Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Информация по профилю

Выпускники данной специальности могут работать в службах релейной защиты и автоматики Объединенных диспетчерских управлений энергосистем и электрических сетей, в электролабораториях электрических станций, в энергетических отделах крупных промышленных предприятий. Кроме того, инженер-релейщик может работать в специализированных организациях, занимающихся монтажом и наладкой устройств релейной защиты, на заводах, выпускающих электротехническую промышленность, в проектных и научно-исследовательских институтах.

Современные устройства релейной защиты и автоматики выполняются на микропроцессорной и полупроводниковой технике, служат для предотвращения и устранения аварийных ситуаций в энергосистемах и подстанциях, обеспечивают нормальный режим их работы.

Выпускник данной специальности занимается эксплуатационными проверками, монтажом и наладкой устройств релейной защиты и автоматики линий электропередач всех напряжений, генераторов, трансформаторов, сборных шин и энергоблоков. Проверка и наладка защит выполняется с использованием персональных ЭВМ и ноутбуков по специальным программам. Кроме того инженер-электрик по данной специальности занимается проектированием релейных защит и автоматики оборудования электрических станций, подстанций и линий электропередач.

Основные специальные дисциплины

Овладению специальностью способствует изучение таких курсов, как:

  • Релейная защита электроэнергетических систем;
  • Автоматика энергосистем;
  • Основы проектирования устройств релейной защиты и автоматики.

Для правильного выбора и для анализа работы устройств защиты и автоматики выпускник должен знать электрооборудование и главные схемы, электрических станций и подстанций, чему способствует изучение курсов:

  • Электрическая часть станций и подстанций;
  • Технические средства диспетчерского и технологического управления (АСДУ и АСУ ТП).

Возможные сферы деятельности выпускников

Сфера деятельности выпускников:

  • занимается монтажом, наладкой и проверкой микропроцессорных, полупроводниковых и электромеханических устройств защиты и автоматики;
  • занимается проектированием и расчетами сложных релейных защит и автоматики;
  • занимается менеджментом и маркетингом в фирмах по изготовлению и продаже электротехнического оборудования.

Примеры трудоустройства выпускников

Все выпускники по специальности 140203 «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем» устраиваются на работу и подавляющее большинство по полученной специальности. Выпускники данной специальности могут работать:

  • в службах релейной защиты и автоматики Объединённых диспечерских управлений (ОДУ энергосистем Средней Волги и Самарского РДУ);
  • в электролабораториях электрических станций «Волжской территориальной генерирующей компании»: Самарская ТЭЦ, Самарская ГРЭС, Безымянская ТЭЦ, Новокуйбышевская ТЭЦ-1, Новокуйбышевская ТЭЦ-2, Сызранская ТЭЦ, Тольяттинская ТЭЦ, ТЭЦ ВАЗа и ОАО «Жигулевская ГЭС»;
  • на предприятиях по монтажу и наладке релейной защиты и автоматики, например ЗАО «ВОЛГОЭНЕРГОСЕРВИС»;
  • в службах ОАО МРСК-Волги филиал «Самарские распределительные сети» (Самарское производственное отделение, Волжское производственное отделение, Чапаевское производственное отделение, Жигулевское производственное отделение);
  • в проектных институтах и организациях, например ОАО «Инженерный центр энергетики Поволжья», ГПИ «Электропроект»;
  • ведущие предприятия по разработке и производству энергетического оборудования (ОАО «Электрощит ТМ Самара», ОАО «Таврида Электрик»; ЗАО «Шнейдер Электрик» и др.);
  • ТЭЦ и отделы главного энергетика крупных предприятий нефтеперерабатывающего комплекса (Куйбышевский НПЗ, Новокуйбышевский НПЗ, Сызранский НПЗ).

Продолжить образование возможно в аспирантуре, кафедры по направлению «Электроэнергетика».

Компании с которыми сотрудничает кафедра

Кафедра имеет договора и соглашения с ведущими предприятиями России (как энергетического, так и неэнергетического профиля) на проведение производственной практики студентов на этих предприятиях с их последующим трудоустройством. Среди них:

  • ОАО «Волжская территориальная генерирующая компания» («ВоТГК») (службы и управления компании);
  • Ремонтные предприятия ТГК и ГЭС;
  • ОАО «СО ЦДУ ЕЭС» филиал ОДУ Средней Волги, Филиал «ОАО «СО ЕЭС» Самарское РДУ;
  • ОАО завод «Самарский Электрощит».

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Быстродействие — это свойство релейной защиты, характеризующее скорость выявления и отделения от электроэнергетической системы повреждённых элементов. Показателем быстродействия является время срабатывания защиты — это интервал времени от момента возникновения повреждения до момента отделения от сети повреждённого элемента.

