короткие замыкания КЗ они короткие -потому что малое

короткие замыкания(КЗ) они «короткие» -потому что малое – «короткое» -сопротивление) В большинстве случаев: 1. в месте КЗ возникает электрическая дуга с высокой температурой; 2. . К месту повреждения, от источников, протекают токи, достигающие тысяч ампер, которые перегревают токоведущие части (большое количество тепла не может быть быстро отведено) 3. В сети происходит глубокое понижение напряжения что может привести: Ø к остановке электродвигателей (пускатели) Ø к нарушению параллельной работы генераторов. (они не могут «посылать» другу токи - всё идет в место КЗ- и потому не могут «связывать-притягивать» свои роторы) 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 1

назначение релейной защиты основным назначением релейной защиты является: 1. 2. выявление места возникновения КЗ быстрое автоматическое отключение выключателей поврежденного оборудования или участка сети от остальной неповрежденной части При отключении выключателей поврежденного элемента гаснет электрическая дуга в месте КЗ, прекращается прохождение тока КЗ и восстанавливается нормальное напряжение Но релейная защита пока почти бессильна ограничить динамические усилия, возникающие при КЗ, т. к. максимум этого тока достигает практически мгновенно, через 0, 01 секунды. Это – ударный ток. Приходится изготавливать электрооборудование и монтировать шинопроводы и сети с расчетом на ударный ток. 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 2

назначение релейной защиты 1. 2. вторым назначением релейной защиты является выявление нарушений нормальной работы оборудования подача предупредительной световой и звуковой сигнализации обслуживающему персоналу Кроме КЗ могут возникать также нарушения нормальных режимов работы, когда не требуется автоматического отключения: Ø токовая перегрузка или отклонения напряжения сети Ø замыкание на землю одной фазы в сети с изолированными нейтралями Ø выделение газа в трансформаторе (растворенного в масле или в результате разложения масла, твердой изоляции, разрядов в баке, замыкания в железе сердечника ) Ø понижение уровня масла Ø Потеря цепей напряжения или тока и др 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 3

ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ? 1. 2. Устройства релейной защиты состоят из набора реле, соединенных друг с другом по определенной схеме. Реле – это есть автоматическое устройство, которое срабатывает при определенном значении входной величины Каждый комплект защиты можно разделить на части: Ø Ø 3. реагирующую (измерительная часть) логическую (оперативная), управляющую(исполнительную), источник питания Реагирующая часть является главной, она состоит из основных главной реле, которые постоянно получают информацию о состоянии реле объекта и подают соответствующие команды на логическую часть защит. 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 4

Основные требования к релейной защите Релейная зашита должна иметь : 1. Быстродействие. 2. Селективность (или избирательность). 3. Чувствительность. 4. Надежность. 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 5

Быстродействие Быстрое отключение релейной защитой поврежденного оборудования или участка электрической установки предотвращает или уменьшает объём повреждений, сохраняет нормальную работу потребителей и генераторов Современные устройства быстродействующей релейной защиты имеют время действия 0, 02 – 0, 1 с. 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 6

Селективность (или избирательность). 1. 2. Селективностью РЗА называют способность релейной защиты выявлять место повреждения и отключать его ближайшими к нему выключателями. По способу обеспечения селективности при внешних к. з. защиты, относят к двум группам: • защиты с относительной селективностью • и защиты с абсолютной селективностью 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 7

Чувствительность РЗА 1. Чувствительность – это свойство защиты распознавать повреждения, т. е. определять повреждения и отличать их от ненормальных режимов. Например, отличие тока перегрузки от тока КЗ. 2. Защита должна обладать чувствительностью к повреждениям в минимальном режиме сети Чувствительность защит принято характеризовать коэффициентом чувствительности Кч. : I кз. мин - величина тока при металлическом коротком замыкании в защищаемой зоне; I сз - уставка по току срабатывания токовой защиты. 3. Защита должна обладать чувствительностью к повреждениям в минимальном режиме сети не только в своей зоне, но и к повреждениям на смежном участке, только с выдержкой времени. Такое действие релейной защиты называется дальним резервированием смежного участка сети 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 8

Надежность РЗА. Надежность – это свойство защиты выполнять функции с заданным техническим совершенством, т. е. с минимальным количеством отказов. 1. Требование надежности состоит в том, что защита должна правильно и безотказно действовать на отключение оборудования выключателями , при его повреждениях. 2. Требование надежности обеспечивается q совершенством принципов защиты q q 12. 02. 2018 совершенством конструкций аппаратуры, добротностью деталей, простотой выполнения, УРОВНЕМ ЭКСПЛУАТАЦИИ. Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 9

