ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2021
Просмотров: 4711
Скачиваний: 1
252
Глава 3.2
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
3.2.1.
Настоящая глава Правил распространяется на устройства релейной защиты элементов электрической
части энергосистем, промышленных и других электроустановок выше 1 кВ; генераторов, трансформа-
торов (автотрансформаторов), блоков генератор — трансформатор, линий электропередачи, шин и син-
хронных компенсаторов.
Защита всех электроустановок выше 500 кВ, кабельных линий выше 35 кВ, а также электроустано-
вок атомных электростанций и передач постоянного тока в настоящей главе Правил не рассматривается.
Требования к защите электрических сетей до 1 кВ, электродвигателей, конденсаторных установок,
электротермических установок см. соответственно в гл. 3.1, 5.3, 5.6 и 7.5.
Устройства релейной защиты элементов электроустановок, не рассмотренные в этой и других гла-
вах, должны выполняться в соответствии с общими требованиями настоящей главы.
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
3.2.2.
Электроустановки должны быть оборудованы устройствами релейной защиты, предназначенными для:
а) автоматического отключения поврежденного элемента от остальной, неповрежденной части элект-
рической системы (электроустановки) с помощью выключателей; если повреждение (например, замы-
кание на землю в сетях с изолированной нейтралью) непосредственно не нарушает работу электриче-
ской системы, допускается действие релейной защиты только на сигнал;
б) реагирования на опасные, ненормальные режимы работы элементов электрической системы (на-
пример, перегрузку, повышение напряжения в обмотке статора гидрогенератора); в зависимости от ре-
жима работы и условий эксплуатации электроустановки релейная защита должна быть выполнена с дей-
ствием на сигнал или на отключение тех элементов, оставление которых в работе может привести
к возникновению повреждения.
3.2.3.
С целью удешевления электроустановок вместо автоматических выключателей и релейной защиты
следует применять предохранители или открытые плавкие вставки, если они:
могут быть выбраны с требуемыми параметрами (номинальные напряжение и ток, номинальный
ток отключения и др.);
обеспечивают требуемые селективность и чувствительность;
не препятствуют применению автоматики (автоматическое повторное включение — АПВ, автома-
тическое включение резерва — АВР и т.п.), необходимой по условиям работы электроустановки.
При использовании предохранителей или открытых плавких вставок в зависимости от уровня не-
симметрии в неполнофазном режиме и характера питаемой нагрузки следует рассматривать необходи-
мость установки на приемной подстанции защиты от неполнофазного режима.
3.2.4.
Устройства релейной защиты должны обеспечивать наименьшее возможное время отключения КЗ в це-
лях сохранения бесперебойной работы неповрежденной части системы (устойчивая работа электри-
ческой системы и электроустановок потребителей, обеспечение возможности восстановления нормаль-
ной работы путем успешного действия АПВ и АВР, самозапуска электродвигателей, втягивания
в синхронизм и пр.) и ограничения области и степени повреждения элемента.
3.2.5.
Релейная защита, действующая на отключение, как правило, должна обеспечивать селективность дей-
ствия, с тем, чтобы при повреждении какого-либо элемента электроустановки отключался только этот
поврежденный элемент.
Допускается неселективное действие защиты (исправляемое последующим действием АПВ или
АВР):
а) для обеспечения, если это необходимо, ускорения отключения КЗ (см. 3.2.4);
б) при использовании упрощенных главных электрических схем с отделителями в цепях линий или
трансформаторов, отключающими поврежденный элемент в бестоковую паузу.
3.2.6.
Устройства релейной защиты с выдержками времени, обеспечивающими селективность действия, до-
пускается выполнять, если: при отключении КЗ с выдержками времени обеспечивается выполнение
требований 3.2.4; защита действует в качестве резервной (см. 3.2.15).
3.2.7.
Надежность функционирования релейной защиты (срабатывание при появлении условий на срабаты-
вание и несрабатывание при их отсутствии) должна быть обеспечена применением устройств, которые
253
по своим параметрам и исполнению соответствуют назначению, а также надлежащим обслуживанием
этих устройств.
При необходимости следует использовать специальные меры повышения надежности функциони-
рования, в частности схемное резервирование, непрерывный или периодический контроль состояния
и др. Должна также учитываться вероятность ошибочных действий обслуживающего персонала при
выполнении необходимых операций с релейной защитой.
