

Главной задачей устройств РЗ является выявление ненормальных и аварийных режимов работы первичного (силового) оборудования, а именно фиксация следующих видов повреждений:

  • перегрузка электрооборудования;
  • двух и трех-фазных короткие замыкания;
  • замыкания на землю, включая двух и трех-фазные;
  • внутренние повреждения в обмотках двигателей, генераторов и трансформаторов;
  • защита от затянувшегося пуска;
  • асинхронный режим работы синхронных двигателей.

Принципы построения релейной защиты

Существует несколько видов реле, каждый из которых соответствует характеристикам электроэнергии (в данном случае – реле тока, напряжения, частоты, мощности и т. д.). Такая система отслеживает несколько показателей, выполняя непрерывное сравнение величин с ранее определенными диапазонами, которые называются уставки.

В том случае, когда контролируемая величина превышает установленную норму, соответствующее реле срабатывает: тем самым осуществляя коммутацию цепи путем переключения контактов. В первую очередь, такие действия касаются подключенной логической части цепи. В соответствии с выполняемыми задачами эта логика настраивается на определенный алгоритм действий, оказывающих влияние на коммутационную аппаратуру. Возникшая неисправность окончательно ликвидируется силовым выключателем, прерывающим питание аварийной схемы. В любой релейной защите и автоматике настройка измерительного органа выполняется с учетом определенной уставки, разграничивающей зону охвата и срабатывания защитных устройств. Сюда может входить только один участков или сразу несколько, состоящих из основного и резервных.

Реакция защиты может проявляться на все повреждения, которые могут возникнуть в защищаемой зоне или только на отдельно взятые отклонения от нормального режима работы.

В связи с этим, защищаемый участок оснащен не одной защитой, а сразу несколькими, дополняющими и резервирующими друг друга. Основные защиты должны воздействовать на все неисправности, возникающие в рабочей зоне или охватывать их значительную часть. Они обеспечивают полную защиту всего участка, находящегося под контролем и должны очень быстро срабатывать при возникновении неисправностей. Все остальные защиты, не подходящие под основные условия, считаются резервными, выполняющими ближнее и дальнее резервирование. В первом случае резервируются основные защиты, работающие в закрепленной зоне. Второй вариант дополняет первый и резервирует смежные рабочие зоны на случай отказа их собственных защит.

 

Принципы построения схемы защитных устройств

Несмотря на то, что в данный момент рынок предлагает большое количество разнообразных устройств РЗ, базовый алгоритм процессов остается прежним, только модернизируется для каждого конкретного случая. Основные функции защиты демонстрирует структурная схема.

Более подробно ознакомиться со структурной схемой защит и другими органами РЗ можно в нашей статье Основные органы релейной защиты.

Шкафы РЗА

Современные микропроцессорные устройства РЗА выполняют не только свою прямые задачи защиты, но и другие смежные функции. Таким образом, сегодня большое количество устройств можно укомплектовать в одном шкафу, что значительно упрощает монтаж оборудования, непосредственную эксплуатацию, а также значительно освобождает пространство.

Типовые шкафы защиты имеют еще ряд дополнительных преимуществ: так как шкафы выполняются по стандартным схемам, проверенным в эксплуатации, вероятность ошибок в работе значительно снижается, а удобство в наладке и монтаже возрастает. Узнайте еще больше о РЗА и типовых решениях на нашем сайте.

 

Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения

Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения

Предисловие

Системы электроснабжения являются сложными производственными объектами кибернетического типа, все элементы которых участвуют в едином производственном процессе, основными специфическими особенностями которого являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера. Поэтому надежное и экономичное функционирование систем. электроснабжения возможно только при автоматическом управлении ими. Для этой цели используется комплекс автоматических устройств, среди которых первостепенное значение имеют устройства релейной защиты и автоматики. Рост потребления электроэнергии и усложнение систем электроснабжения требуют постоянного совершенствования этих устройств. Наблюдается тенденция создания автоматизированных систем управления на основе использования цифровых универсальных и специализированных вычислительных машин. Вместе с тем широко применяются и простейшие средства защиты и автоматики: плавкие предохранители, автоматические выключатели, магнитные пускатели, реле прямого действия, магнитные трансформаторы тока, устройства переменного оперативного тока и др. Наиболее распространены токовые защиты, простые устройства автоматического повторного включения (АПВ), автоматического включения резервного источника питания (АВР) и автоматической частотной разгрузки (АЧР), используемые в установках с выключателями, оборудованными грузовыми и пружинными приводами.

Развитие системы электроснабжения требует постоянного совершенствования этих сравнительно простых устройств защиты и автоматики и разработки новых устройств комплексной автоматизации. При написании учебника «Релейная защита, автоматика и телемеханика в системах электроснабжения», вышедшего в 1985 г., имелось в виду, что он должен стать общим для всех специализаций специальности «Электроснабжение». Поэтому в нем наряду с изложением общих вопросов релейной защиты, автоматики и телемеханики даны сведения о некоторых характерных особенностях этих устройств с учетом специфики систем электроснабжения промышленных предприятий, городов и сельского хозяйства.

...


Что это такое Релейная защита и автоматика. Энциклопедия

Пользователи также искали:

релейная защита и автоматика pdf, релейная защита и автоматика систем электроснабжения, релейная защита и автоматика учебник, релейная защита подстанций, релейная защита трансформатора, защита, релейная, Релейная, автоматика, Релейная защита и автоматика, электроснабжения, релейная защита виды, релейная защита для чайников, релейная защита подстанций, релейная защита трансформатора, чайников, трансформатора, учебник, простым, языком, виды, систем, подстанций, релейная защита и автоматика pdf, релейная защита простым языком, релейная защита и автоматика систем электроснабжения, релейная защита и автоматика учебник, релейная защита и автоматика,

Андреев В.

А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебник для вузов ОНЛАЙН

Андреев В. А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учеб. для вузов по спец. «Электроснабжение».— 3-е изд,, перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 1991. — 496 с.: ил.
В книге изложены сведения о современных устройства релейной защиты и автоматики систем электроснабжения. Обоснована необходимость н отпечены тенденции совершенствования этих устройств.
3-е издание (2-е — в I985 ) существенно переработано и дополнено материалом о полупроводниковой и микроэлектронной элементной базе, сведениями о защите и автоматике трансформаторов и элементов системы электроснабжения напряжением до 1 кВ об автоматике синхронных генераторов в защите линий 6 — 10 кВ, результатам исследований автора в области релейной защиты и автоматики систем электроснабжения.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие . ……………….3
Введение ……….6
РАЗДЕЛ 1. Элементы устройств релейной защиты и автоматики
Глава 1. Линейные и нелинейные измерительные преобразователи синусоидальных напряжений и токов……………………..35
§ 1.1. Первичные измерительные преобразователи тока ………35
§ 1.2. Первичные измерительные преобразователи напряжении ………40
§ 1.3. Реакторы и трансреакторы ……………………44
§ 1.4. Магнитные усилители…………………46
§ 1.5. Насыщающиеся трансформаторы тока …………….43
§ 1.б. Фазоповоротные и частотно-зависимые схемы……..50
§ 1.7. Фильтры симметричных составляющих тока и напряжения……..52
§ 1.8. Нелинейные измерительные преобразователи…………….59
Глава 2. Электромеханические элементы…………………..64
§ 2.1. Общие сведения об электромеханических системах……….64
§ 2.2. Принцип действия н выполнение электромагнитных реле …….65
§ 2.3. Электромагнитные измерительные реле………….70
§ 2.4. Электромагнитные логические реле……………..78
§ 2.5. Принцип действия и выполнение индукционных реле ……..84
§ 2.6. Индукционные измерительные реле ………..86
§ 2.7. Электромеханические реле с постоянным магнитом …. .93
Глава 3. Полупроводниковые и микроэлектронные элементы …..95
§ 3.1. Некоторые введения о полупроводниковой н микроэлектронной элементной ………………95
§ 3.2. Полупроводниковые и микроэлектронные элементы логических органов …………………….98
§ 3.3. Полупроводниковые и микроэлектронные элементы измерительных органов ….. …………….105
§ 3.4. Полупроводниковые измерительные реле с одной воздействующей электрической величиной …………….113
§ 3.5. Полупроводниковые измерительные реле с двумя воздействующими электрическими величинами ………….123
§ 3.6. Микропроцессорная элементная база ………..138
Глава 4. Электротепловые элементы…………….. 141
§ 4.1. Характеристики плавких предохранителей, электротепловых и температурных реле…………….141
§ 4.2. Конструкции плавких предохранителей» электротепловых и температурных реле……………………145
§ 4.3. Управляемые предохранители………………….149
§ 4.4. Жидкометаллические самовосстанавливающиеся предохранители ………………. 153
РАЗДЕЛ 2. ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Глава 5. Токовые защиты…………………. 157
§ 5.1. Основные органы токовых защит…………………157
§ 5.2. Схемы соединения измерительных преобразователей тока и цепей тока вторичных измерительных приборов…… . 158
§ 5.3. Первая ступень токовой защиты — токовая отсечка без выдержки времени……………….1б4
§ 5.4. Вторая ступень токовой защиты —токовая отсечка с выдержкой времени ……………….167
§ 5.5. Третья ступень токовой защиты — максимальная тоновая защита………………..169
§ 5.6. Совместное действие токовой защиты и устройств автоматического повторного включения и автоматического включения резерва……………………174
§ 5.7. Схемы и общая оценка токовых защит ………………177
§ 5.8. Токовая защита с измерительными органами тока и напряжения ………………..183
§ 5.9. Токовая защита с выдержкой времени, зависимой от третьей гармонической тока …………… 185
§ 5.10. Токовые защиты, реагирующие на скорость нарастании или абсолютное приращение тока …………….185
§ 5.11. Токовые защиты нулевой последовательности сетей с глухозаземленными нейтралями ………… 188
Глава 6. Токовые направленные защиты … . …………..192
§ 6.1. Принцип действия, основные органы и выбор параметров токовой направленной защиты и токовой направленной защиты нулевой последовательности ………… 192
§ 6.2. Схемы включения реле направления мощности . ….. 199
§ 6.3. Схемы и общая оценка токовых направленных защит и токовых направленных защит нулевой последовательности ….204
Глава 7. Защиты от замыкания на землю в сетях с изолированными или заземленными через дугогаевщне реакторы нейтралями ………..207
§ 7.1. Установившийся режим однофазного замыкания на землю в сетях с изолированными нейтрал м н ……. 207
§ 7.2. Защиты от замыкания на землю, реагирующие на токи и напряжения нулевой последовательности установившегося режима………………. 212
§ 7.3. Направленная защита нулевой последовательности, реагирующая на установившиеся токи и напряжения…… 214
§ 7.4. Токовая защита, реагирующая на высшие гармонические в установившемся токе нулевой последовательности ….. 217
§ 7.5. Защиты, основанные на контроле тока и начального зиаиа мгновенной мощности нулевой последовательности переходного процесса ………………..219
§ 7.6. Защита трансформаторов напряжения контроля изоляции в сетях с изолированной нейтралью …….222
§ 7.7. Устройство контроля изоляции в сетях с изолированными нейтралями без использования трансформаторов напряжения …….226
Глава 8. Дистанционные защиты ……….230
§ 8.1. Назначение, принцип действия и основные органы защиты ………230
§ 8.2. Выбор входных воздействующих величин дистанционных органов ………………233
§ 8.3. Схемы дистанционных защит …………236
§ 8.4. Выбор параметров срабатывании дистанционной защиты ………..239
Глава 9. Дифференциальные токовые защиты ……..243
§ 9.1. Назначение и виды дифференциальных защит ……. 243
§ 9.2. Принцип действия продольной дифференциальной токовой
§ 9.3. Ток небалансу и ток срабатывания дифференциальной защиты с циркулирующими токами ………. 245
§ 9.4. Способы повышения чувствительности дифференциальной защиты ………. . 247
§ 9.5. Продольная дифференциальная защита линий и ее особенности………250
§ 9.6. Поперечная дифференциальная токовав защита ………..253
§ 9.7. Поперечная дифференциальная токовая направленная защита …………………255
§ 9.8. Пусковые органы поперечной дифференциальной токовой направленной защиты ………….258
§ 9.9. Выполнение н область использования поперечных дифференциальных токовых направленных защит …… 262
§ 9.10. Балансная защита ……………264
Глава 10. Устройства автоматики систем электроснабжения………….266
§ 10.1. Назначение устройств автоматического повторного включения, требования и инм н расчет их параметров…… 266
§ 10.2. Схемы устройств автоматического повторного включения………..268
§ 10.3. Особенности устройств автоматического повторного включении линий с двусторонним питанием ………272
§ 10.4. Устройства трехфазного автоматического повторного включения без контроля синхронизма линий с двусторонним питанием…………273
§ 10.5. Устройства трехфазного автоматического повторного включения с контролем синхронизма линий с двусторонним питанием …… ……………277
§ 10. 6. Требования к устройству АВР, принципы нх выполнения и расчет параметров …………….. 280
§ 10.7. Схемы устройств автоматического включения резерва ……. 285
§ 10.8. Требовании, принципы выполнения и выбор параметров устройств автоматической частотной разгрузки ….. 287
§ 10.9. Схемы устройств автоматической частотной разгрузки и частотного автоматического повторного включения ….. 290
§ 10.10. Устройства автоматики деления …………….292
§ 10.ll. Согласование действии устройств АВР, АПВ, АЧР и АД ………….293
§ 10.12. Устройства системной противоаварийной автоматики …………..297
Глава 11. Защита и автоматика электрических сетей напряжением до 1 кВ ………….. 300
§ 11.1. Виды повреждений, назначение и выполнение защиты сетей напряжением до 1 кВ …………..300
§ 11.2. Защита плавкими предохранителями…………..301
§ 11.3. Чувствительность н селективность плавких предохранителей ……….304
§ 11.4. Автоматические воздушные выключатели и их устройства защиты (расцепители)……………
§ 11. 5. Выбор параметров разделителей автоматических выключателей ……..311
§ 11.6. Чувствительность н селективность расщепителей автоматических выключателей ………………314
§ 11.7. Защита от однофазных повреждений в четырех про вод ной сети с глухозаземленной нейтралью и пути ее совершенствования ……..316
§ 11.8. Устройства защитного отключения ……… 321
§ 11.9. Комбинированное устройство защити и управляемого предохранителя ………………………325
§ 11.10. Устройства автоматического включения резерва в сетях напряжением до 1 кВ ……………. 326
РАЗДЕЛ 3. Защита И АВТОМАТИКА ЭЛЕМЕНТОВ станции, подстанции и потребителей электроэнергии
Глава 12. Защита я автоматика синхронных генераторов……. 330
§ 12.1. Повреждения и ненормальные режимы работы синхронных генераторов, устройства защиты в автоматики……. 330
§ 12.2. Защита от многофазных коротких замыканий и обмотке статора генератора напряжением выше 1 кВ ….. 333
§ 12.3. Защита от однофазных повреждений в обмотке статора генератора напряжением выше 1 кВ ………. . 337
§ 12.4. Устройства защиты генератора напряжеянем выше 1 кВ от ненормальных режимов работы…………. 340
§ 12.5. Защита генератора напряжением выше 1 кВ от замыканий на землю в цепи возбуждения…………. 344
§ 12.6. Защита генератора напряжением до 1 кВ…….. 345
§ 12.7. Синхронизация генераторов……………….343
§ 12.8. Системы возбуждения синхронных генераторов и назначение устройств автоматического регулировании возбуждения ………357
§ 12.9. Устройства АРВ пропорционального действия синхронных генераторов с электромашинным возбудителем постоянного тока……………………. 361
§ 12.10. Устройство АРВ сального действия АРВ — СДП1 синхронных генераторов с тирнсторной системой возбуждения . . 367
§ 12.11. Регулирование напряжения в реактивной мощности в системах электроснабжения устройствами автоматического регулирования возбуждения ……………..370
Глава 13. Защита и автоматика трансформаторов………. 372
§ 13.1. Виды повреждений и ненормальных режимов работы трансформаторов ………. 372
§ 13. 2. Газовая защита ………………….374
§ 13.3. Токовые и токовые направленные защиты трансформатора от коротких замыканий ………….376
§ 13.4. Дифференциальные токовые защиты трансформаторов и особенности их выполнения ………….. 381
§ 13.5. Схемы, выбор параметров и область использования дифференциальных защит трансформаторов ……….386
§ 13.6. Токовые защиты трансформатора от сверхтоков внешних коротких замыканий и перегрузок ………. 394
§ 13.7. Защита трансформатора открытыми плавкими вставками и плавкими предохранителями…………… 399
§ 13.8. Защита трансформаторов управляемыми предохранителями ………406
§ 13.9. Устройства противоаварийной автоматики трансформаторов ……..407
§ 13.10. Автоматические устройства управления режимами работы трансформаторов………………411
Глава 14. Защита и автоматика подстанций без выключателей на стороне высшего напряжения и линий с ответвлениями …. 418
§ 14.1. Общие сведения . ………………. 418
§ 14.2. Защита и автоматика подстанций без выключателей на сторове высшего напряжений………….. 419
§ 143. Особенности релейной защиты и автоматики линий с ответвлениями ………………. 427
Глава 15. Защита и автоматика электродвигателей……… 431
§ 15.1. Виды повреждений и ненормальных режимов работы электродвигателей н требования к их защитам…….. 431
§ 15.2. Защита и автоматика асинхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ …………… 435
§ 15.3. Защита к автоматика синхронных электродвигателей напряженней выше 1 кВ ………………443
§ 15.4. Особенности защиты н автоматики синхронных компенсаторов …………………….. 449
§ 15.5. Защита н автоматика электродвигателей напряжением до 1 кВ ………………. 450
§ 15.6. Защита электродвигателей напряжением до 1 кВ с использованием жидкометаллических самовосстанавливающихся предохранителей ……………… 460
§ 15.7. Влияние синхронных электродвигателей ва выбор параметров устройств релейной защиты в автоматики элементов системы электроснабжения……………. 463
Глава 16. Защита н автоматика специальных электроустановок ………..468
§ 16.1. Специальные электроустановки систем электроснабжения………..468
§ 16.2. Защита и автоматика конденсаторных установок…………468
§ 16.3. Особенности защиты н автоматики трансформаторов электропечных установок …………………473
§ 16.4. Особенности защиты н автоматики полупроводниковых преобразовательных агрегатов……………. 476
§ 16.5. Защита и автоматика шин …………. 479
Список литературы…………………… 485

Релейная защита и автоматика систем электроснабжения в Москве и области

Релейная защита предназначена для выявления и оперативного отключения электрооборудования, которое вышло из строя.

Электрические установки могут подвергаться:

  • механическим повреждениям,
  • перегрузкам,
  • замыканию в сети.

Также в результате поломки в трансформаторе может быть утечка газа.

В указанных случаях не стоит немедленно отключать оборудование, так как данные неисправности не представляют особой опасности.

Современная релейная защита и автоматика выявит любые нарушения в работе установок и подаст предупредительный сигнал обслуживающему персоналу.

Воздушные и кабельные линии электрических сетей особенно подвержены повреждениям, так как имеют большую протяжность. Также на них влияют следующие факторы:

  • грозовые удары,
  • сильные ветры,
  • загрязнения изоляторов,
  • гололеды и др.

Кабельные линии, которые проходят через землю, могут портиться из-за:

  • замерзания земли,
  • осадки почвы,
  • при ведении земляных работ,
  • коррозии оболочек кабеля.

Вышеуказанные факторы могут вызвать короткое замыкание фаз, поэтому для быстрого реагирования и отключения поврежденных линий необходимо остановить данную установку.

Проверка и наладка релейной защиты проводится при вводе в эксплуатацию отдельного присоединения к конструкции на действующем объекте. Все это необходимо для:

  • точной оценки исправности аппаратуры,
  • правильности всех схем соединений,
  • регулировки реле,
  • проверки работоспособности всей конструкции РЗА.

Современные требования для системы релейной защиты и автоматики

Быстродействие – это свойство РЗ, которое характеризует скорость выявления поврежденных элементов. Оно измеряется интервалом времени от момента возникновения поломки до момента изолирования поврежденного элемента.

Чувствительность РЗ позволяет выявлять поломку в конце установленной для нее зоны действия в самом низком режиме работы энергосистемы.

ООО «МОСЭНЕРГОТЕСТ» осуществляет установку и обслуживание релейной защиты. Наши специалисты в самые короткие сроки произведут расчеты стоимости услуг, выполнят монтаж РЗиА, а также все работы по наладке и устранению неполадок. При выполнении заданий мы используем только импортное, современное и надежное оборудование.

Устройство защиты от перенапряжения с реле РКН

5 лет назад был случай. Электрик ЖКХ шабашил в нашей девятиэтажке. Сосед врач был на работе. Его жена включила стиралку, готовила обед, смотрела телевизор. Дочка сидела за компьютером.

Электрик по ошибке снял не тот провод и оборвал общий ноль на вводе в подъезд. На стояке соседа во всех квартирах погорели бытовые приборы.

Его потери: морозильник, холодильник с загруженными продуктами, стиральная машина, телевизор, компьютер, радиотелефон и пяток лампочек освещения. Часть денег ему удалось вернуть через суд, но сколько нервов и времени ушло на это…

Вот и делайте вывод: нужно ли устройство защиты от перенапряжения в квартире на простом реле РКН или не стоит обращать на него внимание.

Содержание статьи

Современная промышленность выпускает различные защиты от перенапряжения со множеством функций при появлении аварийной ситуации в виде:

  1. Простого снятия питания с подключенной нагрузки и автоматического ввода ее в работу при восстановлении параметров питающей сети.
  2. Исправления уровня напряжения за счет подключения к цепям автотрансформатора дополнительных обмоток с разными схемами управления (сервопривод с электромеханическим приводом, релейная схема, электронные ключи на тиристорах или симисторах).
  3. Переключения потребителя на альтернативный генератор системой автоматического включения резерва (АВР).

В этой статье я рассказываю о самом простом и доступном для каждого владельца квартиры первом способе: реле РКН. Оно относится к бюджетным защитам, но в то же время обладает высокой степенью надежности.

Перепады напряжения в электросети: как возникают и чем опасны

Современный российский стандарт, изложенный в ПУЭ, определяет уровень напряжения для однофазного электроснабжения при частоте 50 герц, как 230+/-10% вольт. То есть нормой считается 207÷253 вольта.

Именно это значение обязаны обеспечивать и поддерживать все без исключения энергоснабжающие организации. Однако на практике не все так просто.

Стихийные природные явления, ошибки электротехнического персонала, критические условия эксплуатации оборудования энергоснабжающих организаций периодически сказываются на качестве электроэнергии.

Поэтому в бытовой проводке, рассчитанной для надежной эксплуатации при рабочем уровне напряжения, создаются аварийные режимы или перепады напряжения в электросети. Они связаны с тем, что к нам в квартиру вместо заложенной правилами нормы поступает:

  • повышенное напряжение более 253 вольт;
  • или пониженное: менее 207.

Эти процессы происходят очень быстро, за что их называют «скачки напряжения».

Аварийный режим часто связан с искажением формы у стандартной частоты синусоиды, например, при ударе молнии в линию электропередачи.

