Дистанционный раздел программы повышения квалификации руководителей и специалистов предприятий СРО НП «СОЮЗАТОМСТРОЙ». «Пусконаладочные работы устройств релейной защиты и автоматика систем электроснабжения» (стр. 13 )

  Величина тока от генератора при трехфазном КЗ на выводах генератора в течение времени существования КЗ изменяется по двум причинам:

  1. Индуктивное сопротивление генератора постепенно увеличивается, приводит к постепенному уменьшению тока КЗ.

  2. Вследствие срабатывания форсировки возбуждения увеличивается ЭДС генератора, что приводит к увеличению тока КЗ.

  Двухфазное КЗ на выводах генератора.

  В отличие от трехфазного КЗ двухфазное КЗ является режимом несимметричным и рассчитывается с применением метода симметричных составляющих. Так же, как и при трехфазном КЗ, величина тока генератора при двухфазном КЗ изменяется во времени вследствие изменения индуктивных сопротивлений и ЭДС генератора.

  Однофазное замыкание на землю в обмотке статора генератора или на стороне генераторного напряжения.

  Все генераторы с номинальным напряжением выше 1000 В работают с изолированной нейтралью. Поэтому замыкание одной фазы на землю в обмотке статора генератора или в сети, электрически соединенной с обмоткой статора генератора, не является коротким замыканием.

  Величина тока замыкания на землю определяется емкостями фаз относительно земли генератора и всей сети, электрически соединенной с генератором, и составляет обычно единицы, десятки или сотни ампер.

  При этом и генератор, и остальное оборудование, в принципе, могут длительное время работать, но:

  1. Напряжения на неповрежденных фазах относительно земли увеличиваются от фазной величины до линейной, что повышает вероятность замыкания на землю другой фазы и превращения однофазного замыкания на землю в двухфазное КЗ на землю.

  2. Если замыкание на землю произошло в обмотке статора генератора, то даже при токе замыкания в несколько ампер повреждаются обмотка и сталь статора, что приводит к необходимости дорогостоящего ремонта генератора.

  Поэтому на всех генераторах применяются защиты от замыканий на землю, действующие на отключение генератора.

  Внешнее КЗ.

  При внешнем КЗ по обмотке статора генератора протекает ток больше номинального. Величина тока в обмотке статора генератора зависит от удаленности точки КЗ. Если внешнее трехфазное КЗ находится достаточно близко к генератору, то ток в обмотке статора генератора может достигать величины, примерно в 5-7 раз больше номинального тока генератора. Если отключение внешнего КЗ по какой-либо причине не произойдет, то произойдет повреждение генератора из-за перегрева обмотки статора. Поэтому на всех генераторах обязательно применяются резервные защиты от внешних КЗ.

  Дифференциальная защита шин

  Для того чтобы снизить негативные последствия влияния КЗ на потребителей тока необходимо обеспечить выключение участка, где произошло КЗ, за минимально возможное время. Для защиты шин обычно применяется дифференциальная защита, принцип работы которой основан на сравнении фаз и величин токов в присоединениях шин. В цепи защиты при нормальном режиме работы системы шин протекает только ток небаланса. В случае возникновения КЗ по цепи ДЗШ начинает протекать ток КЗ, при этом защита срабатывает на выключение реле шин, питающих КЗ.

  ДЗШ позволяет также снизить негативный эффект при:

- утрате устойчивости системы;

- разладе и повреждении оборудования;

- существенном уменьшении напряжения на шинах.

  Если в защищаемых объектах отсутствует КЗ, то дифференциальный ток в идеальных условиях должен быть равен нулю. В реальных условиях протекает ток небаланса, который может быть вызван разными коэффициентами трансформации ТТ, устройствами защиты и др. факторами. При возникновении КЗ ток в цепи ДЗШ увеличивается, в результате чего отключаются присоединения, питающие КЗ.

  Главные достоинства такой системы защиты - это большая скорость срабатывания и селективность отключения. Кроме того, ДЗШ проста в реализации и срабатывают при любых видах КЗ. Среди недостатков дифференциальной защиты находится возможность срабатывания, если происходит обрыв соединительных проводов. Чтобы избежать ложного срабатывания, ток срабатывания устанавливается немного превышающим рабочий ток наиболее мощного присоединения.

  Чаще всего ДЗШ используется для обеспечения безопасности на подстанциях с двойной системой шин, которые у нас наиболее распространены, причём используется одна ДЗШ для обоих систем, также как и в одиночной системе шин.

  В ДЗШ входят следующие исполняющие элементы:

- избирательные органы;

- чувствительный орган;

- пусковые органы;

- контролирующий напряжение на шинах орган.

  Дифференциальная защита является основной для шин. Для повышения надёжности защиты используются следующие методы:

- снижение токов небаланса.

- отстройка дифференциального реле от токов небаланса;

- контроль исправности токовых цепей.

Тема 3.2  Элементная база РЗ. Основные виды защит

  Элементная база РЗ.