Основные виды повреждений 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 10

Векторная диаграмма токов КЗ 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 11

двухфазное короткое замыкание . представляет меньшую опасность, для работы электродвигателей и устойчивости генераторов, чем трехфазное 1. 2. 3. 4. . При двухфазном к. з. токи и напряжения разных фаз неодинаковы. Так же как и при трехфазном к. з. , токи, проходящие в поврежденных фазах, отстают от создающей их э. д. с. По мере удаления от места к. з. фазные напряжения и междуфазное напряжение будут увеличиваться, как показано на рис. 1 -19, а штриховыми линиями для точки n. С точки зрения влияния на устойчивость параллельной работы генераторов и на работу электродвигателей рассматриваемый вид повреждения представляет значительно меньшую опасность, чем трехфазное короткое замыкание. 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 12

двухфазное короткое замыкание на землю . представляет меньшую опасность, чем трехфазное , но большую чем двухфазное для двигателей и генераторов • двухфазное к. з. на землю опаснее, чем двухфазное короткое замыкание. Это объясняется более значительным снижением междуфазных напряжений в месте короткого замыкания, так как одно междуфазное напряжение уменьшается до нуля, а два других — до величины фазного напряжения неповрежденной фазы (рис. 1 -20). 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 13

однофазное короткое замыкание на землю • 12. 02. 2018 Однофазные короткие замыкания, сопровождающиеся снижением до нуля в месте повреждения одного фазного напряжения, представляют наименьшую опасность для нормальной работы энергосистемы, чем рассмотренные выше междуфазные к. з. . Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 14

Трехфазное короткое замыкание представляет наибольшую опасность для работы энергосистемы . 12. 02. 2018 1. токи и напряжения во всех фазах равны по величине как в месте к. з. , так и в любой другой точке сети: 2. Поскольку рассматриваемая система симметрична, ток, проходящий в каждой фазе, отстает от создающей его э. д. с. на одинаковый угол определяемый соотношением активного и реактивного сопротивлений цепи короткого замыкания: Для линий 35 к. В этот угол обычно равен 45°, 110 к. В — 60°, 220 к. В — 80°. 3. Напряжение в месте короткого замыкания равно нулю, а в любой другой точке сети может быть определено, как показано на рис. 1 -18, в. 4. Так как все фазные и междуфазные напряжения в месте трехфазного короткого замыкания равны нулю, а в точках, удаленных от места к. з. на небольшое расстояние, незначительны по величине, рассматриваемый вид повреждения представляет наибольшую опасность для работы энергосистемы. Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 15

Структурная схема РЗА 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 16

Элементная база реле 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 17

Реле и принципы его устройства 1. Реле называется устройство, в котором осуществляется скачкообразное изменение (переключение) выходного сигнала под воздействием управляющего (входного) сигнала, изменявшегося непрерывно в определённых пределах. 2. Реле обычно состоит из трех основных функциональных элементов (Все эти элементы могут быть явно выраженными или объединёнными друг с другом): q воспринимающего, воспринимает контролируемую величину и преобразует её в другую физическую величину q промежуточного сравнивает значение этой величины с заданным значением и при его превышении передает первичное воздействие на исполнительный элемент q исполнительного. осуществляет передачу воздействия от реле в управляемые цепи 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 18

Классификация реле по функциям 1. реле, называемые основными (измерительными), реагируют на возникновение повреждения или ненормального режима, это: • • • Реле тока Реле напряжения Реле сопротивления Цифровое реле Реле мощности 2. реле, называемые вспомогательными (логическими), которые по команде первых производят отключение выключателя или другие операции, возложенные на данную защиту, это: • Реле промежуточные • Реле времени • Реле сигнальные или указательные 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 19

Классификация реле По способу воздействия на выключатель , 1. Реле прямого действия подвижная система которых механически связана с отключающим устройством коммутационного аппарата (а, б) , 2. Реле косвенного действия которые управляют цепью электромагнита отключения коммутационного аппарат(в) 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 20

