Содержание

определение, назначение, требования к РЗА

Надёжность оборудования в энергосистеме определяет качество электроснабжения и является одним из элементов, образующих конечную стоимость электроэнергии. Независимо от того, насколько качественны компоненты, как грамотно смонтированы и верно настроены, появление чрезвычайной ситуации неизбежно. Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем выполняет работу по ограничению ущерба от повреждения отдельных элементов.

Назначение и эволюция

Первые средства, предназначенные для аварийного отключения нагрузки, применялись ещё на заре появления электроэнергии. Например, биографы Эдисона упоминали об одном интересном случае. В начале своего существования компания американского изобретателя производила электричество исключительно для освещения, таким образом создавая жёсткую конкуренцию с владельцами предприятий по производству топлива для газовых фонарей.

На одну из выставок они послали диверсантов, которые должны были устроить короткое замыкание на демонстрационном образце Эдисона с целью доказать публике ненадёжность новшества. Но включённые в цепь предохранители сработали, а затем были быстро и без труда заменены, что, наоборот, продемонстрировало сравнительную лёгкость и безопасность обращения с проводкой.

В настоящее время вместо предохранителей используется сложный комплекс из защитных средств/ Назначение релейной защиты и автоматики — мгновенное обнаружения отклонений от штатных режимов в работе и немедленной изоляции аварийных компонентов от сети. Термин «релейная защита» в автоматике систем энергоснабжения — также выражение, применяемое лишь по традиции. Современные системы, контролирующие работу электрических установок, представляют собой сложные многофункциональные электронные устройства, а не набор электромеханических реле.

Суть релейной защиты и автоматики систем электроснабжения для чайников можно объяснить так: РЗиА не просто мускулы для обесточивания элементов согласно контрольным сигналам, а прежде всего, интеллектуальная система, непрерывно мониторящая энергетический комплекс на угрозу аварии и принимающая решение о необходимости тех или иных коммутаций.

Поэтому выбор типа и марки оборудования — сравнительно лёгкая часть в работе специалистов по РЗА (релейной защите и автоматизации электрических систем). Их основной задачей является анализ вероятных чрезвычайных ситуаций и правильной конфигурации элементов контроля и коммутации.

Требования к защите

Предмет мониторинга для комплексов РЗиА — отклонения в работе силового электрооборудования. Их разделяют на 2 вида:

  1. Повреждения. Основная причина — короткие замыкания и заземление фаз. Как правило, повреждение одного узла приводит к нарушениям работы остальной системы.
  2. Ненормальные режимы. К ним относят все недопустимые отклонения от эталонных показателей работы элементов при отсутствии повреждений.

Повреждения и ненормальные режимы создают благоприятные условия для поломки или ускоренного износа электрооборудования, и процессы могут происходить очень быстро, буквально за миллисекунды. Поэтому своевременное обнаружение и правильная реакция систем контроля крайне важна для сохранения работоспособности всей системы. Поэтому существуют требования к релейной защите, на основании которой проектируется РЗиА систем энергоснабжения.

Надёжность и простота

Надёжность систем защиты — основное требование, определяющее безотказную работу всей энергетической системы. В упрощённом виде требование означает, что система защиты должна быть готова правильно функционировать в любое время и при любых неисправностях и ненормальных режимах работы энергосистемы, для которой она предназначена. Надёжность — количественный термин, определяемый статистическими данными. С ростом числа подключений и соединений, генераторов и трансформаторов требования к надёжности повышаются. Показатель достигается за счёт:

  • удобства в монтаже;
  • высокого качества контактов;
  • пылезащищённости корпусов;
  • применения качественных материалов для контактных групп;
  • высокого качества изготовления;
  • тщательного обслуживания и ухода.

Простота напрямую связана с надёжностью. Как правило, чем проще защитная схема и меньше в ней элементов, тем выше будет её надёжность. То же самое касается датчиков контроля и анализа.

Избирательность (селективность) и чувствительность

Избирательностью называют способность защиты безошибочно выбрать аварийную часть системы и изолировать неисправный элемент, не нарушая функционирование остальных. Качественная спроектированная и эффективная РЗА в состоянии верно отреагировать на сбой, не допуская обесточивания элементов без необходимости. Чувствительностью РЗА называют наименьшее значение величины, приводящей её в действие, при которой она включается в работу из-за появления тока короткого замыкания в зоне контроля.

На описанные параметры влияют такие факторы:

  • погрешности измерений;
  • погрешности в настройках;
  • точность самих реле;
  • окружающая среда;
  • параметры расчёта неопределённости.

Факторы безопасности и чувствительности являются специфичными для каждого объекта. Ограничения могут корректироваться, например, требованиями к устойчивости работы или возможностями переключения на резервные источники питания. Контуры с высокой степенью чувствительности всегда относительно сложны, состоят из большого количества оборудования и недешевы. Подобная защита используется только в тех случаях, когда простые механизмы не могут быть применены по причине низкой чувствительности.

Быстродействие работы

Быстродействие заключается в скорости выявления и отключения аварийных элементов системы. Современные реле защиты делают это за промежуток времени меньший, чем один период промышленной частоты. Скорость крайне важна как фактор, позволяющий добиться:

  • сокращения ущерба;
  • повышения устойчивости систем электроснабжения;
  • сокращения прерывания для потребителей;
  • снижения вероятности развития одной неисправности в другую;

Однако существуют такие повреждения, при которых применяется преднамеренная задержка для получения необходимой селективности, достигающая нескольких секунд.

Цифровые электронные системы

В настоящее время в работе находится немало систем, спроектированных и смонтированных десятки лет назад на основе простейших электромагнитных реле. Такая ситуация связана с длительным сроком службы и удовлетворительной надёжностью электромеханических устройств. Системы последних поколений производятся на базе электроники и цифровой техники. К их преимуществам можно отнести множество отличий от классических:

  • содержат в себе меньше измерительных трансформаторов и позволяют использовать линейные преобразователи, такие как оптические трансформаторы тока и делители напряжения;
  • обладают небольшим энергопотреблением в режиме контроля;
  • предлагают большую точность и гибкость настроек;
  • оснащены качественными интерфейсами и пультами дистанционного управления;
  • как правило, дешевле при равных функциональных возможностях с электромеханическими.

Защита становится всё более сложной. Для неё разрабатывается специализированное программное обеспечение, и она строится на модульной основе. Современные продукты предполагают возможность коммуникации через интернет (в том числе и беспроводную) и программирование по USB. Конечно, использование высокотехнологичных защит предполагает обслуживание и поддержку от квалифицированных специалистов. В большинстве случаев проектирования и монтажа речь идёт о комплексном пакете, включающем оборудование, устройство его на месте работы, программирование и техническое обслуживание.


220v.guru

автоматика и расшифровка, РЗА для чайников, классификация реле, дистанционная и защита шин

Релейная защита позволяет обеспечить нормальное функционирование электрической сетиПервые эксперименты с электричеством и обустройством цепей для прохождения постоянного тока сопровождались неисправностями и короткими замыканиями. В результате этого приобретались знания и опыт, определялась закономерность протекающих процессов. В основу работы защиты был положен принцип реле. Это устройство постоянно отслеживают определенный электрический параметр сети, а при достижении критических значений срабатывают.

Особенности: релейная защита и автоматика

Созданная в энергосистеме на основе регулярного совершенствования автоматика и служба релейной защиты, или иными словами РЗА, регулирует дополнительно многие другие сложные процессы.