3.2.8.
При наличии релейной защиты, имеющей цепи напряжения, следует предусматривать устройства:
автоматически выводящие защиту из действия при отключении автоматических выключателей, перего-
рании предохранителей и других нарушениях цепей напряжения (если эти нарушения могут привести к лож-
ному срабатыванию защиты в нормальном режиме), а также сигнализирующие о нарушениях этих цепей;
сигнализирующие о нарушениях цепей напряжения, если эти нарушения не приводят к ложному
срабатыванию защиты в условиях нормального режима, но могут привести к излишнему срабатыва-
нию в других условиях (например, при КЗ вне защищаемой зоны).
3.2.9.
При установке быстродействующей релейной защиты на линиях электропередачи с трубчатыми раз-
рядниками должна быть предусмотрена отстройка ее от работы разрядников, для чего:
наименьшее время срабатывания релейной защиты до момента подачи сигнала на отключение должно
быть больше времени однократного срабатывания разрядников, а именно около 0,06—0,08 с;
пусковые органы защиты, срабатывающие от импульса тока разрядников, должны иметь возможно
меньшее время возврата (около 0,01 с от момента исчезновения импульса).
3.2.10.
Для релейных защит с выдержками времени в каждом конкретном случае следует рассматривать целе-
сообразность обеспечения действия защиты от начального значения тока или сопротивления при КЗ
для исключения отказов срабатывания защиты (из-за затухания токов КЗ во времени, в результате
возникновения качаний, появления дуги в месте повреждения и др.).
3.2.11.
Защиты в электрических сетях 110 кВ и выше должны иметь устройства, блокирующие их действие
при качаниях или асинхронном ходе, если в указанных сетях возможны такие качания или асинхрон-
ный ход, при которых защиты могут срабатывать излишне.
Допускается применение аналогичных устройств и для линий ниже 110 кВ, связывающих между
собой источники питания (исходя из вероятности возникновения качаний или асинхронного хода и воз-
можных последствий излишних отключений).
Допускается выполнение защиты без блокировки при качаниях, если защита отстроена от качаний
по времени (выдержка времени защиты — около 1,5—2 с).
3.2.12.
Действие релейной защиты должно фиксироваться указательными реле, встроенными в реле указате-
лями срабатывания, счетчиками числа срабатываний или другими устройствами в той степени, в какой
это необходимо для учета и анализа работы защит.
3.2.13.
Устройства, фиксирующие действие релейной защиты на отключение, следует устанавливать так, что-
бы сигнализировалось действие каждой защиты, а при сложной защите — отдельных ее частей (разные
ступени защиты, отдельные комплекты защит от разных видов повреждения и т.п.).
3.2.14.
На каждом из элементов электроустановки должна быть предусмотрена основная защита, предназна-
ченная для ее действия при повреждениях в пределах всего защищаемого элемента с временем, мень-
шим, чем у других установленных на этом элементе защит.
3.2.15.
Для действия при отказах защит или выключателей смежных элементов следует предусматривать ре-
зервную защиту, предназначенную для обеспечения дальнего резервного действия.
Если основная защита элемента обладает абсолютной селективностью (например, высокочастотная
защита, продольная и поперечная дифференциальные защиты), то на данном элементе должна быть уста-
новлена резервная защита, выполняющая функции не только дальнего, но и ближнего резервирования,
т.е. действующая при отказе основной защиты данного элемента или выведении ее из работы. Например,
если в качестве основной защиты от замыканий между фазами применена дифференциально-фазная за-
щита, то в качестве резервной может быть применена трехступенчатая дистанционная защита.
Если основная защита линии 110 кВ и выше обладает относительной селективностью (например,
ступенчатые защиты с выдержками времени), то:
отдельную резервную защиту допускается не предусматривать при условии, что дальнее резервное
действие защит смежных элементов при КЗ на этой линии обеспечивается;
должны предусматриваться меры по обеспечению ближнего резервирования, если дальнее резер-
вирование при КЗ на этой линии не обеспечивается.
3.2.16.
Для линии электропередачи 35 кВ и выше с целью повышения надежности отключения повреждения
в начале линии может быть предусмотрена в качестве дополнительной защиты токовая отсечка без
выдержки времени при условии выполнения требований 3.2.26.
254
3.2.17.