Разновидности измерительных реле q Реле тока реагируют на величину тока и могут быть: - первичные, встроенные в привод выключателя (РТМ); - вторичные, включенные через трансформаторы тока: электромагнитные - (РТ-40), индукционные - (РТ-80), тепловые - (ТРА), дифференциальные - (РНТ, ДЗТ), на интегральных микросхемах - (РСТ), фильтр - реле тока обратной последовательности - (РТФ). q Реле напряжения реагируют на величину напряжения и могут быть: - первичные - (РНМ); - вторичные, включенные через трансформаторы напряжения: электромагнитные – (РН-50), на интегральных микросхемах - (РСН), фильтр - реле напряжения обратной последовательности - (РНФ). q Реле сопротивления реагируют на величину отношения напряжения и тока - (КРС, ДЗ-10); q Реле мощности реагируют на направление протекания мощности КЗ: индукционные – (РБМ-170, РБМ-270), на интегральных микросхемах - (РМ-11, РМ-12). • Реле частоты реагируют на изменение частоты напряжения - на электронных элементах (РЧ-1, РСГ). q Цифровое реле - это многофункциональное программное устройство, одновременно выполняющее функции реле тока, напряжения, мощности и т. д. 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 21

Разновидности логических реле • Реле промежуточные передают действие измерительных реле на отключение выключателя и служат для осуществления взаимной связи между элементами релейной защиты. Промежуточные реле предназначены для размножения сигналов, полученных от других реле, усиления этих сигналов и передачи команд другим аппаратам: электромагнитные постоянного тока – (РП-23, РП-24), электромагнитные переменного тока – (РП-25, РП-26), электромагнитные постоянного тока с замедлением при срабатывании или отпадании – (РП-251, РП-252), электронные на интегральных микросхемах - (РП-18), • Реле времени служат для замедления действия защиты: электромагнитные постоянного тока – (РВ-100), электромагнитные переменного тока – (РВ-200), электронные на интегральных микросхемах - (РВ-01, РВ-03 и ВЛ) • Реле сигнальные или указательные служат для регистрации действия как самих реле, так и других вторичных аппаратов (РУ-21, РУ- 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 22

Основные принципы действия релейной защиты Защиты с относительной селективностью. 1. В эту группу защит входят : ü ü токовые, токовые направленные дистанционные защиты напряжения. Общим для всех этих защит является то, что время срабатывания защиты зависит от расстояния между местом ее включения и точкой к. з. С увеличением расстояния увеличивается и время срабатывания. 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 23

Основные принципы действия релейной защиты Токовые защиты Токовыми называются защиты, для которых воздействующей величиной является ток, проходящий в месте их включения. 1. измерительными органами выступают реле тока. 2. Они включаются на полные токи фаз и на их симметричные составляющие. 3. Параметрами защиты, требующими определения, являются Ø Ø Ø 12. 02. 2018 ток срабатывания, выдержка времени коэффициент чувствительности. Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 24

принципы действия релейной защиты Параметры токовых защит 1. Под током срабатывания защиты Iс. з понимают минимальный ток в фазах защищаемого элемента (первичный ток), при котором защита срабатывает, т. е. на ее выходе появляется воздействие на отключение выключателя. 2. Параметром защиты является так же ток возврата Iв. з. Это максимальный ток в фазах защищаемого элемента, при котором защита возвращается в исходное состояние после действия. 3. Время срабатывания защиты принято называть выдержкой времени. Распространение получили защиты q q q 12. 02. 2018 со ступенчатыми выдержками времени, непрерывно зависимыми характеристиками выдержек времени и комбинированными характеристиками выдержек времени Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 25

принципы действия релейной защиты токовые направленные защиты 1. Если защищаемый элемент имеет двустороннее питание, то становится необходимым контроль направления мощности К. З. , т к иначе токовые защиты не будут селективными. 2. Токовые защиты становятся направленными, тока Теперь поведение защит, при к. з. определяется не только значением повреждения, но и направлением мощности короткого замыкания в месте их включения 3. Как направленные, так и ненаправленные токовые защиты, обычно выполняются трехступенчатыми 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 26

принципы действия релейной защиты Дистанционные защиты. 1. В защищаемом элементе при к. з. Ø увеличивается ток I Ø и уменьшается напряжение U Ø 2. то отношение U/I в месте включения защиты оказывается меньше этого отношения в нормальном режиме. Оно уменьшается по мере приближения точки к. з. (дистанции) к источнику питания. Поэтому защиту от к. з можно выполнить реагирующей на изменение указанного отношения, U/I -это сопротивление Такая защита называется дистанционной , соответствующие измерительные реле называются минимальными реле сопротивления. Выдержка времени дистанционной защиты автоматически изменяется в зависимости от удаленности места к. з. от места установки защиты 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 27