Внешний импульс энергии накладывается на гармоничную синусоиду. Форма сигнала, принимая суммарное непредвиденное значение, отрицательно сказывается на работе электрических приборов, не приспособленных к таким условиям эксплуатации.

Кроме характерных ударов молний форму синусоиды искажают апериодические составляющие переходных процессов, вызванные переключениями нагрузок больших мощностей или работой сложных защит в энергосистеме.

При возникновении коротких замыканий или перегрузок в схеме электроснабжения происходит просадка напряжения или понижение его величины ниже минимально допустимого уровня.

Бытовые приборы в таких ситуациях подвергаются серьезным испытаниям: могут сгореть. Им необходима автоматическая защита от подобных аварийных режимов.

Повышенное напряжение в сети: откуда ждать неприятности в бытовой проводке

Сейчас я намеренно опускаю случаи проникновения импульсов молнии в домашнюю проводку. Эта большая тема раскрыта в очередной статье об ограничителях перенапряжения — УЗИП. Читайте там.

Разбирать будем другие случаи, связанные с ошибочной работой оборудования или электротехнического персонала.

Еще раз приведу схему трехфазного подключения с общей нейтралью, по которой работают все бытовые сети. Я о ней упоминал в статье об вычислениях электрического напряжения.

Между тремя фазами линий создается напряжение 380 вольт, а относительно любой фазы и нуля (нейтрали) — 220. Это упрощенный идеальный случай.

Он не учитывает то, что все потребители, включая провода и кабели, имеют различное электрическое сопротивление. Оно влияет на картину протекания тока и распределение падений напряжений на участках цепи.

Линейные и фазные напряжения на каждом участке немного отличаются друг от друга. Но это не сказывается на качестве работы бытовых электрических приборов.

Аварийный режим и их повреждения происходят по другой причине. Характерный пример — обрыв нуля. Его еще называют отгорание нуля.

Повышенное напряжение в сети происходит не столько из-за старости проводки, хотя она тоже сказывается, сколько за счет плохого монтажа и безобразной эксплуатации электриков ЖКХ.

Приведенная на составной фотографии картинка демонстрирует ужасный способ подключения алюминиевого провода обычной намоткой вокруг контакта предохранителя. Случай-то это не единичный.

Им искусственно создано высокое переходное сопротивление, на котором происходит нагрев изоляции. Она плавится, разрушается.

Под действием возросшего тока нагрузки перегреву будет подвергнут металл токопроводящей жилы: со временем она отгорит и разорвет цепь подключения общей нейтрали.

Подобные случаи, к сожалению, еще встречаются. Часто они заканчиваются аварийными ситуациями.

Обрыв ноля практически не сказывается на работе питающего трансформатора на подстанции: он по-прежнему выдает симметричные линейные напряжения на выходе. Каждое из них начинает работать на подключенную к ним нагрузку.

Поясняю их действие на примере контура АВ. В нем разность линейных потенциалов UАВ приложена к суммарному сопротивлению квартир RА и RВ, подключенным последовательно.

Величина этих сопротивлений носит чисто случайный характер: зависит от количества включенных в работу электроприборов. Например, владелец квартиры A пользуется только холодильником и дома у него сейчас никого нет.

Хозяйка квартиры B в это время стирает белье, у нее работает посудомоечная машина и электрическая плита, освещение. Могут быть включены и другие потребители.

Получается, что один общий ток IAB протекает по цепочкам обеих квартир, но к схеме A приложено довольно маленькое напряжение, а вся остальная часть действует на соседа. На практике эта величина может очень близко подходить к линейному значению 380 вольт.

От него сгорает холодильник и вся включенная в работу бытовая техника.

Однако не стоит забывать о других соседях. Квартира C тоже обладает каким-то случайным сопротивлением. По контурам BC и CA складываются свои падения напряжений.

За счет их взаимовлияния при обрыве нуля смещается нейтральная точка нуля из положения n в другое место n1.

На точке n1 появляется опасный потенциал относительно контура земли. Если кто-то из “умных соседей” выполнил зануление своих бытовых приборов, то на их корпусе автоматически оказывается это напряжение: появляется предпосылка получения электротравмы.

Когда «грамотный домашний электрик» ноль своей проводки садит на контур земли через трубопроводы отопления, водопровода, металлоконструкции лифта и подобные магистрали, то все эти части оказываются под опасным напряжением.

Система зануления используется как крайний случай защиты специфичного электроинструмента в промышленных условиях, носит временный характер, требует применения дополнительных защитных средств. В быту она опасна, да и давно потеряла свою актуальность.

Чем опасно повышенное напряжение в сети для потребителей электроэнергии

Давайте вспомним треугольник закона Ома и выразим для него электрический ток по формуле для участка цепи.

Сразу становится понятным, что на одинаковом сопротивлении повышение напряжения вызывает увеличение тока нагрузки. От него создается перегрев:

  • нитей накаливания ламп и они перегорают;
  • изоляции проводов токоведущих частей и особенно — обмоток электродвигателей. Лак плавится, провода слипаются, сгорают;
  • электронных блоков питания сложной бытовой техники. Они выходят из строя.

Пониженное напряжение в сети: что происходит с бытовыми потребителями

Резистивные нагрузки типа ламп накаливания и Тэны просто недополучают питание. Они не справляются со своими задачами. А вот работающие электродвигатели могут сгореть.

Например, электрический двигатель насоса холодильника должен прокачивать хладон по внутренним магистралям. Но пониженное напряжение в сети не позволит обеспечить достаточную мощность для нормальной раскрутки ротора.

Создается большой противодействующий момент сил трения и гидравлического сопротивления среды, тормозящий раскрутку. В обмотках двигателя возникают повышенные токи, разрушающие изоляцию. Холодильник сгорает.

Аналогичные процессы происходят с электродвигателем стиральной или посудомоечной машины, которые должны насосом прокачать воду.

Обрыв нуля в однофазной сети и две фазы в розетке

Разрыв нулевого потенциала однофазной схемы питания не приносит таких бед, как отгорание нейтрали в сети 380 вольт. Здесь просто обрывается цепь протекания тока, а подключенные приборы перестают работать.

В этой ситуации может проявиться эффект, который принято называть “Две фазы в розетке”: при отключенном нулевом проводе и параллельно включенной нагрузке фазный потенциал присутствует на обоих контактах розетки.

Повреждения бытовых приборов при такой ситуации не происходит, но работать они без нормального питания не могут.

Реле защиты от скачков напряжения: 3 принципа работы

В своей практике релейщика мне пришлось эксплуатировать и налаживать 3 вида реле напряжения:

  1. максимального действия, когда логика защиты контролирует уровень входного сигнала и при превышении заранее заданной уставки отключает питание с подключенной схемы;
  2. минимального действия — контроль понижения установленного уровня;
  3. комбинированного типа, включающего в себя первые 2 действия для поддержания работоспособности оборудования от нижнего до верхнего предела напряжения.

Для бытовых целей производители массово выпускают реле контроля напряжения (РКН), которые выполнены по комбинированному принципу, поддерживая на оборудовании только допустимые уровни.

Современные модули реле контроля напряжения можно условно разделить на два типа отличающихся конструкций:

  1. электромеханические или аналоговые, реагирующие на величину напряжения за счет точно сбалансированной системы усилий пружин и силы притяжения электромагнита;
  2. цифровые модули на микропроцессорах.

Первый тип массово использовался несколько десятилетий назад, а сейчас он постепенно вытесняется современными разработками.

При провалах и перенапряжениях эти типы реле просто отключают питание от нагрузки, выполняя таким способом свою защиту. Когда же уровень сигнала восстанавливается до нормального состояния, то логика устройств вновь замыкает свои контакты.

Здесь может встретиться особенность, когда конструкция выходных контактов реле защиты от скачков напряжения по мощности может не справиться с коммутируемой нагрузкой.

Приведу пример. Эта величина указывается в киловаттах или амперах прямо на корпусе реле РКН либо в сопроводительной технической документации.

Делаем пересчет нагрузки подключаемых приборов и по нему анализируем возможности отключающих контактов.

Если их мощности не хватает для надежного разрыва тока, то используем схему реле повторителя или дополнительного контактора, когда:

  • наша защита своей выходной цепью управляет только работой обмотки добавочного модуля;
  • его силовые контакты переключают мощную нагрузку.

Реле контроля напряжения 1 фазное: виды конструкций для квартиры

Наша бытовая сеть чаще всего работает по однофазной схеме. С нее и начну обзор различных моделей реле РКН. Прежде чем их выбирать рекомендую уточнить технические характеристики оборудования, которое планируете защищать.

Дорогие модели холодильников с высоким классом энергосбережения уже имеют встроенное реле защиты двигателя. Его вполне достаточно для сохранения работоспособности при перепадах напряжения.

Основные технические характеристики указаны наклейкой на корпусе и в сопроводительной документации.

Если такая защита уже встроена внутрь дорогого оборудования, то для неответственных потребителей можно приобрести индивидуальные защиты, выполненные в форме переходников:

  • розетки с вилкой, подключаемой в схему питания;
  • или удлинителя.

Подобные современные модули имеют:

  1. малогабаритную электронную схему;
  2. табло отслеживания основных электрических параметров;
  3. индикацию режимов срабатывания.

Защита на реле контроля напряжения 1 фазном, устанавливаемая на Din рейку, может использоваться для нескольких потребителей розеточных групп. Они имеют возможность простой настройки ряда характеристик.

Любителям мастерить все своими руками рекомендую для сборки простую схему реле напряжения с доступной базой.

Нечто подобное я собирал для советского холодильника Атлант после того, как его двигатель сгорел от броска напряжения. Было это очень давно. Уставки тщательно отбил на лабораторном стенде. Но допустил тогда две ошибки. Советую вам их учесть:

  1. Выходное реле, переключающее силовые контакты, у меня было подобрано по мощности номинальной нагрузки с небольшим запасом. Его не хватило на надежное отключение аварийных токов, усиленных переходными процессами.
  2. После проверки на стенде я подключил свою самоделку в схему и забыл о ней. Только где-то года через четыре решил проверить ее работоспособность. Принес на стенд, а она не работает. Вскрыл и увидел спекшиеся контакты.

Если будете собирать подобные схемы, то подбирайте реле по мощным силовым контактам или используйте схему с повторителем на контакторе. Не забываете о сроках периодических проверок.

Кстати, последний пункт рекомендую почаще выполнять даже для заводских модулей любых защит.

Внутри насыщенной электрооборудованием квартиры имеет смысл использовать три реле контроля напряжения:

  • первое осуществляет защиты всех потребителей сети из электрического щитка в пределах 207÷253 вольта как резерв;
  • второе настраивается под электродвигатели;
  • третье защищает всю бытовую электронику.

Реле контроля напряжения 3 фазное для защиты частного дома

Современные производители выпускают большое разнообразие подобных модулей. Принцип работы и подключения их разберем на примере реле напряжения DigiTOP V-protector 380V.

Оно больше всего мне понравилось своими техническим характеристиками, красивым дизайном, прочным корпусом и удобными настройками из всех тех модулей, с которыми я ознакомился.

Реле контроля напряжения 3 фазное ставится на Din рейку. Его внешний вид показан в рабочем положении.

На входные клеммы 5÷8 сверху подаются 3 фазы и ноль прямого чередования, а снизу они снимаются. Цифровой дисплей указывает величину действующего фазного напряжения.

Если цифра мигает, а не постоянно светится, то это указание на то, что выходные цепи разомкнуты.

Светодиодная индикация используется при настройках. Справа на корпусе имеются четыре кнопки управления:

  • 2 верхние предназначены для изменения величины уставки срабатывания вверх или вниз;
  • Кнопка S позволяет выбирать режим симметрии или асимметрии.
  • С помощью кнопки Т выставляют времена срабатывания.

