Как работает релейная защита - Авто журнал Волгино Авто
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Релейная защита, установка, проверка, защита и обслуживание релейных линий

Релейная защита, установка, проверка, защита и обслуживание релейных линий

Системы релейной защиты и автоматики, необходимость.

Комплекс устройств для оперативного реагирования на короткое замыкание электрической схемы на основе реле называется релейной защитой.

Первостепенными задачами комплекса являются: определение расположения (локализация) и отключение неработоспособного участка.

Прежде всего защита используется для предотвращения последствий коротких замыканий, которые чреваты наибольшим ущербом для электрической цепи и достаточно часто являются причиной выхода системы или отдельного элемента из строя.

При отклонении одной из физических величин от номинального значения, включается защита (по току; дифференциальная; направленная по току; направленная по мощности; по напряжению; частотная и другие).

Чаще других используется защита по току.

Системы релейной защиты ее систематическая проверка— залог корректной и долговечной безотказной работы комплекса устройств.

Частота проверок устанавливается на основе множества нюансов, применительных к выбранному производству (износа используемых компонентов электрической схемы, опытности специалистов, обслуживающих систему релейной защиты, важности производства, экономического аспекта оборудования и других).

Большинство систем релейной защиты оснащены индикаторами срабатывания (световыми и/или звуковыми), в иных случаях система автоматически блокирует участок, функционирующий некорректно, либо полностью отключает систему.

Соответственно, данный комплекс должен обладать высоким быстродействием, чувствительностью, надежностью и существенным временем наработки на износ.

Защита электроустановок при помощи реле и автоматики.

Релейная защита принцип действия

Под понятием реле следует понимать ряд оборудования (аппаратуры и приборов), которые устанавливаются в РЗА(релейная защита и автоматика), средствах телефонии, телеграфии, телемеханике и прочих технических отраслях. Релейная защита состоит из комплекса приборов и дополнительных устройств.

Главное назначение релейнойзащиты – это своевременное отключение неисправной части электроустановки от неповрежденных элементов. В случае отсутствия угрозы для персонала или работоспособности электрооборудования, защита действует не на отключение, а на подачу сигнала предупреждения о неисправности.
По правилам эксплуатации, любое оборудование, находящееся под напряжением (подстанции, электросети и др.), в обязательном порядке должно иметь защиту от возможности короткого замыкания и сбоев в штатном режиме работы аппаратурой РЗА.
Защитные устройства должны находиться в постоянной работе, исключение составляют устройства, отключаемые в соответствии со своими техническими характеристиками или режимами эксплуатации системы энергоснабжения.

Разновидности РЗА и общее понятие о том, что такое назначение релейной защиты.

Автоматика релейной защиты подразделяется по своим особенностям, среди которых:

1.Особенность подключения РЗА.

  • Первичное реле подключается к цепи напрямую.
  • Вторичное подключается через измерительные приборы (трансформаторы).

2.Конструктивные характеристики.

  • Электромеханическое имеет подвижные части и систему контактов.
  • Статическое не обладает подвижных деталей и контактных групп (микропроцессоры).

3.Предназначение.

  • РЗА для различных измерений, например напряжения, мощности, температуры, тока и др. Такие реле обязательно имеют элементы для Измерений в виде стабилизаторов напряжения, силы тока и др. Задача данных элементов заранее воспроизвести заданные значения той или иной величины, которую измеряет реле. Особенностью таких реле защиты считается их повышенная чувствительность (малейшие отклонения от заданных параметров воспринимаются как неисправность) и обладают повышенным возвратным соотношением. Измерительные реле бывают максимальные (работают на повышение значений измерения) и минимальные (на понижение)
  • Реле логистики (логические), бывают промежуточные, с двумя позициями, для сигнализации и времени. Их задача увеличить сигналы от других реле, среди них промежуточные реле выполняют функцию усиления сигналов и передаче значений другим приборам. Реле времени предназначено для создания промежутков времени между операциями, а указательные реле фиксируют действия РЗА и дополнительных приборов.

