Защиты с относительной селективностью

Назначение

Основным назначением РЗА явл-ся автоматич. отключ. Поврежденного элемента от неповрежденной схемы путем воздействия на выключатель.

Другое – выявл. опасных ненормальных режимов (перегрузки оборудования, повышение напряжения).

Надежная бесперебойная работа энергосистемы не может быть обеспечена только с помощью РЗА. Поэтому применяются различные виды автоматики. Основными из них являются:

1) АПВ:

2) АВР

3) АЧР Р_г = Р_п

4) АРВ

Основные требования:

1) селективность (избирательность) – способность защиты отключать только поврежденные линии. Если по принципу действия защита действует только на поврежденном элементе, то эта защита с абсолютной селективностью. Если РЗ действует на смежный участок, то это защита с относительной селективностью.

      Иногда в целях упрощения РЗ и в целях более быстрого отключения допускается неселективное действие, однако они должны быть исправлены последующим действием автоматики.

2) быстродействие.                                                                          Высокое быстродействие необходимо по причинам:

- для повышения устойчивости параллельной работы источников питания;                                                                                                                            - для уменьшения влияния снижения напряжения на работу потребителей;                                                                                                                              - для уменьшения объема разрушения изоляции и токоведущих частей;      - для повышения эффективности действия некоторых устройств автоматики;                                                                                                                      - для повышения безопасности обслуживания электроустановок;

t _отк = t _защ + t _ов

t _ов ≈ 0,06 – 0,15с

t _защ ≥ 0,02 – 0,04с

3) чувствительность – способность защиты реагировать на повреждение элемента в минимальных режимах работы системы. Выполнение защиты встречают большие затруднения, т.к с развитием сетей и увеличением их нагрузок токи короткого замыкания часто оказываются соизмеримы с токами нагрузки.

Чувствительность защит оценивается коэффициентом чувствительности:     

4) надежность – способность защиты выполнять заданную функцию, сохраняя эксплуатационные характеристики в заданных пределах в течение заданного времени.

3. Структурные схемы РЗ. Классификация реле.

Информация о состоянии объекта, обычно в качестве контролируемых параметров выступает ток и напряжение, преобразуется при помощи измерительных преобразователей ИП к виду, удобному для дальнейшей обработки и безопасному для обслуживающего персонала. В качестве измерительных преобразователей применяются трансформаторы тока и напряжения. Измерительные органы ИО, иногда их называют пусковыми, непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого объекта. Логическая часть ЛЧ защиты обрабатывает сведения, поступившие с измерительных элементов, и формирует управляющее воздействие через исполнительные элементы ИЭ на коммутационную аппаратуру, звуковую и световую сигнализацию. Сигнальный орган СО фиксирует срабатывание защиты в целом или ее отдельных блоков.

Выбор тока срабатывания

При выборе тока срабатывания I СЗ нужно учесть следующие факторы:

1. Защита не должна работать от максимально возможного рабочего тока IСЗ > IРАБМАКС.

2. После отключения внешнего короткого замыкания пусковые органы защиты должны вернуться в исходное состояние.

3. При выборе тока срабатывания необходимо учесть увеличение тока при пуске двигателей.

Для того чтобы определить ток срабатывания реле, достаточно учесть коэффициент трансформации трансформаторов тока и схему соединения тр-ров тока и реле.

Выбор времени срабатывания

Для обеспечения правильной работы защит время срабатывания защиты, наиболее удаленной от источника питания, принимается минимальным. Выдержка времени каждой предыдущей увеличивается на ступень селективности Δt.

Работа схемы

При коротком замыкании в зоне действия первой ступени срабатывают пусковые органы первой, второй и третьей ступеней. Реле первой ступени KA1 подают питание на выходное реле KL, реле второй ступени KA2 - на реле времени KT1, реле третьей ступени KA3 - на реле времени KT2. Времена срабатывания KL, KT1, KT2 соотносятся между собой следующим образом: tKL < tKT < tKT2. Следовательно, первым сработает выходное реле KL, и КЗ отключится без выдержки времени. При коротком замыкании в зоне действия второй ступени сработают пусковые органы второй и третьей ступени и подадут питание на реле KT1 и KT2. Первым сработает KT1, и короткое замыкание отключится с выдержкой времени, равной 0.5 сек. Третья ступень срабатывает при отказе первой или второй ступени или при отказе защиты смежного участка.

Ускорение РЗ до АПВ.

1,2,3- селективность МТЗ с выдержкой времени

4- неселективная ТО без выдержки времени

Параметры неселективной отсечки выбраны так, чтобы она была чувствительна к повреждениям в конце самой удаленной линии (к1).

При КЗ на любой из линий без выдержки времени срабатывает неселективная отсечка 4 и отключается выкл.Q1. При отключении Q1 запускается АПВ, которое срабатывает и повторно отключает выкл. Q1. При срабатывании АПВ ТО 4 автоматически выводится из работы. Если после АПВ повреждения на линии сохранились, т. е. устойчивое КЗ, то поврежденный участок будет отключен своей селективной защитой 1,2,3 в зависимости от т. повреждения. Если за время бестоковой паузы в цепи АПВ повреждение устранилось, то через некоторое время отсечка 4 будет автоматически введена в работу. Достоинства: общее время         сокращается в 2 р.

