РЗиА. Релейная защита и автоматика
По назначению реле подразделяются на:
- Измерительные реле (тока, напряжения, сопротивления, мощности, частоты,
температуры,
уровня) могут быть максимальные или минимальные. - Логические реле (промежуточные, двухпозиционные, времени, сигнальные).
По способу воздействия на выключатель:
- Реле прямого действия подвижная система которых механически связана с
отключающим
устройством коммутационного аппарата (РТМ, РТВ). - Реле косвенного действия, которые управляют цепью электромагнита отключения.
К релейной защите предъявляют следующие требования:
- Чувствительность, т.е способность реагировать на повреждения в минимальных режимах при наибольших сопротивления до места повреждения. Часто чувствительность характеризуют коэффициентом чувствительности
Kч = I к min / Iср,
где Ik min – ток короткого замыкания в минимальном режиме (в наиболее удаленной точке, при учете сопротивления электрической дуги и др.), Iср – ток срабатывания защиты, т.е. ток, при котором измерительные реле производят переключение своих контактов ( срабатывают). - Быстродействие, т.е. максимально быстрое отключение поврежденной электрической цепи с целью обеспечения термической стойкости токоведущих частей и электрических аппаратов. Это необходимо для предотвращения возникновения пожаров в электроустановках.
- Селективность, или избирательность, т.е. способность реагировать на повреждения на защищаемом участке (в зоне действия защиты) и, соответственно, не действовать при повреждениях вне зоны действия. Требование селективности объясняется стремлением свести к минимуму число отключенных потребителей и источников питания при КЗ.
- Надежность, под которой понимают отсутствие неисправностей релейной аппаратуры, приводящих к отказам в действии (срабатывании) и неправильной работе устройств релейной защиты.
Релейная защита обычно функционирует совместно с электроавтоматикой, включающей в себя:
- автоматический ввод резервного питания (АВР);
- автоматическое повторное включение (АПВ) поврежденного элемента, например, воздушной линии;
- автоматическая частотная разгрузка (АЧР), т.е. автоматическое отключение потребителей при опасном снижении частоты питающего напряжения энергосистемы.
На рис. 9.1 в качестве примера приведена однолинейная схема ТП с выключателем Q1 на стороне высшего напряжения.
Релейная защита и автоматика
Виды релейной защиты
- Максимальная токовая защита (МТЗ).
- Направленная максимальная токовая защита.
- Газовая защита (ГЗ).
- Дифференциальная защита.
- Дистанционная защита (ДЗ).
- Дистанционная защита с ВЧ-блокировкой.
- Дистанционная защита с блокировкой по оптическому каналу.
- Логическая защита шин (ЛЗШ).
- Дуговая защита.
- Дифференциально-фазная (высокочастотная) защита (ДФЗ)
- автоматическое регулирование возбуждения генераторов и синхронных двигателей (АРВ);
- автоматика управления выключателем (АУВ);
- устройство резервирования отказов выключателя (УРОВ);
- автоматическое регулирование положения переключателя РПН силового трансформатора (АРНТ);
- автоматическую настройку дугогасящих катушек компенсации емкостного тока замыкания на землю в сети 6-35кВ (АРК);
- автоматическую регулировку батареи статических конденсаторов;
- автоматику охлаждения силовых трансформаторов;
- автоматическую точную синхронизацию генераторов;
- автоматическую самосинхронизацию генераторов;
- автоматический частотный пуск гидрогенераторов (АЧП);
- определение места повреждения линий электропередачи (ОМП).
Кроме этого существует противоаварийная режимная автоматика.
К ней относят:
- автоматическую частотную разгрузку (АЧР);
- автоматическое включение потребителей, отключенных действием АЧР, после восстановления частоты (ЧАПВ);
- автоматическое регулирование частоты и активной мощности (АРЧМ);
- дополнительная автоматическая разгрузка по напряжению (ДАРН);
- дополнительная автоматическая разгрузка по току (ДАРТ);
Имеется также противоаварийная системная автоматика: разгрузка электростанций,
предотвращение и прекращение асинхронного режима, предотвращение
недопустимого повышения напряжения в узле, балансировочная автоматика. Такие
устройства размещаются на крупных электростанциях и подстанциях сверхвысокого
напряжения
Дистанционная с ВЧ блокировкой, применяется для обесточивания воздушных линий при возникновении коротких замыканий.
Некоторые виды автоматики предназначены для подачи электроэнергии, в отличие от релейной защиты:
- Автоматическая частотная разгрузка, выключает электрические устройства при снижении частоты тока в сети.
- Автоматическое повторное включение, используется на линиях электропередач выше 1000 вольт, а также в сборках трансформаторов, электродвигателей и шин подстанций.
- Автоматический ввод резерва, применяется при коммутации генератора в сеть в качестве резервного источника питания электроэнергией.
Устройство
Электромеханические конструкции релейной защиты постоянно модернизируются и совершенствуются. Внедряются инновационные технологические разработки и проекты. В новейших энергетических системах объединены статические, индукционные, электромагнитные устройства с микропроцессорными и полупроводниковыми элементами.
Однако основной смысл и порядок работы релейной защиты для всех новых устройств остается неизменным. Схема структуры релейной защиты показана на рисунке.
1 — Электрический сигнал
2 — Блок наблюдения электрических процессов
3 — Блок логики и анализа
4 — Исполнительный блок
5 — Сигнальный блок
Блок наблюдения
Главной функцией этого блока является мониторинг электрических процессов, происходящих в электрической системе, путем измерений такими устройствами, как трансформаторы напряжения и тока.
Сигналы выхода на блоке могут передаваться непосредственно логическому блоку для сравнения параметров с настроенными пользователем значениями отклонений от нормальных значений, которые называются уставками. Также сигналы блока наблюдения могут сначала преобразовываться в цифровой вид, а затем передаваться дальше.
Блок логики
В этом блоке выполняется сравнение поступивших сигналов с предельными значениями уставок. Даже незначительное совпадение этих параметров между собой приводит к возникновению команды на срабатывание защиты.
Исполнительный блок
Этот блок все время находится в состоянии, готовом к срабатыванию, при поступлении команды от блока логики. При срабатывании осуществляются переключения цепи электроустановки по запланированному алгоритму, который составлен по принципу недопущения неисправностей электрооборудования и удара электрическим током работников.
Сигнальный блок
В электрической системе все процессы происходят очень быстро, поэтому человек не в состоянии воспринимать их. Чтобы сохранить происходящие в системе события, применяют специальные сигнальные устройства. Которые работают путем звукового и визуального оповещения, а также сохраняют все происходящие события в памяти устройства.
Все виды устройств после их срабатывания переводятся в исходное состояние оператором вручную. Это позволяет гарантированно сохранить информацию о действии автоматики и релейной защиты.
ОСНОВНЫЕ И РЕЗЕРВНЫЕ ЗАЩИТЫ | Проект РЗА
- Максимальная токовая защита, включается при достижении определенной величины тока, заданной при настройке.
- Направленная наибольшая токовая защита, кроме настройки тока учитывает направление мощности.
- Дифференциальная, применяется для защиты сборки генераторов, трансформаторов, шин путем сравнения величин токов на выходе и входе. При разнице, превышающей заданное значение, срабатывает релейная защита.
- Газовая и струйная, применяется для обесточивания трансформатора и других устройств, работающих в емкостях с маслом. При возникновении неисправностей образуется повышенная температура, и из масла выделяются газы, снижается диэлектрическое свойство масла и разлагается его химический состав. На такие аварийные режимы срабатывают механические реле, которые действуют с учетом возникновения газа в емкости, а также веществ, образующихся при разложении масла. При срабатывании защиты подается команда на действие логической схемы.
- Логическая, защищает шины, применяется для определения места короткого замыкания на питающих линиях, которые отходят от шин электростанции, и на шинах.
- Дистанционная, имеющая блокировку по оптическому каналу, является более надежным способом защиты, в отличие от дистанционной защиты с ВЧ блокировкой, так как электрические помехи не оказывают большого влияния на оптический канал.