Селективность (избирательность)

Селективность — свойство релейной защиты, характеризующее способность выявлять поврежденный элемент электроэнергетической системы и отключать этот элемент только ближайшими к нему выключателями. Это позволяет локализовать повреждённый участок и не прерывать нормальную работу других участков сети.

Чувствительность

Чувствительность — это свойство, характеризующее способность релейной защиты выявлять повреждения в конце установленной для неё зоны действия в минимальном режиме работы энергосистемы. Другими словами — это способность чувствовать те виды повреждений и ненормальных режимов, на которые она рассчитана, в любых состояниях работы защищаемой электрической системы. Показателем чувствительности выступает коэффициент чувствительности, который для максимальных защит (реагирующих на возрастание контролируемой величины) определяется как отношение минимально возможного значения сигнала, соответствующего отслеживаемому повреждению, к установленному на защите параметру срабатывания (уставке).

Надёжность

Надежность — это свойство, характеризующее способность релейной защиты действовать правильно и безотказно во всех режимах контролируемого объекта при всех видах повреждений и ненормальных режимов для действия при которых данная защита предназначена, и не действовать в нормальных условиях, а также при таких повреждениях и нарушениях нормального режима, при которых действие данной защиты не предусмотрено. Иными словами, надежность — это свойство релейной защиты, характеризующее ее способность выполнять свои функции в условиях эксплуатации, ремонта, хранения и транспортировки. Основные показатели надёжности — время безотказной работы и интенсивность отказов (количество отказов за единицу времени).

Резервирование следующего участка

Резервирование следующего участка — важное требование. Если защита по принципу своего действия не работает за пределами основной зоны, ставят специальную резервную защиту.

Основные органы релейной защиты

Пусковые органы

Пусковые органы непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого участка цепи и реагируют на возникновение коротких замыканий и нарушения нормального режима работы. Выполняются обычно с помощью реле тока, напряжения, мощности и др.

Измерительные органы

Измерительные органы определяют место и характер повреждения и принимают 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

Логическая часть — это схема, которая запускается пусковыми органами и, анализируя действия измерительных органов, производит предусмотренные действия (отключение выключателей, запуск других устройств, подача сигналов и пр.). Логическая часть состоит, в основном, из элементов времени (таймеров), логических элементов, промежуточных и указательных реле, дискретных входов и аналоговых выходов микропроцессорных устройств защиты.

Пример логической части релейной защиты

Катушка реле тока K1 (контакты А1 и А2) включена последовательно со вторичной обмоткой трансформатора тока ТА. При коротком замыкании, на участке цепи, в котором установлен трансформатор тока, возрастает сила тока, и пропорционально ей возрастает сила тока во вторичной цепи трансформатора тока. При достижении силой тока значения установки реле K1, оно сработает и замкнёт рабочие контакты (11 и 12). Цепь между шинами +EC и -EC замкнётся, и запитает сигнальную лампу HLW.

Данная схема приведена как простой пример. В эксплуатации используются более сложные логические схемы.

Основные механизмы релейной защиты

Токовая защита

Токовая защита – это разновидность релейной защиты, которая реагирует на превышение тока на защищаемом участке сети по отношению к току срабатывания, или уставке. В зависимости от того, каким образом обеспечивается селективность действия с последующей (от источника питания) защитой, различают максимальную токовую защиту (МТЗ) и токовую отсечку (ТО). В радиальных (разомкнутых) сетях на ВЛ класса напряжения 6-10 кВ и выше наиболее распространённым вариантом организации защит от трёхфазных и междуфазных коротких замыканий является применение двухступенчатой защиты, включающей МТЗ и ТО. Для реализации МТЗ в ряде случаев применяются реле с зависимой от времени защитной характеристикой, а для ТО – всегда с независимой. При этом защита может выполняться на двух отдельных реле, или на одном реле, совмещающем обе ступени (например, РТ-80 и РТ-90), а также на базе цифровых многоступенчатых реле (SPAC и др.).

Максимальная токовая защита (МТЗ) – селективность действия обеспечивается за счёт задержки по времени срабатывания. Выбор тока срабатывания МТЗ осуществляется таким образом, чтобы его значение превышало максимальный рабочий ток в месте установки защиты на величину, которая зависит от коэффициентов надёжности и возврата реле, а также от коэффициента самозапуска (обычно не менее, чем в 1,2 – 2,0 раза). Это исключает возможность ложного действия защиты в нормальном режиме работы сети. При протекании тока КЗ срабатывание реле, как было отмечено ранее, происходит с определённой задержкой. Уставка по времени срабатывания предыдущей (от источника питания) защиты должна быть больше, чем уставка последующей, на величину так называемой ступени селективности Δt (порядка 0,2 – 1,0 с – в зависимости от типа реле, на базе которых выполнены защиты). Таким образом, в радиальных секционированных сетях при коротком замыкании в конце линии первой должна сработать ближайшая к месту возникновения КЗ защита, а в случае её отказа (через промежуток времени, равный ступени селективности) – предыдущая защита. Очевидно, что недостатком МТЗ является “накопление” задержек по времени, т.е. увеличение времени срабатывания защиты при переходе от конца линии к источнику. Следует учитывать, что токи короткого замыкания тем выше, чем ближе место возникновения КЗ к источнику питания. Таким образом, в радиальных секционированных сетях время отключения повреждённой линии посредством сигнала МТЗ при наиболее тяжёлых КЗ вблизи питающих шин может оказаться неприемлемым с точки зрения термической стойкости оборудования. Считается нормальным, если максимальная уставка по времени срабатывания не превышает 2,0 – 2,5 с. Коэффициент чувствительности МТЗ определяется как отношение тока междуфазного КЗ в конце защищаемой зоны к фактическому току срабатывания защиты, и в соответствии с требованиями ПУЭ (см. п.3.2.1. – 4.1.) должен составлять не менее 1,5 (для зоны дальнего резервирования в пределах действия последующей защиты – около 1,2).