Недостатки:

- тяжелые условия работы головного выкл. Q1

-при отказе Q1 или АПВ теряет питание большой участок сети

- трудно обеспечить необходимую чувствительность неселективной отсечки

-схема может быть применена только в идеальной сети с односторонним питанием.

Ускорение после АПВ.

Устройство АПВ устанавливаются на каждой линии. Первоначально В-ль в повреждённой линии отключается селективными защитами с выдержками времени, тем самым однозначно определяется повреждение линии. При отключении В-ля срабатывает АПВ. При его срабатывании или блокируется выдержка времени селективной защиты или вводится доп.быстродействующая защита(неселективная токовая отсечка).

Если повреждение на линии оказалось устойчивым, то оно после АПВ будет отключаться без выдержки времени. Ускорение после АПВ может быть применено в сетях любой конф-ии, поэтому оно получило более широкое применение.

52.Автоматическое включение резерва. Виды АВР, требования к схемам АВР.

Для электроснабжения потребителей принимаются схемы как одностороннего, так и многостороннего питания. Основное достоинство многостороннего питания - высокая надёжность. При повреждении одного источника питания, питание потребителей будет осуществляться от другого источника. При одностороннем питании уменьшаются уровни токов КЗ, удешевляются схемы электроснабжения и упрощается релейная защита, поэтому схема одностороннего питания получила широкое распространение в распределительных устройствах 6-35 кВ. Основной недостаток одностороннего питания - недостаточная надёжность электроснабжения. Этот недостаток может быть устранён путём применения устройств АВР. Эти устройства просты и имеют высокий технико-экономический эффект. Успешность действия АВР достигает 90% и благодаря их применению сокращается число аварий.

 В зависимости от вида оборудования различают:

1) АВР линий

2) АВР трансформаторов

3) АВР секционных выключателей

4) АВР электрических двигателей

АВР линий

АВР трансформаторов

АВР секционных выключателей

АВР электрических двигателей

1.АВР должны приходить в действие при потере питания потребителей по любой причине, в том числе при ошибочном, самопроизвольном или аварийном отключении выключателей рабочего питания.

2.Действие АВР должно быть однократным для того, что бы предотвратить многократное включение резервного источника на установившееся КЗ.

3.Время действия АВР должно быть минимальным для того, что бы снизить перерыв в питании потребителей.

4.Влияние резервного источника питания от АВР должно производиться только после отключения рабочего источника для того, что бы предотвратить включение резервного источника на неотключённое КЗ в рабочем источнике

5.Должно пред-ся ускорение рел. защиты резервного источника после АВР.

Категории АЧР, назначение.

Основным элементов явл. реле минимума частоты KF:

В нормальном режиме частота поддерживается 50±0,1 Гц. Она поддерживается вручную или автоиатически путем воздействия на регуляторы скорости турбины. В установившемся режиме:

Рг=Рн => f=const.

Если Рг>Рн => f↑

Рг<Рн => f↓

Значительное снижение частоты ниже 48Гц недопустимо по след. причинам:

1. уменьшается скорость вращения двигателя. На пром. предприятиях это приводит к нарушению технологического процесса и браку продукции

2. уменьшается производительность механизма собств. нужд ЭС, что приводит к ↓ генерируемой станцией мощности. Это может вызвать лавину частоты.

3. Из-за уменьшения скорости вращ. Д-ей уменьшается ЭДС, что может вызвать лавину U.

Чтобы предотвратить глубокое снижение f применяют устройство АЧР, которое при снижении f до некоторого уровня производит отключение части менее ответственных потребителей.

Уст-ва АЧР могут выполняться реагирующими как на абсолютное измен. f, так и на скорость изменения f.

По назначению уст-во АЧР можно разделить на:

1. АЧРI — предназначена для предотвращения глубоких снижений f в энергосистеме. Она выполняется в виде ряда очередей с различными уставками по f и одинаковыми уставками по времени срабатывания. Уставки по f срабатывания этой категории выбир. от 47-48Гц до 46-46,5Гц. Все очереди этой категории выполняются быстродействующими с временем сраб-ия менее 0,5с.Миниммальное различие f срабатывания смежных очередей сост. 0.1Гц

2. АЧРII — для предотвращения зависания частоты на недопустимом уровне.Она выполняется в виде ряда очередей с одинаковыми уставками срабатывания f и различными уст-ми по времени. Уставки сраб. по f выбир. Равными 47,5-48,5Гц. Время срабатывания очередей от 15-20с до 60-90с. Ступень селективности по времени срабатывания смежных очередей сост. 5с.

3. Дополнит. АЧР предназначен для ликвидации местного дефицита мощности. Дополнит. АЧР может выполняться не только по факту снижения но и по ряду других признаков. Например по факту отключения питающих линий.

 

 

2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 14 15 16 17 18 19 21 22 23 25 26 27 28 29 30

31 32 33 37 38 39 40 42 44 45 47 49 50 52 56 57

 

1 8 13 20 24 34 35 36 41 43 46 48 51 53 54 55 58 59 60 61 62

 

Назначение

Основным назначением РЗА явл-ся автоматич. отключ. Поврежденного элемента от неповрежденной схемы путем воздействия на выключатель.

Другое – выявл. опасных ненормальных режимов (перегрузки оборудования, повышение напряжения).

Надежная бесперебойная работа энергосистемы не может быть обеспечена только с помощью РЗА. Поэтому применяются различные виды автоматики. Основными из них являются:

1) АПВ:

2) АВР

3) АЧР Р_г = Р_п

4) АРВ

Основные требования:

1) селективность (избирательность) – способность защиты отключать только поврежденные линии. Если по принципу действия защита действует только на поврежденном элементе, то эта защита с абсолютной селективностью. Если РЗ действует на смежный участок, то это защита с относительной селективностью.

      Иногда в целях упрощения РЗ и в целях более быстрого отключения допускается неселективное действие, однако они должны быть исправлены последующим действием автоматики.

2) быстродействие.                                                                          Высокое быстродействие необходимо по причинам:

- для повышения устойчивости параллельной работы источников питания;                                                                                                                            - для уменьшения влияния снижения напряжения на работу потребителей;                                                                                                                              - для уменьшения объема разрушения изоляции и токоведущих частей;      - для повышения эффективности действия некоторых устройств автоматики;                                                                                                                      - для повышения безопасности обслуживания электроустановок;

t _отк = t _защ + t _ов

t _ов ≈ 0,06 – 0,15с

t _защ ≥ 0,02 – 0,04с

3) чувствительность – способность защиты реагировать на повреждение элемента в минимальных режимах работы системы. Выполнение защиты встречают большие затруднения, т.к с развитием сетей и увеличением их нагрузок токи короткого замыкания часто оказываются соизмеримы с токами нагрузки.

Чувствительность защит оценивается коэффициентом чувствительности:     

4) надежность – способность защиты выполнять заданную функцию, сохраняя эксплуатационные характеристики в заданных пределах в течение заданного времени.

3. Структурные схемы РЗ. Классификация реле.

Информация о состоянии объекта, обычно в качестве контролируемых параметров выступает ток и напряжение, преобразуется при помощи измерительных преобразователей ИП к виду, удобному для дальнейшей обработки и безопасному для обслуживающего персонала. В качестве измерительных преобразователей применяются трансформаторы тока и напряжения. Измерительные органы ИО, иногда их называют пусковыми, непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого объекта. Логическая часть ЛЧ защиты обрабатывает сведения, поступившие с измерительных элементов, и формирует управляющее воздействие через исполнительные элементы ИЭ на коммутационную аппаратуру, звуковую и световую сигнализацию. Сигнальный орган СО фиксирует срабатывание защиты в целом или ее отдельных блоков.

Защиты с относительной селективностью

Защиты с относительной селективностью могут работать как при коротких замыканиях на защищаемом объекте, так и при повреждениях

на смежных присоединениях в режиме резервирования. К таким защитам относятся токовые защиты, защиты напряжения, дистанционные

защиты. Для иллюстрации принципов работы защит этого типа рассмотрим в качестве защищаемого объекта линию с односторонним питанием

В качестве контролируемых параметров состояния линии используются ток I и напряжение U. В нормальном режиме работы напряжение близко к номинальному значению UРАБ ≅ UНОМ, рабочий ток IРАБ ≤IНОМ, сопротивление ZЛ = UРАБ / IРАБ ≥ ZН. При возникновении короткого замыкания значение тока увеличивается IК > IНОМ, значение напряжения уменьшается UК < UНОМ, сопротивление контролируемой линии

уменьшается ZЛК = UК / IК < ZН.

Токовые защиты основаны на фиксации увеличения тока при возникновении короткого замыкания.

Защиты напряжения учитывают уменьшение напряжения при коротком замыкании.

Дистанционные защиты фиксируют изменение сопротивления. Если учесть, что ZЛК = Z0 LК, где Z0 – сопротивление одного км линии, а

LК - расстояние в км до места короткого замыкания, то сопротивление ZЛК пропорционально расстоянию до места короткого замыкания ZЛК ~ LК, и, следовательно, дистанционный принцип позволяет определить место возникновения короткого замыкания. Защиты с относительной селективностью при нормальных условиях работы действуют на отключение выключателей поврежденной линии. Например, при коротком замыкании в точке К1 (рис.3) защита действует на выключатель Q1. При коротком замыкании в точке К2 должна сработать защита Линии 2, однако при отказе этой защиты или выключателя Q2б, должна сработать защита Линии 1 и отключить короткое замыкание выключателем Q1.