  Максимальная токовая защита (МТЗ)

  Токовык РЗ приходят в действие при увеличении тока в фазах ЛЭП сверх определенного значения. В качестве реле, реагирующего на возрастание тока, служат максимальные токовые реле. Селективность действия Максимальных токовых РЗ достигается с помощью выдержки времени. Селективность токовых отсечек обеспечивается выбором тока срабатывания.

  Токовые отсечки

Отсечка является разновидностью МТЗ, позволяющей обеспечить быстрое отключение КЗ. Токовые отсечки подразделяются на отсечки мгновенного действия и отсечки с выдержкой времени. Селективность токовых отсечек достигается ограничением их зоны действия так. чтобы отсечка не работала при КЗ за пределами эой зоны, на смежных участках сети, РЗ которых имеет выдержку времени, равную или большую, чем отсечка.

  Направленная максимальная токовая защита. 

  Направленной называется РЗ, действующая только при определенном направлении (знаке) мощности КЗ SК. Необходимость в применении направленных РЗ возникает в сетях с двусторонним питанием и в кольцевых сетях с одним источником питания. Так как МТЗ, реагирующая только на значение тока, в подобных сетях не может обеспечить селективного отключения повреждения.

  Дифференциальная защита.

  Для отключения КЗ в пределах всей защищаемой ЛЭП без выдержки времени служат дифференциальные РЗ, которые подразделяются на продольные и поперечные.

  Принцип действия продольных дифференциальных РЗ основа  Принцип действия продольных дифференциальных РЗ основа на сравнении значения и фазы токов в начале и конце защищаемой ЛЭП.

  Поперечные дифференциальные РЗ применяются на параллельных ЛЭП, имеющих одинаковое сопротивление, и основаны на сравнении значений фаз и токов, протекающих по обеим ЛЭП

  Дистанционная защита 

  В сетях сложной конфигурации с несколькими источниками питания простые и направленные МТЗ (НТЗ) не могут обеспечить селективного отключения З. Кроме того, МТЗ и НТЗ часто не удовлетворяют требованиям быстродействия и чувствительности. Селективное отключение КЗ в сложных кольцевых сетях может быть обеспечено с помощью дистанционной РЗ (ДЗ). основным элементом ЛЗ является дистанционный измерительный орган, определяющий удаленность КЗ от места установки РЗ.

  Высокочастотные защиты

  Высокочастотные (ВЧ) РЗ являются быстродействующими и предназначаются для ЛЭП 110, 220 кВ и линий СВН. Они применяются для быстрого отключения линии при КЗ в любой ее точке с целью обеспечения устойчивости параллельной работы электрических станций и энергосистем в целом, а также в связи с ростом требований со стороны потребителей для сохранения устойчивости технологического процесса. Высокочастотные РЗ (ВЧ) состоят из двух комплектов, расположенных по концам защищаемой ЛЭП. Особенность ВЧЗ заключается в том, что для их селективного действия необходима связь между комплектами защиты, осуществляемая посредством токов ВЧ, которые передаются по проводам защищаемой ЛЭП. По принципу своего действия ВЧЗ не реагирует на КЗ вне защищаемой ЭП и поэтому, так же как и дифференциальные РЗ не имеют выдержки времени. Применяются три вида ВЧЗ: направленные РЗ с ВЧ-блокировкой, основанные на сравнении направления знаков мощности по концам защищаемой ЛЭП; дифференциально-фазные ВЧЗ, основанные на сравнении фаз токов КЗ по концам ЛЭП; комбинированные направленные и дифференциально-фазные ВЧЗ. В связи с указанными особенностями перечисленные РЗ состоят из двух частей – релейной и высокочастотной.

  Газовая защита (ГЗ). 

  Газовая защита – чувствительная защита от внутренних повреждений трансформаторов. По своему принципу действия газовая защита может также работать при появлении в кожухе трансформатора воздуха, при толчках (движении0 масла, вызванных любой причиной. И механических сотрясениях, имеющих место вследствие вибрации корпуса трансформатора.

  Резервирование действия релейных защит и выключателей

Отказ РЗ или выключателя означает неотключение КЗ, а следовательно, длительное прохождение токов КЗ и снижение напряжения в сети. Наряду с повышением надежности действия РЗ и выключателей, особо важное значение приобретает резервирование отключения КЗ в случае отказа выключателя или действующей на него РЗ. Применяются два способа резервирования: дальнее – осуществляемое РЗ и выключателями смежных участков, установленными на соседних энергообъектах, ближнее -  осуществляемое РЗ и выключателями, установленными на той же подстанции (электростанции), на которой расположен отказавший элемент (РЗ или выключатель).

  К системе ближнего резервирования относятся устройства резервирования в случае отказа выключателей (УРОВ), которые запускают РЗ отказавшего выключателя и действуют на отключение всех выключателей данной подстанции (электростанции), через которые ток КЗ подходит к месту повреждения – элементу с отказавшим выключателем.

Тема 3.3  Автоматика систем электроснабжения

  Релейная защита и системная автоматика – два вида автоматического управления в энергосистемах, взаимосвязанных и взаимодополняющих друг друга. Устройства автоматики подразделяются на три основные группы:

– сетевая автоматика, к которой относятся автоматическое повторное включение и автоматический ввод резерва;