Релейная защита электрооборудования электрических станций, сетей и систем. Основные сведения о релейной защите

1.

ПМ. 02 ЭКСПДУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ,
СЕТЕЙ И СИСТЕМ
МДК.02.01. Релейная защита электрооборудования электрических станций, сетей и систем
Основные сведения о релейной
защите

2.

Назначение релейной защиты
Назначение релейной защиты – отключение поврежденного
элемента электрической сети при коротком замыкании (далее – КЗ) и
других ненормальных режимах для предотвращения значительных
повреждений оборудования или предупреждения персонала о
необходимости отключения оборудования или принятия мер по
предупреждению повреждений, связанных с ненормальными
режимами.
В зависимости от характера ненормальных режимов и опасности
их для оборудования релейная защита может действовать на сигнал
или отключение.
КЗ являются наиболее опасными видами повреждения,
возникающими из-за пробоя или перекрытия изоляции, обрывов
проводов, ошибочных действий персонала (включение под
напряжение
заземленного
оборудования,
отключение
разъединителей под нагрузкой) и других причин.

3.

В большинстве случаев в месте КЗ возникает электрическая дуга
с высокой температурой, приводящая к большим разрушениям
токоведущих частей, изоляторов и электрических аппаратов.
При КЗ к месту повреждения подходят большие токи (токи КЗ),
перегревают неповрежденные токоведущие части и могут вызвать
дополнительные повреждения, т.е. развитие аварии.
Одновременно в сети, электрически связанной с местом
повреждения, происходит глубокое понижение напряжения, что
приводит к остановке электродвигателей и нарушению параллельной
работы генераторов

4.

5.

6.

Виды повреждений
Опасные факторы КЗ:
1. Электродинамическое действие;
2. Термическое действие;
3. Снижение напряжения.

7.

Ненормальные режимы работы
1.
2.
3.
Перегрузка оборудования;
Качания;
Асинхронный режим работы синхронного генератора.

8.

Требования, предъявляемые к устройствам релейной
защиты
1.
2.
3.
4.
Cелективность;
Быстродействие;
Чувствительность;
Надежность.

9.

Селективность (избирательность)
Селективность – это свойство релейной защиты (далее – РЗ),
обеспечивающее
отключение
только
поврежденного
элемента
энергосистемы его выключателями, а при отказе выключателя –
выключателями, ближайшими к отказавшему.
По способам обеспечения селективности РЗ можно разделить на две
группы:
– РЗ с относительной селективностью. РЗ, которая по принципу
своего действия может работать при КЗ на смежных присоединениях
(резервные защиты);
– РЗ с абсолютной селективностью. РЗ, которая по принципу
действия может работать только при КЗ на защищаемом присоединении
(основные защиты).

10.

Применяется несколько способов обеспечения селективности.
Селективность по принципу действия. Защита не срабатывает при
КЗ вне зоны действия, например зона действия дифференциальной
защиты ограничивается местом установки ее трансформаторов тока.
Селективность по чувствительности. Уставки (ток, напряжение или
сопротивление) срабатывания выбирается таким образом, чтобы релейная
защита не действовала при КЗ на смежной линии электропередачи (далее
– ЛЭП), или за трансформатором.
Селективность по времени. Выдержка времени каждой
предшествующей защиты (например, дистанционной защиты) выбирается
на ступень селективности больше, чем последующая. Поэтому она не
успевает сработать, т.к. ее опережает защита последующей линии при КЗ
на ней. Величина ступени селективности определяется элементной базой
устройств РЗ

11.

Быстродействие
Быстродействие – это свойство релейной защиты отключать
повреждение с минимально возможной выдержкой времени.
Длительное протекание тока КЗ может привести к повреждению
неповрежденных участков оборудования, линий, трансформаторов по
которым протекает ток КЗ.
Отключение повреждения должно производиться с минимально
возможным временем, обеспечивающим:
– устойчивость параллельной работы генераторов в энергосистеме;
– минимизацию повреждения оборудования;
– снижение вероятности перехода возникшего КЗ к более тяжелому
виду;
– повышению эффективности автоматического повторного
включения (далее – АПВ);
– уменьшению влияния снижения напряжения при КЗ на работу
потребителей электроэнергии.

12.

Чувствительность
Чувствительность – это свойство релейной защиты надежно
срабатывать при КЗ в конце защищаемого участка в минимальном
режиме. Релейная защита должна обладать такой чувствительностью к
тем видам повреждений и нарушений нормального режима работы, на
которые она рассчитана, чтобы было обеспечено ее действие в
начальный момент возникновения повреждения, чем сокращаются
размеры повреждения оборудования в месте КЗ.

13.

Оценка чувствительности защит оценивается при помощи
коэффициента чувствительности, определяемого:
– для защит, реагирующих на величины, возрастающие в условиях
повреждений, – как отношение расчетных значений этих величин
(например, тока, или напряжения) при металлическом КЗ в пределах
защищаемой зоны к параметрам срабатывания защит;
– для защит, реагирующих на величины, уменьшающиеся в
условиях повреждений, – как отношение параметров срабатывания к
расчетным значениям этих величин (например, напряжения или
сопротивления) при металлическом КЗ в пределах защищаемой зоны.
Коэффициенты чувствительности (Кч) нормируются Правилами
устройства электроустановок (далее – ПУЭ).

14.

Надежность
Надежность – это свойство релейной защиты гарантированно
выполнять свои функции на протяжении всего периода эксплуатации.
Защита должна правильно и безотказно действовать на отключение
выключателей ЛЭП и оборудования при всех их повреждениях и
нарушениях нормального режима работы, для действия при которых
она предназначена, и не действовать в нормальных условиях, а также
при таких повреждениях и нарушениях нормального режима работы,
при которых действие данной защиты не предусмотрено, и должна
действовать другая защита. Требование надежности обеспечивается
совершенством принципов защиты, конструкций аппаратуры и
уровнем эксплуатации.

15.

Принципы построения релейной защиты
В зависимости от элементной базы устройства РЗ делятся на:
– электромеханические;
– микроэлектронные;
– микропроцессорные.
Устройства РЗ состоят, как правило, из следующих основных
частей (в зависимости от элементной базы устройства эти части могут
быть выполнены в виде отдельных реле, панелей, блоков, алгоритмов и
т.п.):
– пусковых органов;
– измерительных органов;
– логической части;
– исполнительной части;
– передающей части.

16.

Пусковые органы непосредственно и непрерывно контролируют
состояние и режим работы защищаемого присоединения и реагируют
на возникновение КЗ и нарушения нормального режима работы.
Пусковые органы контролируют ток, напряжение, мощность,
сопротивление и т.п.
На измерительные органы возлагается задача определения места
и характера повреждения и принятие решения о необходимости
действия защиты.
Измерительные органы также контролируют ток, напряжение,
мощность и т.п.
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 производит прочие
предусмотренные действия.

17.

Логическая часть состоит в основном из элементов времени
(таймеров), логических элементов, промежуточных и указательных
реле.
Исполнительная часть выполняет действие на отключение
(включение) выключателей, или другие устройства.
Передающая часть используется в некоторых видах защит.
Например, приемопередатчики дифференциально-фазной защиты.

18.

Виды схем на которых изображают устройства РЗ
Принципиа́льная схе́ма – дает представление о принципе действия комплекта РЗ, не
отражая его монтажного исполнения. НА схеме показываются все реле и элементы,
входящие в комплект, со всеми связующими их электрическими цепями. Контакты
реле показываются на схемах в положении, соответствующем отсутствию тока в
обмотках реле.
Структурная схема - изображает основные части (блоки) из которых состоит
рассматриваемое устройство, определяют взаимосвязь частей с указанием
последовательности их действия. Блоки изображают прямоугольниками с
обозначением, поясняющим их назначение
Монтажные схемы - предназначены для выполнения монтажа устройства из
элементов, входящих в его состав, или показывают, как такой монтаж уже
осуществлен заводом-изготовителем.

19.

Способы изображения катушек и контактор реле на
схемах
1 — обмотка реле (A1, A2 — управляющая цепь),
2 — контакт замыкающий,
3 — контакт размыкающий,
4 — контакт замыкающий с замедлителем при срабатывании,
5 — контакт замыкающий с замедлителем при возврате,
6 — контакт импульсный замыкающий,
7 — контакт замыкающий без самовозврата,
8 — контакт размыкающий без самовозврата,
9 — контакт размыкающий с замедлителем при срабатывании,
10 — контакт размыкающий с замедлителем при возврате.