Файл: Литература для экзамена Андреев В. А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения Учеб для вузов по спец. Электроснабжение.pdf

Релейная защита

2
Литература для экзамена
Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения:
Учеб. для вузов по спец.
«Электроснабжение».
5-е изд., перераб. и доп.
М.: Высш. шк., 2007.
639 с.
Федосеев
А.М.
Релейная защита электроэнергетических систем: Учеб. для вузов.
2-е изд., перераб. и доп./ А.М. Федосеев, М.А.
Федосеев. М.: Энергоатомиздат, 1992. -528 с.;

3
Литература для экзамена
Кривенков
В.
В.,
Новелла В. Н. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения:
Учебн. пособие для вузов.—М.: Энергоиздат,
1981. 328 с., ил.
Беркович М.А. и др. Основы техники релейной защиты / М.А. Беркович, В.В.
Молчанов, В.А. Семенов. 6-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1984. 376 с.

4
Литература для экзамена
Никитин К.И. Релейная защита систем электроснабжения:
Консп. лекций/ К.И.
Никитин. Омск: Изд-во
ОмГТУ, 2006. 116 с.
Чернобровов
Н.
В.
Релейная защита энергетических систем. Учебное пособие для техникумов/ Н. В. Чернобровов, В.А. Семенов.
М.: Энергоатомиздат, 1998. 800 с.

5
Из истории
Слово реле происходит от французского relais – перекладные лошади, почтовая станция, где содержались сменные лошади. Вероятнее всего, это связано с тем, что телеграф заменил конную почту, а ключевым элементом телеграфа являлось в то время электромеханическое реле.
В качестве первого защитного устройства электроустановок использовались плавкие предохранители (с середины до конца ХIХ века). В начале ХХ столетия стали широко использоваться индукционные (1901 год,
М.О. Доливо-Добровольский) и электромагнитные реле [1], которые, совершенствуясь, отметили свое столетие в наше время. В 1905―1908 годах разрабатывается дифференциальный токовый принцип защит, 1910 год ознаменовал использование токовой направленной защиты, в 1920 году разработали дистанционные защиты, в 20–30-х годах пытаются использовать электронику для релейной защиты – на радиолампах разрабатываются высокочастотные защиты. С 60-х годов начинают использоваться транзисторные и диодные полупроводниковые элементы в устройствах РЗА, с середины 70-х годов разрабатываются устройства РЗА на интегральных цифровых и аналоговых элементах малой степени интеграции, с конца 80-х годов начинается эра микропроцессорных устройств РЗА.

6
Из истории
Выдающимися «релейщиками» можно назвать следующих ученых и просветителей: Л.Е. Соловьев, И.А. Сыромятников, В.И. Иванов,
Н.Ф. Марголин, Г.И. Атабеков, А.М. Федосеев, В.Л. Фабрикант,
А.Д. Дроздов, В.Е. Поляков, В.А. Андреев, М.А. Беркович, В.И. Новаш,
Н.В. Чернобровов, В.А. Семенов, М.А. Шабад, Н.И. Овчаренко, С.Л.
Кужеков и многие другие.
С появлением новой элементной базы разрабатываются новые устройства РЗА. В настоящее время широко используются микропроцессорные защиты и продолжается совершенствование их технической реализации, а также, что наиболее важно, принципов действия. Микропроцессорные устройства способствовали созданию защит со сложными алгоритмами действия, что на другой элементной базе было бы затруднительно создать с устойчивыми характеристиками.
Несмотря на применение новой электронной базы, постоянно продолжается работа по совершенствованию плавких предохранителей, благодаря чему они до сих пор применяются в сетях с напряжением до
1кВ и распределительных сетях напряжением 6, 10, 35 кВ.

7
Назначение релейной защиты и автоматики
Любая электроэнергетическая система представляет сложный объект с большим количеством различных связей между множеством ее элементов. Нарушение какой-то связи или появление излишней вызывает повреждение или ненормальную работу этой системы.
Основное назначение РЗА заключается в том, чтобы обеспечить защиту электроустановок от повреждений и ненормальных режимов работы, которые могут привести к распространению аварии. Чтобы исключить перерыв питания, необходимо быстро отключить поврежденный элемент, восстановить электрическое питание потребителей, автоматически отключенных от источника питания в результате возникшего в системе повреждения, поддерживать на заданном уровне параметры качества электроэнергии, обеспечить пуск и остановку синхронных машин, обеспечить отключение части потребителей при возникновении дефицита активной мощности в энергосистеме и многое другое.

8
Назначение релейной защиты и автоматики

9
Назначение релейной защиты и автоматики

10
Требования, предъявляемые к свойствам РЗ
1. Селективность (избирательность) ― высшее свойство РЗ, обеспечивающее отключение при коротком замыкании (КЗ) только поврежденного элемента системы с помощью выключателей.
Селективность не исключает срабатывание резервной защиты при повреждении на смежном участке и отказе на нем основной защиты.
Иногда допускают неселективное действие защит при исправлении ее действия автоматикой. Оценка селективности защит производится с помощью карты селективности.

11
Требования, предъявляемые к свойствам РЗ
2. Быстродействие – время срабатывания t
СЗ
защиты на отключающий коммутационный аппарат при возникновении повреждения должно быть наименьшим. Очень часто для обеспечения селективности приходится искусственно увеличивать время срабатывания защиты, которое называется выдержкой времени. Время отключения КЗ складывается из собственного времени работы защиты и времени отключения коммутационного аппарата.

12
Требования, предъявляемые к свойствам РЗ
3.
Чувствительность
– способность защиты срабатывать при повреждении в зоне действия и минимальном режиме работы системы c необходимым запасом. Чувствительность оценивается коэффициентом чувствительности k
Ч
и находится как:
― отношение параметра КЗ в минимальном режиме работы системы к параметру срабатывания (для защит максимального действия – токовая, напряжения нулевой или обратной последовательности и др.);
― отношение параметра срабатывания к параметру КЗ в минимальном режиме работы системы (для защит минимального действия – напряжения, дистанционная и др.).

13
Требования, предъявляемые к свойствам РЗ
4. Надежность – способность защиты безотказно срабатывать при возникновении повреждения в зоне действия, не срабатывать при повреждении вне зоны действия и не срабатывать при отсутствии повреждения. При рассмотрении вопроса надежности конкретного устройства защиты необходимо учитывать не только аппаратную надежность всех элементов устройства, но и надежность правильного расчета уставок, их выставления, высококвалифицированного обслуживания (поверка, ремонт, настройка и т.д.). К требованию надежности относятся понятия: защитоспособность, безотказность, долговечность, ремонтопригодность, надежность функционирования, эффективность функционирования, устойчивость функционирования, функциональная диагностика, тестовая диагностика и т.д.

14
Дополнительное требование РЗ
Автономность
– независимо от центрального компьютера (контроллера) по иерархической структуре устройство РЗА само принимает решение (без запроса) отключать или не отключать защищаемый поврежденный элемент. А после действия
(или во время его) посылать сигнал вверх о состоянии ситуации. Причем современные устройства еще могут отправлять по предоставленным каналам связи осциллографированные сигналы.

15
Функции РЗ
Основная функция РЗ заключается в:
- срабатывании при внутренних повреждениях,
- в несрабатывании в случаях внешних повреждений,
- а также в несрабатывании в нормальных и ненормальных режимах работы электрической системы при отсутствии в ней повреждений.

16
Функции РЗ
Выполнение заданных функций в процессе эксплуатации защиты может иногда срываться, например, вследствие погрешностей органов защиты, выхода из строя ее элементов, т. е. имеют место отказы функционирования
защиты. Отказы делятся:
-отказы
срабатывания
при требуемом срабатывании;
- излишние срабатыванияпри повреждениях с требованием несрабатывания;
- ложные
срабатывания
при отсутствии повреждения в системе.

