Релейная защита и автоматика Введение Релейная защита

Релейная защита и автоматика Введение

Релейная защита – это комплекс автоматических устройств, предназначенных для быстрого выявления и отделения от сети поврежденных элементов в аварийных ситуациях с целью обеспечения нормальной работы исправной части этой сети. Назначение релейной защиты: 1) Быстрое выявление и автоматическое отключение поврежденных элементов системы электроснабжения от остальной (неповрежденной) части; 2) Выявление нарушений нормальной работы оборудования (ненормальных режимов) и подача предупредительных сигналов. 2

Схема Наименование и обозначение глухо- и эффективно заземленная нейтраль незаземленная или резонанснозаземленная нейтраль Трехфазное КЗ K(3) Трехфазное КЗ на землю K(1, 1, 1) Трехфазное КЗ на землю K(3, з) Двухфазное КЗ K(2) 3

Схема Наименование и обозначение глухо- и эффективно заземленная нейтраль незаземленная или резонанснозаземленная нейтраль Двухфазное КЗ на землю K(1, 1) Двухфазное КЗ на землю K(2, з) Однофазное КЗ K(1) Однофазное замыкание на землю З(1) Двойное КЗ на землю K(1+1) Двойное замыкание на землю З(1+1) 4

Последствия коротких замыканий: − недопустимый перегрев электрического оборудования и его термическое повреждение; − появление больших усилий между токоведущими частями; − снижение напряжения и искажение его симметрии; − наведение при несимметричном КЗ ЭДС в соседних линиях связи; − нарушение устойчивости отдельных элементов и режимов СЭС в целом; − возгорание электроустановок. 5

Ненормальные режимы работы: −Перегрузка оборудования; −Повышение напряжения сверх допустимого значения; −Однофазные замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью; −Неполнофазные режимы работы; −Понижение уровня масла в расширителе трансформатора; −Витковые замыкания; −Асинхронный режим работы синхронных генераторов; −Отклонения или колебания частоты. 6

Свойства релейной защиты 1. Селективность; 2. Быстродействие; 3. Чувствительность; 4. Надежность. 7

Селективность – это свойство защиты отключать только поврежденный элемент. Она обеспечивает способность защиты однозначно указать место возникновения ненормального режима, либо указать конкретный элемент СЭС. 8

Защиты делятся на: 1. Абсолютно селективные (срабатывают только при внутренних КЗ); 2. Относительно селективные (срабатывают при внешних и внутренних КЗ). 9

Быстродействие t 0 – возникновение КЗ; t 0…t 1 – время срабатывания защиты (tсз); t 1…t 2 – время отключения выключателя (tов ≈ 0, 06… 0, 15 с); t 0…t 2 – время отключения элемента (tоэ = tсз +tов); tсз – время от момента возникновения КЗ до момента появления исполнительного сигнала на выходе устройства релейной защиты. 10

Чувствительность – это способность устройства РЗ срабатывать при любых возможных повреждениях при минимальных режимах работы СЭС, она характеризует устойчивость срабатывания защиты при КЗ в любой точке защищаемой зоны. 11

Коэффициент чувствительности Iсз – ток срабатывания защиты; Iкз. min – минимальный ток КЗ, определенный при трех условиях: 1) минимальный режим работы источника питания (эквивалентное сопротивление энергосистемы максимально); 2) КЗ в конце зоны действия защиты; 3) КЗ металлическое. 12

Надежность – это способность устройства выполнять заданные функции при заданных условиях эксплуатации. Функции основной защиты: 1. Срабатывание основной защиты при внутреннем КЗ; 2. Несрабатывание основной защиты при внешнем КЗ; 3. Несрабатывание основной защиты при нормальном режиме работы. При невыполнении функций возникает отказ функционирования, он может быть трех видов: 1. Отказ срабатывания (невыполнение 1 -й функции); 2. Излишнее срабатывание (невыполнение 2 -й функции); 3. Ложное срабатывание (невыполнение 3 -й функции). 13

Резервирование Основная защита – это защита, которая выполняет два требования: защищает весь объект и срабатывает с минимальным временем (относительно остальных защит). Резервная защита – это защита, которая срабатывает при выходе из строя основной защиты. Она имеет большее время срабатывания, чем основная защита. Резервирование может быть ближним и дальним. 14

Зона действия – это элемент (часть, совокупность элементов СЭС), при КЗ в пределах которого сработает релейная защита. 15

A 1, А 3 – основные защиты; А 2, А 4 – резервные защиты. 16

Классификация защит 1) Токовые защиты. реагирующие на: а) полные токи. б) симметричные составляющие тока. в) высшие гармоники тока. г) скорость нарастание тока. 2) Защиты напряжения. реагирующие на: а) полные напряжения. б) симметричные составляющие напряжения. 3) Дистанционные защиты. 4) Дифференциальные защиты. 5) Защиты, реагирующие на неэлектрические величины. 17

Классификация реле Электрическим реле называют аппарат, предназначенный для выполнения скачкообразных изменений в выходных цепях при заданных значениях электрических воздействующих величин. По материальной базе: По типу воздействующей а) Электромеханические величины: а) Реле тока; − Электромагнитные; б) Реле напряжения; − Индукционные; мощности − Магнитоэлектрические. в)Реле б) Полупроводниковые; (направления мощности); в) Микропроцессорные. г) Реле сопротивления. 18

По способу подключения к сети: 1) Первичные реле подключаются непосредственно в цепь защищаемого элемента (рис. в, г); 2) Вторичные реле подключаются в измерительную цепь через первичный измерительный преобразователь (рис. а, б). 19

По способу воздействия на коммутационный аппарат (отключающее устройство): а) Прямого действия (Исп. Ч механически связана с отключающим устройством коммутационного аппарата); б) Косвенного действия (Исп. Ч управляет цепью электромагнита отключения выключателя). 20

По назначению: а) Измерительные: −Максимальные; −Минимальные; −Комбинированные. б) Логические: −Промежуточные; −Времени; −Указательные. По воздействующих величин: а) С одной воздействующей величиной; б) С двумя воздействующими величинами. количеству 21

Структура защиты Q TV TA привод ИЧ ЛЧ Исп. Ч уставка ИЧ – измерительная часть (орган); ЛЧ – логическая часть; Исп. Ч – исполнительная часть; TA, TV - измерительные трансформаторы тока и напряжения 22

Оперативный ток Оперативным током называют ток, питающий цепи дистанционного управления выключателями, оперативные цепи РЗ, автоматики, телемеханики и сигнализации. Находят применение следующие виды оперативного тока: 1. Постоянный оперативный ток; 2. Выпрямленный оперативный ток; 3. Переменный оперативный ток. 23

Система постоянного оперативного тока 24

Система переменного оперативного тока Источники переменного оперативного тока: 1. Трансформаторы тока. 2. Трансформаторы напряжения. 3. Трансформаторы собственных нужд. 25

Трансформатор ток как источник ОТ Схема с дешунтированием электромагнита отключения выключателя TA – трансформатор тока; YAT – электромагнит отключения выключателя; KA – катушка токового реле. 26

ТН и ТСН как источник оперативного тока ТН – трансформатор напряжения; ТТ – трансформатор тока; КО – катушка отключения выключателя; Т – реле тока. 27

Система выпрямленного оперативного тока ТА – трансформатор тока; TV – трансформатор напряжения; БПТ, БПН – блок питания (токовый и напряжения). 28

Предварительно заряженный конденсатор ТА – трансформатор тока; TV – трансформатор напряжения; YAT – электромагнит отключения выключателя; С – конденсатор; UZ – выпрямитель. 29