Если полное обеспечение дальнего резервирования связано со значительным усложнением защиты или
технически невозможно, допускается:
1) не резервировать отключения КЗ за трансформаторами, на реактированных линиях, линиях 110 кВ
и выше при наличии ближнего резервирования, в конце длинного смежного участка линии 6—35 кВ;
2) иметь дальнее резервирование только при наиболее часто встречающихся видах повреждений,
без учета редких режимов работы и при учете каскадного действия защиты;
3) предусматривать неселективное действие защиты при КЗ на смежных элементах (при дальнем
резервном действии) с возможностью обесточения в отдельных случаях подстанций; при этом сле-
дует по возможности обеспечивать исправление этих неселективных отключений действием АПВ
или АВР.
3.2.18.
Устройства резервирования при отказе выключателей (УРОВ) должны предусматриваться в электроуста-
новках 110—500 кВ. Допускается не предусматривать УРОВ в электроустановках 110—220 кВ при
соблюдении следующих условий:
1) обеспечиваются требуемая чувствительность и допустимые по условиям устойчивости времена
отключения от устройств дальнего резервирования;
2) при действии резервных защит нет потери дополнительных элементов из-за отключения выклю-
чателей, непосредственно не примыкающих к отказавшему выключателю (например, отсутствуют сек-
ционированные шины, линии с ответвлением).
На электростанциях с генераторами, имеющими непосредственное охлаждение проводников обмо-
ток статоров, для предотвращения повреждений генераторов при отказах выключателей 110—500 кВ
следует предусматривать УРОВ независимо от прочих условий.
При отказе одного из выключателей поврежденного элемента (линия, трансформатор, шины) элект-
роустановки УРОВ должно действовать на отключение выключателей, смежных с отказавшим.
Если защиты присоединены к выносным трансформаторам тока, то УРОВ должно действовать и при
КЗ в зоне между этими трансформаторами тока и выключателем.
Допускается применение упрощенных УРОВ, действующих при КЗ с отказами выключателей не на
всех элементах (например, только при КЗ на линиях); при напряжении 35—220 кВ, кроме того, допус-
кается применение устройств, действующих лишь на отключение шиносоединительного (секционно-
го) выключателя.
При недостаточной эффективности дальнего резервирования следует рассматривать необходимость
повышения надежности ближнего резервирования в дополнение к УРОВ.
3.2.19.
При выполнении резервной защиты в виде отдельного комплекта ее следует осуществлять, как прави-
ло, так, чтобы была обеспечена возможность раздельной проверки или ремонта основной или резерв-
ной защиты при работающем элементе. При этом основная и резервная защиты должны питаться, как
правило, от разных вторичных обмоток трансформаторов тока.
Питание основных и резервных защит линий электропередачи 220 кВ и выше должно осуществ-
ляться, как правило, от разных автоматических выключателей оперативного постоянного тока.
3.2.20.
Оценка чувствительности основных типов релейных защит должна производиться при помощи коэф-
фициента 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 отноше-
ние параметров срабатывания к расчетным значениям этих величин (например, напряжения или сопро-
тивления) при металлическом КЗ в пределах защищаемой зоны.
Расчетные значения величин должны устанавливаться, исходя из наиболее неблагоприятных видов
повреждения, но для реально возможного режима работы электрической системы.
3.2.21.
При оценке чувствительности основных защит необходимо исходить из того, что должны обеспечи-
ваться следующие наименьшие коэффициенты их чувствительности:
1. Максимальные токовые защиты с пуском и без пуска напряжения, направленные и ненаправлен-
ные, а также токовые одноступенчатые направленные и ненаправленные защиты, включенные на со-
ставляющие обратной или нулевой последовательностей:
для органов тока и напряжения — около 1,5;
для органов направления мощности обратной и нулевой последовательности — около 2,0 по мощ-
ности и около 1,5 по току и напряжению;
для органа направления мощности, включенного на полные ток и напряжение, не нормируется по
мощности и около 1,5 по току.
255
Для максимальных токовых защит трансформаторов с низшим напряжением 0,23—0,4 кВ наимень-
ший коэффициент чувствительности может быть около 1,5.