Читайте также:  Как подключить автомат в щитке для чайников

Токовая отсечка (ТО) – селективность действия обеспечивается за счёт отстройки от максимального тока КЗ в конце защищаемой зоны. ТО представляет собой быстродействующую защиту, которая срабатывает без задержки по времени, и отключает наиболее тяжёлые короткие замыкания вблизи питающих шин. Величина тока срабатывания отсечки должна приблизительно в 1,1 – 1,2 раза превышать расчётный ток трёхфазного КЗ в конце зоны действия ТО (т.е. в месте установки последующей защиты); указанная кратность определяется коэффициентом надёжности применяемых реле. Коэффициент чувствительности ТО, исходя из п.3.2.26. ПУЭ, может быть рассчитан как отношение тока трёхфазного КЗ в месте установки защиты к фактическому току срабатывания отсечки, и должен составлять не менее 1,2. Иначе говоря, зона действия токовой отсечки должна покрывать около 20% от длины линии. Недостатком токовой отсечки является ограниченность зоны действия, поэтому она применяется только совместно с МТЗ в качестве второй ступени; при этом ТО обладает абсолютной селективностью, т.к. величина тока КЗ вне защищаемой зоны всегда меньше тока срабатывания отсечки.

Реле токовой защиты с высоковольтной изоляцией – специальные реле тока с высоковольтной изоляцией (от 5 до 100 кВ) между входом (катушкой управления) и выходом (герконом). В некоторых конструкциях катушка отсутствует и источником управляющего сигнала служит высоковольтная токоведущая шина. Эти реле тока, получившие название “геркотронов” или “высоковольтных изолирующих интерфейсов”, предназначены для защиты от перегрузок по току мощных высоковольтных источников питания, рентгеновской аппаратуры, мощных лазеров, радаров, радиопередающих устройств, электрофизической аппаратуры. Они выполнены в виде компактных модулей, включаемых напрямую в разрыв токовой цепи, находящейся под высоким потенциалом, а их выходной контакт – напрямую в низковольтную цепь. Впервые эти устройства были разработаны и внедрены В. И. Гуревичем. Они защищены многочисленными авторскими свидетельствами на изобретения и патентами. Их описания можно найти в книгах В. И. Гуревича (см. ниже).

Релейная защита и автоматика электроэнергетических систем. Э.А.Киреева, С.А.Цырук

Рассмотрены схемы, принципы действия, об области применения токовых защит и расчеты их уставок. Приведены основные сведения о дистанционных и высокочастотных защитах, защитах трансформаторов, двигателей, шин и линий. Описаны схемы и принцип действия автоматического повторного включения, автоматического включения резерва, автоматической частотной разгрузки и частотного автоматического повторного включения, а также микропроцессорных устройств защиты.

Повреждения и анормальные режимы работы в электроэнергетических системах
Принципы выполнения релейной защиты
Общие сведения о релейной защите
Максимальные токовые защиты и токовые отсечки
Токовые направленные защиты
Защита от замыканий на землю в электрических сетях
Дифференциальная, дистанционная и высокочастотные защиты линий
Защита силовых трансформаторов
Защита электродвигателей и сборных шин
Автоматическое повторное включение и автоматическое включение резерва
Автоматическая частотная разгрузка и частотное автоматическое повторное включение
Устройства резервирования при отказах выключателей
Противоаварийная автоматика
Виды и принципы управления электрическими аппаратами и сигнализацией на подстанциях
Микропроцессорные (цифровые) релейные защиты

Перечень принятых сокращений

Глава 1. Повреждения и анормальные режимы работы в электроэнергетических системах

1.1. Общие сведения

1.2. Виды повреждений

1.3. Анормальные режимы

Глава 2. Принципы выполнения релейной защиты

2.1. Общие принципы выполнения релейной защиты

2.2. Изображение реле и их контактов на принципиальных схемах релейной защиты

2.3. Общие сведения об электромеханических реле

2.4. Электромагнитные реле

2.4.1. Устройство и принцип действия электромагнитных реле

2.4.2. Токи срабатывания и возврата реле, коэффициент возврата

2.4.3. Электромагнитные реле тока

2.4.4 Электромагнитные реле напряжения

2.4.5. Промежуточные электромагнитные реле

2.4.6. Рете с герметизированными магнитоуправляемыми контактами

2.4.7. Электромагнитные указательные реле

2.4.8. Электромагнитные реле времени

2.4.9. Электромагнитные поляризованные реле

2.5. Индукционные реле

2.5.1. Принцип действия индукционных реле

2.5.2. Индукционные измерительные реле тока

2.5.3. Индукционные реле направления мощности

Глава 3. Общие сведения о релейной защите

3.1. Источники оперативного тока и их характеристика

3.1.1. Назначение источников оперативного тока

3.1.2. Постоянный оперативный ток

3.1.3. Переменный оперативный ток

3.1.4. Выпрямленный оперативный ток

3.2. Основные требования, предъявляемые к релейной защите

Глава 4. Максимальные токовые защиты и токовые отсечки

4.1. Максимальная токовая защита

4.1.1. Принцип действия и селективность МТЗ

4.1.2. Выбор тока срабатывания

4.1.3. Выбор выдержки времени

4.1.5. Согласование защит по чувствительности

4.2. Токовая отсечка

4.2.1. Назначение и принцип действия ТО

4.2.2. Мгновенные ТО на линиях с односторонним питанием

4.2.3. Мгновенные ТО на линиях с двусторонним питанием

4.2.4. ТО с выдержкой времени

4-2.5. ТО с пуском (блокировкой) по напряжению

Глава 5. Токовые направленные защиты

5.1. Назначение и принцип действия токовых направленных защит

5.2. Зона каскадного действия и мертвая зона направленных МТЗ

5.3. Ток срабатывания направленных МТЗ

5.4. Выдержки времени направленных МТЗ

5.5. Реле направления мощности

5.6. Оценка направленных МТЗ

Глава 6. Защита от замыканий на землю в электрических сетях

6.1. Назначение защит от замыканий на землю

6.2. Защита от однофазных замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью

6.3. Требования к защите от однофазных замыканий на землю

6.4. Выполнение защит

6.5. Оценка токовой защиты нулевой последовательности в сети с изолированной нейтралью

6.6. Защита от однофазных коротких замыканий на землю в сети с глухозаземленной нейтралью

6.6.1. Особенности сетей с глухозаземленной нейтралью

6.6.2 Схема и принцип действия МТЗ нулевой последовательности

6.6.3. Выбор уставок МТЗ нулевой последовательности

6.6.4. Токовые направленные защиты нулевой последовательности

6.6.5. О других типах защит нулевой последовательности

6.7. Оценка токовых защит нулевой последовательности в сети с глухим заземлением нейтрали

Глава 7. Дифференциальная, дистанционная и высокочастотные защиты линий

7.1. Назначение и виды дифференциальной защиты линии

7.2. Продольная дифференциальная защита линий

7.2.1. Принцип действия защиты

7.2.2. Определение параметра срабатывания защиты

7.2.3. Выполнение продольной дифференциальной защиты линий и ее оценка

7.3. Поперечная дифференциальная защита линий

7.3.1. Принцип действия защиты

7.3.2. Токовая поперечная дифференциальная защита

7.3.3. Направленная поперечная дифференциальная защита

7.3.4. Оценка и область применения защиты

7.4. Дистанционная защита линии

7.4.1. Назначение и принцип действия дистанционной защиты

7.4.2. Выполнение и работа дистанционной защиты

7.4.3. Оценка дистанционной защиты

7.5. Высокочастотные защиты

7.5.1. Назначение и виды высокочастотных защит

7.5.2. Принцип действия направленной защиты с ВЧ-блокировкой

7.5.3. Принципы выполнения и работы высокочастотной части защиты

7.5.4. Оценка и области применения высокочастотных защит

Глава 8. Защита силовых трансформаторов

8.1. Основные виды повреждений и анормальных режимов работы трансформаторов

8.2. Защита трансформаторов от междуфазных КЗ в обмотках и на их выводах

8.2.2. Токи небаланса в дифференциальной защите трансформаторов

8.2.3. Расчет дифференциальной защиты трансформаторов

8.3. Защита трансформаторов oт внешних КЗ

8.4. Защита трансформаторов от перегрузки

8.5. Газовая защита трансформаторов

8.5.1. Назначение и принцип действия газовой защиты

8.5.2. Совершенствование конструкции газового реле

8.6. Схема защиты цехового трансформатора

Глава 9. Защита электродвигателей и сборных шин

9.1. Основные виды повреждений и анормальных режимов электродвигателей

9.2. Защита электродвигателей от междуфазных КЗ

9.3. Защита электродвигателей от перегрузки

9.4. Защита электродвигателей от понижения напряжения

9.5. Защита электродвигателей от однофазных замыканиий обмотки статора на землю

9.6. Особенности защиты синхронных электродвигателей

9.7. Защита электродвигателей напряжением до 1 кВ

9.8. Защита сборных шин

Глава 10. Автоматическое повторное включение и автоматическое включение резерва

10.1. Назначение и основные требования, предъявляемые к устройствам АПВ

Читайте также:  Какой автомат ставить перед счетчиком

10.2. Классификация и характеристика устройств АПВ

10.3. Ускорение действия релейной защиты при АПВ

10.4. Принцип действии и схемы АПВ линии

10.5. Принцип действия и схемы АПВ шин

10.6. Принцип действия и схемы АПВ двигателей

10.7. Выбор уставок однократных АПВ для линий с односторонним питанием

10.8. Назначение устройств АВР и основные требования, предъявляемые к ним

10.9. Принцип действия и схемы АВР на секционном выключателе

10.10. Принцип действия и схема АВР линии

10.11. Принцип действия и схема АВР трансформаторов

10.12. Особенности выполнения АВР при наличии синхронной нагрузки Быстродействующие АВР

Глава 11. Автоматическая частотная разгрузка и частотное автоматическое повторное включение

11.1. Назначение АЧР и основные требования, предъявляемые к устройствам АЧР

11.2. Принцип выполнения АЧР

11.3. Назначение ЧАПВ и основные требования, предъявляемые к устройствам ЧАПВ

11.4. Схемы АЧР и ЧАПВ

Глава 12. Устройства резервирования при отказах выключателей

12.1. Назначение и способы резервирования

12.2. Принципы действия и схемы УРОВ

12 3 Выбор уставок УРОВ

Глава 13. Противоаварийная автоматика

13.1. Назначение и виды устройств противоаварийной автоматики

13.2. Принципы выполнения устройств противоаварийной автоматики

13.3. Основные технические требования, предъявляемые к устройствам противоаварийной автоматики

13.4. Примеры схем устройств противоаварийной автоматики

Глава 14. Виды и принципы управления электрическими аппаратами и сигнализацией на подстанциях

14.1. Общие принципы управления электроустановками

14.2. Виды управления

14.3. Телемеханические системы

14.4. Системы ТУ-ТС

14.5. Телемеханизация и диспетчеризация

Глава 15. Микропроцессорные (цифровые) релейные защиты

15.1. Общие сведения

15.2. Характеристика основных узлов цифровых устройств РЗ

15.3. Проводные каналы связи

15.4. Обработка информации в цифровых РЗ

15.5. Программное обеспечение и измерительные органы цифровой защиты

15.6. Токовая цифровая защита

15.7. Цифровая защита от перегрузки

15.8. Цифровая токовая отсечка

15.9. Цифровая защита от междуфазных КЗ

15.10. Эксплуатация цифровых устройств релейной защиты

15.11. Оценка цифровых РЗ

Релейная защита является важнейшей и наиболее ответственной составляющей автоматики, применяемой в современных энергетических системах. Она осуществляет автоматическую ликвидацию повреждений и анормальных режимов в электрической части энергосистем, обеспечивая их надежную работу.

В настоящее время релейная защита приобретает все большее значение в связи с ростом мощностей электростанций, повышением напряжения электрических сетей. Происходит постепенный переход релейной защиты и автоматики на микропроцессорную базу.

Дальнейшее совершенствование релейной защиты и автоматики пойдет по пути более широкого использования цифровой техники. Ее преимуществом является возможность фиксации параметров, определяющих действие релейной защиты и автоматики в доаварийном и аварийном режимах, с последующей передачей сведений на пункты диспетчерской связи.

В настоящем учебнике нашли отражение классические и современные устройства релейной защиты и автоматики, которые успешно эксплуатируются в энергосистемах России.

При написании данного учебника авторы использовали свой многолетний опыт преподавания аналогичной дисциплины в Московском энергетическом институте (Техническом университете), а также свои книги и статьи по релейной защите, автоматике и телемеханике.

В учебнике освещены основные вопросы и характерные особенности релейной защиты и автоматики электроэнергетических систем и промышленных систем электроснабжения. Значительное внимание уделено микропроцессорной релейной защите и быстродействующим устройствам автоматики.

Как работают релейная защита и автоматика

Первые эксперименты человека с электричеством и созданием цепей для прохождения тока сопровождались короткими замыканиями и неисправностями, во время которых приобретался опыт и знания, выявлялись закономерности протекающих процессов и вырабатывались правила эксплуатации.

На основе анализа допущенных ошибок начали создаваться устройства, предохраняющие оборудование и людей от электрического воздействия. Первыми такими приборами стали плавкие предохранители, которые перегорали при создании критических нагрузок, разрывая цепи электрического тока.

