Назначение релейной защиты

Энергетическая система представляет собой сложную многозвенную техническую систему, предназначенную для производства, распределения и потребления электроэнергии. Процессы, происходящие в энергосистеме, отличаются быстротой, взаимосвязанностью, единством процессов производства, распределения и потребления электроэнергии. Управление ими без применения специальных технических средств, называемых средствами автоматического управления, в большинстве случаев оказывается невозможным.

Условно, все устройства автоматики по своему назначению и области применения можно разделить на следующие две большие группы: местную и системную технологическую автоматику, местную и системную противоаварийную автоматику.

Технологическая автоматика обеспечивает автоматическое управление в нормальном режиме:

· пуск блоков турбина-генератор и включение на параллельную работу синхронных генераторов;

· автоматическое регулирование напряжения и реактивной мощности на шинах электростанции;

· автоматическое регулирование частоты и обеспечения режима заданной нагрузки электростанции;

· оптимальное распределение электрической нагрузки между блоками;

· регулирование напряжения в распределительной сети;

· регулирование частоты и перетоков мощности и т.п.

Назначением противоаварийной автоматики является предотвращение или наиболее эффективная ликвидация последствий аварий:

· релейная защита электрооборудования от коротких замыканий и ненормальных режимов;

· автоматическое повторное включение;

· автоматическое включение резерва;

· автоматическая частотная разгрузка;

· автоматическая ликвидация асинхронного режима.

· автоматика предотвращения нарушения устойчивости и т.д.

Из перечисленных видов устройств автоматики особо выделяется релейная защита, изучающая поведение электроэнергетической системы и ее элементов в режимах глубоких возмущающих воздействий и скачкообразных изменений электрических параметров. Эти возмущения вызываются различного рода короткими замыканиями, которых могут возникнуть по причинам:

· пробоя или перекрытия изоляторов линий электропередач в случае грозовых перенапряжений или при их загрязнении;

· обрыва проводов или грозозащитных тросов из-за обледенения и вибраций;

· механических повреждений опор, поломке изоляторов разъединителей, схлестывании проводов;

· ошибочного действия оперативного персонала;

· заводских дефектов оборудования и ряда других факторов.

Управление энергосистемой при нарушении ее нормальных режимов тесно связано с работой релейной защиты. Поэтому изложения материала целесообразно начать с рассмотрения этого вида автоматики. Требование безаварийности и надежности энергоснабжения закладывается уже на стадии проектирования энергосистемы за счет оптимального выбора источника электроэнергии (уголь, газ, вода или другое), расположения электростанций, передачи мощности, учета характеристик нагрузок и перспектив их роста, способов регулирования напряжения и частоты, планированием режимов работы и т.п. И все же полностью исключить факт отказа оборудования из-за коротких замыканий нельзя.

На релейную защиту возлагаются следующие функции:

1.Автоматическое выявление поврежденного элемента с последующей его локализацией. Защита подает команду на отключение выключателей этого элемента, восстанавливая нормальные условия работы для неповрежденной части энергосистемы.

2.Автоматическое выявление ненормального режима с принятием мер для его устранения. Нарушения нормального режима в первую очередь вызываются различного рода перегрузками, которые не требуют немедленного отключения. Поэтому защита действует на разгрузку оборудования или выдает сообщение дежурному персоналу.

В качестве примера на Рис.1 представлено современное микропроцессорное реле, выпускаемое инженерно-производственной фирмой «РеонТехно», на Рис.2 - типовая панель защиты линии, выполненная на электромеханических реле на Рис.3 - многофункциональное устройство РЗА НТЦ «Механотроника».

Рис. 1. Микропроцессорные реле тока типа РСТ 80АВ, выпускаемое ИПФ «Реон-Техно»

2 основные требования к релейной защите

1. Селективность.

Селективностью или избирательностью защиты называется способность защиты отключать при к. з. только поврежденный участок сети. Селективное отключение повреждения является основным условием для обеспечения надежного электроснабжения потребителей. Неселективное действие защиты приводит к развитию аварий. Неселективные отключения могут допускаться, но только в тех случаях, когда это диктуется необходимостью и не отражается на питании потребителей.

2. Быстрота действия.

Отключение к. з. должно производиться с возможно большей быстротой 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. Последнее из перечисленных условий является главным.

В современных энергосистемах для сохранения устойчивости требуется весьма малое время отключения к. з. Так, например, на ЛЭП 300 – 500 кВ необходимо отключать повреждение за 0,1 – 0,12 с после его возникновения, а в сетях 110 – 220 кВ – за 0,15 – 0,3 с. В распределительных сетях 6 и 10 кВ, отделенных от источников питания большим сопротивлением, к. з. можно отключать со временем примерно 1,5 – 3 с, так как они не вызывают опасного понижения напряжения на генераторах и не влияют поэтому на устойчивость системы.

Полное время отключения повреждения складывается из времени работы защиты и времени действия выключателя , разрывающего ток к. з., т. е. . Наиболее распространенные выключатели действуют со временем 0,15 – 0,03 с. Чтобы обеспечить при таких выключателях указанное выше требование об отключении к. з., например, с t = 0,2 с, защита должна действовать с временем 0,05 – 0,12 с, а при необходимости отключения с t = 0,12 с и действии выключателя с 0,08 с время работы защиты не должно превышать 0,04 с. Защиты, действующие с временем до 0,1 – 0;2 с, считаются быстродействующими. Современные быстродействующие защиты могут работать с временем 0,02 – 0,04 с.

3. Чувствительность.

Для того чтобы защита реагировала на отклонения от нормального режима, которые возникают при к. з. (увеличение тока, снижение напряжения и т. п.), она должна обладать определенной чувствительностью в пределах установленной зоны ее действия. Каждая защита должна отключать повреждения на том участке, для защиты которого она установлена, и, кроме того, должна действовать при к. з. на следующем, втором участке, защищаемом следующей защитой. Резервирование следующего участка является важным требованием. Одновременный отказ защиты на двух участках маловероятен, и поэтому с таким случаем не считаются.

Каждая защита должна действовать не только при металлическом к. з., но и при замыканиях через переходное сопротивление, обусловливаемое электрической дугой. Чувствительность защиты должна быть такой, чтобы она могла подействовать при к. з. в минимальных режимах системы, т. е. в таких режимах, когда изменение величины, на которую реагирует защита (ток, напряжение и т. п.), будет наименьшей. Например, если на станции будет отключен один или несколько генераторов, то ток к. з. уменьшится, но чувствительность защит должна быть достаточной для действия и в этом минимальном режиме.

Чувствительность защиты принято характеризовать коэффициентом чувствительности . Для защит, реагирующих на ток к. з.,

где – минимальный ток к. з.; – наименьший ток, при котором защита начинает работать (ток срабатывания защиты).

4. Надежность.

Требование надежности состоит в том, что защита должна безотказно работать при к. з. в пределах установленной для нее зоны и не должна работать неправильно в режимах, при которых ее работа не предусматривается. Требование надежности является весьма важным. Отказ в работе или неправильное действие какой-либо защиты всегда приводит к дополнительным отключениям, а иногда к авариям системного значения.

Надежность защиты обеспечивается простотой схемы, уменьшением в ней количества реле и контактов, простотой конструкции и качеством изготовления реле и другой аппаратуры, качеством монтажных материалов, самого монтажа в контактных соединений, а также уходом за ней в процессе эксплуатации.

12 3 4 5

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: