Основные виды электрических защит

1.

Основные виды
электрических защит
Электроэнергия производится на генераторных станциях,
передается на большие расстояния по линиям
электропередач.
Воздушные
и
кабельные
ЛЭП
расположены между трансформаторными подстанциями
и потребителями, подводят электричество к последним.

2.

Основные виды электрических защит
• На всех технологических этапах производства, передачи и
распределения
электрических
мощностей
возможно
возникновение аварийных ситуаций, которые способны
разрушить техническое оборудование или привести к гибели
обслуживающий персонал за очень короткое время, исчисляемая
долями секунды.
• Человеческий организм просто не способен реагировать на такие
кратковременные события. Поэтому контролировать отклонения
номинальных параметров электроустановок, выявлять начальный
этап создания аварии и принимать действенные меры к ее
ликвидации могут только специальные технические устройства,
работающие
в
автоматическом
режиме
по
заранее
подготовленным алгоритмам.

3.

Основные виды электрических защит
• Исторически сложилась традиция называть их защитами. А
поскольку они очень долгое время работали на релейной базе, то
за ними прочно закрепилось это дополнительное определение.
• Как формируются электрические защиты
• Качество электроэнергии строго регламентируется техническими
нормативами:
• амплитудой напряжения и тока;
• частотой сети;
• формой синусоидальной гармоники и наличием в ней
посторонних шумов;
• направлением, величиной и качеством мощности;

4.

Основные виды электрических защит
• фазой сигнала и некоторыми другими параметрами.
• Под каждую из этих характеристик создаются определённые
виды защит. Они после ввода в работу:
• постоянно отслеживают измерительным органом состояние
одного или нескольких параметров сети. Например, тока,
напряжения, частоты, фазы, мощности и непрерывно сравнивают
его величину с заранее установленным диапазоном, называемым
уставкой;
• в случае выхода контролируемой величины за нормированную
границу измерительный орган срабатывает и переключением
положения своих контактов коммутирует цепи подключенной
логической части;

5.

Основные виды электрических защит
• в зависимости от решаемых задач логика схемы настроена на
определенные алгоритмы. Она выполняет их воздействием на
коммутационный аппарат, например, соленоид отключения
выключателя первичного оборудования электрической схемы;
силовой выключатель ликвидирует возникшую неисправность в
схеме снятием с нее питания.
• По видам контролируемого параметра защиты делят на:
• токовые,
• напряжения;

6.

Основные виды электрических защит
• дистанции (сопротивления линии);
• частоты;
• мощности;
• фазы и другие.
• Классификация по принципу действия
• Измерительный орган любой защиты настраивается на
определенную уставку, которая разграничивает зону охвата,
срабатывания защиты. В нее могут входить несколько участков
(основной и резервные) или только один.

7.

Основные виды электрических защит
• Защита может реагировать на все возможные виды
повреждений, возникающие в защищаемой зоне либо только на
какие-либо отдельные, специфические их проявления.
• На ответственном защищаемом участке схемы электроснабжения
обычно устанавливают не одну защиту, а несколько ее
разновидностей, которые дополняют и резервируют взаимное
действие. Их классифицируют на:
• 1. основные;
• 2. резервные.
• К основной защите предъявляют следующие требования:

8.

Основные виды электрических защит
• 1. действие на все возможные возникающие неисправности в
рабочей зоне либо на их большую часть;
• 2. охват защитой всего контролируемого участка полностью, а не
какой-то его доли;
• 3. наиболее быстрое срабатывание на возникающую
неисправность, чем у других защит.
• Не подходящие под эти условия защиты относят к резервным.

9.

Основные виды электрических защит
• Виды токовых защит:
• максимальная токовая защита;
• токовая отсечка;
• защита от перегруза;
• защита от токов утечки;
• дифференциальная защита.
• Виды защит по напряжению:
• по минимальному напряжению, разновидностью защиты
является защита от исчезновения напряжения или «нулевая»

10.

Основные виды электрических защит
• защита;
• по максимальному напряжению;
• Виды защит по частоте:
• от превышения рабочей частоты;
• от понижения рабочей частоты;
• Специальные виды электрических защит:
• дуговая (оптическая) защита;
• тепловая защита;
• логическая защита;

11.

Основные виды электрических защит
• газовая защита.
• Защита по минимальному напряжению.
• Момент вращения асинхронных двигателей прямо пропорционален квадрату напряжения, поэтому снижение напряжения при
том же моменте сопротивления на валу двигателя вызывает
повышенное потребление тока и перегрев двигателей. Заводы
гарантируют работу электродвигателей при отклонении
напряжения от номинального значения на + 5 -10% . Дальнейшее
снижение напряжения недопустимо из-за опасности выхода из
строя самого двигателя.

12.

Основные виды электрических защит
• Контакторы и пускатели, применяемые для управления
низковольтными двигателями отключаются при снижении
напряжения более чем на 15% (0,85 Uном) этим и достигается
минимальная защита.
• Для высоковольтных и некоторых видов низковольтных
электродвигателей управление осуществляется от силовых
выключателей и других коммутационных аппаратов. Для этих
схем питания применяется реле минимального напряжения,
которое реагирует на понижение напряжения до 30% (0,7 Uном).
• На этих же принципах работает нулевая защита, которая
препятствует запуску двигателей после восстановления питания.

13.

Основные виды электрических защит
• Напряжение с сети может понижаться в следующих случаях:
• - при возникновении в сети короткого замыкания;
• - при тяжелом запуске крупного электродвигателя или группы
электродвигателей.
• Так же есть схемы при срабатывании реле минимального
напряжения включающие автоматический ввод резерва (АВР)
питания.
• Защита по максимальному напряжению.

14.

Основные виды электрических защит
• Существует
два
типа
устройств,
предохраняющих
электрооборудование от появления завышенного напряжения.
• Защиты, работающие по принципу отвода разряда молнии по
молниеотводу на потенциал контура земли и гасящие ее энергию
за счет рассеивания теплом в окружающую атмосферу, как
определенная часть ограничителей напряжения. Они не
используют релейную базу, а работают непосредственно в
силовой схеме.
• Релейные защиты максимального напряжения создаются по
принципу минимальных с теми же измерительными органами, но
само реле напряжения настраивается на срабатывание по уставке

15.

Основные виды электрических защит
• увеличения, превышающей определенный, допустимый уровень
напряжения для работающей схемы.
• Защиты по частоте.
• Изменение частоты питающей сети является одной из наиболее
тяжелых аварийных ситуаций в системе. Изменяется частота
вращения электродвигателей, сильно страдает изоляция сети.
ГОСТ не допускает изменение частоты более (менее) чем на 0,5 Гц
с реагированием 0,3 сек.
• Снижение частоты происходит при возникновении дефицита
активной мощности, когда мощность нагрузки оказывается
больше мощности генераторов.

16.

Основные виды электрических защит
• Как правило, такое положение возникает при отделении части
энергосистемы или одной электростанции от общей сети. Чтобы в
этих условиях предотвратить дальнейшее глубокое снижение
частоты, необходимо срочно ликвидировать дефицит активной
мощности. Это обеспечивается, с одной стороны, отключением
части нагрузки, с другой стороны, повышением до максимально
возможной мощности работающих генераторов и включением в
сеть резервных.
• Частотные защиты ставятся на крупных синхронных
электрических
двигателях,
электростанциях
и
крупных
подстанциях и выполняются на реле частоты.

17.

Основные виды электрических защит
• Дуговая (оптическая) защита
• Особый вид быстродействующей защиты от коротких замыканий
в распределительных устройствах, основанный на регистрации
спектра света открытой электрической дуги. Регистрирующими
элементами защиты являются фотодатчики, расположенные в
отсеках электрических аппаратов, которые при возникновении
вспышки света отключают питание.
• Тепловая защита.
• Применятся для защиты оборудования от перегрева. Основным
элементом защиты служат температурные датчики контакты

18.