17
Требования, предъявляемые к свойствам РЗ
Общие названия свойств
Эффективность функционирования
Срабатывание при внутренних КЗ
Несрабатывание при внешних КЗ
Несрабатывание без КЗ
Техни- ческое совершен
-ство
Селектив- ность
Селективность срабатывания при внутренних КЗ
Селективность - несрабатывания при внешних КЗ
Селективность несрабатывания без КЗ
Защитоспо
-собность
Быстрота срабатывания
Устойчи- вость функциони рования
Устойчивость срабатывания
Устойчивость несрабатывания при внешних КЗ
(отстроенность при внешних КЗ)
Устойчивость несрабатывания без КЗ
(отстроенность без КЗ)
Чувствии- тельность к КЗ
Устойчив ость быстроты срабатыв ания
Надежность функционирования
Надежность срабатывания при внутренних КЗ
Надежность несрабатывания при внешних КЗ
Надежность несрабатывания без КЗ

18
Классификация защит
По выполняемым функциям защиты подразделяются:
― на основные – защиты, которые срабатывают с наименьшим временем и реагируют на повреждения вдоль всей зоны защищаемой электроустановки или ее части и ни при каких обстоятельствах не срабатывают при повреждении на смежном участке;
― резервные ― защиты, которые реагируют при повреждении на всей защищаемой электроустановке и дублируют основную защиту (ближнее резервирование), а также способны срабатывать при повреждении на смежном участке и дублируют основную защиту смежного участка
(дальнее резервирование).
По избирательности классифицируются:
― на защиты с абсолютной селективностью, у которых зона действия не зависит от режима работы системы и определяется местами установки трансформаторов тока (продольные дифференциальные защиты);
― защиты с относительной селективностью, у которых зона действия изменяется и зависит от режима работы системы (отсечка, максимальная токовая защита, дистанционная и др.);
― иногда, для быстроты срабатывания, чтобы не повредилось оборудование от больших токов КЗ, могут использоваться неселективные защиты.

19
Классификация защит
По временным характеристикам защиты подразделяются:
― на защиты с независимой характеристикой (ступенчатой), время срабатывания которых не зависит от величины тока;
― защиты с зависимой или времязависимой характеристикой (плавной), время срабатывания которых зависит от величины тока;
― защиты с комбинированной характеристикой (ступенчато-плавной).

20
Классификация защит
По методам воздействия на выключатель различаются следующие токовые защиты:
― с первичным реле тока прямого действия.
У этих защит первичный ток электроустановки проходит по обмотке реле, а его якорь воздействует на расцепитель выключателя;

21
Классификация защит
― с вторичным реле тока прямого действия.
У этих защит вторичный ток трансформатора тока проходит по обмотке реле, а его якорь воздействует на расцепитель выключателя;

22
Классификация защит
― с вторичным реле тока косвенного действия. У этих защит вторичный ток трансформатора тока проходит по обмотке реле, а его якорь замыкает контакты, и собирается цепь для воздействия на катушку отключения выключателя.

23
Структура устройства РЗ
Логическая формула [1] такой многоступенчатой защиты
IV
4
IV
4
III
3
III
3
II
2
II
2
I
1
I
1
D
I
D
I
D
I
D
I
y









24
Каналы связи устройств РЗА
Передаваемая информация
•Вторичные токи и напряжения от ТТ и ТН;
•Сигналы о состоянии выключателей и др. коммутационной аппаратуры от их вспомогательных контактов;
•Отключающие сигналы от устройств релейной защиты;
•Управляющие сигналы от устройств автоматики и др.

25
Виды каналов связи
•Проводные каналы связи по контрольному кабелю;

26
Виды каналов связи
•Высокочастотным каналам по проводам ЛЭП;

27
Виды каналов связи
•Радиоканал;

28
Виды каналов связи
•Оптоволоконные каналы связи.

29
Источники оперативного питания
Назначение источников оперативного питания
• Питание электромагнитов отключения выключателей и устройств РЗА (ШУ-шинки управления);
• Питание электромагнитов включения выключателей (ШВ-шинки включения);
• Питание устройств сигнализации (ШС-шинки сигнализации);
• Питание аварийного освещения и другого ответственного оборудования собственных нужд.