Упрощенная схема реле напряжения DigiTOP V-protector 380V показана на картинке ниже. Я ее взял с сайта производителя и для наглядности дополнил цветовой маркировкой проводов.

Модуль защиты рассчитан на коммутации номинальных токов 63 ампера. Для частного дома это более чем достаточно. Никаких дополнительных контакторов использовать не потребуется.

Внутри компактного корпуса размещены мощные клеммы с толстыми медными токопроводами. Они изолированными от печатного монтажа на платах: излишний нагрев исключен.

Модульная конструкция каждой фазы имеет свою микросхему управления и может работать автономно на встроенное однофазное реле.

Его мощные переключающие контакты внушают доверие, хорошо экранированы от электрической дуги, сопровождающей разрыв цепи столь большого тока.

Возможности настроек

Режим асимметрии выбирается для подключения трех независимых однофазных нагрузок. Здесь реле работает как 3 индивидуальных модуля защиты на 220 вольт.

При отклонении напряжения на любой фазе от величины уставки эта неисправность отключается встроенной защитой, а две другие остаются в работе.

После восстановления параметров питающей сети автоматика с установленной задержкой времени включает оборудование в работу.

Если происходит обрыв нуля в трехфазной схеме, то реле защищает оборудование от опасных последствий созданного режима. Оно использует среднюю точку, искусственно созданную на симметричной нагрузке, поддерживая нормальное электроснабжение.

Стоит вывести из работы любой из однофазных потребителей, как реле в этой ситуации автоматически обесточит остальные.

Если при работе происходит нарушение порядка чередования фаз, то реле сразу отключает все потребители. Такая защита в первую очередь необходима для электродвигателей: они сразу меняют направление вращения.

Симметричный режим применяется для питания трехфазного оборудования. Особую актуальность он имеет для асинхронных электродвигателей.

Реле напряжения DigiTOP V-protector 380V имеет возможность настройки уставки отклонения асимметрии от 20 до 80 вольт между любыми фазами. Оно имеет встроенную энергонезависимую память и хранит в ней все введенные параметры.

Подробное объяснение настроек этого реле и его испытание в своем видеоролике показывает Дмитрий электромонтажник Дурнев. Считаю, что его материал полезен для всех специалистов.

Заканчиваю тему про устройство защиты от перенапряжения с реле РКН. Многие вопросы еще могут потребовать дополнительной информации. Спрашивайте в комментариях. Отвечу.

Основное руководство по защите энергосистемы

Энергосистема не только способна выдерживать настоящую нагрузку, но также обладает гибкостью для удовлетворить будущие потребности. Энергосистема предназначена для выработки электроэнергии в достаточное количество, чтобы удовлетворить текущие и предполагаемые будущие потребности пользователей в определенной области, передать его в районы, где он будет использоваться, а затем распределить его внутри в этой области на постоянной основе.

«Чтобы обеспечить максимальную отдачу от крупных инвестиций в оборудование, которое идет на составляют энергосистему, и чтобы пользователи были довольны надежным обслуживанием, вся система должна постоянно работать без серьезных поломок ».

Прочтите: Какое значение имеет соотношение X / R?

Основные требования к защите энергосистемы

Устройство защиты выполняет три основные функции / обязанности:

  1. Защита всей системы для поддержания бесперебойного энергоснабжения
  2. Сведение к минимуму повреждений и затрат на ремонт в случае обнаружения неисправности
  3. Обеспечение безопасности персонала.
Эти требования необходимы, в первую очередь, для раннего обнаружения и локализации неисправностей, а также во-вторых, для оперативного вывода неисправного оборудования из эксплуатации.Для выполнения вышеуказанных обязанностей защита должна обладать следующими качествами:
  • Селективность: обнаруживать и изолировать только неисправный элемент.
  • Стабильность: оставить все исправные цепи нетронутыми для обеспечения непрерывности или питания.
  • Чувствительность: для обнаружения даже самой маленькой неисправности, тока или отклонений в системе и правильно работать при настройке до того, как неисправность нанесет непоправимый ущерб.
  • Скорость: Быстро действовать, когда это необходимо, тем самым минимизация ущерба окружающей среде и обеспечение безопасности персонала.
Чтобы соответствовать всем вышеперечисленным требованиям, защита должна быть надежной, а это значит, что должно быть:
  • Надежный: он должен срабатывать, когда это необходимо.
  • Безопасность: он не должен срабатывать, когда это не должно происходить.


Защита энергосистемы

Важные моменты, которые следует учитывать в системе защиты
  • Защита любой распределительной системы является функцией многих элементов и данного руководства дает краткое описание различных компонентов, которые используются для защиты системы.Ниже приведены основные компоненты защиты.
  • Предохранитель саморазрушающийся, по которому проходят токи в силовой цепи. непрерывно и жертвует собой, дуя в ненормальных условиях. Эти обычно являются независимыми или автономными защитными компонентами в электрическом система в отличие от автоматического выключателя, который обязательно требует поддержки внешние компоненты.
  • Точная защита не может быть достигнута без надлежащего измерения нормального и ненормальные состояния системы.В электрических системах напряжение и ток измерения дают информацию о том, исправна ли система. Напряжение трансформаторы и трансформаторы тока измеряют эти основные параметры и способен обеспечить точное измерение в условиях неисправности без отказ.
  • Измеренные значения преобразуются в аналоговые и / или цифровые сигналы и приводятся в действие реле, которые, в свою очередь, изолируют цепи, размыкая неисправные цепи. В большинстве случаев реле выполняют две функции, а именно., аварийная сигнализация и поездка, как только неисправность будет замечена. Реле в былые времена были очень ограниченные функции и были довольно громоздкими. Однако с развитием цифровых технологий технология и использование микропроцессоров, реле контроля различных параметров, которые дают полную историю системы как до отказа, так и после отказа условия.
  • Для размыкания неисправных цепей требуется некоторое время, которое может быть в миллисекунды, что для обычного дня жизни может быть незначительным. Тем не менее автоматические выключатели, которые используются для изоляции неисправных цепей, способны выдерживать эти токи повреждения до тех пор, пока токи повреждения не будут полностью отключены.В автоматические выключатели являются основными изолирующими устройствами в системе распределения, которые можно сказать, чтобы напрямую защитить систему.

Для работы реле и выключателей требуются источники питания, которые не должны быть затронуты неисправности в основной разводке. Следовательно, другой компонент, который жизненно важен в системе защиты, это батареи, которые используются для обеспечения бесперебойной работы питание реле и катушек выключателя.

Основные компоненты защиты энергосистемы

Прочтите: Каковы условия при выборе трансформатора тока для защитного реле?

  1. Трансформаторы напряжения и трансформаторы тока: для контроля и предоставления точных данных отзывы о работоспособности системы.
  2. Реле: для преобразования сигналов от контрольных устройств и передачи инструкции для размыкания цепи при неисправных условиях или подачи сигналов тревоги, когда защищаемое оборудование приближается к возможному разрушению.
  3. Предохранители: самоуничтожающиеся для сохранения защищаемого оборудования.
  4. Автоматические выключатели: они используются для создания цепей, несущих огромные токи, а также разорвать цепь, несущую токи короткого замыкания, на несколько циклы на основе обратной связи от реле.
  5. Батареи постоянного тока: обеспечивают бесперебойное питание реле и автоматические выключатели, не зависящие от основного источника питания, защищены.

Артикул:

Практическая защита энергосистемы | Глава 1: Потребность в защите | Скачать

Авторы:

  • Les Hewitson
  • Mark Brown PrEng, DipEE, BSc (ElecEng), Старший штатный инженер, IDC Technologies, Перт, Австралия
  • Бен Рамеш Рамеш и партнеры, Перт, Австралия

Редактор серии:

  • Стив Маккей FIE (Aust), CPEng, BSc (ElecEng), BSc (Hons), MBA , ГубернаторCert. Комп., Технический директор - IDC Technologies.
Руководства по реле

(защита)

Реле защиты

Реле является хорошо известным и широко используемым компонентом. Применения варьируются от классических панельных систем управления до современных интерфейсов между управляющими микропроцессорами и их силовыми цепями или любого приложения, где требуется надежная гальваническая развязка между различными цепями. Несмотря на то, что электромеханическое реле считается относительно простым компонентом, его технология сложна и часто неправильно понимается.

Руководства по управлению и защите реле

История реле

Первые электрические реле были разработаны в 1830-х годах, когда люди начали осознавать, что такие переключатели могут быть чрезвычайно полезными. Исторически электрические реле часто делались с электромагнитами, которые продолжают использоваться и сегодня, хотя для некоторых применений предпочтительны твердотельные реле. Ключевое различие между электромагнитными и твердотельными реле заключается в том, что у электромагнитных реле есть движущиеся части, а у твердотельных реле нет .

Электромагниты также экономят больше энергии, чем их твердотельные аналоги.


Использование реле

Одна из причин, по которой электрическое реле является таким популярным инструментом для электриков и инженеров, заключается в том, что оно может управлять электрическим выходом, который превышает получаемый им электрический вход. В примере, рассмотренном выше, если зажигание подключается непосредственно к аккумуляторной батарее, для подключения рулевой колонки к аккумуляторной батарее потребуется усиленная изолированная проводка, а переключатель зажигания также должен быть более надежным.

Используя реле, можно использовать относительно легкую проводку, экономя место и повышая безопасность автомобиля.

К электрическим реле можно подключать различные схемы. Реле можно использовать в качестве усилителей электрической энергии, как в примере с автомобилем, а также они могут подключаться к таким вещам, как аварийные выключатели, срабатывающие при разрыве цепи для срабатывания сигнализации.

Во многих электрических отказоустойчивых системах используются электрические реле, которые включаются или выключаются в ответ на такие вещи, как перегрузка по току , нерегулярный ток и другие проблемы, которые могут возникнуть.Эти электрические реле срабатывают, чтобы отключить систему до тех пор, пока проблема не будет решена.

Обзор руководств и документов

Обратите внимание, что все документы в этом разделе можно загрузить бесплатно. Перемещайтесь по подстраницам, чтобы найти все документы.

Стр. 1 из 612345 »Последняя»

Термин «источник заземления», как он обычно используется, означает источник тока нулевой последовательности от заземленной нейтрали во время неисправностей или других состояний дисбаланса системы. Термин… Читать далее

4 ноября, 2020

В этом отчете рабочая группа изучила значение синхронизации и средства ее достижения.Они рассмотрели вопрос о том, насколько точной должна быть синхронизация времени и… Читать дальше

21 окт.2020 г.

Обычно, когда распределительная цепь восстанавливается после продолжительного отключения электроэнергии, спрос выше, чем до отключения. Попытка поднять эту нагрузку может быть проблематичной, потому что… Читать дальше

Oct 12, 2020

Современное микропроцессорное реле имеет источник питания, который преобразует напряжение станции в подходящий процессор и контролирует напряжения для внутренней электроники реле.Источники питания обычно потребляют только… Читать дальше

Oct 05, 2020

Катушки Роговского могут легко заменить обычные трансформаторы тока в приложениях защиты, измерения и управления. Их можно применять на всех уровнях напряжения (низкое, среднее и высокое напряжение). Однако, в отличие от трансформаторов тока… Читать дальше

28 сен, 2020

Силовые трансформаторы средних и больших размеров являются очень важными и жизненно важными компонентами для энергосистем. Из-за его значимости и стоимости его защита требует соответствующего решения.Трансформатор… Читать дальше

16 сентября 2020 г.