2. Ступенчатые защиты тока или тока и напряжения, направленные и ненаправленные, включен-
ные на полные токи и напряжения или на составляющие нулевой последовательности:
для органов тока и напряжения ступени защиты, предназначенной для действия при КЗ в конце защи-
щаемого участка, без учета резервного действия — около 1,5, а при наличии надежно действующей се-
лективной резервной ступени — около 1,3; при наличии на противоположном конце линии отдельной
защиты шин соответствующие коэффициенты чувствительности (около 1,5 и около 1,3) для ступени за-
щиты нулевой последовательности допускается обеспечивать в режиме каскадного отключения;
для органов направления мощности нулевой и обратной последовательности — около 2,0 по мощ-
ности и около 1,5 по току и напряжению;
для органа направления мощности, включенного на полные ток и напряжение, не нормируется по
мощности и около 1,5 по току.
3. Дистанционные защиты от многофазных КЗ:
для пускового органа любого типа и дистанционного органа третьей ступени — около 1,5;
для дистанционного органа второй ступени, предназначенного для действия при КЗ в конце защи-
щаемого участка, без учета резервного действия — около 1,5, а при наличии третьей ступени защи-
ты — около 1,25; для указанного органа чувствительность по току должна быть около 1,3 (по отноше-
нию к току точной работы) при повреждении в той же точке.
4. Продольные дифференциальные защиты генераторов, трансформаторов, линий и других элемен-
тов, а также полная дифференциальная защита шин — около 2,0; для токового пускового органа непол-
ной дифференциальной дистанционной защиты шин генераторного напряжения чувствительность долж-
на быть около 2,0, а для первой ступени неполной дифференциальной токовой защиты шин генераторного
напряжения, выполненной в виде отсечки, — около 1,5 (при КЗ на шинах).
Для дифференциальной защиты генераторов и трансформаторов чувствительность следует прове-
рять при КЗ на выводах. При этом вне зависимости от значений коэффициента чувствительности для
гидрогенераторов и турбогенераторов с непосредственным охлаждением проводников обмоток ток
срабатывания защиты следует принимать менее номинального тока генератора (см. 3.2.36). Для авто-
трансформаторов и повышающих трансформаторов мощностью 63 МВ
•
А и более ток срабатывания
без учета торможения рекомендуется принимать менее номинального (для автотрансформаторов —
менее тока, соответствующего типовой мощности). Для остальных трансформаторов мощностью 25 МВ
•
А
и более ток срабатывания без учета торможения рекомендуется принимать не более 1,5 номинального
тока трансформатора.
Допускается снижение коэффициента чувствительности для дифференциальной защиты трансфор-
матора или блока генератор — трансформатор до значения около 1,5 в следующих случаях (в которых
обеспечение коэффициента чувствительности около 2,0 связано со значительным усложнением защи-
ты или технически невозможно):
при КЗ на выводах низшего напряжения понижающих трансформаторов мощностью менее 80 МВ
•
А
(определяется с учетом регулирования напряжения);
в режиме включения трансформатора под напряжение, а также для кратковременных режимов его
работы (например, при отключении одной из питающих сторон).
Для режима подачи напряжения на поврежденные шины включением одного из питающих элемен-
тов допускается снижение коэффициента чувствительности для дифференциальной защиты шин до
значения около 1,5.
Указанный коэффициент 1,5 относится также к дифференциальной защите трансформатора при КЗ
за реактором, установленным на стороне низшего напряжения трансформатора и входящим в зону его
дифференциальной защиты. При наличии других защит, охватывающих реактор и удовлетворяющих
требованиям чувствительности при КЗ за реактором, чувствительность дифференциальной защиты
трансформатора при КЗ в этой точке допускается не обеспечивать.
5. Поперечные дифференциальные направленные защиты параллельных линий:
для реле тока и реле напряжения пускового органа комплектов защиты от междуфазных КЗ и замы-
каний на землю — около 2,0 при включенных выключателях с обеих сторон поврежденной линии
(в точке одинаковой чувствительности) и около 1,5 при отключенном выключателе с противополож-
ной стороны поврежденной линии;
для органа направления мощности нулевой последовательности — около 4,0 по мощности и около
2,0 по току и напряжению при включенных выключателях с обеих сторон и около 2,0 по мощности
и около 1,5 по току и напряжению при отключенном выключателе с противоположной стороны;
256
для органа направления мощности, включенного на полные ток и напряжение, по мощности не
нормируется, а по току — около 2,0 при включенных выключателях с обеих сторон и около 1,5 при
отключенном выключателе с противоположной стороны.
6. Направленные защиты с высокочастотной блокировкой:
для органа направления мощности обратной или нулевой последовательности, контролирующего
цепь отключения, — около 3,0 по мощности, около 2,0 по току и напряжению;
для пусковых органов, контролирующих цепь отключения, — около 2,0 по току и напряжению,
около 1,5 по сопротивлению.
7. Дифференциально-фазные высокочастотные защиты:
для пусковых органов, контролирующих цепь отключения, — около 2,0 по току и напряжению,
около 1,5 по сопротивлению.
8. Токовые отсечки без выдержки времени, устанавливаемые на генераторах мощностью до 1 МВт
и трансформаторах, при КЗ в месте установки защиты — около 2,0.
9. Защиты от замыканий на землю на кабельных линиях в сетях с изолированной нейтралью (дей-
ствующие на сигнал или на отключение):
для защит, реагирующих на токи основной частоты, — около 1,25;
для защит, реагирующих на токи повышенных частот, — около 1,5.
10. Защиты от замыканий на землю на ВЛ в сетях с изолированной нейтралью, действующие на
сигнал или на отключение, — около 1,5.
3.2.22.
При определении коэффициентов чувствительности, указанных в 3.2.21, п. 1, 2. 5 и 7, необходимо
учитывать следующее:
1. Чувствительность по мощности индукционного реле направления мощности проверяется только
при включении его на составляющие токов и напряжений обратной и нулевой последовательностей.
2. Чувствительность реле направления мощности, выполненного по схеме сравнения (абсолютных зна-
чений или фаз), проверяется: при включении на полные ток и напряжение — по току; при включении на
составляющие токов и напряжений обратной и нулевой последовательностей — по току и напряжению.
3.2.23.
Для генераторов, работающих на сборные шины, чувствительность токовой защиты от замыканий на
землю в обмотке статора, действующей на отключение, определяется ее током срабатывания, который
должен быть не более 5 А. Допускается как исключение увеличение тока срабатывания до 5,5 А.
Для генераторов, работающих в блоке с трансформатором, коэффициент чувствительности защи-
ты от однофазных замыканий на землю, охватывающей всю обмотку статора, должен быть не менее
2,0; для защиты напряжения нулевой последовательности, охватывающей не всю обмотку статора,
напряжение срабатывания должно быть не более 15 В.
3.2.24.
Чувствительность защит на переменном оперативном токе, выполняемых по схеме с дешунтировани-
ем электромагнитов отключения, следует проверять с учетом действительной токовой погрешности
трансформаторов тока после дешунтирования. При этом минимальное значение коэффициента чув-
ствительности электромагнитов отключения, определяемое для условия их надежного срабатывания,
должно быть приблизительно на 20% больше принимаемого для соответствующих защит (см. 3.2.21).
3.2.25.
Наименьшие коэффициенты чувствительности для резервных защит при КЗ в конце смежного элемен-
та или наиболее удаленного из нескольких последовательных элементов, входящих в зону резервиро-
вания, должны быть (см. также 3.2.17):
для органов тока, напряжения, сопротивления — 1,2;
для органов направления мощности обратной и нулевой последовательностей — 1,4 по мощности
и 1,2 по току и напряжению;
для органа направления мощности, включенного на полные ток и напряжение, не нормируется по
мощности и 1,2 по току.
При оценке чувствительности ступеней резервных защит, осуществляющих ближнее резервирова-
ние (см. 3.2.15), следует исходить из коэффициентов чувствительности, приведенных в 3.2.21 для соот-
ветствующих защит.
3.2.26.
Для токовых отсечек без выдержки времени, устанавливаемых на линиях и выполняющих функции
дополнительных защит, коэффициент чувствительности должен быть около 1,2 при КЗ в месте уста-
новки защиты в наиболее благоприятном по условию чувствительности режиме.
3.2.27.
Если действие защиты последующего элемента возможно из-за отказа вследствие недостаточной чув-
ствительности защиты предыдущего элемента, то чувствительности этих защит необходимо согласо-
вывать между собой.
Допускается не согласовывать между собой ступени этих защит, предназначенные для дальнего
резервирования, если неотключение КЗ вследствие недостаточной чувствительности защиты последу-