Более сложные защитные конструкции начали массово внедряться после 1891 года, когда в России по проекту Михаила Осиповича Доливо-Добровольского успешно транспортировали 220 кВт электрической энергии на 175 км с КПД в 77% на основе трехфазной системы напряжения, разработанной этим же ученым.

В основу работы защит был положен принцип реле — устройств, которые постоянно отслеживают какой-либо электрический параметр сети, а при достижении им критических величин срабатывают: резко меняют свое первоначальное состояние, коммутируя электрическую схему.

Первые устройства защит выполнялись на основе электромеханических конструкций реле, а специалистов, занимающихся их эксплуатацией стали называть термином «релейщики», который действует до настоящего времени.

Созданная в энергосистеме на основе постоянно приобретаемого опыта служба релейной защиты и автоматики (РЗА) занимается попутно другими сложными процессами:

системами управления, включающими местные, дистанционные и удаленные способы;

блокировками определенных устройств;

цепями сигнализации, позволяющими анализировать происходящие в сети события;

измерениями различных электрических величин в действующих схемах;

анализом качества произведенных замеров на основе метрологических эталонов;

некоторыми другими функциями.

Принципы построения схемы защитных устройств

Довольно громоздкая и сложная первоначальная база на основе электромеханических конструкций постоянно совершенствуется и модифицируется. Для работы защит вводятся новые технические разработки. В современных энергетических комплексах успешно сочетаются электромагнитные, индукционные, статические — полупроводниковые и микропроцессорные устройства.

Их объединяет практически не меняющийся базовый алгоритм процессов, который модернизируется для каждого конкретного случая. Основные функции защиты демонстрирует структурная схема.

Основные функции защитных устройтсв

Блок наблюдения

Его основная функция сводится к мониторингу происходящих электрических процессов в системе на основе замеров от измерительных трансформаторов тока и/или напряжения.

Выходные снимаемые сигналы с блока могут прямо передаваться логической схеме для сравнения с заданными пользователем величинами отклонений от номинальных значений, называемых уставками либо первоначально преобразовываться в цифровую форму.

Блок логики

Здесь осуществляется сравнение входящих сигналов с граничными характеристиками уставок. Малейшее совпадение между ними приводит к выдаче команды на срабатывание защит.

Блок исполнительный

Он постоянно поддерживается в готовности к срабатыванию по командам логического блока. При этом происходят переключения в схеме электроустановки по заранее предусмотренному алгоритму, исключающему повреждения оборудования и получение электротравм персоналом.

Блок сигнализации

Происходящие в системе процессы совершаются так быстро, что человек не способен их воспринимать своими органами. Для фиксации совершенных событий устанавливаются сигнальные устройства, которые используют методы визуального, звукового воздействия с сохранением в памяти схемы произошедших изменений.

Во всех конструкциях сигнализации перевод ее состояния после работы в исходное положение выполняется разово вручную оператором, что исключает потерю информации о работе защит автоматикой.

Принципы работы защит

Очень серьезное отношение к надежности и безопасности использования электроэнергии определило основные требования, которым должны отвечать системы релейной защиты. Однако они тоже являются техническими устройствами, а значит: обладают возможностями нарушения правильной работоспособности.

Отказ систем РЗА возможен при:

неисправностях внутри защит;

излишних срабатываниях, когда действие исполнительного органа не требуется;

ложной работе при отсутствии повреждений электрической системы.

Для исключения отказов в процессе эксплуатации проводится разработка проекта, монтаж, наладка с вводом в работу и обслуживание устройств релейной защиты с учетом выработанных требований к РЗА по:

избирательности с учетом иерархии схемы;

быстродействию, определяемому временем срабатывания;

чувствительностью к пусковым факторам;

Принцип селективности

Другое распространенное его название — избирательность. Эта характеристика позволяет точно выявить и локализовать место проявившейся неисправности в структурированной сети с любой иерархией.

К примеру, генератор передает электрическую энергию многим потребителям, расположенным на участках №1, 2 и 3, оборудованных своими защитами 1-2, 3-4 и 5 соответственно. При возникновении короткого замыкания внутри конечного потребителя на участке №3, токи повреждения пройдут по всем защитам схемы от источника.

Однако, в данной ситуации имеет смысл отключать конечный участок с поврежденным электродвигателем, оставляя в работе все действующие устройства. С этой целью вводятся разные уставки релейной защиты для каждой цепи на стадии проекта схемы.

Защитные устройства участка 5 должны раньше почувствовать токи неисправности и быстрее обеспечить их аварийное отключение от генератора. Поэтому в приведенной схеме величины уставок по току и времени на каждом участке уменьшаются от генератора к потребителю с соблюдением принципа: чем ближе к месту повреждения, тем выше чувствительность.