Было проведено два тематических исследования для изучения производительности алгоритмов обнаружения неисправностей и концепций ограничения тока на модели реальной энергосистемы. … Читать дальше

Sep 02, 2020

Обнаружение островков - одна из важнейших задач при разработке эффективной системы защиты. Вот почему защита микросети анализируется с учетом двух аспектов: обнаружение изолирования и защита от тока короткого замыкания… Читать дальше

июл 08, 2020

Система электроснабжения (EPS) разделена на несколько частей, и каждая часть классифицируется как система.Линия электропередачи считается одной из основных частей сетей EPS. Тем не менее, накладные расходы… Читать дальше

29 июня, 2020

Защита - это искусство или наука непрерывного мониторинга энергосистемы, обнаружения наличия неисправности и инициирования правильного отключения автоматического выключателя. Цели… Читать далее

22 июня, 2020

Система доставки и управления возобновляемой электроэнергией будущего (FREEDM) была разработана как система интеллектуальной сети с мотивацией для включения возобновляемых источников в существующую электросеть.Система FREEDM… Читать далее

17 июня, 2020

В сети есть два типа неисправностей. Во-первых, это симметричные разломы. Эти неисправности легко вычислить, потому что сеть может быть преобразована в простой однофазный эквивалент… Читать дальше

3 июня 2020 г.

Задача правильного определения места замыкания на землю в распределительных сетях заставляет системы защиты использовать различные методы и алгоритмы. Знание замыкания на землю… Читать дальше

Jun 01, 2020

Основная функция электрической защиты - обнаруживать системные неисправности и устранять их как можно скорее.Для любого конкретного приложения есть много способов сделать… Читать дальше

Apr 08, 2020

Защиты генератора в целом подразделяются на три типа: Класс A, B и C. Класс A охватывает все электрические защиты от сбоев внутри генератора. … Читать дальше

Мар 09, 2020

Страница 1 из 612345 »Последняя»

Соответствующее содержание EEP с рекламными ссылками

Защитное реле - обзор

I.A Краткая история

Фундамент современной передачи электроэнергии был заложен в 1882 году, когда в Нью-Йорке была построена станция Томаса Эдисона на Перл-Стрит, генератор постоянного тока и радиальная линия передачи, используемая в основном для освещения. Развитие передачи переменного тока в Соединенных Штатах началось в 1885 году, когда Джордж Вестингауз купил патенты на системы переменного тока, разработанные Л. Голаром и Дж. Д. Гиббсом из Франции. Энергетические системы переменного и постоянного тока в то время состояли из коротких радиальных линий между генераторами и нагрузками и обслуживали потребителей в непосредственной близости от генерирующих станций.

Первая высоковольтная линия электропередачи переменного тока в Соединенных Штатах была построена в 1890 году и прошла 20 км между водопадом Уилламетт в Орегон-Сити и Портлендом, штат Орегон. Технология передачи переменного тока быстро развивалась (Таблица I), и вскоре были построены многие линии переменного тока, но в течение нескольких лет большинство из них работали как изолированные системы. По мере увеличения расстояний передачи и роста спроса на электроэнергию возникла потребность в перемещении более крупных блоков мощности, стали важны факторы надежности, и начали строиться взаимосвязанные системы (электрические сети).Взаимосвязанные системы обеспечивают значительные экономические преимущества. Меньшее количество генераторов требуется в качестве резервной мощности на период пикового спроса, что снижает затраты на строительство для коммунальных предприятий. Точно так же требуется меньше генераторов во вращающемся резерве, чтобы справиться с внезапным, неожиданным увеличением нагрузки, что еще больше снижает инвестиционные затраты. Электросети также предоставляют коммунальным предприятиям возможности для выработки электроэнергии, позволяя использовать наименее дорогие источники энергии, доступные для сети в любое время. Энергетические системы продолжают расти, и типичные региональные электрические сети сегодня включают десятки крупных генерирующих станций, сотни подстанций и тысячи километров линий электропередачи.Развитие обширных региональных сетей и сетей в 1950-х и 1960-х годах привело к большей потребности в согласовании критериев проектирования, схем защитных реле и управления потоком энергии и привело к развитию компьютеризированных систем диспетчерского управления и сбора данных (SCADA).

ТАБЛИЦА I. Исторические тенденции в высоковольтной передаче электроэнергии

Напряжение в системе (кВ)
Номинальное значение Максимальное значение Год выпуска Год выпуска пропускная способность (МВт) Типичная ширина полосы отвода (м)
Переменный ток
115 121 1915 50–200 15–25
230 242 1921 200–500 30–40
345 362 1952 400–1500 35–40
500 550 1964 1000–2500 35–45
765 800 1965 2000–5000 40–55
1100 1200 Протестировано 1970-е годы 3000–10000 50–75
Постоянный ток
50 1954 50–100 25–30
200 (± 100) 1961 200–500 30–35
500 (± 250) 1965 750–1500 30–35
800 (± 400) 1970 1500–2000 35–40
1000 (± 500) 1984 2000–3000 35–40
1200 (± 600) 1985 3000–6000 40–55

Первое коммерческое применение высоковольтной передачи постоянного тока было разработано R.Тюри во Франции на рубеже веков. Эта система состояла из ряда генераторов постоянного тока, подключенных последовательно к источнику для получения желаемого высокого напряжения. Позже были разработаны ионные преобразователи, и в 1930-х годах в штате Нью-Йорк был установлен демонстрационный проект на 30 кВ. Первая современная коммерческая система передачи постоянного тока высокого напряжения с использованием ртутных дуговых клапанов была построена в 1954 году и соединила подводным кабелем остров Готланд и материковую часть Швеции. С тех пор за ним последовали многие другие системы передачи постоянного тока, в последнее время использующие тиристорную технологию.Проекты включают воздушные линии и подземные кабели, а также подводные кабели, чтобы полностью использовать мощность постоянного тока, чтобы снизить стоимость передачи на большие расстояния, избежать проблем с реактивной мощностью, связанных с длинными кабелями переменного тока, и служат в качестве асинхронных связей между сетями переменного тока. .

Сегодня коммерческие энергосистемы с напряжением до 800 кВ переменного тока и ± 600 кВ постоянного тока работают по всему миру. Построены и испытаны опытные образцы систем переменного тока напряжением от 1200 до 1800 кВ. Возможности передачи электроэнергии увеличились до нескольких тысяч мегаватт на линию, а экономия на масштабе привела к повышению номинальных характеристик оборудования подстанции.Распространены блоки трансформаторов сверхвысокого напряжения (СВН) мощностью 1500 МВА и выше. Подстанции стали более компактными, так как все шире используются шины с металлической обшивкой и газовая изоляция SF 6 . Автоматическое регулирование выработки электроэнергии и потока мощности имеет важное значение для эффективной работы взаимосвязанных систем. Для этих приложений широко используются компьютеры и микропроцессоры.

IB Компоненты системы

Целью системы передачи электроэнергии является передача электроэнергии от генерирующих станций к центрам нагрузки или между регионами безопасным, надежным и экономичным способом при соблюдении применимых требований федерального, государственного и местного уровня. правила и положения.Удовлетворение этих потребностей наиболее эффективным и безопасным образом требует значительных капиталовложений в линии электропередачи, подстанции и оборудование для управления и защиты системы. Ниже приведены некоторые из основных компонентов современной системы передачи электроэнергии высокого напряжения.

Воздушные линии электропередачи передают электроэнергию от генерирующих станций и подстанций на другие подстанции, соединяющие центры нагрузки с электрической сетью, и передают блоки основной мощности на стыках между региональными сетями.Линии передачи высокого напряжения переменного тока представляют собой почти исключительно трехфазные системы (по три проводника на цепь). Для систем постоянного тока типичны биполярные линии (два проводника на цепь). Воздушные линии электропередачи рассчитаны на заданную мощность передачи при конкретном стандартизованном напряжении (например, 115 или 230 кВ). Уровни напряжения обычно основываются на экономических соображениях, и линии строятся с учетом будущего экономического развития в местности, где они заканчиваются.

Подземные кабели служат тем же целям, что и воздушные линии электропередачи.Подземные кабели требуют меньше полосы отчуждения, чем воздушные линии, но, поскольку они проложены под землей, их установка и обслуживание дороги. Подземная передача часто в 5–10 раз дороже, чем воздушная передача той же мощности. По этим причинам подземные кабели используются только в местах, где воздушное строительство небезопасно или технически неосуществимо, где земля для проезда недоступна или где местные власти требуют прокладки под землей.

Подстанции или коммутационные станции служат в качестве соединений и точек переключения для линий передачи, фидеров и цепей генерации, а также для преобразования напряжений до требуемых уровней.Они также служат точками для компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения, а также для измерения электроэнергии. Подстанции имеют шинные системы с воздушной или газовой изоляцией (CGI). Основное оборудование может включать в себя трансформаторы и шунтирующие реакторы, силовые выключатели, разъединители, батареи конденсаторов, приборы для измерения тока и напряжения, измерительные приборы, разрядники для защиты от перенапряжения, реле и защитное оборудование, а также системы управления.

Преобразовательные подстанции переменного / постоянного тока - это специальные типы подстанций, на которых выполняется преобразование электроэнергии из переменного в постоянный (выпрямление) или из постоянного в переменный (инвертирование).Эти станции содержат обычное оборудование подстанции переменного тока и, кроме того, такое оборудование, как вентили преобразователя постоянного тока (тиристоры), соответствующее оборудование управления, преобразовательные трансформаторы, сглаживающие реакторы, реактивные компенсаторы и фильтры гармоник. Они также могут содержать дополнительные средства управления демпфированием или средства контроля устойчивости при переходных процессах.

Силовые трансформаторы используются на подстанциях для повышения или понижения напряжения и для регулирования напряжений. Для получения желаемого напряжения и поддержания соотношения фазовых углов используются разные схемы обмоток.Обычно используются автотрансформаторы и многообмоточные трансформаторы. Силовые трансформаторы обычно оснащены переключателями ответвлений под нагрузкой или без нагрузки для регулирования напряжения и могут иметь специальные обмотки для подачи электроэнергии на станцию. Фазовращатели, заземляющие трансформаторы и измерительные трансформаторы - это специальные типы трансформаторов.

Шунтирующие реакторы используются на подстанциях для поглощения реактивной мощности для регулирования напряжения в условиях низкой нагрузки и повышения стабильности системы. Они также помогают снизить переходные перенапряжения во время переключения.Иногда используются специальные схемы шунтирующих реакторов для настройки линий передачи для гашения вторичной дуги в случае однополюсного переключения.

Силовые выключатели используются для переключения линий и оборудования, а также для отключения токов короткого замыкания во время аварийных ситуаций в системе. Срабатывание силового выключателя инициируется вручную оператором или автоматически цепями управления и защиты. В зависимости от изоляционной среды между главными контактами силовые выключатели бывают с воздушной, масляной или газовой изоляцией (SF 6 ).

Выключатели-разъединители используются для отключения или обхода линий, шин и оборудования в соответствии с условиями эксплуатации или технического обслуживания. Выключатели-разъединители не подходят для отключения токов нагрузки. Однако они могут быть оснащены последовательными прерывателями для прерывания токов нагрузки.

Синхронные конденсаторы - это вращающиеся машины, которые улучшают стабильность системы и регулируют напряжения при различных нагрузках, обеспечивая необходимую реактивную мощность; они не распространены в Соединенных Штатах.Иногда они используются в преобразовательных подстанциях постоянного тока для обеспечения необходимой реактивной мощности, когда пропускная способность приемной системы переменного тока мала.

Шунтирующие конденсаторы используются на подстанциях для подачи реактивной мощности для регулирования напряжения в условиях большой нагрузки. Шунтирующие конденсаторные батареи обычно переключаются группами, чтобы минимизировать скачкообразные изменения напряжения.