принципы действия релейной защиты Почему нужны дистанционные защиты? 1. 2. 3. 4. 5. при к. з. в точке K 1 на линии I (рис. 8 -14, а) приходят в действие максимальные направленные защиты 1 и 2 поврежденной линии I и защита 3 неповрежденной линии II. Защита 4 в действие не приходит, так как ток к. з. , проходящий по линии II, направлен к шинам подстанции Б. для селективного отключения только поврежденной линии I необходимо, чтобы защита 2 имела выдержку времени меньше, чем защита 3, т. е. t 2 < t 3 Но при к. з. в точке К 2 на линии II (рис. 8 -14, б), когда приходят в действие защиты 3 и 4 поврежденной линии II и защита 2 неповрежденной линии возникает противоположное требование, чтобы защита 3 имела выдержку времени меньше, чем защита 2, т. е. t 3 < t 2. Выполнение этих несовместимых требований в рассмотренном и других аналогичных случаях с помощью максимальной направленной защиты не представляется возможным. 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 28

принципы действия релейной защиты реле дистанционной защиты. 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 29

принципы действия релейной защиты Защиты напряжения. 1. Для защиты напряжения воздействующей величиной является напряжение сети в месте включения защиты, 2. в качестве измерительного органа защиты используют реле напряжения, которые срабатывают, если напряжение в месте включения защиты достигает заданного значения. 3. В системах электроснабжения наиболее распространена минимальная защита напряжения. Она обычно содержит две ступени. 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 30

Примеры согласования защит • . . 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 31

Защиты с абсолютной селективностью. Работают без выдержки времени при КЗ в любом месте защищаемого участка Основаны на сравнении однородных электрических величин: 1. по концам защищаемого участка 2. в ветвях параллельно соединенных элементов электрической установки, 3. нескольких элементах, присоединенных к общим шинам. сравнивать электрические величины можно или непосредственно, или косвенно 1. При непосредственном сравнении электрических величин защиты с абсолютной селективностью называют дифференциальными токовыми (ДЗТ, ДЗЛ, ДЗШТ). В свою очередь, дифференциальные токовые защиты бывают продольными и поперечными 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 32

Защиты с абсолютной селективностью Работают без выдержки времени при КЗ в любом месте защищаемого участка 2. При косвенном сравнении по каналу связи выполняют обмен сигналами между концами линии (ВЧБ, ДФЗ, АНКА- АВПА). Эти сигналы препятствуют срабатыванию защит при внешних к. з и разрешают работу защит при КЗ на защищаемой линии 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 33

способы подключения релейной защиты к силовым (первичным) цепям 1. 2. По способу включения к первичным цепям реле разделяются: Первичные – реле(а)-, включаемые непосредственно в (первичную)цепь защищаемого элемента. Достоинством первичных реле является то, что для их включения не требуется измерительных трансформаторов, не требуется источников оперативного тока и не требуется контрольных кабелей. Вторичные - реле(б, в), включаемые через измерительные трансформаторы тока или напряжения. 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 34

Зачем релейной защите трансформаторы тока (ТТ) и трансформаторы напряжения (ТН) ? 1. 2. 3. главное назначение трансформаторов тока и напряжения — это преобразование первичного переменного тока и напряжения сети до значений, безопасных для их измерений. Вторым назначением трансформаторов тока и напряжения является отделение низковольтных приборов и реле, подключенных ко вторичной обмотке, от первичного, высокого напряжения сети. Этим обеспечивается безопасность персонала Цепи подключенные к выводам вторичных обмоток ТТ и ТН называют вторичными цепями тока и напряжения соответственно. Наибольшее распространение в технике релейной защиты получили вторичные реле, к достоинствам которых можно отнести: они изолированы от высокого напряжения, расположены в удобном для обслуживания месте, выполняются стандартными на ток 5(1) А или напряжение 100 В независимо от тока и напряжения защищаемой первичной цепи 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 35

Примеры схем подключения релейной защиты через ТТ 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 36

Примеры схем включения ТН для релейной защиты • . 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 37

Внешний вид некоторых ТТ, ТН 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 38

Источники оперативного тока • Для всех устройств релейной защиты, кроме первичного реле прямого действия необходим источник оперативного тока. • Схема подключения источника постоянного оперативного тока (аккумуляторной батареи) в распределительном устройстве 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 39

Источники переменного оперативного тока Схема с дешунтированием электромагнита отключения 2) Схемы на выпрямленном оперативном токе Схемы с использованием конденсаторных батарей. 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 40

Отбор напряжения на линии, присоединение ВЧ защит к линии 12. 02. 2018 Костюков В. Т. РЗА ДЭМ ОВБ. 41