При этом выполняется принцип резервирования, учитывающий возможность отказа любых технических устройств, включая защитные системы более низкого уровня. Это значит: при неисправности защит 5 участка 3 короткое замыкание должны отключить устройства РЗА №4 или 5 линии №2, которые, в свою очередь, страхуются защитами участка №1.

Принцип быстродействия

Время отключения повреждения складывается минимум из двух факторов:

1. срабатывания защиты;

2. работы привода выключателя.

Первый параметр можно регулировать от минимального значения, обусловленного конструкцией защиты и количеством используемых элементов. Такими методами создается задержка времени на срабатывание включением в схему специальных регулируемых реле. Она используется для более дальних защит.

Читайте также:  Чем отличается УЗО от автоматического выключателя

Близкорасположенные к месту повреждения устройства должны настраиваться на работу с минимально возможными интервалами времени на срабатывание.

Принцип чувствительности

Эта характеристика позволяет определять виды расчетных повреждений и анормальных ситуаций энергосистемы внутри действующей зоны защит.

Чувствительность устройств РЗА

Для определения ее численного выражения вводится коэффициент Кч, вычисляемый отношением минимальной величины тока КЗ для участка к значению тока срабатывания.

При этом устройства РЗА работают правильно при Icз

Противоаварийное управление

Любой блок релейной защиты не только является самостоятельной схемой, но объединяется в вышестоящие комплексы, составляющие в итоге систему противоаварийного управления энергосистемы. У нее каждый элемент взаимосвязан с другими компонентами и комплексно выполняет свои задачи.

Сокращенный перечень функций защит и автоматики демонстрирует упрощенная структурная схема.

Противоаварийное управление энергосистемы

Краткое изложение особенностей работы релейных защит и автоматики позволяет сделать вывод, что профессия релейщика требует постоянного изучения поступающего в эксплуатацию оборудования, совершенствования знаний и формирования прочных практических навыков.

Релейная защита и автоматика систем электроснабжения

В энергетической отрасли вся произведенная электроэнергия в дальнейшем передается по линиям электропередачи на значительные расстояния. На определенных участках воздушных и кабельных линий расположены трансформаторные подстанции, от которых электричество поступает непосредственно к потребителям.

Производство, передача и распределение электроэнергии осуществляется в несколько этапов, и на каждом из них существует вероятность возникновения аварийных ситуаций, способных привести к гибели персонала и выходу из строя технического оборудования. Для этого достаточно всего лишь нескольких долей секунды, в течение которых человеческий организм просто не успевает отреагировать на столь короткое событие. В связи с этим была создана релейная защита и автоматика систем электроснабжения для контроля за номинальными параметрами электроустановок и возможными отклонениями..

Принципы построения релейной защиты

Качество электрической энергии должно строго соответствовать определенным нормативам, регламентируемым техническими документами. Сюда входят такие параметры, как амплитуда тока и напряжения, частота сети, конфигурация синусоиды и присутствие в ней посторонних шумов. Большое значение имеет величина, направление и качество мощности, фаза сигнала и другие характеристики.

Под каждую характеристику или параметр создается определенный вид релейной защиты. Эти системы после ввода в действие, с помощью специального реле, занимаются отслеживанием одного или нескольких сетевых параметров. В ходе отслеживания выполняется непрерывное сравнение этих величин с заранее установленными диапазонами, известными как уставки.

Если контролируемая величина выходит за нормативные пределы, происходит срабатывание реле, которое осуществляет коммутацию цепи путем переключения контактов. Данные действия затрагивают прежде всего подключенную логическую часть цепи. В соответствии с выполняемыми задачами эта логика настраивается на определенный алгоритм действий, оказывающих влияние на коммутационную аппаратуру. Возникшая неисправность окончательно ликвидируется силовым выключателем, прерывающим питание аварийной схемы.

Релейная защита контролирует определенные параметры, поэтому реле могут быть токовыми, напряжения, сопротивления линии, мощности, частоты, фазы и т.д. В любой релейной защите и автоматике настройка измерительного органа выполняется с учетом определенной уставки, разграничивающей зону охвата и срабатывания защитных устройств. Сюда может входить только один участков или сразу несколько, состоящих из основного и резервных.

Реакция защиты может проявляться на все повреждения, которые могут возникнуть в защищаемой зоне или только на отдельно взятые проявления. В связи с этим, защищаемый участок не одной защитой, а сразу несколькими, дополняющими и резервирующими общее действие. Основные защиты должны воздействовать на все неисправности, возникающие в рабочей зоне или охватывать их значительную часть. Они обеспечивают полную защиту всего участка, находящегося под контролем и должны очень быстро срабатывать при возникновении неисправностей.

Все остальные защиты, не подходящие под основные условия, считаются резервными, выполняющими ближнее и дальнее резервирование. В первом случае резервируются основные защиты, работающие в закрепленной зоне. Второй вариант дополняет первый и резервирует смежные рабочие зоны на случай отказа их собственных защит.