Статические вольт-амперные реактивные компенсаторы (ВАР) сочетают в себе функции шунтирующих реакторов и конденсаторов, а также связанного с ними оборудования управления. В статических компенсаторах VAR часто используются конденсаторы с тиристорным управлением или насыщающийся реактор для получения более или менее постоянного напряжения в сети путем непрерывной регулировки реактивной мощности, передаваемой в энергосистему.

Ограничители перенапряжения состоят из последовательно соединенных нелинейных резистивных блоков из оксида цинка (ZnO) или карбида кремния (SiC) и, иногда, из последовательных или шунтирующих разрядников. Ограничители перенапряжения используются для защиты трансформаторов, реакторов и другого основного оборудования от перенапряжений.

Стержневые зазоры служат для той же цели, что и разрядники для защиты от перенапряжений, но с меньшей стоимостью, но с меньшей надежностью. В отличие от разрядников для защиты от перенапряжений, зазоры в стержнях при срабатывании вызывают короткое замыкание, что приводит к срабатыванию выключателя.

Конденсаторы серии

используются в линиях передачи на большие расстояния для уменьшения последовательного импеданса линии для управления напряжением.Снижение полного сопротивления линии снижает реактивные потери в линии, увеличивает пропускную способность и улучшает стабильность системы.

Релейное и защитное оборудование устанавливается на подстанциях для защиты системы от аномальных и потенциально опасных условий, таких как перегрузки, сверхтоки и перенапряжения, путем срабатывания силового выключателя.

Коммуникационное оборудование жизненно важно для потока информации и данных между подстанциями и центрами управления. Линия передачи, радио, микроволновая и волоконно-оптическая линии связи широко используются.

Центры управления, мозг любой электрической сети, используются для управления системой. Они состоят из сложных систем диспетчерского управления, систем сбора данных, систем связи и управляющих компьютеров.

Основы автоматизации подстанций

IEC 61850

Более быстрая и надежная сетевая инфраструктура открыла возможность реализации протоколов более высокого уровня, которые упрощают задачу настройки, ввода в эксплуатацию и тестирования, даже несмотря на то, что сам протокол является более сложным.Эти новые протоколы имеют тенденцию переходить от парадигмы, ориентированной на ИТ, к парадигме, ориентированной на ОТ, где пользователи в основном сосредотачиваются на том, «что» устройство должно делать, а не на том, «как» оно должно это делать.

В начале 1990-х были начаты параллельные усилия по разработке объектно-ориентированного протокола, который больше фокусируется на фактических функциях и информации устройства, а не на деталях низкоуровневой реализации, таких как адреса регистров и тип данных.

По мере того, как коммунальные предприятия пытались перейти к решениям, не зависящим от производителя, совместимость была еще одной главной движущей силой разработки новых протоколов.Новые протоколы должны гарантировать, что устройства разных производителей смогут обмениваться информацией с наименьшим количеством настроек.

Стандарт IEC 61850 был принят большинством коммунальных предприятий как современный протокол, способный устранить недостатки традиционных протоколов. В отличие от старых протоколов, МЭК 61850 - это скорее набор стандартов, касающихся различных аспектов современной подстанции, а не просто протокол связи. Он подробно определяет стандартную модель для каждой функции на подстанции, а также стандарты связи для поддержки такой модели, а также методы отображения этой модели на связь нижнего уровня.МЭК 61850 также рассматривает необходимые аппаратные требования для устройства уровня подстанции и определяет язык коммуникации, который может использоваться для обмена моделью подстанции или устройства.

Хотя традиционные системы защиты, как правило, полностью отделены от системы автоматизации и управления - и все еще полагаются на выделенные проводные сигналы между трансформаторами тока, СТ и реле - IEC 61850 представляет модель системы, в которой точки данных защиты могут обмениваться по общему каналу Ethernet. .Он реализует необходимые меры, чтобы гарантировать, что эта информация будет доставлена ​​детерминированным образом в течение переопределенного периода времени.

GOOSE и концепции значений образцов в МЭК 61850 определяют модели объектов и критерии связи, которые могут использоваться для обмена информацией о защите (например, напряжение, ток, состояние выключателя) по выделенному каналу Ethernet, называемому шиной процесса (менее чем за 4 мс для соответствия с ограничениями по времени системы защиты). Это уменьшает количество проводов в системе защиты, поскольку все провода между трансформаторами тока, трансформаторами напряжения и реле защиты теперь можно объединить в один кабель Ethernet.

IEC 61850 также включает методы тестирования, к которым пользователь может обратиться на этапе ввода в эксплуатацию или обслуживания проекта, чтобы убедиться, что все устройства работают в соответствии с требованиями проекта, а также для выявления проблем во время сеанса поиска и устранения неисправностей.

Разработки защиты и управления энергосистемой

Архитектура интегрированной глобальной защиты и управления

Предлагаемая интегрированная глобальная или региональная система защиты и управления (IWAPC) проиллюстрирована на рис.2. Как в сетях передачи, так и в распределительных сетях произошли быстрые изменения, например, последовательная компенсация в линиях переменного тока и высоковольтных линиях постоянного тока в системах передачи, распределенное производство и хранение энергии в распределительных системах и т. Д. более сложные характеристики, чем у обычных систем. Следовательно, существующая система защиты и управления больше не будет эффективна для работы с новыми системами, и это привело к предложенной системе IWAPC.Как показано, система IWAPC состоит из разного оборудования на разных уровнях: снизу вверх находится интегрированное многофункциональное интеллектуальное оборудование на локальном уровне; сеть связи подстанции и интегрированная защита и управление подстанцией на уровне подстанции; глобальная сеть связи, интегрированная глобальная информационная платформа и интегрированная глобальная (региональная) защита и управление на глобальном уровне. Ключевыми частями системы являются высокоскоростная глобальная сеть связи и информационная платформа синхронизации в реальном времени.

Рис.2

Интегрированная защита и управление на больших площадях

IWAPC дополнительно расширяется до диспетчеризации для достижения интеграции диспетчерской автоматизации, защиты и управления энергосистемой, а также в соответствии с трехуровневой диспетчерской (страна, провинция, регион) архитектурой для реализации функций региональной защиты, управления и диспетчерские управления.

Многофункциональное интеллектуальное оборудование на локальном уровне

Как показано на рис. 2 Интеллектуальное оборудование на локальном уровне представляет собой интегрированное многофункциональное вторичное оборудование на подстанции, которое в основном состоит из БУ, интеллектуального терминала, метрологического измерения, PMU и местной защиты. Оборудование отвечает за выборку всех данных в режиме реального времени и отправку информации на интегрированную P&C подстанции и P&C в глобальном масштабе. Он также принимает и выполняет команды управления от интегрированной P&C подстанции и IWAPC.Оборудование может быть интегрировано в первичные силовые аппараты и обеспечивать локальную защиту 90% связанных с ним участков линии. Он имеет конфигурацию с резервированием для обеспечения надежности вместе с другими интегрированными функциями, такими как регистратор неисправностей, хранение данных, анализ сети и т. Д.

Интегрированная защита и управление подстанцией на уровне подстанции / завода

P&C подстанции объединяет функции линии, шины, защиты трансформатора, отказ выключателя; автопереключение, автоматическое переключение шины, UFLS, UVLS, функция взаимного отключения при перегрузке и управление подстанцией и т. д.Он использует информацию со всей подстанции для обеспечения резервной защиты подстанции и автоматического управления безопасностью и т. Д. Автоматические выключатели используются как блоки для настройки адаптивной резервной защиты, а дифференциальная защита по току используется для замены ступенчатой ​​максимальной токовой защиты, защиты от отказа выключателя и аварийного отключения. зонная защита в традиционной системе защиты.

Интегрированная глобальная / региональная защита и управление

IWAPC, специально разработанный для защиты и управления энергосетью, может предложить быструю защиту.Кроме того, они оба объединяют функции автоматического UFLS и UVLS, управления напряжением и частотой, обнаружения колебаний и разделения по шагам и т. Д. Кроме того, IWAPC также включает функцию P&C безопасности поперечного сечения передачи. В отличие от традиционной защиты и управления, которые разделены как по конструкции, так и по эксплуатации, IWAPC объединяет защиту и управление в одну оптимальную комбинированную систему, которая эффективно координирует глобальную (региональную) защиту и управление для достижения значительных улучшений в защите и управлении. управление энергосистемами.

Синхронизированная сеть высокоскоростной связи

Одним из наиболее важных элементов системы IWAPC является сеть быстрой связи. В этом отношении последняя разработка в сети связи, пакетная транспортная сеть (PTN) может быть лучшим выбором для реализации такой задачи. Настоящая энергетическая сеть связи в основном используется в мультисервисной транспортной платформе, основанной на синхронной цифровой иерархии (SDH). Его преимущества заключаются в высокой эффективности передачи услуг TDM, малой задержке, высокой надежности и возможностях конечного управления.Однако с появлением новых тенденций в развитии интеллектуальных сетей технология SDH постепенно выявила свои ограничения, такие как низкий КПД подшипников и низкая гибкость для услуг передачи данных. В отличие от этого, PTN может реализовать статистическое мультиплексирование и эффективную передачу пакетных услуг с использованием ядра с коммутацией пакетов, которое может преодолеть недостатки жесткой полосы пропускания SDH. Кроме того, он может обеспечить хорошее качество обслуживания, эксплуатации, администрирования и технического обслуживания. Самовосстанавливающаяся волоконно-оптическая сеть используется для соединения ряда подстанций в регионе, чтобы обеспечить полный обмен динамической и переходной информацией для всех электрических измерений, состояния выключателя и операций защиты; с использованием высоконадежной технологии IEEE-1588 для обеспечения синхронизации данных при совместном использовании, чтобы подтвердить данные для интегрированной глобальной защиты и управления.Тем не менее, SDH по-прежнему является вариантом для этой задачи, поскольку он широко применяется в электрических сетях.

Синхронизированная информационная платформа

Подстанция установлена ​​с широким спектром электрического оборудования сложной конструкции и трудна в обслуживании. В связи с постоянным совершенствованием автоматизации энергосистемы и уровня интеллекта, сеть системы расширяется вместе с огромным объемом информации в области защиты и управления. Поскольку каждая часть информации собирается и хранится разными устройствами в каждой отдельной системе, взаимодействие данных внутренней системы энергоснабжения между системами оставляет желать лучшего, тогда как сложные протоколы связи имеют тенденцию создавать информационные островки.Следовательно, данные измерений и механизм управления защитой не могут использоваться совместно, что ограничивает интеграцию информации. Защита и управление интеллектуальной сетью требует работы с новыми требованиями ситуации, предъявляемыми к приложению, с целью дальнейшего улучшения возможностей информационной платформы для будущего развития ключевых технологий и для того, чтобы сделать систему информационной платформы более открытой.

Платформа синхронизированной информации в реальном времени точно собирает обширную информацию и проводит интеллектуальный анализ данных для исследования логической взаимосвязи между информацией в реальном времени для повышения чувствительности, надежности и отказоустойчивости.Данные, полученные с платформы, включают статические, динамические, переходные измерения и состояния выключателей и т. Д. Ценная информация извлекается из данных и распределяется по различным специально разработанным вычислительным алгоритмам в платформе для выполнения расширенных функций защиты и управления для электросеть. В платформе необходимо передавать наборы данных, и скорость их передачи зависит от приложения, например, низкая скорость для анализа непредвиденных обстоятельств, скорость почти в реальном времени для мониторинга, скорость в реальном времени для управления и высокая скорость для защиты обширной области; в частности, синхронизация времени.Информация также может включать другие типы данных, такие как температура масла и окружающей среды трансформатора, скорость и направление ветра, интенсивность солнечного света и т. Д. С другой стороны, информация хранится иерархически, а не централизованно, который включает в себя иерархическую систему защиты и управления. Оснащенная новейшей высокоскоростной синхронизированной коммуникационной технологией, интегрированной с передовыми методами защиты и последними разработками в системе управления, система предлагает не только быструю защиту, но и полный контроль всей энергосети.

