Назначение и структурная схема релейной защиты

Билет №1

Направленная максимальная токовая защита

МТЗ являются основным видом РЗ для сетей с односторонним питанием.

Направленная МТЗ трёхфазных линий устанавливаются в двух илитрёх фазах, при этом реле направления мощности включается по 90-градусной схеме (катушка тока включается на фазный ток, катушка напряжения – на междуфазное напряжение двух других фаз). Данная защитаимеет и недостаток: вблизи места установки напряжение существенно падает, и реле направления мощности может не сработать из-за т. н. «мёртвой зоны». Если эту защиту дополнить ТО, то «мёртвую зону» можно исключить.

На рис. 7.5 представлена схема направленной МТЗ, где дополнительным элементом является реле направления мощности KW.

Поскольку контакты реле КА и KW включены последовательно, защита срабатывает только при одновременном замыкании контактов обоихреле (защита реагирует не только на величину тока, но и на направление(фазу) тока). При этом реле направления мощности срабатывает при направлении мощности КЗ от шин в линию.

Достоинством МТЗ является её простота, надёжность и небольшаястоимость. МТЗ обеспечивает селективность в радиальных сетях с односторонним питанием.

К недостаткам МТЗ относятся большие выдержки времени, недостаточная чувствительность при КЗ в разветвлённых сетях и т. д.

При этом в связи с выбором выдержек времени по ступенчатомупринципу могут быть недопустимо большие времена отключения вблизиисточника питания. Основное применение МТЗ в сетях до 10 кВ.Направленные МТЗ имеют преимущества перед «простыми» МТЗи применяются в кольцевых сетях до 35 кВ с одним источником питания.

Защита фидеров тяговой сети 25 кВ со взаимными связями(в тетради)

Билет №2

Требования, предъявляемые к свойствам релейной защиты.

К таким защитам предъявляются следующие основные требования:

– надёжность;

– селективность (избирательность);

– чувствительность;

– быстродействие;

– устойчивость функционирования.

Надёжность устройств РЗ зависит от многих факторов, основные изкоторых следующие:

– резервирование;

– сложность схемы;

– надёжность комплектующих элементов;

– уровень эксплуатации.

При этом резервная защита может быть ближней (ближнее резервирование) и дальней (дальнее резервирование).

Схема, поясняющая принципы резервирования

Селективность – это свойство защиты, которое позволяет отключать только повреждённый участок выключателями, ближайшими к меступовреждения. То есть РЗ выбирает для отключения именно те выключатели, которые локализуют место повреждения в оптимальном для сети сочетании.

Схема, поясняющая принцип селективности

Чувствительность – это свойство защиты распознавать повреждения,т. е. определять повреждения и отличать их от ненормальных режимов.

Чувствительность защиты характеризуется коэффициентом чувствительности, выражение для которого для каждой защиты может бытьсвоё, причём этот коэффициент должен быть выдержан как для основнойзоны, так и для резервной:

Кч = Ik.min / Icp.з, где Ik.min – минимальное значение тока короткого замыкания,Iср.з– ток срабатывания защиты.

Защита срабатывает при КЧ >1.

Быстродействие. Требование быстродействия РЗ порождается простой и понятной причиной: процесс короткого замыкания не должендлиться долго.

РЗ в ненормальных режимах также должна отвечать требованиям селективности, чувствительности и надёжности.

Билет №3

1. Основные сведения о коротких замыканиях. Короткие замыкания, возникающие в электрических сетях, машинах и аппаратах, отличаются большим разнообразием как по виду, так и по харак-теру повреждения.

Для упрощения расчетов и анализа поведения релейной защиты при повреждениях исключают-ся отдельные факторы, не оказывающие существенного влияния на значения токов и напряже-ний.

Рис. 1.14 Основные виды коротких замыканий: (в тетради)

Основные виды коротких замыканий:

а – трехфазное; б – двухфазное;

в – двухфазное на землю; г – однофазное

В частности, как правило, не учитывается при расчетах переходное сопротивление в месте КЗ и все повреждения рассматриваются как непосредственные (или, как говорят, «глухое» или «ме-таллическое») соединение фаз между собой, или на землю (для сети с заземленной нейтра-лью). Не учитываются токи намагничивания силовых трансформаторов и емкостные токи линий электропередачи напряжением до 330 кВ. Сопротивления всех трех фаз считаются одинаковы-ми.

Основные виды КЗ показаны на рис. 1.14. Междуфазные КЗ — двухфазные и трехфазные — возникают в сетях как с заземленной, так и с изолированной нейтралью. Однофазные КЗ могут происходить только в сетях с заземленной нейтралью.

Основными причинами, вызывающими повреждения на линиях электропередачи, являются пе-рекрытия изоляции во время грозы, схлестывания и обрывы проводов при гололеде, набросы, перекрытия изоляции испражнениями птиц (аистов), перекрытия загрязненной и увлажненной изоляции, ошибки персонала и др.

Трехфазное короткое замыкание. Симметричное трехфазное КЗ — наиболее простой для рас-чета и анализа вид повреждения. Он характерен тем, что токи и напряжения всех фаз равны по значению как в месте КЗ, так и в любой другой точке сети:

Ia=Ib=Ic;Ua=Ub=Uc;Векторная диаграмма токов и напряжений при трехфазном КЗ приведена на рис. 1.15. Посколь-ку рассматриваемая система симметрична, ток КЗ, проходящий в каждой фазе, отстает от соз-дающей его ЭДС на одинаковый угол (ϕ), определяемый соотношением активного и реактив-ного сопротивлений цепи короткого замыкания:

Для линий 110 кВ этот угол равен 60—78°; 220 кВ (один провод в фазе) — 73—82°; 330 кВ (два провода в фазе) — 80—85°; 500 кВ (три провода в фазе) — 84—87°; 750 кВ (четыре провода в фазе) — 86—88° (большие значения угла соответствуют большим сечениям проводов).

Напряжение в месте КЗ равно нулю, а в любой другой точке сети может быть определено, как показано на рис. 1.15, б. Так как все фазные и междуфазные напряжения в точке трехфазного короткого замыкания равны нулю, а в точках, удаленных от места КЗ на небольшое расстояние, их уровни незначительны., Рассматриваемый вид повреждения представляет наибольшую опасность для работы энергосистемы с точки зрения устойчивости параллельной работы элек-тростанций и узлов нагрузки.

Рис. 1.15 Трехфазное КЗ;

а – расчетная схема; б – диаграмма токов и напряжений в месте КЗ; в – векторная диаграмма для определения напря-жений в промежуточных точках сети.

Рис. Двухфазное короткое замыкание. При двухфазном КЗ токи и напряжения разных фаз неоди-наковы. Рассмотрим соотношения токов и напряжений, характерные для двухфазного КЗ между фазами В и С (рис. 1.16). В поврежденных фазах и месте КЗ проходят одинаковые токи, а в не-поврежденной фазе ток КЗ отсутствует Ia=0;Ib=Ic;Междуфазное напряжение (U) в месте КЗ равно нулю, а фазные напряжения Ub=Uc=E/2;Ubc=0;Так же как и при трехфазном КЗ, токи, проходящие в поврежденных фазах, отстают от создаю-щей их ЭДС (в данном случае от ЭДС или параллельного ему вектора) на угол φ bcE & bcU & _к, оп-ределяемый соотношением активных и реактивных сопротивлений цепи.

Соответствующие векторные диаграммы для места КЗ построены на рис. 1.16, а. По мере уда-ления от места КЗ фазные напряжения U_B, U_си междуфазное напряжение будут увеличи-ваться, как показано на рис. 1.16, а штриховыми линиями для точки п. acU &

С точки зрения влияния на устойчивость параллельной работы генераторов и на работу элек-тродвигателей рассматриваемый вид повреждения представляет значительно меньшую опас-ность, чем трехфазное КЗ. Рис. 1.17. Векторная диаграмма токов и на-пряжений в месте двухфазного КЗ между фа-зами В и С на землю.

Рис. 1.18. Векторная диаграмма токов и на-пряжений в месте однофазного КЗ на землю фазы А.

Билет №4

1. Электромеханические реле электромагнитного типа. (В методички)

Для построения электромагнитных реле используются следующиеэлектромеханические системы:

– с втягивающим якорем;

– с поворотным якорем;

– с поперечным движением якоря.

Действие таких реле основано на притяжении стального подвижногоякоря к электромагниту, по обмотке которого протекает ток Ip. При этомвозникает магнитный поток Ф, замыкающийся через магнитопровод 1,якорь, воздушный зазор b. Он создаёт электромагнитную силу Fэ, стремящуюся притянуть якорь реле к электромагниту, чему препятствует пружина (тормозное усилие Fт) и сила трения в осях: F = kФ²= k'I²р, где k и k′ – коэффициенты пропорциональности.