4.По типу команды на выключатель.
Реле защиты может воздействовать на выключатель прямо (автоматический выключатель работает в паре с подвижными элементами реле) или косвенно (реле воздействует на электромагнит отключения, путем замыкания цепи). По типу применения реле защиты подразделяются на встроенные, которые находятся в непосредственном устройстве приборов защиты (автоматов) и дополнительных элементов.

Кроме того существуют выносные реле, их применение целесообразно в электроустановках свыше 1000 В. Встроенная защита в электроустановку до 1000В также имеет название –расцепитель.

Защита с вынесением имеет отдельно расположенное реле. Исходя из этого, следует вывод, что реле прямых действий является первичным, так как расцепляет сеть самостоятельно. Релейная защита косвенного действия называется вторичным реле (РТВ, РТМ) так как имеют встраиваемую конструкцию в существующие электроустановки свыше 1000 В.

Автоматика релейной защиты должна иметь следующие параметры:
Реле защиты, как правило, работает в паре с электрооборудованием (электроавтоматика), состоящим из:
  • подачи автономного питания;
  • подключение поврежденного участка в автоматическом режиме повторно;
  • отключение потребителей электроэнергии при опасных изменениях напряжения.

Реле защиты срабатывает от заданных параметров, т.е от значений величин, на которые реагирует реле.

РЗА устройства бывают нескольких видов:
  • основное (защищает весь участок цепи за меньшее время, нежели остальные виды защит);
  • резервное (дублирует основную защиту в случае отказа последней, при этом у нее большее время срабатывания);
  • дополнительное или вспомогательное (предназначено для защиты участков вне зоны действия основной и резервной защиты).

Реле защиты различаются также по их избирательности:
1. Абсолютная.
2. Относительная.

Основные виды РЗА.

В электроустановках применяются:

  • максимальная защита токовая;
  • максимальная направленная;
  • защита от газа;
  • защита на расстоянии (дистанционная);
  • максимальная защита в заданном направлении (направленная);
  • дуговая;
  • защита с блокировкой высоких частот дистанционно;
  • различающая (дифференциальная);
  • защита на расстоянии, блокирующая по опт.каналу;
  • ВЧ защита отдельных фаз.
  • Логическая шинная защита.

Устройства релейной защиты, как работают.
Особенности принципы действия релейной защиты (каждого вида):
1. Максимальная защита срабатывает только при условии достижения нагрузки заданных параметров.
2. Направленная работает также как максимальная, но в ее обязанности входит и контролирование направления мощности.
3. Газовая отключает контролируемый участок цепи, при повреждении которого образуется выделение газов.
4. Дифференциальная (дистанционная) сравнивает ток на концах участка (вход-выход) и при отклонениях заданных параметров дает команду на отключение.
5. Дистанционная дает команду выключателю в основном при КЗ.
6. Дистанционная защита с блокировкой высоких частот применяется в паре с защитой на замыкание фаза-ноль. Высокие частоты ускоряют отключение при коротком замыкании.
7. Защита на расстоянии, блокирующая по опт.каналу более современный вид ВЧ-блокировки, так как не требуют обслуживания высокочастотного присоединения и гораздо надежнее защита благодаря оптическому каналу, минимально подвергающемуся помехам.
8. Логическая шинная предназначена для контроля КЗ защит от источника питания и фидеров. Например, короткое замыкание на фидере подразумевает срабатывание защиты на одном из них, отсутствие запуска защиты на фидерах говорит о КЗ на шинах.
9. Дуговая служит для предотвращения пожаров. Их задача своевременно реагировать на повышение света (с помощью датчиков оптического наблюдения) и на повышение давления (с помощью клапанов). Для предотвращения ложных запусков защиты существует вспомогательное срабатывание релейной защиты на повышение тока.
10. ВЧ защита отдельных фаз контролирует ток на концах своего участка (воздушная линия, например) при изменении тока на одном из концов в большую или меньшую сторону срабатывает отключение.

Электроавтоматика,что такое?

Основная функция автоматики – это автономное включение цепи питания, в отличии от релейной защиты, задача которой отключить вовремя питание электроустановки на поврежденном участке цепи питания.
К такому оборудованию относятся:

  • устройство автоматического повторного включения;
  • включение дополнительного (резервного) питания или оборудования.

