Оглавление
1. Общие сведения о релейной защите (РЗ). Назначение РЗ, функции и свойства. Основные понятия РЗА. 3
2. Структурная схема устройств РЗА. Пусковые и измерительные органы РЗА. 11
Короткие замыкания и метод симметричных составляющих 14
3. Измерительная часть устройств РЗА. Измерительные трансформаторы. Общие сведения. Схема замещения ТТ, схемы соединения ТТ и ТН. Коэффициент схемы. 45
5. Ступенчатые защиты. Токовые защиты от междуфазных КЗ. Токовая отсечка (ТО), максимальная токовая защита (МТЗ) ЛЭП с 1-сторонним питанием. Условия выбора уставок, оценка чувствительности защит. Особенности задания выдержек времени: независимый и зависимый принципы. 60
6. Способы повышения чувствительности защит. ТО, МТЗ с блокировкой по напряжению. Условия выбора уставок. 75
7. Направленные защиты. Схемы включения реле направления мощности. Направленная МТЗ ЛЭП с 2 -ним питанием. ТО сетей с 2-ним питанием. Условия выбора уставок. 89
9. Дистанционный принцип. Дистанционные защиты. 3-х ступенчатая дистанционная защита. Условия выбора уставок. 104
Электромеханические реле 117
Индукционные реле 122
Блоки испытательные БИ-4, БИ-4М, БИ-6, БИ-6М 129
Статическое реле 137
Фильтры симметричных составляющих 159
Микропроцессорные устройства релейной защиты 176
10. Защиты абсолютной селективности. Дифференциальный принцип. Продольная дифференциальная защита. Методы повышения чувствительности защит. Условия выбора уставок. 196
11. Поперечная дифференциальная защита. Область применения. 205
19. РЗ генераторов. Виды повреждений и ненормальных режимов работы генераторов. Основные требования к защитам. Продольная дифференциальная защита. Поперечная дифференциальная защита. Защиты от симметричных и несимметричных кз и перегрузок. Защита замыканий на землю в обмотке статора. Защита от замыканий в 1-ой и в 2-х точках обмотки ротора. 207
20. РЗ блоков генератор-трансформатор и блоков генератор-трансформатор-линия. Особенности защит блоков. 240
1. Общие сведения о релейной защите (рз). Назначение рз, функции и свойства. Основные понятия рза.
Реле – это устройства, автоматически осуществляющие скачкообразные изменения (переключения) в цепях управления или непосредственно воздействующие на механизмы под влиянием каких-либо факторов, достигших заданного значения.
Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная работа энергосистем. Основная задача – надежное снабжение потребителей электроэнергией.
Предотвращение возникновения аварий или их развития при повреждениях в электрической части энергосистемы часто может быть обеспечено путем быстрого отключения поврежденного элемента. Поэтому электрические установки снабжаются автоматически действующими устройствами – релейной защитой. Выявление и отключение повреждений следует производить очень быстро – в течение сотых и десятых долей секунды.
РЗ осуществляет непрерывный контроль за состоянием всех элементов ЭЭС и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений РЗ должна выявить повреждённый участок и отключить его от ЭЭС, воздействуя на специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения. При возникновении ненормальных режимов РЗ также должна выявить их и в зависимости от характера нарушения либо отключать оборудование, если возникла опасность его повреждения, либо производить автоматические операции, необходимые для восстановления нормального режима, либо осуществлять сигнализацию оперативному персоналу, который должен принимать меры к ликвидации ненормальности.
Релейная защита (РЗ) – это комплекс автоматических устройств, предназначенных для быстрого выявления и отделения от сети поврежденных элементов этой сети (при их повреждениях и в аварийных ситуациях) с целью обеспечения нормальной работы исправной части сети.
Основное назначение РЗ:
1) Выявление короткого замыкания и быстрое отключение поврежденного участка от неповрежденной части. 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.
2) Выявление анормального режима и подача предупредительных сигналов или проведение операций, необходимых для восстановления нормального режима. В зависимости от их вида и условий эксплуатации установки (например, наличия или отсутствия постоянного дежурного персонала! 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.
Функции релейной защиты заключаются как в срабатывании при внутренних повреждениях, так и в несрабатывании в случаях внешних повреждений, а также в несрабатывании в нормальных и ненормальных режимах работы электрической системы при отсутствии в ней повреждений.
По выполняемым функциям защиты делятся на основные и резервные. Основной называется защита, предназначенная для работы при всех или части видов КЗ (например, только при многофазных КЗ) в пределах всего защищаемого элемента (например, 100 % длины линии) со временем, меньшим, чем у других установленных защит. Резервной называется защита, предусматриваемая для работы вместо основной данного элемента в случаях ее отказа или вывода из работы (ближнее резервирование), а также вместо защит смежных элементов при их отказе или в случаях отказов выключателей смежных элементов (дальнее резервирование).
Выполнение заданных функций в процессе эксплуатации защиты может иногда срываться, например, вследствие погрешностей органов защиты, выхода из строя ее элементов, т. е. имеют место отказы функционирования защиты. Отказы делятся на отказы срабатывания при требуемом срабатывании, излишние срабатывания при повреждениях с требованием несрабатывания и ложные срабатывания при отсутствии повреждения в системе.
Требования к релейной защите:
Селективность
Быстродействие
Чувствительность
Надежность
Селективность (избирательность). Основное свойство РЗ, характеризующее её способность выявлять и отделять от электрической сети только поврежденные элементы. Бывает абсолютная и относительная. Защита с абсолютной селективностью реагирует на короткие замыкания только в зоне ее действия, и не будет срабатывать при внешних коротких замыканиях. Защита с относительной селективностью реагирует как на короткие замыкания в зоне защищаемого элемента, так и в зоне смежных элементов сети (зона резервирования).
Быстродействие. Свойство релейной защиты, характеризующее скорость выявления и отделения от сети поврежденных элементов. Характеризуется временем срабатывания защиты (tс.з.). Полное время отключения складывается из времени срабатывания защиты и времени отключения выключателя tоткл = tсз + tов Устройство защиты является быстродействующим, если время его срабатывания не превышает 0,2 с. При этом, время отключения выключателя обычно не должно превышать 0,1 с. Современные быстродействующие защиты могут работать с временем 0,02 − 0,04 сек. Требование быстродействия является в ряде случаев определяющим условием для ограничения размеров разрушения оборудования, повышения эффективности автоматического повторного включения линий и сборных шин, уменьшения продолжительности снижения напряжения у потребителей и сохранения устойчивости параллельной работы генераторов, электростанций и энергосистемы в целом.
Чувствительность. Свойство,
характеризующее способность релейной
защиты выявлять повреждения в конце
установленной для нее зоны действия в
минимальном режиме работы энергосистемы.
Защита должна чувствовать те виды
повреждений и ненормальных режимов, на
которые она рассчитана, в любых состояниях
работы защищаемой электрической системы.
Чувствительность защиты характеризуется
коэффициентом чувствительности, который
для разных видов защит имеет различные
значения, указанные в действующей
редакции Правил устройства э
лектроустановок
(ПУЭ). Коэффициент чувствительности: kч
= Iк.мин / Iс.з, где Iк.мин
– минимальный ток КЗ, Iс.з –
ток срабатывания защиты.
Надежность. Свойство, характеризующее способность релейной защиты действовать правильно и безотказно при всех видах повреждений и ненормальных режимов, для устранения которых она предназначена, и не действовать в нормальных условиях, а также при таких повреждениях и нарушениях нормального режима, при которых действие данной защиты не предусмотрено.
Резервирование защит
Резервирование релейных защит производится для увеличения надежности всего комплекса РЗА на подстанции. Резервирование защит повышает стабильность всей энергосистемы и является одним из самых эффективных средств для уменьшения повреждений при коротких замыканиях и сохранения надежности потребителей. Основные причины отказа релейной защиты:
- Отказ аппаратной или программной (для цифровых терминалов) части релейной защиты;
- Отказ привода выключателя присоединения или обрыв его цепей управления;
- Повреждение токовых цепей от трансформатора тока к релейной защите;
- Повреждение цепей напряжения от трансформатора напряжения к релейной защите;
- Потеря напряжения оперативного тока на подстанции.
Ближнее резервирование предполагает установку дополнительных комплектов защит, на ответственных присоединениях. Обычно эти комплекты выполнены на других принципах работы нежели основные защиты.
Достоинства:
- Отключает свой участок при отказе основной защиты;
- Меньшая выдержка времени;
- Всегда имеют достаточную чувствительность.
Недостаток: цена, которая увеличивает не только стоимость системы РЗА, но и силовых элементов
Еще одна система ближнего резервирования – УРОВ. Устройство резервирования при отказе выключателя предназначено для отключения смежных выключателей, питающих присоединение, при отказе собственного выключателя.
Дальнее
резервирование. Любую нижестоящую
защиту резервирует вышестоящая, обычно
установленная на смежной подстанции.
Преимущество: не нужно тратить средства на дополнительные релейные защиты – резервирование осуществляется вышестоящими защитами, которые помимо своего участка защищают еще и смежный
Недостатки:
- Возможно отключение слишком большого числа потребителей;
- Большое время отключения короткого замыкания;
- Возможна недостаточная чувствительность вышестоящих защит.
Пример
резервирования релейной зашиты
Классификация защит:
По принципу действия:
токовые защиты, защиты по напряжению;
дифференциальные защиты;
дистанционные защиты;
защиты, использующие неэлектрические параметры;
защиты максимального действия;
защиты минимального действия.
По селективности:
с абсолютной селективностью;
с относительной селективностью.
По защищаемым элементам:
генераторы;
трансформаторы;
сборные шины;
линии электропередач (воздушные, кабельные);
двигатели;
другие объекты.
По элементной базе:
электромеханические реле;
статические (электронные) реле;
микропроцессорные (цифровые) защиты.