Основные виды электрических защит
• которых включены в схему управления (защиты).
• Газовая защита.
• Вид релейной защиты, предназначенный для защиты от
повреждений электрических аппаратов, располагающихся в
заполненном маслом резервуаре. Основана на увеличении
объема масла или газа при нагреве элементов защищаемого
оборудования.
• Логическая защита.
• Сегодня логическая защита шин является неотъемлемой частью
системы релейной защиты и автоматики распределительных

19.

Основные виды электрических защит
• устройств 6-35 кВ. Ее распространению способствовал переход от
электромеханической элементной базы к микропроцессорным
блокам РЗА. Еще 15-20 лет назад ЛЗШ не было.
• Назначение ЛЗШ
• Логическая защита шин нужна, чтобы сократить время
отключения коротких замыканий на шинах 6 - 35 кВ.
• При коротком замыкании на шинах логическая защита устраняет
его практически без выдержки времени (0,1-0,15 с), а при
замыкании на присоединении – ЛЗШ блокируется, позволяя
устранить КЗ нижестоящим защитам.

20.

Основные виды защитных аппаратов
• Основным
элементом
защиты
является
логический
микропроцессор, который обрабатывает данные со всех
терминалов защит и выдает команду на отключение.
• Основные типы защитных аппаратов.
• Плавкие
предохранители
предназначены для
защиты
электроустановок от токов перегрузки и короткого замыкания
(КЗ). Защищаемым элементом предохранителя является плавкая
вставка одноразового действия, изготовленная из лёгких
металлов или их сплавов. Плавкая вставка заключена в закрытый
патрон или трубку из дугостойкого материала, чем
обеспечивается безопасность персонала и оборудования при её
перегорании.

21.

22.

Основные виды защитных аппаратов
• Тепловое реле предназначена для защиты электрических цепей и
электродвигателей от токов перегрузки. Принцип действия
основан на том, что электрический ток протекая по проводнику
нагревает его Основная рабочая деталь любого теплового реле биметаллическая пластина. При нагреве до определенной
температуры эта пластина изгибается, чем и разрывает
электрический контакт в цепи.
• Реле защиты предназначены для защиты электрических цепей и
аппаратов от превышения (понижения или исчезновения)
различных параметров электрического тока. По роду воздействия
подразделяются на:

23.

24.

25.

Основные виды защитных аппаратов
• - реле тока для защиты от токов короткого замыкания,
перегрузки, токов утечки;
• - реле напряжения для защиты от превышения (перенапряжения
сети) или понижения (исчезновения) напряжения относительно
номинальных параметров;
• - реле частоты для защиты от превышения или понижения
частоты сети относительно номинальных параметров (50 Гц);
• - реле температуры для защиты оборудования от перегрева
(недогрева).

26.

Выбор предохранителей и уставок
тепловых и максимальных реле
• Выбор тока плавкой вставки предохранителя:
• для защиты от токов КЗ : Iпл.вст. ≥ 3 х Iраб. ; (4…10) х Iпл.вст. ≥ Iкз
• для защиты от перегрузки: Iпл.вст = Рмах/Uн, где
• - Рмах – максимальная нагрузка сети, Вт
• - Uн – номинальное напряжение сети.
• Выбираем
ближайшую
стандартную
плавкую
вставку
предохранителя.
• Выбор тока уставки теплового реле: Iут ≥ (1,05÷1,1)× Iном. эд

27.

Выбор предохранителей и уставок
тепловых и максимальных реле
• Для реле максимального тока:
• для защиты от токов КЗ : Iкз ≥ (1,5…) х Iу
• Кроме этого условия должны быть выполнены следующие
условия:
• - для защиты одиночного ЭД: Iу ≥ Iпуск.эд;
• - для групповой защиты ЭД: Iу ≥ ΣIн + Iпуск.мах.эд