Реле можно разделить на следующие функциональные элементы.

Воспринимающий орган (вход) электромеханических реле выполненв виде катушки электромагнитного, индукционного, электродинамического, индукционно-динамического или магнитоэлектрического механизма.

Исполнительный орган (выход) выполняется в виде электрическихконтактов. У электронных реле входной сигнал подается на первичныекатушки (обмотки) магнитных сердечников с прямоугольной петлей гистерезиса, на полупроводниковые схемы сравнения электрических величинили на управляющие электроды активных полупроводниковых элементов(транзисторов, тиристоров, интегральных микросхем).

По назначению реле подразделяют на измерительные (основные)и логические (вспомогательные). Измерительные реле контролируют режим работы защищаемого объекта.По роду контролируемой величины их подразделяют на реле тока,напряжения, направления мощности, сопротивления и т. п.

По способу включения воспринимающего органа измерительныереле делят на первичные и вторичные.

По способу воздействия на объект управления различают релепрямого и косвенного действия.

По числу подведённых электрических величин различают реле,реагирующие:

– на одну электрическую величину – ток или напряжение (реле тока, реле напряжения);

– на две электрические величины – ток и напряжение или два напряжения, – сформированные из тока и напряжения сети (реле направления мощности, реле сопротивления);

– на три и более электрические величины, сформированные из токаи напряжения сети (трёхфазные реле мощности, реле сопротивлениясо сложными характеристиками и т. п.).

У каждого реле воспринимающий орган характеризуется номинальными током, напряжением, частотой и пределами регулирования уставкисрабатывания.

Максимальное реле срабатывает, если эта величинастанет больше определённого значения.Минимальноерелесрабатывает, если А<Аср, и возвращается в исходное состояние при А >Авр.

Коэффициентом возвратаКв называется отношение параметра возврата к параметру срабатывания:

Кв = Авр/Аср.Для максимальных релеКв< 1, для минимальных реле Кв> 1.

Билет №5

Билет №6

Билет №7

1. Смешанная селективность, логическая селективность + временная селективность. Пример применения.(в тетради)

2. Защита со сравнением значений токов в контактных подвесках смежных путей.

Поперечная защита с взаимными связями, позволяет уменьшить общее время отключения КЗ.

Цель выполнения такой защиты та же, что и защиты с телеблокировкой – уменьшить время срабатывания. Достигается это за счёт того, что вторая ступень дистанционной защиты выполняется без выдержки времени. Это стало возможным за счёт использования поперечных связей с применением максиселектора.

Как видно из приведённой схемы, такую защиту можно использовать на многопутных участках. В нашем случае рассматривается трёхпутный участок. Фидер контактной сети каждого из путей оснащается теми же защитами, что и одиночный фидер: ускоренной токовой отсечкой и двухступенчатой дистанционной защитой. Токовая отсечка (КА) и первая ступень дистанционной защиты без выдержки времени (KZ1) поперечных связей не имеют. Они действуют традиционным способом – через логический элемент «ИЛИ» на выходной орган (ВО). Эти защиты имеют собственное время срабатывания до 60 мс (три периода промышленной частоты). Зоны действия этих защит и ступеней те же: для токовой отсечки – ближайший участок фидера, а для первой ступени ДЗ – 85 % длины участка от ТП до ПС. Вторая ступень ДЗ (KZ2) также выдержки не имеет.

Рассмотрим работу того комплекта на подстанции, который защищает фидер на выключателе Q1.

При КЗ, которое находится вне пределов зон токовой отсечки и первой ступени (точки К1 и К2), срабатывает вторая ступень КZ2 и посылает свой сигнал на логический элемент «И», куда должен поступить ещё один сигнал от схемы сравнения. Схема сравнения, в свою очередь, сравнивает сигнал от максиселектора SL, выбирающего (селектирующего) наибольший ток остальных фидеров (второго и третьего), и ток первого фидера. Схема сравнения (СС) выдаёт сигнал на логический элемент в том случае, если первый фидер имеет бóльший ток по отношению к наибольшему току остальных двух фидеров. Дальше замыкается цепь отключения. Если КЗ произошло слишком близко к шинам ПС, то все три тока (в трёх фидерах) примерно одинаковы и СС не выдаёт сигнала и KZ2 не срабатывает. В этом случае срабатывает защита ПС и отключает свой выключатель. По второму и третьему фидеру прекращается подпитка точки КЗ, ток 1-го фидера становится намного больше, и СС выдаёт свой сигнал. В этом случае отключение будет каскадным с малым промежутком времени между отключениями двух выключателей. Опыт показывает, что в зоне каскадного действия (около 5 % от длины фидера) отключение повреждений производится значительно быстрее, чем защитой, селективность которой обеспечивается выдержками времени. Однако этот способ по быстродействию несколько уступает телеблокировке. Следует учесть, что защита с поперечной связью по надёжности является более предпочтительной.

Билет №8

Билет №9

Билет №10

В общем случае ДЗ имеет три органа: пусковой, дистанционныйи выдержки времени. Для сетей с многосторонним питанием добавляетсяи орган направления мощности. В качестве пускового органа применяютэлектромагнитное токовое реле (как правило) или реле сопротивления.В качестве дистанционного органа используются реле сопротивления. В качестве органа выдержки времени обычно применяют электромагнитное реле времени.

Ступенчатая характеристика является наиболее распространённой(рис 8.1 б). Число ступеней выдержек времени одной защиты равно трём.Выдержка времени первой ступени равна собственному временисрабатывания (0,1–0,2 с). Выдержки времени второй и третьей ступенейрассчитываются и отличаются примерно на 0,7–1,0 с. Реле с наклоннымии комбинированными характеристиками конструктивно очень сложны и неимеют существенных преимуществ перед ступенчатой.

Рис. 8.1. Характеристики дистанционных защит(зависимость времени срабатывания от сопротивления (расстояния):а) плавно-зависимая (наклонная); б) ступенчатая; в) комбинированная

Защищаемый участок линии (в соответствии с выдержками времени)делится (как правило) на три зоны:

– первая зона – это такое расстояние, в пределах которой защитадействует с выдержкой времени первой ступени (в данном случае равнойсобственному времени срабатывания) и покрывает, как правило, расстояние в 70–80 % от всей длины защищаемой линии;

– вторая зона – это расстояние, в пределах которого защита действует с выдержкой времени второй ступени и охватывает 30–40 % длинысмежного участка;

– третья зона – резервная и охватывает остальную часть линии.

На рис. 8.2 представлен принцип действия и характеристики ДЗ. Характеристика времени срабатывания дистанционной защиты показанана рис. 8.2 б. Число ступеней выдержек времени одной защиты здесь также равно трём.

Рис. 8.2. Принцип действия (а) и характеристика (б) дистанционной защиты

Из рис. 8.3 видно, что все зоны ДЗ здесь являются направленными(характеристика проходит через начало координат) и, следовательно,не приходят в действие при КЗ на линии, смежной с Л1, но расположеннойвлево от подстанции А (в третьем квадранте).На рис. 8.3 приведены характеристики реле полного сопротивлениятрёхступенчатой дистанционной защиты.

Рис. 8.3. Характеристика дистанционной трёхступенчатой защиты:

А, Б, В – шины подстанций; Л1, Л2 – защищаемые линии;аб, бв, вг – зоны действия защит; Z1, Z2, Z3 – уставки срабатывания реле;φр – угол срабатывания защиты; δ(φмч) – угол максимальной чувствительностиреле

Необходимо отметить особенность работы ДЗ. Известно, что релесопротивления по своему принципу действия срабатывает тогда, когда измеренное им сопротивление меньше настроенной на нём уставки, то естьреле сопротивления второй зоны с уставкой Z2 срабатывает (вернее, должно срабатывать при отсутствии реле времени) при КЗ в зонах 1 и 2, а реле

Однако, поскольку выдержка времени второй ступени больше первой, а третьей больше, чем первой и второй, то всегда сперва срабатывает ступень, имеющая меньшую выдержку времени, чем и обеспечивается ступенчатая характеристика селективности защиты.

В практике релейной защиты встречаются несколько видов характеристик:

– круговая с центром в начале координат;

– круговая, проходящая через начало координат;

– круговая с центром координат внутри окружности («смешанная»

или промежуточная между первой и второй);

– эллиптическая;

– в виде многоугольника;

– в виде треугольника и т. д.

Рис. 8.4. Виды характеристик различных защит:а – круговая с центром в начале координат; б – круговая с центром координатвнутри окружности; в – эллиптическая; г, е – треугольные; д, ж – в виде

Билет №11

Логическая селективность. Алгоритм работы Преимущества Недостатки Примеры применения(в тетради)

Билет №12

1. Защита электрических сетей. Токовая отсечка.

Токовая отсечка (ТО), являясь разновидностью МТЗ, отличается отпоследней принципом обеспечения селективности. Схема включения релев простой ТО отличается от схемы рис. 7.2 отсутствием, как правило, реле времени (ТО бывает и с выдержкой времени). Селективность ТО достигается выбором такого тока срабатывания защиты, при котором ограничивается зона её действия.

Рис. 7.3. Ток срабатывания и защищаемая зона ТО без выдержки времени:

1 – график зависимости Iк =ƒ (L) в режиме максимума энергосистемы; 2 – графикзависимостиIк = ƒ (L) в режиме минимума энергосистемы; L3 – зона действиятоковой отсечки в режиме максимума энергосистемы; L'3 – зона действиятоковой отсечки в режиме минимума энергосистемы; Iсз – ток срабатывания токовой отсечки; Iкmax – наибольший ток КЗ в режиме максимума энергосистемы;Lмз – «мёртвая зона» в режиме максимума энергосистемы;L'мз – «мёртвая зона» в режиме минимума энергосистемы.

По условию селективности защита АК1 не должна срабатывать приКЗ за шинами ТП Б (эти повреждения отключаются защитой АК2). Поэтому зону защиты АК1 ограничивают расстоянием от ТП А до ТП Б. Выбирая точку КЗ1 на шинах ТП Б, находят наибольший ток КЗ в режиме максимума энергосистемы Iк.max. Ток срабатывания защиты Iсз при этом долженбыть больше максимального тока Ik.max, проходящего через неё при КЗв конце участка, и равен:Iсз ≥ Кз•Ik.max,гдеКз – коэффициент запаса, Кз = 1,2–1,3 (для РТ-40) и 1,5–1,6 (для релеРТ-80).Поскольку Кз>1, то зона действия (Lз) ТО АК1 оказывается меньше

расстояния между ТП А и ТП Б.Чувствительность защиты определяется по выражению: где Iр.min – ток, проходящий через защиту при двухфазном КЗ вблизи местаустановки в минимальном режиме энергосистемы.

ТО может применяться и в линиях с двухсторонним питанием. Достоинства ТО – простота и быстродействие, а недостаток – наличие «мёртвой зоны» вблизи ТП Б. Для исключения «мёртвой зоны» ТО АК1 можновыполнить в виде двух отсечек, одна из которых не имеет выдержку времени (выбирается по условию (7.4)). Вторая имеет выдержку времени,но с меньшим Iсз. В этом случае повреждения в более удалённых точках(за шинами ТП Б, в точке К2) будут отключаться с выдержкой времени,

а повреждения в зоне – без выдержки времени. Возможно также сочетаниеТО и МТЗ.

Максимальная токовая защита линии с односторонним питанием (МТЗ).

МТЗ являются основным видом РЗ для сетей с односторонним питанием. Если рассматривать МТЗ ЛЭП, то она устанавливается в начале каждой ЛЭП со стороны источника питания, когда ЛЭП имеет самостоятельную РЗ, отключаемую в случае повреждения на ней самой или на шинах питающейся от неё подстанции (ПС), и резервирующую РЗ соседней ЛЭП. (рис.7.1.).

 

 

Рис. 7.1. Схема сети с односторонним питанием (а) и ступенчатый график выдержки времени (б).

 

Принцип обеспечения селективности достигается специальным выбором уставок реле времени на каждой из защит АК1, АК2, АК3 по ступенчатому принципу.

При КЗ в какой – либо точке сети, например, в точке К1 (рис 7.1), ток КЗ проходит по всем участкам сети, расположенным между источником питания и местом повреждения, в результате чего приходят в действие все РЗ (АК1, АК2, АК3). Однако, по условию селективности, сработать на отключение должна только АК3, установленная на повреждённом участке ЛЭП. Для обеспечения указанной селективности МТЗ выполняются с выдержками времени, нарастающими от потребителей к источнику питания. При соблюдении этого принципа в случае КЗ в точке К1 раньше других сработает АК3 и отключит повреждённую ЛЭП. Защиты АК1, АК2, имеющие большие выдержки времени, не сработают на отключение. Соответственно при КЗ в точке К2 быстрее всех сработает АК2, а АК1, имеющая большую выдержку времени, не успеет сработать.

 

Билет №13

Билет №14

Билет №15

Билет №16

Временная селективность. Алгоритм работы Преимущества Недостатки Примеры применения(в тетради)

Временная селективность используется в радиальных сетях:

Выдержка времени, устанавливаемая для обеспечения временной селективности, срабатывает, если значение тока превышает порог реле. Поэтому необходимо проводить согласованную регулировку пороговых уставок реле.
Различают два варианта построения схемы временной селективности в зависимости от используемого типа выдержки времени.

Реле с независимой выдержкой времени

Временная селективность для реле с независимой выдержкой времени

Необходимые условия: IsA>IsB>IsC> и ТА > ТВ > ТС. Интервал селективности 4Т обычно составляет порядка 0,3 с.

Билет №17

Токовая селективность. Алгоритм работы Преимущества Недостатки Примеры применения

Для селективного действия в сетях с двусторонним питанием токовая защита дополняется измерительным органом направления мощности KW. Такая защита называется токовой направленной. Она, как и токовая, обычно выполняется трехступенчатой с относительной селективностью.Первая и вторая ступени токовой защиты сохраняют селективность в сетях с двусторонним питанием, поэтому они могут и не иметь органов направления мощности, В отличие от токовой защиты токовая направленная благодаря реле KW реагирует не только на абсолютное значение тока в защищаемом элементе, но и на его фазу относительно напряжения па шинах у места установки защиты, т. е. действует в зависимости от направления мощности при коротких замыканиях. Селективное действие защиты обеспечивается соответствующим включением органа направления мощности и выбором выдержки времени. Размещение защит А1—А4 показано на рис. а. Из рассмотрения векторных диаграмм напряжения и тока (рис. б, в) следует, что фаза тока в месте включения защит А2 и A3 относительно напряжения Uв на шинах подстанции Б при перемещении повреждения из точки К₁ в точку K₂ дискретно изменяется на угол p. При построении векторных диаграмм за положительное направление мгновенного значения тока принято направление от шин в сторону линии (рис. а). Угол φ_л сдвига фаз тока I_к относительно напряжения считается положительным при отстающем токе и отрицательным при опережающем токе. Защиту А2 необходимо выполнить так, чтобы она действовала на отключение только при углах сдвига фаз между током и напряжением, соответствующих короткому замыканию в точке К₁, а защиту A3 – при повреждении в точке К₂. Из этого следует, что реле направления мощности при подведении к нему напряжения U_р = U_B и тока Iр =I'_к (рис б) и I_р=I''_к (рис. в) должно срабатывать при угле φ_Р между U_P и I_Р, равном φ_л, и не срабатывать при φ_Р=(φ_л+p). При коротком замыкании в точке K₁ векторная диаграмма напряжения и тока у места установки защиты А4 такая же, как и у места установки защиты А2, в связи с чем приходит в действие и защита А4. Поэтому для селективного отключения линии АБ необходимо согласовать между собой параметры этих защит. Точно так же должны быть согласованы параметры защиты A1 и защиты A3. Благодаря органу направления мощности все защиты разбиваются на две группы (А2, А4 и А1, A3), не связанные между собой. В пределах каждой группы параметры выбирают, как для токовых защит.

Билет №18

Билет №19

Билет №20

Мгновенная селективность

Пример схемы с использованием автоматических выключателей Masterpactс электронным расцепителем. Эти выключатели имеют регулируемые временные уставки (4 ступени регулирования), при этом:

· выдержка, соответствующая данной ступени, превышает время отключения КЗ с выдержкой, соответствующей предыдущей ступени;

· минимальная выдержка 1 ступени превышает время отключения КЗ автоматического выключателя Compact NS или плавких предохранителей (рис. H55).

 

 

Рис. H55: Временная селективность

Логическая селективность

Возможны схемы селективного отключения, основанные на логической селективности с использованием автоматических выключателей с электронными расцепителями, предназначенными для этой цели (Compact, Masterpact) и соединенными цепями управления.

Для этой системы селективного отключения требуются автоматические выключатели, оснащенные специальными электронными расцепителями, подключенных к цепям управления для обмена данными между автоматическими выключателями. При наличии двух уровней A и B (рис. H56), автоматический выключатель A производит мгновенное отключение, если реле автоматического выключателя B не отправит сигнал подтверждения того, что ниже выключателя B произошло короткое замыкание. При наличии короткого замыкания ниже выключателя В этот сигнал вызовет задержку срабатывания расцепителя выключателя A и тем самым обеспечит срабатывание расцепителя выключателя В. При этом расцепитель выключателя А не сработает.
Кроме того, эта система, запатентованная SchneiderElectric, позволяет быстро обнаружить место короткого замыкания.

 

 

Рис. H56: Логическая селективность

 

Билет №1

Назначение и структурная схема релейной защиты

В системах электроснабжения возникают различные повреждения,под которыми подразумеваются короткие замыкания (КЗ) всевозможныхвидов (однофазные, междуфазные, витковые и т. д.) и ненормальные режимы.

К ненормальным режимам относят, прежде всего, перегрузки. Этотрежим характеризуется протеканием по неповреждённому оборудованиютоков, превышающих длительно допустимое значение.

Ненормальные режимы, как и КЗ, могут явиться причиной аварий.Чем быстрее отключится участок электрической системы, на котором произошло КЗ или возник ненормальный режим, тем меньше возможностейдля возникновения и развития аварий. За доли секунды необходимо выявить такой участок и отключить как можно меньшую часть электрическойсистемы, чтобы обеспечить бесперебойное электроснабжение максимальновозможного числа потребителей.Отключение производится высоковольтными выключателями, привод которых снабжён специальным механизмом.

Автоматические устройства, служащие для выявления КЗ и ненормальных режимов и воздействующие в необходимых случаях на механизмотключения выключателя или на сигнал, называют релейной защитой(РЗ).

Итак, релейная защита – это область автоматики, предназначеннаядля распознавания и локализации повреждений и ненормальных режимовв электрических сетях и системах.

Реле –это коммутатор, переключатель электрической цепи.

Итак, подведём итог вышесказанному. В своём развитии РЗ прошлапять этапов:

– защиты при помощи предохранителей;

– защиты с использованием электромеханических реле;

– защиты на основе дискретных полупроводниковых элементов;

– защиты на основе аналоговых электронных микросхем;

– микропроцессорные защиты.

По назначению релейные защиты делятся на основные и резервные. Основные РЗ обеспечивают отключение повреждений в пределах защищаемого объекта. Резервные РЗ резервируют основную РЗ в случае отказа или вывода её из работы.

По способу обеспечения селективности РЗ делятся на РЗ с абсолютной селективностью (зона действия не выходит за пределы объекта) иРЗ с относительной селективностью (зона действия выходит за пределыобъекта).

По принципу действия измерительных органов (реле): тока, напряжения, сопротивления, направления мощности, частоты и т. д.

По элементной базе: электромеханические, электронные, микропроцессорные.

При этом релейная защита делится на следующие основные виды:

– токовые (токовые отсечки, максимальные токовые, максимальныетоковые направленные, дифференциальные);

– потенциальные (по напряжению);

– дистанционные;

– частотные.

Схемы бывают трёх видов: принципиальные, структурные и монтажные.

На электрических схемах, например, электромеханическое реле с одной катушкой можно изобразить двумя способами.

Рис. 1.3. Структурная схема релейной защиты:

ТА – трансформатор тока; TV – трансформатор напряжения;П – подстанция; Q – выключатель; ИЧ – измерительная часть;

ЛЧ – логическая часть; ИП – источник питания;ВЧ – выходная (исполнительная часть)

Измерительная часть (ИЧ) постоянно следит за состоянием сети посредством тех параметров, на которые реагирует и срабатывает данная РЗ(ток, напряжение, сопротивление и т. д.).Если измеряемый параметр выходит за пределы выставленной уставки, то ИЧ посылает сигнал в логическую часть (ЛЧ).Выходная часть, получив сигнал от ЛЧ, усиливает его до значения,достаточного для приведения в действие привода выключателя. Выходнаячасть или выходной орган (ВО) защит выполняются на различной элементной базе. Источник питания (ИП) осуществляет питание элементовЛЧ и ВЧ, цепей дистанционного управления выключателем и другихсредств управления. В качестве источника постоянного оперативного токапитания могут служить как аккумуляторные батареи, так и предварительнозаряженные статические конденсаторы. В некоторых случаях может применяться выпрямленный постоянный ток.