Автоматическое включение резерва в электросетях

Совсем не редкость, когда электроэнергия внезапно пропадает по тем или иным причинам, а затем ее может не быть в течение неопределенного времени. Данная ситуация может привести к серьезным негативным последствиям, особенно, если прервано электроснабжение важных энергоемких объектов производственного и другого назначения.

Поэтому для таких случаев предусмотрены источники резервного питания, куда входит дублирующая линия электропередачи, протянутая от другой подстанции. На некоторых объектах используются собственные генераторные установки высокой мощности. Переход на резервное питание должен быть быстрым и надежным, что вполне возможно, благодаря устройствам автоматического включения резерва или АВР.

АВР является одним из видов автоматики, защищающий систему электроснабжения и обеспечивающий быстрое подключение резервного питания. АВР отличаются максимально быстрым срабатыванием при отключении электроэнергии в центральной сети. Срабатывание происходит автоматически, без предварительного анализа причин, если заранее не установлена блокировка пуска от какой-либо конкретной защиты. Например, при включении дуговой защиты шин происходит блокировка запуска АВР, чтобы предотвратить дальнейшее развитие аварии. Задержка включения бывает необходима для завершения определенных производственных операций.

Включение АВР осуществляется всегда однократно, поскольку в случае короткого замыкания, не поддающегося быстрому устранению, многократное включение может привести к полному разрушению сбалансированной системы.

Ранее создавались схемы параллельного подключения наиболее важных объектов к отдельным источниками питания. При аварии на одной из линий и разрыве цепочки, другая должна была оставаться в работе и обеспечивать бесперебойное питание. На практике такие схемы не стали применяться в массовом порядке, поскольку по сравнению с АВР, они обладают многими недостатками.

Например, при коротком замыкании на одной из линий, существенно увеличиваются токи, поскольку идет подпитка энергией сразу с двух генераторов. Происходит рост потерь мощности на трансформаторных подстанциях, откуда поступает питание. Кроме того, очень сложно организовать взаимосвязанную защиту сразу в трех точках – в двух источниках питания и у одного потребителя. Все эти проблемы успешно преодолеваются путем использования АВР, при котором перерыв электроснабжения составляет меньше одной секунды.

Анализ напряжения на основной питающей линии осуществляется специальным измерительным органом. В его состав входит реле контроля напряжения (РКН) вместе с измерительным трансформатором и всеми его цепями. Значение высоковольтного напряжения преобразуется во вторичную величину от 0 до 100В, после чего оно поступает в обмотку контрольного реле, выполняющего функцию пускового органа. Очень важно правильно настроить уставки РКН с учетом низкого уровня срабатывания контрольного реле.

При нормальной работе схемы электропитания оборудования, РКН занимается отслеживанием этого режима. Однако, как только напряжение исчезает, происходит переключение контактов РКН и подача сигнала на электромагнит, запускающий резервный выключатель. Все действия происходят в определенной последовательности, при которой срабатывают силовые элементы. Данный алгоритм закладывается в логику управления АВР в процессе ее создания и настройки.

Автоматика повторного включения

На каждой ЛЭП имеется защита, отслеживающая параметры электроэнергии в режиме реального времени. В случае какой-либо неисправности питание линии быстро отключается силовым выключателем. Своевременно принятые меры предотвращают дальнейшее распространение аварии, однако электроснабжение потребителей будет прервано. Обратное включение напряжения происходит в несколько этапов автоматикой повторного включения, работающей автоматически или ручным способом с участием оперативного персонала и соблюдение заданного алгоритма.

АПВ начинает работать сразу же после того как защита отключит линию электропередачи. Подача напряжения на линию будет выполнена не сразу же после отключения, а в течение определенного времени, в течение которого кратковременные причины аварии самоликвидируются, например, птица, пораженная током, упадет на землю.

Отрезок времени для ликвидации кратковременной аварии составляет в среднем от 2 до 4 секунд. По завершении этого временного промежутка, происходит автоматическая подача напряжения на катушку включения и последующий ввод линии в действие. Существует два варианта включения, которое в данной ситуации может быть успешным или неуспешным. В первом случае неисправность благополучно самоликвидировалась, и потребители могут даже не заметить кратковременного отключения.

При неудачном включении неисправность продолжает иметь место и защита вновь отключает ЛЭП. Следующая попытка автоматического повторного включения происходит через 15-20 секунд с целью повышения достоверности информации.

Если же и вторая попытка не принесла желаемого результата и защита вновь отключила линию, следовательно, неисправность является устойчивой требующей визуальной оценки и ремонта с привлечением специалистов. Такая линия не должна включаться под нагрузку, пока все повреждения не будут устранены выездной бригадой. После этого напряжение подается вручную, после многократных проверок, гарантирующих отсутствие неисправности.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector