Lekcija_No_1

Требование надёжности обеспечивается совершенством принципов защиты и конструкцией аппаратуры, простотой выполнения, а также уровнем эксплуатации.

Требования к релейной защите от ненормальных режимов

Защиты от ненормальных режимов также должны обладать селективностью,

достаточной чувствительностью и надёжностью. Но быстродействия у защит от ненормальных режимов, как правило, не требуется.

Ненормальные режимы часто носят кратковременный характер и самоликвидируются. Например, при кратковременных перегрузках при пуске асинхронного электродвигателя быстрое отключение не только не является необходимым, но и может причинить ущерб потребителям. Поэтому действие на отключение защит от ненормальных режимов должно производиться с выдержкой времени и только тогда, когда наступает опасность для защищаемого оборудования.

В случаях, когда устранение ненормального режима может произвести дежурный персонал электроустановки, защита от ненормальных режимов может выполняться с действием на предупредительный сигнал.

Выводы:

1.Основные требования, предъявляемые к релейной защите от к.з.: быстродействие, селективность, чувствительность, надёжность.

2.Требования, предъявляемые к защите от ненормальных режимов: селективность, чувствительность, надёжность. Быстродействия для защит от ненормальных режимов, как правило, не требуется.

1.4.Основные органы релейной защиты.

Релейная защита для выполнения функций, соответствующих её назначению, состоит, как правило, из измерительных (пусковых) органов и логической части.

Измерительные (пусковые) органы непосредственно и непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого оборудования и реагируют на возникновение к.з. или нарушения нормального режима работы.

Логическая часть представляет собой схему, которая запускается измерительными (пусковыми) органами и формирует команды на отключение выключателей мгновенно или с выдержкой времени, запускает другие устройства, подаёт сигналы и производит прочие предусмотренные алгоритмом защиты действия.

Любую схему релейной защиты можно представить в виде функциональной схемы приведенной на рис. 1-6.

СО

Рис. 1 6. Структурная схема релейной защиты

Информация о состоянии защищаемого объекта (обычно в качестве контролируемых параметров выступает ток и напряжение) поступает на вход измерительного органа ИО от измерительных преобразователей ИП. (в качестве измерительных преобразователей обычно применяются трансформаторы тока и напряжения).

Измерительные органы ИО непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого объекта (ИО включают в себя реле тока, напряжения, мощности, сопротивления, частоты).

Логический орган защиты ЛО (логическая часть) обрабатывает сведения, поступившие от измерительного органа ИО и формирует управляющее воздействие через исполнительные элементы ИЭ на коммутационную аппаратуру (выключатели В), звуковую и световую сигнализацию. (Логическая часть состоит в основном из реле времени и промежуточных реле).

Сигнальный орган СО фиксирует срабатывание защиты в целом или её отдельных элементов. (Сигнальный орган обычно выполняется с помощью указательных реле).

Выводы:

1.Релейная защита состоит из измерительных (пусковых) органов и логической части.

2.Измерительные органы РЗ (реле тока, напряжения, мощности и т.п.) осуществляют непрерывный контроль за состоянием защищаемого объекта.

3.Логическая часть РЗ (реле времени, промежуточные реле) при возникновении к.з. или ненормальных режимов формирует управляющие воздействия на отключение коммутационных аппаратов и включает звуковую и световую сигнализацию.

1.5.Реле

Основным элементом всякой схемы релейной защиты является реле. Под термином реле принято понимать автоматически действующий аппарат, предназначенный производить скачкообразное изменение состояния управляемой цепи при заданных значениях величины, характеризующей определенное отклонение режима контролируемого объекта.

Релейная защита и автоматика включает в себя комплекс реле различного назначения, которые действуют совместно в заданной последовательности (по заданной программе). Реле замыкают или размыкают различные электрические цепи или иным способом скачкообразно изменяют их состояние (например, скачкообразно изменяют их сопротивление), или механически воздействуют на силовые аппараты (выключатели и др.).

В устройствах РЗ применяются реле электрические, механические и тепловые.

Электрические реле реагируют на электрические величины – ток, напряжение, мощность, частоту, сопротивление, угол между током и напряжением или двумя токами, или двумя напряжениями.

Механическое реле реагируют на неэлектрические величины – давление, скорость истечения жидкости или газа, скорость вращения и т.д.

Тепловые реле реагируют на количество выделенного тепла или изменение температуры.

Наибольшее распространение в релейной защите и автоматике получили электрические реле.

Классификация электрических реле

Все реле по назначению условно можно разделить на три группы.

I.Основные реле, непосредственно реагирующие на изменение контролируемых величин, например, напряжения, мощности, частоты, сопротивления

ит.д. (реле тока, напряжения, мощности, частоты, сопротивления).

II.Вспомогательные реле, управляемые другими реле и выполняющие функции введения выдержек времени, размножения контактов, передачи команд от одних реле к другим, воздействия на выключатели и т.п. (реле времени, промежуточные реле).

III. Сигнальные (указательные) реле, фиксирующие действие защиты и управляющие звуковыми и световыми сигналами (указательные реле).