Передовые вычислительные технологии представлены для создания синхронизированной информационной платформы для защиты и управления на обширных территориях, для создания панорамной сети сбора данных по эксплуатации и техническому обслуживанию, предоставления стандартизованного интерфейса для оконечного устройства, для формирования гибкого и интерактивного совместного использования ресурсов , открытая и упорядоченная информационная площадка. Таким образом, передовые вычислительные технологии используются для создания распределенной интеллектуальной информационной платформы для совместной работы, упрощения оконечного оборудования для сбора данных и преодоления барьеров между системами защиты и управления на различных подстанциях с помощью специально разработанной синхронизированной информационной платформы.

Глобальное облако энергии

Распределенная облачная система на основе упомянутой выше информационной платформы предназначена для реализации функций на уровне подстанции и региона, таких как обнаружение локальных повреждений, выбор линии повреждения, мониторинг качества электроэнергии, настройки защиты и т. Д. . Расширенные функции также включают в себя мониторинг оборудования, жизненный цикл и управление операциями, как показано на рис. 3.

рис. 3

Структура распределенного облака энергии

В настоящее время на каждой подстанции установлено множество видов вторичного оборудования, выполняющего различные функции, и увеличивающееся количество распределенных энергоресурсов малой мощности, добавленных к системе, значительно увеличивает количество оборудования.Чтобы реализовать это оборудование, сложные функции в специально разработанной распределенной «облачной» системе значительно сократят инвестиции в оборудование. Облако на уровне подстанции получает данные с уровня процесса, а региональное облако получает данные с информационной платформы, которая включает статические, динамические, переходные измерения и состояния выключателей, извлекая ценную информацию и распределяя ее для различных специально разработанных вычислений. алгоритмы в платформе для выполнения расширенных функций для определения неисправной линии, точного определения места повреждения и содержания гармоник и т. д.

Платформа облачных вычислений может в полной мере использовать «возможности облачной обработки» для снижения нагрузки на вторичное оконечное оборудование. Основанные на технологии больших данных, вычислительные облака обладают высокой вычислительной мощностью в зависимости от спроса. Нет необходимости в бесконечных обновлениях для повышения производительности оборудования, а также нет необходимости обновлять программное обеспечение для выполнения разнообразных задач обработки. Есть еще много преимуществ, которые могут быть получены от облачной системы, таких как обмен информацией в широком масштабе, стандартизация программного обеспечения и алгоритмов, сокращение инвестиций в оборудование, занятость площади подстанции и рабочая нагрузка при эксплуатации и техническом обслуживании.

Консультации - Инженер по подбору | Насколько важна защита цепи при проектировании системы распределения электроэнергии

Цели обучения
  • Разберитесь в различных типах устройств защиты от сверхтоков, применяемых в электрических системах зданий.
  • Определите разницу между защитой от замыкания на землю для оборудования (GFPE) и прерывателями цепи от замыкания на землю (GFCI; защита персонала).
  • Узнайте, как защитить себя от различных типов неисправностей.

Инженер-электрик несет большую ответственность перед общественностью при проектировании систем распределения электроэнергии для зданий. Конструкция должна защищать от сбоев и перегрузок, а также обеспечивать адекватную защиту персонала и сводить к минимуму нарушения. К сожалению, не существует четкого и лаконичного «рецепта» для таких конструкций. Скорее, это требует постоянного изучения постоянно меняющихся кодексов и стандартов, которые можно интерпретировать по-разному, а затем должным образом применять их в конструктивном дизайне.Даже сами кодексы подтверждают, что, предоставляя практическое руководство по защите людей и имущества от поражения электрическим током, они «не предназначены в качестве проектной спецификации или руководства для необученных людей» (NFPA 70: Национальный электротехнический кодекс [NEC], статья 90.1 ).

Следовательно, для инженера-электрика чрезвычайно важно понимать и правильно применять стратегии защиты цепей в своих конструкциях, чтобы гарантировать безопасную работу систем. Когда дело доходит до защиты цепей, NEC является основной кодовой книгой, с которой инженеры-электрики должны ознакомиться.NEC содержит фундаментальные принципы безопасности, которые включают защиту от поражения электрическим током, теплового воздействия, перегрузки по току, токов короткого замыкания и перенапряжения. Также очень важно понимать стратегии защиты цепей, связанные с NEC.

Почти каждая статья в NEC включает какую-либо форму защиты цепи, подчеркивая важность этой проблемы. Основные цели защиты цепи: 1) локализовать и изолировать состояние или неисправность и 2) предотвратить и свести к минимуму любые ненужные потери мощности.Существует несколько типов ненормальных условий, которые могут возникать в течение всего срока эксплуатации здания, в которых электрическая система должна быть спроектирована для исправления или преодоления. К ним относятся перегрузки, короткие замыкания, пониженное / перенапряжение, переходные скачки и другие проблемы с питанием, такие как однофазность трехфазных систем и обратное чередование фаз питания.

Перегрузка вызвана чрезмерным потреблением оборудования утилизации, превышающим его номинальную мощность. Системные перегрузки можно выдержать в течение короткого периода времени, прежде чем потребуется предпринять корректирующие действия.С другой стороны, короткое замыкание вызывается неисправными электрическими компонентами. Поскольку повреждение может быть немедленным, неисправная часть системы должна быть изолирована как можно быстрее. Существует несколько типов повреждений, включая межфазные замыкания, связанные с дуговым замыканием, замыкания на землю и трехфазные замыкания с болтовым соединением. Многие повреждения начинаются как прерывистые, искрящиеся дуговые замыкания с переменным сопротивлением и токами относительно небольшой величины, характеризующиеся неконтролируемым выделением энергии.

Трехфазное замыкание с болтовым соединением, с другой стороны, создает огромное количество тока в системе и будет поддерживать этот ток до тех пор, пока цепь не откроется или не отключится каким-либо образом.Хотя проектировщик должен учитывать наихудший сценарий, трехфазное повреждение с болтовым креплением встречается довольно редко. Наиболее распространенным типом неисправности является замыкание на землю, обычно вызываемое непреднамеренным контактом между проводником под напряжением и землей или корпусом оборудования, что вызывает непреднамеренное протекание тока по пути, отличному от используемого оборудования. Это могло произойти из-за таких проблем, как пробой в изоляции оборудования, изоляции проводов или ненадежное соединение. Когда это происходит, обратный путь, который обычно проходит через систему заземления, теперь проходит через любую раму оборудования, металлическую поверхность или человека, контактирующего с системой, поскольку они по существу становятся частью электрической цепи обратно к источнику.

Устройства защиты от сверхтоков для электрических систем

Оборудование служебного входа предлагает первый шаг в защите от тепловых перегрузок и неисправностей, когда в электрическую систему вводятся устройства защиты цепи. Устройства защиты от перегрузки по току (OCPD) включают реле, автоматические выключатели или предохранители и являются одними из основных строительных блоков систем распределения электроэнергии и их защиты. На самом базовом уровне эти устройства вставляются в систему распределения питания, чтобы «разорвать», изолировать или отключить цепь в случае перегрузки или короткого замыкания.Эти устройства использовались с конца 19 века и применяются по сей день. Однако защита цепей продолжает развиваться вместе с постоянно меняющимися технологиями. Сегодня существуют технологии, которые используют сложные стратегии связи и управления и могут сообщать, какой тип перегрузки или неисправности размыкает выключатель, предоставлять информацию о качестве электроэнергии, измерять гармоники, сигнализировать об определенных событиях, таких как замыкание на землю, и т.

Самыми основными уровнями защиты цепей являются предохранители и автоматические выключатели с термомагнитным типом.Предохранители содержат плавкий элемент, который реагирует на тепло, выделяемое при прохождении через него тока, с типичной рабочей кривой. Типичный термомагнитный выключатель включает в себя зону срабатывания с длительным отключением, а также зону с мгновенным срабатыванием. Некоторые из них регулируются в мгновенной области, но они, наряду с предохранителями, по своей сути не являются интеллектуальными устройствами и не имеют встроенного интеллекта. Они обеспечивают базовую защиту проводов и оборудования. Они предназначены для «разрыва цепи», когда неисправность выходит за пределы их рабочего диапазона.Система распределения энергии должна быть спроектирована, когда OCPD изолирует неисправность близко к событию, не влияя на ненужное оборудование в восходящем направлении. Это называется избирательной координацией. Стандартный предохранитель или термомагнитное устройство обеспечивает базовую защиту цепи, но из-за ограниченной гибкости они предлагают только базовую защиту от значительной опасности вспышки дуги. Продуманная конструкция гарантирует, что у выключателя фидера, расположенного ниже по потоку, будет достаточно времени для «отключения» до того, как условие отказа подтолкнет выключатель перед выходом к его кривой срабатывания.Это называется избирательной координацией. На рисунке 3 диаграмма слева показывает систему, в которой отсутствует избирательная координация. Подсвеченные восходящие и нисходящие устройства открыты, поскольку ближайший к неисправности OCPD не отключился первым, поэтому все красные устройства и связанные с ними нисходящие нагрузки увидят ненужную потерю мощности. Опять же, на рисунке 3 диаграмма справа показывает, как правильно скоординированная система как можно ближе изолировала бы состояние отказа и оставила остальную систему включенной и работающей в обычном режиме.

Средством создания более надежной и согласованной системы является добавление интеллектуальных функций к автоматическому выключателю в виде встроенных расцепителей отключения и защитных реле. Другой тип автоматического выключателя - это электронный автоматический выключатель с регулируемым срабатыванием. Этот выключатель имеет длительную зону срабатывания, большую временную задержку, короткое время срабатывания, короткую временную задержку и, наконец, мгновенное срабатывание. Эти параметры регулируются в заданном диапазоне. Эта возможность регулировки делает автоматический выключатель с электронным расцеплением очень гибким при согласовании с другими устройствами.Однако эти устройства все еще не являются «умными» устройствами. Настройки изначально заданы, но они не взаимодействуют с другими устройствами для обеспечения оптимальной защиты. Электронные выключатели позволяют лучше согласовать конструкцию, но они по-прежнему имеют тенденцию увеличивать размеры выключателя по мере продвижения вверх по цепочке, чтобы минимизировать перекрытие в областях срабатывания. Инженер-проектировщик должен использовать опыт и рассудительность, чтобы оптимизировать неизбежный компромисс в отношении надежности и безопасности. Инженер должен быть осторожен; если он или она проектирует электрическую систему, основанную исключительно на безопасности, сводя к минимуму вспышку дуги, будет трудно координировать все устройства.В системе могут возникать неприятные срабатывания, и неизбежны дорогостоящие незапланированные простои. Точно так же разработка системы, ориентированной исключительно на время безотказной работы, подвергнет риску людей, а также заводское оборудование. К счастью, существуют усовершенствования в технологии автоматических выключателей, которые обеспечивают лучший баланс между безопасностью и временем безотказной работы, поэтому компромисс не является принудительным.

Технология, обеспечивающая дальнейшее снижение сквозной энергии при КЗ в области между двумя автоматическими выключателями с электронным расцеплением, может быть реализована с помощью ZSI (зонно-селективная блокировка).ZSI состоит из соединения двух расцепителей автоматического выключателя вместе, так что неисправность устраняется выключателем, ближайшим к неисправности, за минимально возможное время. Они работают таким образом, что, если выключатель, расположенный ниже по цепи, обнаруживает неисправность, он посылает сигнал отключения вышестоящему выключателю. Затем автоматический выключатель на входе будет продолжать отключаться по тайм-ауту, указанному на его характеристической кривой, отключаясь только в том случае, если устройство, расположенное ниже по потоку, не устраняет неисправность. Основная цель - отключить ток короткого замыкания в кратчайшие сроки, затронув при этом наименьшее количество подключенного оборудования.ZSI - это не новая технология, но, как правило, она стоит дороже. Производители используют разные способы реализации одного и того же принципа, поэтому важно понимать нюансы. Тем не менее, NEC 2014 г. добавил требование обеспечить снижение энергии дуги (статья 240.87) и перечислил ZSI в качестве приемлемого метода, что сделало ZSI более распространенной практикой.

Дополнительные стратегии защиты цепи включают использование защитных реле в OCPD. Защитные реле и устройства могут быть применены к системе, чтобы помочь защитить цепи от таких условий, как обратный поток мощности, однофазность или переходные процессы и скачки.Реле направленной мощности или обратной мощности контролируют направление тока и могут реагировать путем отключения цепи. Дифференциальные реле измеряют разницу между двумя значениями тока и соответствующим образом реагируют, если обнаруживают ошибку. Устройство защиты от перенапряжения - это устройство, включенное в электрическую систему; он предназначен для защиты от скачков напряжения за счет ограничения напряжения, подаваемого в электрическую цепь. Устройства защиты от перенапряжения помогают защитить оборудование от разрушительного воздействия переходных процессов, вызванных молнией, аномалиями в электросети или даже внутренним переключением нагрузки.Существуют сотни различных типов защитных реле, и чем сложнее система (например, с несколькими источниками питания и разными уровнями напряжения), тем более сложными становятся системы защиты. Их должен проанализировать инженер-электрик.

Защита от замыканий на землю для электрических систем

Хотя правильный выбор OCPD и реле обеспечит защиту от тепловых перегрузок, сами по себе эти стратегии не могут защитить от замыканий на землю дугового типа.Для таких типов неисправностей в систему должен быть добавлен еще один уровень защиты. Из-за относительно более высокого сопротивления дугового замыкания и его прерывистого характера результирующие токи замыкания намного меньше, чем токи замыкания на болтах, и поэтому их труднее обнаружить. Существует два типа защиты от замыканий на землю: защита оборудования от замыканий на землю (GFPE) и прерыватели цепи от замыканий на землю (GFCI), предназначенные для защиты персонала. GFPE по определению - это «система, предназначенная для обеспечения защиты оборудования от повреждения токами замыкания между линией и землей, приводя к размыканию всех незаземленных проводников поврежденной цепи с помощью средства отключения.Эта защита обеспечивается при уровнях тока, меньших, чем те, которые требуются для защиты проводников от повреждения из-за срабатывания устройства максимального тока цепи питания ». (Статья 100 NEC). GFPE обнаруживает неисправности до 30 мА и не обеспечивает защиту персонала.

Для защиты персонала требуется GFCI, который обнаруживает неисправности до 5 мА (это обсуждается позже). GFPE требуется NEC для надежно заземленных электрических сетей в диапазоне от 150 до 1000 В на землю и от 1000 ампер или выше (NEC 230-95; есть исключения).А для жизненно важных электрических систем, таких как больницы, требуются два уровня GFPE (NEC 517-17). Однако кодексы - это только минимальные стандарты; Хорошей инженерной практикой является применение обнаружения замыкания на землю по типу GFPE даже ниже по потоку в системе распределения электроэнергии, где замыкания на землю вызывают озабоченность и желательно изолировать замыкание ближе к источнику.

Важность заземления для систем распределения электроэнергии

Любая конструкция системы распределения электроэнергии должна включать либо незаземленную систему, либо систему с глухим заземлением.Незаземленная система не обязательно так же безопасна, как заземленная, и в статье 250.22 NEC есть только пять различных цепей электропитания, в которых опасность незаземленной системы может перевесить преимущества безопасности, связанные с заземлением. Во избежание недоразумений остановимся на прочно обоснованных системах. Правильное заземление системы играет важную роль в защите персонала и оборудования. Заземление - это намеренное соединение токоведущего проводника с землей.

Две основные причины заземления в соответствии с NEC: 1) ограничение напряжения, вызванное молнией или случайным контактом питающих проводов с проводниками с более высоким напряжением, и 2) стабилизация напряжения при нормальных условиях эксплуатации.Правильно заземленное оборудование обеспечивает опорное заземление для открытых нетоковедущих частей электрической системы и обеспечивает путь для тока замыкания на землю, чтобы вернуться к источнику. Цель состоит в том, чтобы предотвратить протекание нежелательного тока. Заземление - это тема, которую часто неправильно понимают, и NEC посвящает целую статью (статья 250) требованиям к заземлению. На рисунке 6 представлена ​​сводка требований статьи 250 NEC.

На рис. 6 показана важная концепция системы электродов с полным заземлением.Вместо того, чтобы полностью полагаться на один заземляющий электрод для выполнения своей функции, NEC требует формирования системы электродов, в которой все электроды, присутствующие в здании или сооружении, соединены вместе. Сюда входят металлические конструктивные элементы, металлические водопроводные трубы и даже арматура в бетонных основаниях.

Дополнительные стратегии защиты электрических цепей

После того, как заземление системы спроектировано должным образом, к фидеру и ответвленным цепям могут быть применены дополнительные стратегии защиты.Еще одна форма защиты цепи - GFCI. GFCI работает аналогично GFPE; однако обычно это устройство конечного использования, которое обесточивает розетку в течение установленного периода времени, когда обнаруживается замыкание на землю. В отличие от GFPE, который применяется в OCPD в первую очередь для обеспечения защиты оборудования, GFCI обычно применяется на конечном устройстве для обеспечения защиты персонала, как упоминалось ранее. Эта форма защиты может также применяться на OCPD параллельной цепи, но обеспечивает такую ​​же защиту персонала.Требования к GFCI содержатся в статье 210.8 NEC. GFCI требуется для коммерческих помещений в ванных комнатах, кухнях, крышах, на открытом воздухе, в пределах 6 футов от раковины, влажных помещениях, раздевалках, гаражах и служебных отсеках. В других статьях NEC также перечислены требования GFCI для специализированных мест, таких как торговые автоматы, жилые дома, мобильные дома и т. Д.

Прерыватель цепи от дугового замыкания (AFCI) - еще одна форма защиты цепи. AFCI «предназначен для обеспечения защиты от последствий дугового короткого замыкания путем распознавания характеристик, уникальных для дугового замыкания, и путем отключения питания цепи при обнаружении дугового замыкания» (статья 100 NEC).Требования к устройствам AFCI можно найти в статье 210.12 NEC. Они необходимы в жилых единицах и общежитиях, но не во многих коммерческих зданиях.

Последняя форма защиты цепей, о которой стоит упомянуть, - это физическая защита. Некоторые статьи кодекса требуют физической или механической защиты фидеров и даже ответвлений для таких вещей, как службы или цепи аварийного питания в больницах. Стратегии для этой формы защиты можно найти в NEC 230.50 или NEC 517.30 и включают прокладку под землей, установку в более поддерживающем трубопроводе или другие одобренные средства.

Средства связи для защиты, автоматизации и интеллектуальных сетей энергосистем

Инструкторы

Марк Адамиак

Марк Г. Адамиак, основатель Adamiak Consulting. Он был главным архитектором приложений в GE Multilin в Кинге Пруссии, штат Пенсильвания, а ранее работал в группе системной интеграции GE Power Management, где он отвечал за разработку и внедрение решений для интеграции коммунальных предприятий по всему миру, а также в American Electric Power Service Corporation (AEP). ) в разделе «Защита и управление системой», где в его обязанности входили НИОКР в области цифровой защиты и управления, анализ реле и неисправностей, а также системная ответственность за несущие линии электропередач и регистраторы неисправностей.Адамиак получил степень бакалавра и магистра в области электротехники Корнельского университета и степень магистра Политехнического института Нью-Йорка.

Шалини Бхат

Шалини Бхат, ЧП, является директором программы в Управлении профессионального развития инженеров Университета Висконсин-Мэдисон. У нее более 15 лет опыта работы в электроэнергетике. Ранее она работала в Schweitzer Engineering Laboratories и Cooper Power Systems.Совсем недавно она в течение семи лет работала старшим инженером по защите распределения в We Energies в Висконсине.

Майкл Дуд

Майкл Дж. Дуд получил степень бакалавра электротехники в Мичиганском технологическом университете. Он работал в Wisconsin Electric Power Company (WEPCo), где он был старшим инженером в группе автоматизации распределения. В Wisconsin Electric в его обязанности входило проектирование и внедрение автоматизации подстанций, автоматизация распределения и SCADA.Он также имеет более чем 15-летний опыт проектирования подстанций и управления проектами. В июне 1998 года он занял должность в Schweitzer Engineering Laboratories (SEL) и в настоящее время является главным инженером. В его обязанности входит обучение и помощь клиентам SEL в их усилиях по интеграции и автоматизации подстанций. Г-н Дуд является зарегистрированным профессиональным инженером в штате Висконсин. Он является старшим членом IEEE и очень активен в Комитете по коммуникациям и кибербезопасности PES.

Кеннет Фодеро

Кеннет Фодеро - менеджер по развитию коммуникаций в Schweitzer Engineering Laboratories в Орландо, Флорида. До прихода в SEL он четыре года работал менеджером по продукции в Pulsar Technology в Корал-Спрингс, Флорида. До Pulsar Фодеро работал в RFL Electronics в течение 15 лет. Его последней должностью был директор по планированию продукции. Он также работал в компании Westinghouse Electric, ныне ABB, в качестве специалиста по релейным системам.Фодеро в настоящее время является председателем подкомитета по коммуникациям Комитета по ретрансляции энергосистем IEEE Power Engineering Society. Он окончил RETS в Нью-Джерси по специальности «Электронный технолог».

Гэри Мишель

Гэри Л. Мишель - президент консалтинговой компании Power System Consulting в Хайалиа, Флорида. Мишель имеет более чем 20-летний опыт работы в области релейной защиты в компании Florida Power and Light Company (FPL), где он был главным инженером и руководил 10 инженерами в отделе проектирования реле общего инжиниринга.

До своей работы в FPL Мишель был инженером по коммуникациям в Motorola Corporation и инженером по компьютерному дизайну в RCA Corporation. Мишель получил диплом BSEE Cum Laude с отличием EE в Университете Майами, Корал-Гейблс, Флорида.

Имеет степень магистра делового администрирования Международного университета Флориды, Майами, Флорида. Мишель является выпускником и классным президентом курса Westinghouse Advanced Power Systems при Университете штата Пенсильвания.

Мириам Сандерс

Мириам П.Сандерс, П.Е., является старшим инженером по приложениям в Schweitzer Engineering Laboratories в Эшвилле, Северная Каролина. Ранее она была главным советником в Quanta Technology, LLC. Обладая более чем 30-летним опытом работы в релейной индустрии, Мириам работала с каналами защиты, контрольными реле передачи и реле распределения. Ее карьера началась в подразделении реле Westinghouse в Корал-Спрингс, которое позже стало ABB. Она вернулась в Северную Каролину в 1990 году, чтобы работать консультантом в компании Booth and Associates, специализирующейся на ретрансляции подстанций.Вернувшись в ABB в Технологический институт передачи в Роли, Мириам уехала в Аллентаун, чтобы работать инженером по приложениям, сосредоточившись на внедрении распределительного реле DPU-2000 и разработке реле защиты трансформатора TPU. В феврале 1994 года она вернулась в Корал-Спрингс в качестве менеджера по продукции компании ABB по линии электропередач. Как один из учредителей компании PULSAR Technologiess, она продолжала работать менеджером по продукту для продуктов Power Line Carrier до их продажи в 2006 году компании AMETEK Power Instruments, где она продолжала работать в качестве менеджера по продуктам для продуктов PLC.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *