Дистанционный раздел программы повышения квалификации руководителей и специалистов предприятий СРО НП «СОЮЗАТОМСТРОЙ». «Пусконаладочные работы устройств релейной защиты и автоматика систем электроснабжения» (стр. 10 )

  В среднем по России устройства РЗ работают правильно примерно в 99% случаев и только около 1% случаев работы устройств РЗ - неправильные.

  Классификация неправильных случаев работы устройств РЗ:

излишнее срабатывание защиты - когда через защиту протекал ток КЗ, но защита не должна была сработать. Например, при КЗ на одной ВЛ правильно сработала защита данной ВЛ и отключила поврежденную ВЛ, но одновременно с этим излишне сработала защита на другой ВЛ и отключила ее. ложное срабатывание защиты - когда защита сработала при отсутствии тока КЗ, например, в нормальном режиме. отказ в срабатывании защиты - когда при КЗ на защищаемом элементе энергосистемы (генераторе, трансформаторе, системе шин, воздушной или кабельной линии) защита должна была сработать, но не сработала.

  Излишнее и ложное срабатывания устройств РЗ в некоторой степени исправляются устройствами АПВ (излишне или ложно отключенная ВЛ через несколько секунд включается от устройства АПВ), а отказ в срабатывании защиты приводит к тяжелым последствиям: развитие аварии, увеличение объема повреждений. Поэтому когда речь идет о надежности устройств РЗ, основное внимание обращается на предотвращение именно отказов устройств РЗ, а не излишних и ложных срабатываний. И повышение надежности работы устройств РЗ - это снижение вероятности их отказов.

  Для предотвращения отказов устройств РЗ применяются следующие технические мероприятия: Ближнее резервирование защит.

  При ближнем резервировании защит для защиты одного элемента энергосистемы применяется не одно устройство РЗ, а два устройства РЗ: основная защита и резервная защита. 

  Основной защитой называется защита, имеющая минимальное время срабатывания. Резервной называется защита, имеющая большее время срабатывания.

  Для обеспечения полноценного ближнего резервирования необходимо выполнение следующих условий:

  1. И основная и резервная защиты ВЛ должны защищать всю линию от всех видов повреждений во всех режимах работы энергосистемы. Например, МТЗ (максимально-токовая защита) и токовая отсечка не обеспечивают ближнего резервирования, так как токовая отсечка не защищает всю линию.

  2. Основная и резервная защиты должны иметь разные принципы действия, чтобы исключить возможность одновременного отказа обеих защит по одной и той же причине.

  3. Основная и резервная защиты должны быть как можно более независимы друг от друга чтобы исключить отказ одной защиты из-за отказа другой защиты:

  3.1. Основная и резервная защиты должны питаться от разных автоматов (предохранителей) оперативного тока (рис. 3.1а).

  3.2. Основная и резервная защиты должны быть включены на разные ТТ (рис. 3.1б).

  3.3. Основная и резервная защиты должны быть включены на разные ТН. Это условие в России не выполняется почти никогда, так как на СШ обычно имеется только один ТН, к которому подключаются все устройства РЗ (основные и резервные), автоматики, ПА, измерений, учета и пр. (рис. 3.2).

  4.        Основная и резервная защиты должны действовать на разные электромагниты отключения выключателя. Это условие в России до последнего времени практически никогда не выполнялось, так как все выключакВ и выше имели только по одному электромагниту отключения. И только в начале 21 века в России появились выключатели отечественного и зарубежного производства с двумя электромагнитами отключения.

  Недостатки ближнего резервирования защит:

Требуются дополнительные затраты на установку резервных защит. Ближнее резервирование может оказаться неэффективным, например, при исчезновении оперативного тока на подстанции или при отсутствии сжатого воздуха для воздушных выключателей.

  Дальнее резервирование защит. При дальнем резервировании защит устройство РЗ, предназначенное для защиты одного элемента энергосистемы, является резервной защитой для другого элемента энергосистемы.

  Дальнее резервирование плохо тем, что при отказе защиты на одной ВЛ происходит погашение всей ПС. Но зато, во-первых, не требуется дополнительных затрат, так как для дальнего резервирования используются существующие защиты, а во-вторых, дальнее резервирование обеспечивает отключение повреждения даже при полной неработоспособности выключателей и защит на подстанции, от которой отходит поврежденная линия.

  Основные виды защит:  токовые защиты; защиты напряжения;  токовые направленные защиты;  дистанционные защиты; дифференциальные защиты; высокочастотные защиты.

  Устройства релейной защиты состоят, как правило, из таких основных частей:

• пусковых органов;

• измерительных органов;

• логической части;

• исполнительной части;

• передающей части.

  Пусковые органы непосредственно и непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого оборудования, и реагируют на возникновение КЗ или нарушения нормального режима работы. Пусковые органы выполняются с помощью реле тока, напряжения, мощности и др.

  На измерительные органы возлагается задача определения места и характера повреждения и принятие решения о необходимости действия защиты. Измерительные органы также выполняются с помощью реле тока, напряжения, мощности и др. Функции пускового и измерительного органа могут быть объединены в одном органе.

  Логическая часть представляет собой схему, которая запускается пусковыми органами и, сопоставляя последовательность и продолжительность действия измерительных органов, производит отключение выключателей мгновенно, или с выдержкой времени; запускает другие устройства, подает сигналы и произ водит прочие предусмотренные действия. Логическая часть состоит в основном из элементов времени (таймеров), логических элементов, промежуточных и указательных реле. В аналоговых и микропроцессорных устройствах к ним добавляются дискретные входы и индикаторные светодиоды.

  Исполнительная часть выполняет действие на отключение (включение) выключателей, или других внешних устройств.

  Передающая часть используется в некоторых видах защит. Например, приемопередающая аппаратура ВЧ канала у дифференциально-фазных защит.-

  Релейная защита сетей

  Основные виды повреждения электрических сетей

1.        Трехфазное КЗ - режим симметричный: токи и напряжения во всех фазах одинаковы по величине. Имеются только прямые последовательности токов и напряжений, обратные и нулевые последовательности отсутствуют. Все напряжения (линейные и фазные) в точке КЗ равны нулю. От энергосистемы до точки КЗ все напряжения уменьшаются от величины ЭДС энергосистемы до нуля. Ток КЗ примерно в 3-10 раз превышает номинальные токи генераторов и трансформаторов.

2.        Двухфазное КЗ - режим несимметричный: токи КЗ протекают в двух поврежденных фазах. В токах и в напряжениях имеются составляющие прямой и обратной последовательностей, нулевая последовательность отсутствует. В точке КЗ напряжение неповрежденной фазы равно номинальному, а напряжения поврежденных фаз равны между собой и равны половине номинального напряжения

3.        Однофазное КЗ в сети с заземленной нейтралью. Сети с заземленной нейтралью - сети 110 кВ и выше. В сетях с заземленной нейтралью замыкание одной фазы на землю является коротким замыканием. Токи КЗ протекают от всех заземленных нейтралей к точке КЗ (или наоборот - кому как нравится). Поэтому, чем больше заземленных нейтралей, тем больше ток КЗ.

  Первоначально сети 110 кВ и выше работали с глухо заземленной нейтралью, то есть были заземлены нейтрали всех трансформаторов. Постепенно с развитием сетей число трансформаторов увеличивается, соответственно, увеличиваются токи однофазных КЗ. В сетях 110 кВ число  трехфазных КЗ.

  Поэтому в настоящее время в России сети 110 кВ работают с эффективно заземленной нейтралью: нейтрали заземляются, но не у всех трансформаторов, чтобы токи однофазных КЗ примерно соответствовали токам трехфазных КЗ.

  Сети 220 кВ и выше до сих пор работают с глухо заземленной нейтралью, так как токи однофазных КЗ пока не превышают токов трехфазных КЗ.

  Однофазное КЗ - режим несимметричный: в месте повреждения ток КЗ протекает в одной поврежденной фазе. В токах и в напряжениях имеются составляющие прямой, обратной и нулевой последовательностей.

4.         Замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью

  Сети с изолированной нейтралью - сети 3-35 кВ. Замыкание одной фазы на землю не является коротким замыканием. Величина тока однофазного замыкания определяется емкостями неповрежденных фаз относительно земли и составляет единицы, десятки или сотни ампер, что обычно меньше номинального тока нагрузки. Поэтому при замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью обычно не требуется быстрое автоматическое отключение поврежденного оборудования, и устройства РЗ от замыканий на землю могут действовать на сигнал.

  Основные требования, предъявляемые к устройствам РЗ в сетях 6-35 кВ.

  Чувствительность. В сетях с изолированной нейтралью должна быть обеспечена чувствительность устройств РЗ только к междуфазным (трехфазным и двухфазным) КЗ. Однофазные КЗ на землю отсутствуют, так как нейтрали всех генераторов и трансформаторов от земли изолированы.

  Быстродействие. Вполне допустимо отключение повреждения с выдержкой времени до нескольких секунд, так как:

  1 Оборудование 6-35 кВ сравнительно простое и дешевое, поэтому увеличение объема повреждения не очень важно.

  2. На устойчивость работы энергосистемы повреждения в сетях 6-35 кВ, как правило, никак не влияют.

  3. Надежность. Требования к надежности устройств РЗ в сетях 6-35 кВ не очень велики, ближнее резервирование защит, как правило, не применяется. Дальнее резервирование, по возможности, обеспечивается.

  4 Селективность обеспечивается достаточно просто, так как обычно сети 6-35 кВ имеют простую радиальную структуру.