А именно такие как:

  • Системы управления, включающие дистанционные, местные и удаленные способы;
  • Блокировка некоторых устройств;
  • Цепи сигнализации;
  • Измерение электрических величин;
  • Анализ качества сделанных замеров.

Довольно сложная первоначальная конструкция, выполненная на основе электромеханических изделий, постоянно совершенствуется. Для работы защиты вводятся принципиально новые технологические разработки. Их объединяет практически неизменный алгоритм происходящих процессов, каждый из которых изменяется и совершенствуется для каждого конкретного случая.

Ответственный подход к безопасности и надежности применение электроэнергии обозначило основные требования, которым должна соответствовать система РЗИА. Однако, стоит отметить, что такое устройство также относится к техническим и обладает возможностью нарушения работоспособности.


Нарушение работы системы возможно при:

  • Неисправности внутри защиты;
  • Частых срабатываниях;
  • Ложной работе.

Для исключения вероятности отказов в процессе эксплуатации осуществляется разработка проекта, монтирование и автоматизация обслуживания оборудования релейной защиты с учетом всех разработанных требований. Устройства базовой защиты объединяют между собой алгоритм процессов, которые модернизируются для каждого определенного случая.

Релейная защита и автоматика регулирует многие сложные процессы

Среди основных функций защитных устройств нужно выделить такие как:

  • Блок наблюдения;
  • Логики;
  • Сигнализации;
  • Селективности;
  • Быстродействия;
  • Чувствительности.

Основная функция блока наблюдения заключается в мониторинге происходящих электрических процессов в тщательно продуманной системе, на основе проведенных замеров от трансформаторов тока или напряжения. Выходные сигналы могут передаваться с логической схемы для сравнения с заданными величинами отклонений.

Логическая система характеризуется тем, что именно здесь происходит сравнение входящих сигналов, граничащих с характеристиками установок.

Принцип действия исполнительного блока характеризуется тем, что он постоянно находится в готовности к срабатыванию происходящих команд логического блока. При этом происходит переключение электрооборудования по заранее предусмотренному алгоритму, исключающему повреждение оборудования. Блок сигнализации отвечает за основные процессы защиты, которые происходят настолько быстро, что не успевают произойти слишком сильные изменения и нарушения.

РЗА: расшифровка

Расшифровка РЗА обозначает релейный захист в современной системе электрической цепи.

Среди основных элементов современной электроэнергетики можно выделить такие как:

  • Опоры линий электропередач;
  • Переплетения проводов;
  • Подстанции и электростанции.

Определить все виды релейной защиты и их назначение может только опытный инженер-релейщик, а также существует специальный учебник для начинающих и чайников. Несмотря на высокую надежность, даже при надежной, качественной защите, электрические системы рано или поздно повреждаются и приводят к возникновению различных аварийных ситуаций. Микропроцессорные системы позволяют управлять энергетическими блоками так, чтобы потребители совершенно не замечали последствий возникающих повреждений и нежелательных воздействий. Из-за недостатка времени и надобности высокой точности выполняемых действий, управление устройствами происходит при помощи систем автоматики и релейной защиты.

Релейная защита – огромная управляющая система, при воздействии которой происходит оперативная блокировка и действие целенаправленных элементов между собой


Это требуется, чтобы в экстремальных условиях обеспечить хорошее электроснабжение потребителей, предотвратить возникновение аварийной ситуации, уменьшить количество повреждений.

Важно! Релейная защита – огромная управляющая система, при воздействии которой происходит оперативная блокировка и действие целенаправленных элементов между собой.

Классификация реле

Согласно СИПам реле управления включается прямо в электрическую цепь и предназначено для частных подключений. Оно относится к самым распространенным электротехническим изделиям, и широко применяются в качестве комплектующих.

Классификация реле проводится по нескольким различным критериям, а именно, таким как:

  • По назначению;
  • Принципу действия;
  • Замеряемой величине;
  • Мощности управления;
  • Времени срабатывания.

Защитное реле применяется для включения и отключения защиты устройств – вентиляторов, электродвигателей и других приборов, имеющих термоконтакты. Защитительный аппарат может автоматически отключиться, если контакты разомкнутся. Повторное включение питания сети, возможно, исключительно после того, как двигатель хорошо остынет до требуемой температуры.

По принципу воздействия, устройство подразделяется на:

  • Электромеханическое;
  • Индукционное;
  • Магнитное;
  • Электронное;
  • Фотоэлектронное.

Электрическими реле называются аппараты, приводящие в действие одну или сразу несколько управляемых электрических цепей при воздействии на него определенных электрических сигналов. Самыми распространенными считаются электромеханические реле, которые наиболее часто применяются в устройствах телемеханики, автоматики, вычислительной техники.

Дистанционная защита

Дистанционная защита применяется в сетях сложной конфигурации, где не могут быть использованы более простые токовые направления и защиты. Она должна быть многоступенчатой, и длина ее во многом зависит от места, где срабатывает защита. Дистанционная и земляная защита – очень сложные, состоящие из целого ряда различных элементов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию.

Дистанционная защита имеет функцию выдержки времени


Это устройство имеет:

  • Пусковые и дистанционные органы;
  • Органы направления;
  • Функцию выдержки времени.

Во время запуска системы на линии начинают срабатывать реле пускового органа и органа направления. Через контакты этих реле постоянный ток поступает на контакты дистанционных органов и обмотку реле времени, приводя ее в действие.

Логическая защита шин: принцип действия

Логическая защита шин или сокращенно ЛЗШ входит в состав практически каждого микропроцессорного терминала РЗА. Основной ее задачей считается отключение короткого замыкания на шинах в течение минимально короткого времени, ограничивающегося только временем срабатывания электронной части терминала. Организация защиты может проводиться различными способами. В первом случае применяется дифференциальная защита. Для ее обустройства требуется дополнительная обмотка трансформаторов тока на всех секциях.

Их нужно соединить с дифференциальным реле, основная задача которого считается в момент КЗ отключить токи, входящие на шины от фидеров питания.

Защитить шины можно при подключении МТЗ питающих линий. Его устанавливают чаще всего. Однако, у этого вида защиты имеется существенный недостаток. С повышением тока КЗ с каждым мгновением его действия становится критической для электрооборудования.

Логическая защита шин отличается высокой надежностью и хорошим качеством

Логическая защита шин характеризуется:

  • Высокой степенью функциональности;
  • Надежностью;
  • Хорошим качеством.

При коротком замыкании происходит запуск МТЗ на котором произошло нарушение. Отключение произойдет через определенное время, предусмотренного для определенного тока замыкания. При наличии ЛШЗ происходит блокировка поступающего сигнала. Она происходит на терминалах фидеров, питающих секцию.

Релейная защита и автоматика (видео)

Релейная защита широко применяется в самых различных системах электросети и отличается надежностью и функциональностью.

Добавить комментарий

6watt.ru

Релейная защита и автоматика систем электроснабжения

Содержание:
  1. Принципы построения релейной защиты
  2. Автоматическое включение резерва в электросетях
  3. Автоматика повторного включения
  4. Видео: релейная защита для начинающих

В энергетической отрасли вся произведенная электроэнергия в дальнейшем передается по линиям электропередачи на значительные расстояния. На определенных участках воздушных и кабельных линий расположены трансформаторные подстанции, от которых электричество поступает непосредственно к потребителям.

Производство, передача и распределение электроэнергии осуществляется в несколько этапов, и на каждом из них существует вероятность возникновения аварийных ситуаций, способных привести к гибели персонала и выходу из строя технического оборудования. Для этого достаточно всего лишь нескольких долей секунды, в течение которых человеческий организм просто не успевает отреагировать на столь короткое событие. В связи с этим была создана релейная защита и автоматика систем электроснабжения для контроля за номинальными параметрами электроустановок и возможными отклонениями..

Принципы построения релейной защиты

Качество электрической энергии должно строго соответствовать определенным нормативам, регламентируемым техническими документами. Сюда входят такие параметры, как амплитуда тока и напряжения, частота сети, конфигурация синусоиды и присутствие в ней посторонних шумов. Большое значение имеет величина, направление и качество мощности, фаза сигнала и другие характеристики.

Под каждую характеристику или параметр создается определенный вид релейной защиты. Эти системы после ввода в действие, с помощью специального реле, занимаются отслеживанием одного или нескольких сетевых параметров. В ходе отслеживания выполняется непрерывное сравнение этих величин с заранее установленными диапазонами, известными как уставки.

Если контролируемая величина выходит за нормативные пределы, происходит срабатывание реле, которое осуществляет коммутацию цепи путем переключения контактов. Данные действия затрагивают прежде всего подключенную логическую часть 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.

Релейная защита контролирует определенные параметры, поэтому реле могут быть токовыми, напряжения, сопротивления линии, мощности, частоты, фазы и т.д. 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 проявления. В связи с этим, защищаемый участок не одной защитой, а сразу несколькими, дополняющими и резервирующими общее действие. 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.

Автоматическое включение резерва в электросетях

Совсем не редкость, когда электроэнергия внезапно пропадает по тем или иным причинам, а затем ее может не быть в течение неопределенного времени. Данная ситуация может привести к серьезным негативным последствиям, особенно, если прервано электроснабжение важных энергоемких объектов производственного и другого назначения.

Поэтому для таких случаев предусмотрены источники резервного питания, куда входит дублирующая линия электропередачи, протянутая от другой подстанции. На некоторых объектах используются собственные генераторные установки высокой мощности. Переход на резервное питание должен быть быстрым и надежным, что вполне возможно, благодаря устройствам автоматического включения резерва или АВР.

АВР является одним из видов автоматики, защищающий систему электроснабжения и обеспечивающий быстрое подключение резервного питания. АВР отличаются максимально быстрым срабатыванием при отключении электроэнергии в центральной сети. Срабатывание происходит автоматически, без предварительного анализа причин, если заранее не установлена блокировка пуска от какой-либо конкретной защиты. Например, при включении дуговой защиты шин происходит блокировка запуска АВР, чтобы предотвратить дальнейшее развитие аварии. Задержка включения бывает необходима для завершения определенных производственных операций.

Включение АВР осуществляется всегда однократно, поскольку в случае короткого замыкания, не поддающегося быстрому устранению, многократное включение может привести к полному разрушению сбалансированной системы.

Ранее создавались схемы параллельного подключения наиболее важных объектов к отдельным источниками питания. При аварии на одной из линий и разрыве цепочки, другая должна была оставаться в работе и обеспечивать бесперебойное питание. На практике такие схемы не стали применяться в массовом порядке, поскольку по сравнению с АВР, они обладают многими недостатками.

Например, при коротком замыкании на одной из линий, существенно увеличиваются токи, поскольку идет подпитка энергией сразу с двух генераторов. Происходит рост потерь мощности на трансформаторных подстанциях, откуда поступает питание. Кроме того, очень сложно организовать взаимосвязанную защиту сразу в трех точках – в двух источниках питания и у одного потребителя. Все эти проблемы успешно преодолеваются путем использования АВР, при котором перерыв электроснабжения составляет меньше одной секунды.

Анализ напряжения на основной питающей линии осуществляется специальным измерительным органом. В его состав входит реле контроля напряжения (РКН) вместе с измерительным трансформатором и всеми его цепями. Значение высоковольтного напряжения преобразуется во вторичную величину от 0 до 100В, после чего оно поступает в обмотку контрольного реле, выполняющего функцию пускового органа. Очень важно правильно настроить уставки РКН с учетом низкого уровня срабатывания контрольного реле.

При нормальной работе схемы электропитания оборудования, РКН занимается отслеживанием этого режима. Однако, как только напряжение исчезает, происходит переключение контактов РКН и подача сигнала на электромагнит, запускающий резервный выключатель. Все действия происходят в определенной последовательности, при которой срабатывают силовые элементы. Данный алгоритм закладывается в логику управления АВР в процессе ее создания и настройки.

Автоматика повторного включения

На каждой ЛЭП имеется защита, отслеживающая параметры электроэнергии в режиме реального времени. В случае какой-либо неисправности питание линии быстро отключается силовым выключателем. Своевременно принятые меры предотвращают дальнейшее распространение аварии, однако электроснабжение потребителей будет прервано. Обратное включение напряжения происходит в несколько этапов автоматикой повторного включения, работающей автоматически или ручным способом с участием оперативного персонала и соблюдение заданного алгоритма.

АПВ начинает работать сразу же после того как защита отключит линию электропередачи. Подача напряжения на линию будет выполнена не сразу же после отключения, а в течение определенного времени, в течение которого кратковременные причины аварии самоликвидируются, например, птица, пораженная током, упадет на землю.

Отрезок времени для ликвидации кратковременной аварии составляет в среднем от 2 до 4 секунд. По завершении этого временного промежутка, происходит автоматическая подача напряжения на катушку включения и последующий ввод линии в действие. Существует два варианта включения, которое в данной ситуации может быть успешным или неуспешным. В первом случае неисправность благополучно самоликвидировалась, и потребители могут даже не заметить кратковременного отключения.

При неудачном включении неисправность продолжает иметь место и защита вновь отключает ЛЭП. Следующая попытка автоматического повторного включения происходит через 15-20 секунд с целью повышения достоверности информации.

Если же и вторая попытка не принесла желаемого результата и защита вновь отключила линию, следовательно, неисправность является устойчивой требующей визуальной оценки и ремонта с привлечением специалистов. Такая линия не должна включаться под нагрузку, пока все повреждения не будут устранены выездной бригадой. После этого напряжение подается вручную, после многократных проверок, гарантирующих отсутствие неисправности.

electric-220.ru

Основы релейной защиты

20

В сетях промышленных предприятий для
защиты линий, трансформаторов, двигателей
и преобразовательных агрегатов применяют
релейную защиту (основной вид электрической
автоматики), которая призвана ограничить
или полностью устранить в системе
электроснабжения возможные нарушения
нормального режима работы.

Требования к релейной защите, основные понятия и определения

Аварийные режимы, в системах электроснабжения
промышленных предприятий, могут вызывать
повреждения оборудования и нарушения
синхронизма работы генераторов
электростанций. Для предотвращения
последствий и развития нештатных
(аварийных) ситуаций используют
совокупность автоматических устройств,
которые объединяют под общим названием
релейная защита (РЗ).

Устройства РЗ состоят из отдельных
функциональных элементов, связанных
между собой общей схемой (рис. 1) и
предназначенных для решения стоящих
перед ними задач.

Рис. 1. Структура
РЗ.

Входной (воздействующей) величиной для
РЗ является электрический параметр,
определяемый типом релейной защиты.
Так, например, для максимально токовых
защит, таким параметром является ток
(),
проходящий через защищаемый элемент
электроэнергетической системы (ЭЭС).
Если величинапревысит установленное значение (),
то происходит срабатывание пускового
органа РЗ. Выходной сигнал с этого блока
()
поступает на логическую часть защиты
(например, реле времени). При срабатывании
логической части защиты вырабатывается
сигнал,
поступающий на исполнительную часть
защиты, выполняющую функцию усилительного
органа (например, промежуточное реле).

При реализации более сложных видов
защит, в качестве входных параметров
могут использоваться несколько
воздействующих величин.

Релейная защита должна удовлетворять
следующим требованиям:

  1. Селективность
    (избирательность) – способность РЗ
    отключать только защищаемый элемент
    ЭЭС, несмотря на то, что ток КЗ протекает
    и по другим неповреждённым элементам.

  2. Быстродействие
    – способность с минимально допустимым
    временем производить отключение
    повреждённого участка.

  3. Надёжность
    – способность защиты безотказно
    действовать в пределах установленной
    для неё зоны и не должна срабатывать
    ложно в режимах, при которых действие
    данной РЗ не предусмотрено.

  4. Чувствительность
    – способность РЗ реагировать на те
    отклонения от нормального режима,
    которые возникают в результате
    повреждения. Например. На рис. 2 изображён
    участок ЭЭС с установленными токовыми
    защитами РЗ1 и РЗ2, которые отличают
    нормальный режим от режима КЗ по
    возрастанию тока.

Рис.2. Схема
участка ЭЭС и размещение токовых защит.

РЗ1 служит для защиты линии АВ, а РЗ2 –
ВС. Однако в случае возникновения на
шине С (в точке К2) КЗ и отказе защиты РЗ2
ликвидация повреждения должна осуществлять
РЗ1, т.е. РЗ1 должна «чувствовать» КЗ в
конце смежной линии, чтобы она смогла
выполнить функции резервирования РЗ2.

Для токовой защиты ток срабатывания
защиты
— наименьший первичный ток, при котором
приходит в действие пусковой орган
защиты.должен быть меньше.
Для защит от междуфазных КЗ чувствительность
проверяется по наименьшему току для
двухфазного КЗ:

, (1)

где
.

Коэффициент чувствительности ()
защиты характеризует отношение величины
контролируемого параметра в режиме КЗ
к величине порога срабатывания защиты,
т.е.определяет, во сколько раз минимальный
ток КЗ больше:

. (2)

для основных защит (для К1 РЗ1 является
основной, см. рис. 2).для резервной защиты (для К2 РЗ1 является
резервной).

В качестве измерительных преобразователей
(датчиков) для РЗ используют трансформаторы
тока и напряжения. В устройствах релейной
защиты обмотки трансформаторов тока
(ТА) и реле соединяются по определённым
схемам. Поведение реле, при этом, зависит
от характера распределения тока по
обмоткам реле при различных видах КЗ.
При выполнении максимальных токовых
защит (МТЗ) и токовых отсечек (ТО)
используют следующие схемы:

  1. Трёхфазная
    трёхлинейная схема полной звезды для
    защит сетей с глухозаземлённой нейтралью
    от всех видов КЗ (рис. 3а).

  2. Двухфазная
    двухрелейная (трёхлинейная) в схемах
    в качестве защиты от междуфазных
    замыканий в сетях с изолированной
    нейтралью (рис. 3б).

  3. Двухфазная
    однорелейная схема в качестве защиты
    от междуфазных КЗ для неответственных
    потребителей (рис. 3в).

  4. Фильтр
    токов нулевой последовательности для
    выполнения защит от замыканий на землю
    в сети с глухозаземлённой нейтралью
    (рис. 3г).

Рис. 3. Схемы
соединения ТА и обмоток реле:

а – трёхфазная
трёхлинейная схема полной звезды; б –
двухфазная двухрелейная; в — двухфазная
однорелейная; г – фильтр токов нулевой
последовательности.

Для питания цепей релейной защиты,
автоматики и измерения обмотки
трансформаторов напряжения (TU) соединяют
по определённым схемам. Выбор схемы
зависит от того, какое напряжение
необходимо получить – фазное, линейное
или напряжение нулевой последовательности
(рис. 4).

Рис. 4. Схемы
соединения TU.

studfiles.net

Релейная защита: назначение, виды, устройство

В соответствии с требованиями правил технической эксплуатации электроустановок (сокращенно ПТЭ) силовое оборудование электросетей, подстанций и самих электрических станций должно быть обязательно защищено от токов КЗ и сбоев нормального режима работы. В качестве средств защиты используются специальные устройства, основным элементом которых является реле. Собственно, поэтому они так и называются – устройства релейной защиты и электроавтоматики (РЗА). На сегодняшний день существует множество аппаратов, способных в кратчайшие сроки предотвратить аварию на обслуживаемом участке электросети или в крайнем случае предупредить персонал о нарушении рабочего режима. В этой статье мы рассмотрим назначение релейной защиты, а также ее виды и устройство.

Для чего она нужна?

Первым делом расскажем о том, зачем нужно использовать РЗА. Дело в том, что существует такая опасность, как возникновение тока КЗ в цепи. В результате КЗ очень быстро разрушаются токопроводящие части, изоляторы и само оборудование, что влечет за собой не только возникновение аварии, но и несчастного случая на производстве.

Помимо короткого замыкания может возникнуть перенапряжение, утечка тока, выделение газа при разложении масла внутри трансформатора и т.д. Для того чтобы своевременно обнаружить опасность и предотвратить ее, используются специальные реле, которые сигнализируют (если сбой в работе оборудования не представляет угрозы) либо мгновенно отключают питание на неисправном участке. В этом и заключается основное назначение релейной защиты и автоматики.

Основные требования к защитным устройствам

Итак, по отношению к РЗА предъявляются следующие требования:

  1. Селективность. При возникновении аварийной ситуации должен быть отключен только тот участок, на котором обнаружен ненормальный режим работы. Все остальное электрооборудование должно работать.
  2. Чувствительность. Релейная защита должна реагировать даже на самые минимальные значения аварийных параметров (заданы уставкой срабатывания).
  3. Быстродействие. Не менее важное требование к РЗА, т.к. чем быстрее реле сработает, тем меньше шанс повреждения электрооборудования, а также возникновения опасности.
  4. Надежность. Само собой аппараты должны выполнять свои защитные функции в заданных условиях эксплуатации.

Простыми словами назначение релейной защиты и требования, предъявляемые к ней, заключаются в том, что устройства должны контролировать работу электрооборудования, своевременно реагировать на изменения рабочего режима, мгновенно отключать поврежденный участок сети и сигнализировать персонал об аварии.

Классификация реле

При рассмотрении данной темы нельзя не остановиться на видах релейной защиты. Классификация реле представлена следующим образом:

  • Способ подключения: первичные (включаются в цепь оборудования напрямую) и вторичные (подключение осуществляется через трансформаторы).
  • Вариант исполнения: электромеханические (система подвижных контактов расцепляет схему) и электронные (отключение происходит с помощью электроники).
  • Назначение: измерительные (осуществляют замер напряжения, силы тока, температуры и других параметров) и логические (передают команды другим устройствам, осуществляют выдержку времени и т.д.).
  • Способ воздействия: релейная защита прямого воздействия (связана механически с отключающим аппаратом) и косвенного воздействия (осуществляют управление цепью электромагнита, который отключает питание).

Что касается самих видов РЗА, их множество. Сразу же рассмотрим, какие бывают разновидности реле и для чего они используются.

  1. Максимальная токовая защита (МТЗ), срабатывает если ток достигает заданной производителем уставки.
  2. Направленная максимальная токовая защита, помимо уставки осуществляется контроль направления мощности.
  3. Газовая защита (ГЗ), используется для того, чтобы отключать питание трансформатора в результате выделения газа.
  4. Дифференциальная, область применения – защита сборных шин, трансформаторов, а также генераторов за счет сравнения значений токов на входе и выходе. Если разница больше заданной уставки, релейная защита срабатывает.
  5. Дистанционная (ДЗ), отключает питание, если обнаружит уменьшение сопротивления в цепи, что происходит в том случае, если возникает ток КЗ.
  6. Дистанционная защита с высокочастотной блокировкой, используется для отключения ВЛ при обнаружении короткого замыкания.
  7. Дистанционная с блокировкой по оптическому каналу, более надежный вариант исполнения предыдущего вида защиты, т.к. влияние электрических помех на оптический канал не такое значительное .
  8. Логическая защита шин (ЛЗШ), также используется для выявления КЗ, только в этом случае на шинах и фидерах (питающих линиях, отходящих от шин подстанции).
  9. Дуговая. Назначение – защита комплектных распределительных устройств (КРУ) и комплектных трансформаторных подстанций (КТП) от возгорания. Принцип работы основан на срабатывании оптических датчиков в результате повышения освещенности, а также датчиков давления при повышении давления.
  10. Дифференциально-фазная (ДФЗ). Применяются для контроля фаз на двух концах питающей линии. Если ток превышает уставку, реле срабатывает.

Отдельно хотелось бы также рассмотреть виды электроавтоматики, назначение которой в отличие от релейной защиты наоборот включать питание обратно. Итак, в современных РЗА используют автоматику следующего вида:

  1. Автоматический ввод резерва (АВР). Такую автоматику часто используют при подключении генератора к сети, как резервного источника электроснабжения.
  2. Автоматическое повторное включение (АПВ). Область применения – ЛЭП напряжением 1 кВ и выше, а также сборные шины подстанций, электродвигатели и трансформаторы.
  3. Автоматическая частотная разгрузка, которая отключает сторонние приборы при понижении частоты в сети.

Помимо этого существуют следующие виды автоматики:

Вот мы и рассмотрели назначение и области применения релейной защиты. Последнее, о чем хотелось бы рассказать – из чего состоит РЗА.

Конструкция РЗА

Устройство релейной защиты представляет собой схему из следующих частей:

  1. Пусковые органы – реле напряжения, тока, мощности. Предназначены для контроля режима работы электрооборудования, а также обнаружения нарушений в цепи.
  2. Измерительные органы – могут также находиться в пусковых органах (реле тока, напряжения). Основное назначение – запуск других устройств, подача сигнала в результате обнаружения ненормального режима работы, а также мгновенное отключение приборов или с задержкой по времени.
  3. Логическая часть. Представлена таймерами, а также промежуточными и указательными реле.
  4. Исполнительная часть. Отвечает непосредственно за отключение или же включение коммутационных аппаратов.
  5. Передающая часть. Может быть использована в дифференциально-фазной защите.

Напоследок рекомендуем вам просмотреть полезное видео по теме:

РЗА в энергетике для новичков

Это и все, что мы хотели рассказать вам о назначении релейной защиты и требованиях, предъявляемых к ней. Надеемся, теперь вы знаете, что такое РЗА, какая у нее область применения и из чего она состоит.

Будет полезно прочитать:

samelectrik.ru

Назначение РЗА в системах электроснабжения

Назначение автоматических устройств в системах электроснабжения

  Надежное и экономичное функционирование системы электроснабжения возможно только при автоматическом (без непосредственного участия человека-оператора) управлении. Автоматическое управление осуществляется комплексом автоматических управляющих устройств, среди которых первостепенное значение имеют устройства автоматической релейной защиты, действующие при повреждении электрических установок.

  Короткие замыкания (кз) и ненормальные режимы могут сопровождаться изменениями тока, напряжения, частоты, направления, мощности. Помимо короткого замыкания  может возникнуть: перенапряжение, утечка тока, выделение газа при разложении масла (под действием электрической дуги) внутри трансформатора и т.д. Релейную защиту можно выполнить действующей в зависимости от изменения одной или нескольких электрических величин.

Релейная защита это вид автоматики, нашедший применение в системах электроснабжения раньше других автоматических устройств:

устройство автоматического включения резерва (УАВР),

— устройство автоматического повторного включения (УАПВ),

— устройства автоматической частотной разгрузки (УАЧР), 

— устройства автоматического регулирования возбуждения синхронных генераторов (УАРВ),

—  устройства автоматического регулирования коэффициентов трансформации трансформаторов с УРПН (устройствами регулирования под нагрузкой).

   В системах электроснабжения применяются и другие устройства автоматики энергосистем, например автоматические устройства синхронизации генераторов, синхронных компенсаторов и электродвигателей, автоматические регуляторы частоты вращения и активной мощности синхронных генераторов.

   Для автоматического управления системой электроснабжения в целом и обеспечения экономичности нормальных режимов ее работы в настоящее время создается автоматизированная система управления (АСУ), построенная на основе использования цифровых универсальных и специализированных (управляющих) электронных вычислительных машин (ЭВМ).

 Должны удовлетворять ряду требований: селективность, чувствительность, быстродействие, надежность, достоверность.

 Селективность — свойство релейной защиты, действующей на отключение, определять поврежденный элемент и отключать только его.

  Если по принципу действия защита срабатывает только при коротких замыканиях на защищаемом элементе, то ее относят к защитам, обладающим абсолютной селективностью.

  Имеются защиты, которые действуют и как резервные, т. е. при повреждении на смежном элементе, если оно не отключается (относи тельная  селективность). Чувствительность РЗ — способность реагировать на возможные повреждения в минимальных режимах работы системы электроснабжения, когда изменения воздействующих величин минимальны.

Чувствительность защиты оценивают коэффициентом чувствительности, равным отношению значения воздействующей величины при повреждении в защищаемой зоне к установленному на защите значению параметра ее срабатывания.

Быстродействие защиты при коротком замыкании обеспечивает: уменьшение вероятности нарушения синхронной работы генераторов, компенсаторов и электродвигателей; снижение продолжительности работы электроприемников при пониженном напряжении; снижение торможения асинхронных электродвигателей и нарушений технологических процессов; уменьшение разрушений изоляции и токоведущих частей токами к.з.; снижение вероятности несчастных случаев; повышение эффективности УАПВ и УАВР.

Под надежностью применительно к релейной защите, автоматике и телемеханике понимают свойство этих устройств выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.

Достоверность оценивает качество передачи информации (абсолютная погрешность —  разность между значениями измеряемой величины, отсчитанными по шкале приемного измерительного прибора на ДП и шкале образцового прибора, установленного на КП). Смотри рис. ниже: трехступенчатая схема селективности с токами защиты и диаграммы токов короткого замыкания (КЗ):

 

 Выбор параметров максимальной токовой защиты

Выбор выдержки времени

Δt —  ступень селективности, t1=t2+Δt                                    

Выбор тока срабатывания

При выборе тока срабатывания защиты Iс.з необходимо исходить из условий возврата измерительного органа в начальное положение после его срабатывания при отключении внешнего короткого замыкания. Ток возврата защиты больше максимально возможного тока в линии Iз mах после отключения внешнего короткого замыкания , т. е. Iв.з > Iз mах.

 Ток Iз mах обычно больше длительно существующего максимального рабочего тока Iраб mах , что учитывается коэффициентом самозапуска kсз ≈2,5÷3. В связи с этим селективное действие защиты обеспечивается, если Iв.з > kс.зIраб mах или с учетом коэффициента запаса  kзап,

Iв.з = kс.зIраб mахkзап                                                       

Коэффициент запаса (погрешности реле, неточности расчета) kзап  = 1,1÷1,2.

Iс.з= kзап kс.зIраб mах/kв                                                    

Чувствительность максимальной токовой защиты характеризуется коэффициентом чувствительности,

kч=Iр / Iс. р                                                                      

Проверку чувствительности производят по минимальному току к. з. Iк min. . kч> 1,5(ПУЭ).

Продолжение раздела в РЗА →  Токовая отсечка со ступенчатой характеристикой выдержки времени.  

energetik.com.ru

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем




Стр 1 из 3Следующая ⇒

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Учебное пособие

 

Курск

Издательство Курской государственной

сельскохозяйственной академии

   
 
 
 


Печатается по решению методического

совета ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА»

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем:

учебное пособие [Текст] [ Эл. ресурс] / сост.: Р.И. Сафронов, И.М. Солопова – Курск: Изд-во Курск. Гос. с.-х. ак., 2012. – 40с.

Учебное пособие подготовлено в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки бакалавров 140400.62 Электроэнергетика и электротехника. В нем приведены принципы действия защит, основные элементы автоматизации в системах промышленного электроснабжения.

Для студентов сельскохозяйственной академии, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 140400.62 Электроэнергетика и электротехника.

 

 

Рецензент:

Коняев Н.В., к.т.н., доцент

Варавин В.И., к.т.н., доцент

 

 

Ó ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА», 2012

УДК 621.31(075)

ББК 31.2я 7

Р36

 

 

     
  
 
  
 
 


Введение

Основные положения

При проектировании и эксплуатации любой электроэнергетической системы приходится считаться с возможностью возникновения в ней повреждений и ненормальных режимов работы. Наиболее распространенными и в то же время наиболее опасными видами повреждений в них являются короткие замыкания (КЗ). Одним из основных видов ненормальных режимов работы являются перегрузки. В перегруженном элементе возникают токи, превосходящие длительно допустимые для него значения. Температура токоведущих и других частей может при этом недопустимо повышаться, сами они деформироваться, а их изоляция ускоренно изнашиваться или даже разрушаться.

Повреждения и ненормальные режимы работы могут приводить к возникновению в системе аварий, под которыми обычно понимаются вынужденные нарушения нормальной работы всей системы или ее части, сопровождающиеся определенным недоотпуском энергии потребителям, недопустимым ухудшением ее качества или разрушением основного оборудования.


По условиям обеспечения бесперебойной работы непо­врежденной части системы и уменьшения размеров повреждения оборудования время отключения КЗ должно быть по возможности малым, часто это десятые, а иногда и сотые доли секунды. Необходимо также иметь в виду, что КЗ в любом месте системы ввиду взаимосвязанности всех ее элементов в той или иной мере немедленно отражаются на работе значительной ее части. Совершенно очевидно, что дежурный персонал не в состоянии в требуемое малое время отметить возникновение КЗ, выявить поврежденный элемент и дать сигнал на отключение его выключателей. Поэтому электрические установки снабжаются автоматически действующими устройствами — релейной защитой или предохранителями, осуществляющими защиту от повреждений и некоторых ненормальных режимов работы.

Основным назначением релейной защиты является автоматическое отключение поврежденного элемента (как правило, при КЗ) от остальной, неповрежденной части системы при помощи выключателей. Таким образом, она является одним из видов противоаварийной автоматики систем. Важность этого вида автоматики определяется тем, что без нее вообще невозможна бесперебойная работа электроэнергетических установок. Следует отметить, что некоторые виды повреждений, например однофазные замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью, непосредственно не нарушают работу системы. В таких случаях часто допускают действие защиты только на сигнал.

Дополнительным назначением релейной защиты является необходимость ее реагирования на опасные ненормальные режимы работы элементов системы. В зависимости от их вида и условий эксплуатации установки защита действует на сигнал или отключение выключателей тех элементов, оставлять которые на некоторое время в работе нежелательно или даже недопустимо, так как это может привести к возникновению повреждения или аварии. Релейную защиту, которая должна реагировать на ненормальные режимы работы, часто целесообразно выполнять не быстродействующей, как защиту от КЗ, а с определенной выдержкой времени.



Название «релейная защита» появилось в ряде стран в связи с тем, что рассматриваемый вид противоаварийной автоматики начал осуществляться с использованием электромеханических аппаратов, названных реле. В дальнейшем этот термин получил всеобщее признание и был узаконен в Международном электротехническом словаре, сыгравшем большую роль в становлении отечественной терминологии.

Впервые реле было разработано и построено русским ученым П. Л. Шиллингом в 1830—1832 гг.

В технике релейной защиты под термином реле в соответствии с ГОСТ обычно понимают автоматически действующий аппарат, предназначенный при заданном значении воздействующей величины, характеризующей определенные внешние явления, производить скачкообразное изменение в электрических цепях управления или сигнализации. Реле, применяемые для осуществления защит, обычно имеют электрические воздействующие величины и называются электрическими. В соответствии с ГОСТ электрические реле имеют пять основных функциональных частей: воспринимающую, преобразующую , сравнивающую, исполнительную и замедляющую. В реле, реагирующих более чем на одну величину, может иметься несколько однотипных частей.

Кроме перечисленных реле могут иметь и дополнительные функциональные части, например задающие , в которых производятся определенные настройки.

Существует много способов классификации реле. Они для электро­установок могут быть, например, классифицированы как: электромеханические — с подвижными элементами и статические — без подвижных элементов; максимальные и минимальные — срабатывающие при увеличении или соответственно уменьшении воздействующей ве­личины; тока, напряжения, направления мощности, измерительные и логические и т. Д.

Первоначально реле выполнялись электромеханическими. В даль­нейшем все большее применение получают статические реле (преиму­щественно полупроводниковые). В настоящее время релейная защита начинает выполняться с использованием микропроцессорной техники; при этом основными элементами защиты являются уже не реле, а мик­ропроцессоры — управляемые интегральные микросхемы с программами, закладываемыми в их запоминающее устройство

Способы выполнения защит весьма разнообразны. Однако все они обычно строятся на электрических принципах, выполняются в большинстве случаев автономными устройствами и имеют в общем случае две главные части – измерительную и логическую.

Измерительная часть, включающая измерительные органы, непрерывно контролирует состояние защищаемого объекта и определяет условия срабатывания в соответствии со значениями входных воздействующих величин. Логическая часть, включающая логические органы, формирует управляющие воздействия в зависимости от комбинации и последовательности поступления на нее сигналов от измерительной части. Обычно логическая часть действует на выключатели не непосредственно, а через исполнительный орган. Измерительная часть, как правило, получает информацию о токах и напряжениях в месте включения защиты через первичные измерительные преобразователи – трансформаторы тока и напряжения.

Для продольных защит их измерительные или логические части получают информацию также с другой стороны защищаемого элемента, с другой электроустановки по вспомогательным проводам или специальным каналам связи. Для поперечных защит основные части защиты получают информацию от других элементов, присоединенных к общим шинам, по вспомогательным проводам в пределах общей для них электроустановки.

 

Раздел I

Контролируемой величины

Токовыми называются защиты с относительной селективностью, реагирующие на ток, проходящий по защищаемому элементу. Токовыми направленными называются защиты также с относительной селективностью, реагирующие на ток и направление (знак) мощности КЗ в месте их включения. Таким образом, вторая защита отличается от первой наличием дополнительного ИО, называемого органом направления мощности (ОНМ). Токовые защиты могут использоваться на любых элементах электроэнергетических систем (линиях, двигателях, трансформаторах и т. Д.), токовые направленные — на линиях, трансформаторах и в других случаях. В некоторых случаях, например на линиях, обе разновидности защит применяются одно­временно, но на разных сторонах защищаемого элемента. В данной главе рассматривается их работа применительно к защитам линий.

Защиты могут срабатывать при превышении током в месте их включения заранее установленного значения (максимальные защиты). В общем случае они выполняются со ступенчатыми, плавными (зависимыми) или комбинированными характеристиками выдержки времени

Типичными являются защиты со ступенчатыми характеристиками. Током срабатывания защиты или ее отдельных ступеней обычно называется минимальный ток в фазах линии, при котором защита (ее ступень) может срабатывать.

Действие токовой защиты рассматривается в первую очередь на примере ее применения для радиальной сети с односторонним питанием. Устройства защиты включаются только со стороны питания всех элементов и могут действовать на отключение своих выключателей.

Максимальные токовые защиты

.Током срабатывания защиты обычно называется минимальный ток в фазах линии, при котором защита может срабатывать. Током срабатывания ИО тока называется минимальный ток в ИО, при котором он срабатывает. При обычно применяемых органах тока, пи­таемых от вторичных обмоток ТА эти токи различны.

Током возврата защиты называется максимальный ток в фазах линии, при котором защита возвращается в исходное состояние, а током возврата ИО тока — максимальный ток в ИО, при котором он возвращается в исходное состояние.

Выдержки времени защит. Они выбираются по ступенчатому принципу, согласно которому должны быть больше максимальной выдержки времени предыдущих защит на ступень. Выбор выдержек времени всегда должен начинаться с защит элементов сети, наиболее удаленных от источника питания. В общем случае эти защиты уже имеют выдержки времени, обеспечивающие их селективность несрабатывания при КЗ в питаемых от подстанции потребителях. Выдержка времени последующей защиты выбирается больше максимальной выдержки времени защит подстанции.

Ток срабатывания. Он всегда должен быть больше максимального рабочего тока в защищаемой линии. Однако, как правило, определяется более тяжелыми условиями.

Для сравнительной оценки чувствительности схемы включения органов тока при различных видах КЗ иногда используется относительный коэффициент чувствительности. Он определяется при искусственном предположении равенства первичных токов при всех учитываемых видах КЗ.

Оценка и области применения защиты. Основным преимуществом защиты является ее простота, особенно при использовании реле тока с ограниченно-зависимыми характеристиками, работающими на оперативном переменном токе. Она широко применяется в распределительных сетях и для защиты токоприемников (например, двигателей). Для последних она выполняется без выдержки времени. В сетях она дополняется токовой отсечкой, часто встраиваемой в реле тока с выдержкой времени для ускорения отключения наиболее тяжелых для системы КЗ, возникающих вблизи места включения защи­ты.

Максимальные токовые направленные защиты

Они выбираются согласно встречно-ступенчатому принципу, по которому все защиты цепочки линий разделяются по направленности действия на две группы, в каждой из которых выдержки времени устанавливаются уже, как у ненаправленных защит, по ступенчатому принципу.

Ток срабатывания. Ток срабатывания выбирается вне зависимости от направления прохождения через нее (от шин или к шинам) мощности нагрузки. Последняя, как и мощность КЗ, обычно имеет активно-индуктивный характер.

Оценка и область применения защиты. Максимальные токовые направленные защиты обычно в сочетании с ненаправленными обеспечивают селективность несрабатывания в сети, состоящей из цепочки одиночных линий с двусторонним питанием, и в простой кольцевой сети с односторонним питанием. Нетрудно показать, что эта селективность может быть также обеспечена в сетях в виде цепочек одиночных линий с любым числом источников питания и в кольцевой сети с диагональными линиями.

Чувствительность защит для линий с двусторонним питанием при учете возможных аварийных перегрузок может быть совершенно недостаточной. Приходится также иметь в виду возможность излишних срабатываний при качаниях. Лучше дело обстоит в сетях с одним источником питания, в которых непредусмотренные аварийные перегрузки могут и не появляться; в них также не возникает вопроса отстройки от качаний.

Значительно лучшие показатели имеют токовые направленные защиты нулевой последовательности. Данные же защиты находят применение преимущественно в кольцевых сетях с одной точкой питания напряжением до 35 кВ в случае, если их выдержки времени оказываются допустимыми.

 

Раздел II

Раздел III

Защита линий 6-10 кВ

По линиям 6—10 кВ может осуществляться питание городских, промышленных и сельскохозяйственных потребителей. Они бывают кабельные (преимущественно в промышленных и городских сетях) и воздушные (преимущественно в сельскохозяйственных сетях) и образуют сети различной конфигурации, понижающие трансформаторы которых часто имеют небольшую мощность и защищаются от КЗ предохранителями. В нормальных режимах линии обычно работают как радиальные с односторонним питанием; поэтому для защиты от КЗ, как правило, оказывается достаточной токовая релейная защита. Для обеспечения бесперебойного питания потребителей предусматривается ряд мероприятий. К ним в первую очередь относятся следующие: осуществление резервного питания по другой линии, питаемой от той же подстанции или другого синхронно работающего источника, с помощью АВР или специального сетевого резервирования, часто используемого в существующих сельскохозяйственных сетях; применение АПВ поврежденной линии, которое эффективно в воздушных сетях и малоэффективно в кабельных; выполнение защит с возможно малыми временами срабатывания или без выдержки времени, последнее считается обязательным на нереактивированных линиях, на шинах подстанции при питании по линиям синхронных двигателей и других потребителей, не допускающих затяжки в ликвидации КЗ; в связи с этим допускается неселективная работа защиты линии в сочетании с АВР и АПВ, исправляющими по возможности допущенные излишние срабатывания.

На линиях обычно используется единственная защита, которая должна осуществлять и дальнее резервирование.

Сети 6—10 кВ имеют нейтрали изолированные или заземленные через дугогасящие реакторы. Поэтому защиты от КЗ должны учитывать только многофазные повреждения.

Защита линий 20-35 кВ

Сети 20 и 35 кВ работают с теми же режимами заземления нейтралей, что и сети 6—10 кВ. Поэтому защиты линий 20 и 35 кВ должны реагировать на аналогичные виды повреждений. Защиты от КЗ выполняются двухфазными.

Для одиночных линий с односторонним питанием стремятся применять более простые токовые ступенчатые защиты. Допускается при наличии у линии нескольких последовательных участков для обеспечения быстрого отключения тяжелых повреждений выполнять первые ступени защит неселективными, исправляя их излишние срабатывания устройствами поочередного АПВ.

Сети 20 и 35 кВ часто имеют кольцевую конфигурацию, параллельные цепи, в них возможно наличие двух источников питания. В таких сетях применение только токовых ступенчатых направленных защит часто невозможно или неэффективно. В этих случаях используются дистанционные, обычно односистемные, защиты с ИО полного сопро­тивления. Для одиночных цепей используются единственные защиты, осуществляющие и дальнее резервирование. Дополнительно на параллельных цепях предусматриваются поперечные дифференциальные токовые направленные защиты. При направленных защитах дополнительно устанавливаются токовые ненаправленные отсечки от многофазных КЗ.

Защита линий 110-220 кВ

Сети, как правило, работают с глухозаземленными нейтралями. Поэтому защиты выполняются как от многофазных, так и от однофазных КЗ. Сети часто имеют сложную конфигурацию, несколько источников питания. Поэтому для защиты от многофазных КЗ (включая часто применяются дистанционные ступенчатые защиты с разными характеристиками) органов сопротивления, снабжаемые блокировками от качаний и нарушений вторичных цепей TV.

 

Раздел IV

Противоаварийной автоматики

Раздел V

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. Основные положения. 3

Раздел I .Принцип действия защит, фиксирующих отклонение

контролируемой величины. 6

Раздел II. Принцип действия защит, основанных на сравнении контролируемых величин. 10

Раздел III. Особенности защиты основного электрооборудования электроэнергетических систем. 17

Раздел IV. АВР, АПВ и АЧР как первые ступени противоаварийной автоматики. 23

Раздел V. Технологическая автоматика в электроэнергетических системах. Включение синхронных генераторов на параллельную

работу. 33

Список используемых источников38

 

 

Учебное издание

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Учебное пособие

 

Составители: Сафронов Руслан Игоревич

Солопова Ирина Михайловна

 

 

Корректор Р.П. Ломакина

Компьютерный набор и верстка Л.В. Арбузовой

 

Издательство Курской государственной

сельскохозяйственной академии

305021, г. Курск, ул. К. Маркса, д. 70

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Учебное пособие

 

Курск

Издательство Курской государственной

сельскохозяйственной академии

   
 
 
 


Печатается по решению методического

совета ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА»

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем:

учебное пособие [Текст] [ Эл. ресурс] / сост.: Р.И. Сафронов, И.М. Солопова – Курск: Изд-во Курск. Гос. с.-х. ак., 2012. – 40с.

Учебное пособие подготовлено в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки бакалавров 140400.62 Электроэнергетика и электротехника. В нем приведены принципы действия защит, основные элементы автоматизации в системах промышленного электроснабжения.

Для студентов сельскохозяйственной академии, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 140400.62 Электроэнергетика и электротехника.

 

 

Рецензент:

Коняев Н.В., к.т.н., доцент

Варавин В.И., к.т.н., доцент

 

 

Ó ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА», 2012

УДК 621.31(075)

ББК 31.2я 7

Р36

 

 

     
  
 
  
 
 


Введение

Основные положения

При проектировании и эксплуатации любой электроэнергетической системы приходится считаться с возможностью возникновения в ней повреждений и ненормальных режимов работы. Наиболее распространенными и в то же время наиболее опасными видами повреждений в них являются короткие замыкания (КЗ). Одним из основных видов ненормальных режимов работы являются перегрузки. В перегруженном элементе возникают токи, превосходящие длительно допустимые для него значения. Температура токоведущих и других частей может при этом недопустимо повышаться, сами они деформироваться, а их изоляция ускоренно изнашиваться или даже разрушаться.

Повреждения и ненормальные режимы работы могут приводить к возникновению в системе аварий, под которыми обычно понимаются вынужденные нарушения нормальной работы всей системы или ее части, сопровождающиеся определенным недоотпуском энергии потребителям, недопустимым ухудшением ее качества или разрушением основного оборудования.

По условиям обеспечения бесперебойной работы непо­врежденной части системы и уменьшения размеров повреждения оборудования время отключения КЗ должно быть по возможности малым, часто это десятые, а иногда и сотые доли секунды. Необходимо также иметь в виду, что КЗ в любом месте системы ввиду взаимосвязанности всех ее элементов в той или иной мере немедленно отражаются на работе значительной ее части. Совершенно очевидно, что дежурный персонал не в состоянии в требуемое малое время отметить возникновение КЗ, выявить поврежденный элемент и дать сигнал на отключение его выключателей. Поэтому электрические установки снабжаются автоматически действующими устройствами — релейной защитой или предохранителями, осуществляющими защиту от повреждений и некоторых ненормальных режимов работы.

Основным назначением релейной защиты является автоматическое отключение поврежденного элемента (как правило, при КЗ) от остальной, неповрежденной части системы при помощи выключателей. Таким образом, она является одним из видов противоаварийной автоматики систем. Важность этого вида автоматики определяется тем, что без нее вообще невозможна бесперебойная работа электроэнергетических установок. Следует отметить, что некоторые виды повреждений, например однофазные замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью, непосредственно не нарушают работу системы. В таких случаях часто допускают действие защиты только на сигнал.

Дополнительным назначением релейной защиты является необходимость ее реагирования на опасные ненормальные режимы работы элементов системы. В зависимости от их вида и условий эксплуатации установки защита действует на сигнал или отключение выключателей тех элементов, оставлять которые на некоторое время в работе нежелательно или даже недопустимо, так как это может привести к возникновению повреждения или аварии. Релейную защиту, которая должна реагировать на ненормальные режимы работы, часто целесообразно выполнять не быстродействующей, как защиту от КЗ, а с определенной выдержкой времени.

Название «релейная защита» появилось в ряде стран в связи с тем, что рассматриваемый вид противоаварийной автоматики начал осуществляться с использованием электромеханических аппаратов, названных реле. В дальнейшем этот термин получил всеобщее признание и был узаконен в Международном электротехническом словаре, сыгравшем большую роль в становлении отечественной терминологии.

Впервые реле было разработано и построено русским ученым П. Л. Шиллингом в 1830—1832 гг.

В технике релейной защиты под термином реле в соответствии с ГОСТ обычно понимают автоматически действующий аппарат, предназначенный при заданном значении воздействующей величины, характеризующей определенные внешние явления, производить скачкообразное изменение в электрических цепях управления или сигнализации. Реле, применяемые для осуществления защит, обычно имеют электрические воздействующие величины и называются электрическими. В соответствии с ГОСТ электрические реле имеют пять основных функциональных частей: воспринимающую, преобразующую , сравнивающую, исполнительную и замедляющую. В реле, реагирующих более чем на одну величину, может иметься несколько однотипных частей.

Кроме перечисленных реле могут иметь и дополнительные функциональные части, например задающие , в которых производятся определенные настройки.

Существует много способов классификации реле. Они для электро­установок могут быть, например, классифицированы как: электромеханические — с подвижными элементами и статические — без подвижных элементов; максимальные и минимальные — срабатывающие при увеличении или соответственно уменьшении воздействующей ве­личины; тока, напряжения, направления мощности, измерительные и логические и т. Д.

Первоначально реле выполнялись электромеханическими. В даль­нейшем все большее применение получают статические реле (преиму­щественно полупроводниковые). В настоящее время релейная защита начинает выполняться с использованием микропроцессорной техники; при этом основными элементами защиты являются уже не реле, а мик­ропроцессоры — управляемые интегральные микросхемы с программами, закладываемыми в их запоминающее устройство

Способы выполнения защит весьма разнообразны. Однако все они обычно строятся на электрических принципах, выполняются в большинстве случаев автономными устройствами и имеют в общем случае две главные части – измерительную и логическую.

Измерительная часть, включающая измерительные органы, непрерывно контролирует состояние защищаемого объекта и определяет условия срабатывания в соответствии со значениями входных воздействующих величин. Логическая часть, включающая логические органы, формирует управляющие воздействия в зависимости от комбинации и последовательности поступления на нее сигналов от измерительной части. Обычно логическая часть действует на выключатели не непосредственно, а через исполнительный орган. Измерительная часть, как правило, получает информацию о токах и напряжениях в месте включения защиты через первичные измерительные преобразователи – трансформаторы тока и напряжения.

Для продольных защит их измерительные или логические части получают информацию также с другой стороны защищаемого элемента, с другой электроустановки по вспомогательным проводам или специальным каналам связи. Для поперечных защит основные части защиты получают информацию от других элементов, присоединенных к общим шинам, по вспомогательным проводам в пределах общей для них электроустановки.

 

Раздел I



Рекомендуемые страницы:

lektsia.com

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о