Дистанционный раздел программы повышения квалификации руководителей и (стр. 27 )

  В условиях эксплуатации возможны повреждения отдельных элементов системы электроснабжения. В ряде случаев повреждение должно быть ликвидировано в течение долей секунды, совершенно очевидно, что человек не в состоянии справиться с такой задачей. Поэтому для определения места повреждения и подачи сигнала на отключение соответствующих выключателей устанавливаются специальные автоматические устройства. Это и есть релейная защита, действующая на отключение. В некоторых случаях выключение и защита совмещаются в одном аппарате (предохранитель, автомат).

  Иногда в условиях эксплуатации возникают ненормальные режимы, существование которых допустимо в течение некоторого времени. Нарушение нормального режима в этих случаях может быть ликвидировано действием оперативного персонала. При этом нецелесообразно немедленное отключение элемента электрической сети, а достаточно дать сигнал персоналу. Это осуществляется релейной защитой, действующей на сигнал.

  Релейная защита - только часть автоматики, получившая применение в системах раньше других автоматических устройств. Вместе с тем, одна релейная защита не в состоянии обеспечить надежность и бесперебойность электроснабжения.

  Релейная защита и автоматика должны удовлетворять ряду требований, основными из которых являются: селективность, чувствительность, быстродействие, надежность.

  Под селективностью понимается свойство релейной защиты, действующей на отключение, избирать поврежденный участок и отключать только его. Для релейной защиты, действующей на сигнал, под селективностью понимается способность однозначно указывать место возникновения ненормального режима и конкретный элемент системы электроснабжения, требующий вмешательства персонала. Понятие селективности присуще также устройствам автоматики, например, устройствам, действующим на отключение элементов.

  Под чувствительностью релейной защиты понимается ее способность реагировать на возможные повреждения в минимальных режимах системы электроснабжения, когда изменение воздействующей величины (величина, на которую реагирует защита) будет минимальным.

  Обычно стремятся сделать защиту возможно более чувствительной, сохраняя, однако, ее селективность. Это требование и ставит практический предел возможной чувствительности защиты. Чувствительность защиты оценивается коэффициентом чувствительности. Он регламентирует отношение между значением воздействующей величины при повреждении в защищаемой зоне и установленным на защите значением параметра ее срабатывания.

  Чувствительность - одно из основных требований, предъявляемых к устройствам автоматики. Высокой чувствительностью должны обладать, например, автоматические регуляторы возбуждения (АРВ) и автоматические регуляторы частоты (АРЧ), реагирующие на изменения напряжения и частоты в системе.

  Время отключения повреждения складывается из времени действия защиты и времени действия выключателя. Следовательно, для ускорения отключения повреждений необходима не только быстродействующая защита, но и быстродействующие выключатели. Защиты, действующие со временем, не большим 0,1 ...0,2 с, считаются быстродействующими. Время отключения наиболее распространенных выключателей не превышает 0,06...0,15 с.

  Для повышения надежности электроснабжения недостаточно только быстрого отключения поврежденного элемента, необходимо также быстро включить этот элемент повторно в работу или заменить его резервным. Таким образом, быстродействием должны обладать также устройства АПВ и АВР.

  Применительно к релейной защите и автоматике под надежностью понимают свойство этих устройств выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.

  Для обеспечения надежности релейная защита и автоматика должны выполняться при помощи высококачественных и надежно работающих реле и других элементов. Их монтаж должен быть надежным, т. е. таким, при котором исключается обрыв проводов, замыкание между ними, ложное срабатывание от механических сотрясений и др. Существенное значение для надежности имеет правильная эксплуатация защиты и автоматики. Состояние всех устройств защиты и автоматики должно периодически проверяться. Так как каждый элемент может оказаться неисправным, то надежность защиты и автоматики тем выше, чем меньшее число элементов они содержат. Особенно важно уменьшение числа наименее надежных элементов, которыми являются контакты реле. Поэтому для увеличения надежности устройства следует стремиться к его упрощению. Существенное повышение надежности устройств релейной защиты и автоматики может быть достигнуто применением бесконтактных элементов.

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

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 трансформаторов увеличилось настолько, что токи однофазных КЗ стали превышать токи 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. 2.4 Селективность обеспечивается достаточно просто, так как обычно сети 6-35 кВ имеют простую радиальную структуру.

В связи с вышеуказанными невысокими требованиями, в сетях 6-35 кВ применяются простые и дешевые устройства РЗ.

  Основные требования, предъявляемые к устройствам РЗ в сетях 110-220 кВ.

  1. Чувствительность. В сетях 110-220 кВ обеспечение необходимой чувствительности устройств РЗ достигается более сложно, чем в сетях 6-35 кВ, в связи со следующим:

  1.2. Сети 110-220 кВ работают с заземленной нейтралью, поэтому должна быть обеспечена чувствительность устройств РЗ не только к междуфазным КЗ (трехфазным и двухфазным), но также и к КЗ на землю: однофазным и двухфазным.

  1.2. Сети 110-220 кВ имеют сложную многоконтурную конфигурацию со многими источниками питания. В таких сетях чувствительность устройств РЗ обеспечивается с трудом, так как возможны ситуации, когда макси-мальные токи нагрузки ВЛ превышают минимальные токи КЗ.

  2. Быстродействие. Требования к быстродействию устройств РЗ в сетях 110-220 кВ выше, чем в сетях 6-35 кВ, так как:

  2.1. Оборудование 110-220 кВ достаточно дорогое, поэтому для уменьше-ния объема повреждений желательно быстрое отключение повреждений.

  2.2. Длительное существование КЗ в сети 110-220 кВ может привести к нарушению устойчивости работы электростанций и крупных синхронных ЭД потребителей.

  Поэтому поврежденные ВЛ 110-220 кВ отключаются устройствами РЗ, как правило, с временем, не превышающим одной секунды.

  3.Надежность. Требования к надежности устройств РЗ в сетях 110-220 кВ более серьезные, чем в сетях 6-35 кВ, так как отказ РЗ при КЗ может привести к большим повреждениям оборудования и к погашению потребителей целого района на длительный срок. Поэтому, в сетях 110-220 кВ кроме дальнего резервирования защит, которое по возможности должно быть обеспечено, применяется также и ближнее резервирование за-щит, то есть, на ВЛ 110-220 кВ, в зависимости от важности данной ВЛ и ее места в энергосистеме, может быть установлена не одна защита, а две полноценные защиты: основная и резервная. То есть, неответственные ВЛ 110-220 кВ, например, тупиковые могут иметь только одну защиту от всех видов КЗ, а ответственные ВЛ (системообразующие) могут иметь или одну защиту или две: основную и резервную.