Все реле имеют: воспринимающий (измерительный) орган, который непосредственно воспринимает изменение электрических величин, подведённых к реле, и производит соответствующие им изменения в других органах реле; исполнительный орган, который, воздействует на внешние цепи, производит отключение выключателей, подачу предупредительных сигналов или запуск других реле. Частным случаем исполнительного органа являются контакты реле.

Некоторые реле имеют орган замедления или выдержки времени.

В зависимости от электрической величины, на которую реагирует воспринимающий орган, электрические реле бывают: токовые, напряжения,

мощности, сопротивления, частоты и т.д., а по характеру изменения воздействующей величины делятся на реле максимальные и реле минимальные. Максимальные реле работают, когда значение воздействующей величины превосходят заданной, а минимальные – когда значение воздействующей величины снижается ниже заданной.

По способу включения воспринимающего органа различаются реле первичные, у которых воспринимающий орган включается непосредственно в цепь защищаемого элемента, и реле вторичные, у которых воспринимающий орган включается через измерительные трансформаторы тока и напряжения. На рисунке 1-7 изображены способы включения реле.

которых воздействует на привод выключателя с помощью оперативного тока. Защита с вторичным реле прямого действия показана на рис. 1-8, а. Реле 1

срабатывает, когда электромагнитная сила Fэ становится больше силы Fn противодействующей пружины. При срабатывании реле его подвижная система воздействует непосредственно (прямо) на расцепляющий рычаг 3 выключателя, после чего выключатель отключается под действием пружины 4.

Рис.1 8. Вторичные реле

а) прямого;

Защита с вторичным реле косвенного действия изображена на рис. 1-8,б. При срабатывании реле 1 его контакты замыкают цепь обмотки электромагнита 2, называемого катушкой (соленоидом) отключения выключателя. Под действием напряжения U, подводимого к катушке отключения 2 от специального источника, сердечник 3 катушки отключения преодолевает сопротивление Fn пружины 5 и освобождает защелку 4 и выключатель отключается под действием пружины 6.

Практическое применение получили следующие три группы реле:

1.Первичные реле прямого действия. В эту группу входят: реле максимального тока, действующие мгновенно и с замедлением; реле минимального напряжения мгновенного действия и электротепловые реле (тепловые расценители). Первичные реле прямого действия встраиваются непосредственно в выключатели, автоматы и магнитные пускатели.

2.Вторичные реле прямого действия. В эту группу входят реле максимального тока и минимального напряжения, действующие мгновенно или с выдержкой времени. Реле выполняются на электромагнитном принципе и встраиваются в приводы выключателей.

3.Вторичные реле косвенного действия. В эту основную и наиболее

многочисленную группу входят почти все типы реле тока, напряжения, мощности, сопротивления и частоты, а также реле времени, промежуточные и сигнальные реле.

По принципу действия электрические реле разделяются на следующие группы:

–электромагнитные реле, работа которых основана на воздействии магнитного потока обтекаемой током обмотки на ферромагнитный якорь;

–поляризованные реле – электромагнитное реле со вспомогательным поляризующим магнитным полем;

–магнитоэлектрические реле, работа которых основана на взаимодействии постоянного магнита и обтекаемой током обмотки;

–индукционные реле, работа которых основана на взаимодействии магнитных полей неподвижных обмоток с магнитными полями токов, индуктируемых в подвижном элементе;

–полупроводниковые реле, работа которых основана на использовании свойств полупроводниковых приборов.

Выводы:

1.Основным элементом любой схемы РЗ являются реле – автоматически действующие аппараты предназначенные производить скачкообразное изменение выходной (управляемой) цепи при заданных значениях входной величины.

2.В устройствах РЗ применяются электрические, механические и тепловые реле.

3.Электрические реле в зависимости от воздействующей величины бывают: токовые, напряжения, мощности, сопротивления и др.

4.По принципу действия электрические реле разделяются на: электромагнитные, поляризованные, магнитоэлектрические, индукционные, полупроводниковые (электронные) и др.

5.По характеру изменения воздействующей величины реле подразделяются на реле максимальные и реле минимальные.

6.По способу включения реле различаются на реле первичные и реле вторичные.

7.По способу воздействия различают реле прямого действия и реле косвенного действия.

1.6.Изображение реле на схемах релейной защиты.

Для изображения на чертежах схем релейной защиты применяются специальные условные обозначения электрических машин, аппаратов, реле, приборов и др. Условные обозначения периодически пересматриваются и вводятся для обязательного применения ГОСТами.

В книгах и другой технической литературе, изданной в разное время, могут встретиться различные условные обозначения одних и тех же элементов схемы. Аппараты изображаются на схемах, как правило, в положениях, соответствующих отсутствию напряжения во всех цепях. Для схем РЗ

допускается изображение контактов реле в рабочем положении готовности к действию, т.к. при этом обеспечивается большая наглядность и облегчается понимание принципов работы схем релейной защиты и автоматики.

Примеры условных графических обозначений элементов электрических схем встречающихся в старой технической литературе приведены на рис. 1-9.

Рис. 1-9. Примеры условных графических обозначений элементов электрических схем встречающихся в технической литературе:

а) обозначение реле тока для совмещенных схем (у реле других типов вписываются буквы: напряжения Н, мощности М, сопротивления С, времени В, промежуточное П, указательное У);

б) контакт электрического реле и др. аппаратов замыкающий; в) контакт реле размыкающий;

В таблицег) контакт1-3замыкающийпредставленывыдержкойпримерывремениусловных; обозначений реле и их

контактов в соответствии с требованиями Единой системы конструкторской

д) контакт размыкающий с выдержкой времени;

документации (ЕСКД).

е) обмотка реле токовая; ж) обмотка реле напряжения.

Таблица 1-3

Условные обозначения реле

В зависимости от назначения применяются следующие виды схем релейной защиты и автоматики:

−принципиальные совмещенные;

−принципиальные развернутые;

−монтажные;

−принципиально-монтажные;

−структурные (функциональные).

Принципиальные совмещенные схемы релейной защиты, автоматики, цепей управления выполняются совместно на одном чертеже со схемами соединения первичных цепей. Все реле и другие аппараты изображаются условными обозначениями также в совмещенном виде. Схемы внутренних соединений реле, их зажимы и источники питания оперативным током не показываются. Пример принципиальной совмещённой схемы показан на рис. 1-10,а.

Рис.1 10

б) развёрнутая схема токовых цепей;

Принципиальные совмещенные схемы наиболее наглядно показывают связь между реле и другими аппаратами, а также последовательность их действий. Однако в сложных схемах РЗА принципиальные совмещенные схемы утрачивают свою наглядность. В этих случаях пользуются принципиальными развернутыми схемами.

Принципиальные развернутые схемы (рис. 1-10 б,в,г) выполняются по отдельным цепям: тока, напряжения, оперативного тока, сигнализации и т.д. В этих схемах реле и другие аппараты изображаются в расчлененном виде, т.е. обмотки реле изображаются в одной части схемы, контакты – в других. Сложные развёрнутые схемы поясняются подписями, указывающими назначение отдельных цепей.

Монтажные схемы представляют собой рабочие чертежи, по которым производится монтаж панелей релейной защиты, автоматики, управления, сигнализации и др. На монтажных схемах реле, приборы, зажимы и соединяющие их провода располагаются, как на панели, и маркируются. Монтажные схемы, на

которых отражены все фактические соединения, выполненные при монтаже и наладке, называются исполнительными.

Принципиально-монтажные схемы это принципиальные схемы РЗА, на которых указываются номера клемм и зажимов реле, приборов с указанием маркировки цепей. По принципиально-монтажным схемам, как правило, удобно выполнять работы по техническому обслуживанию устройств релейной защиты и автоматики.

Структурные схемы применяются для изображения общей структуры устройств релейной защиты и автоматики без выделения отдельных реле и других аппаратов. Они изображаются не с помощью условных обозначений, а в виде целых узлов или органов устройства и взаимных связей между ними. Узлы и связи между органами изображаются прямоугольниками, в которые помещаются надписи и условные индексы, поясняющие функциональное назначение данного узла или органа. Примером структурной схемы может быть схема и изображенная на рис. 1-6.

Выводы:

1.Электрические аппараты, электрические машины, реле изображаются на схемах РЗ при помощи специальных условных обозначений.

2.В зависимости от назначения применяются следующие виды схем РЗ и автоматики: принципиальные совмещенные, принципиальные развернутые, монтажные, принципиальномонтажные, структурные (функциональные).

1.7.Оперативный ток

Реле косвенного действия воздействуют на включение и отключение выключателей через специальные включающие и отключающие электромагниты путём подачи в них тока в отличие от реле прямого действия, которые при срабатывании производят отключение или включение выключателей механическим способом.

Оперативным током называется ток, при помощи которого производится управление выключателями, а источники этого тока – источниками оперативного тока.

Оперативный ток используется также для питания вспомогательных реле в схемах релейной защиты и автоматики (промежуточных, реле времени, указательных), а также для работы световой и звуковой сигнализации.

Источники оперативного тока должны обеспечивать высокую степень надёжности, быть постоянно готовы к действию и обеспечивать необходимую величину напряжения или тока в обмотках электромагнитов включения и отключения коммутационных аппаратов (выключателей и разъединителей).

Для управления выключателями и питания устройств РЗА в электроустановках используются два вида оперативного тока:

постоянный и переменный.

Постоянный оперативный ток

Основными источниками постоянного оперативного тока являются аккумуляторные батареи (АБ) с зарядными устройствами. Стандартными величинами номинальных напряжений постоянного оперативного тока приняты 24, 48, 110 и 220 В.

Для питания устройств РЗА, управления выключателями, аварийной и предупредительной сигнализации, а также других устройств, требующих независимого источника постоянного тока

создаётся распределительная сеть (рис. 1-11). Для заряда АБ используются зарядные агрегаты выпрямительные или электромашинные. Электромашинные агрегаты состоят из асинхронного электродвигателя и генератора постоянного тока.

Распределительная сеть постоянного оперативного тока делится на отдельные участки так, чтобы повреждение на одном из них не нарушало работу других.