    Помимо основных устройств существуют также другие типы электроавтоматики, это:
    1. Настройка в автоматическом режиме запуска источников питания (генераторы и электродвигатели).
    2. Автоматическое управление выключением.
    3. Регулировка в автоматическом режиме катушек компенсации тока с функцией гашения дуги.
    4. Оборудование запасных отказов выключателей.
    5. Регулировка переключателя напряжения трансформатора.
    6. Калибровка в автоматическом режиме конденсаторов.
    7. Автономная калибровка синхронности генераторов.
    8. Самокалибровка на одновременную работу генераторов.
    9. Запуск гидрогенераторов по заданным частотам.
    10. Выявление участка, на котором имеется повреждение линии.
    Также существует дополнительное оборудование, имеющее термин – противоаварийная автоматика режимная, к которой в первую очередь относят:
    1. Разгрузку по частотам.
    2. Подача питания на электроустановку, которая была отключена разгрузкой частотной, после устранения отсутствия частоты.
    3. Калибровка частот и мощности.
    4. Вспомогательные разгрузки в автоматическом режиме по току и напряжению.
    Кроме режимной, существует системная противоаварийная автоматика, например:
    1. Снижение нагрузки на подстанции и электростанции.
    2. Профилактика и ликвидация асинхронности работы.
    3. Профилактика увеличения напряжения сверх норм в электроустановке.
    4. Электроавтоматика, отвечающая за балансировку.

    Устройство реле защиты, ее основные узлы.
    Реле защиты в основном состоит из:

  • узлов пуска;
  • элементов, отвечающих за замеры;
  • узлов логистики;
  • рабочей части;
  • коммутаторных узлов.

    Узел пуска отвечают за постоянный контроль работы защищаемого участка цепи электроустановки и отвечают за реагирование на повреждения и сбои в нормальной работе.
    Измерительные элементы в первую очередь отвечают за обнаружение расположения неисправности и отвечают за отдачу команды на отключение выключателя.
    Узлы логистики в основном обязаны указывать другим частям защиты или запускать их в зависимости от обнаруженных сбоев в работе, после промежутка времени или обработки данных измерительной части. Именно логическая часть принимает решение об отключении или подаче сигнала о повреждении защищаемого участка.
    Рабочая или исполнительная часть непосредственно производит отключение того или иного поврежденного участка, за счет прямой подачи команды на выключатель.
    Коммутаторная или передающая часть служит не во всех защитах, такой узел имеют, например, оборудования для передачи приема высокочастотного канала.

    Релейная защита автоматика энергосистем -отзывы о мантаже

    Наша компания осталась очень довольна работой сотрудников Ленпроектстрой. Ввиду специфики профессиональной деятельности вынуждены массово использовать компьютеры, от чего уровень напряжения непрерывно скачет. Уже не раз возникали аварии электрической сети, как следствие — порча оборудования и необходимость его скорейшей замены, ремонта. Релейная защита действительно необходима в каждом офисе, если конечно не хотите тратить время на самостоятельную проверку функционирования сети. Автоматику релейной защиты установили очень быстро и качественно, сервисное обслуживание проводится на высоте. Проверка работы автоматики — то, что должен делать грамотный специалист, а не работник офиса. Работники Ленпроектстрой практически моментально выявили аварийный участок электросети, произвели все необходимые замеры и обсудили с нами план дальнейших действий. Будем обращаться к вам и впредь, так как стоимость и качество услуг нас более, чем устраивают.

    Установка, защита и обслуживание релейных линий были проведены компанией Ленпроектстрой в рекордные сроки. Не так давно в нашей лаборатории произошла нешуточная авария — как оказалось, по нашей вине. Пренебрегли правилами эксплуатации электросети, проверка ее работы не проводилась своевременно. Потерянное время и нанесенный ущерб никак не исправить, зато теперь оборудование находится вне опасности. Автоматика релейной защиты, установленная компанией Ленпроектстрой, работает исправно, уже не раз система срабатывала и защищала сеть от коротких замыканий. После подробной консультации мастеров мы выбрали абсолютный тип релейной защиты.

    Система работает исправно, что видно по стабильной работе многочисленных приборов. Мастера предусмотрительно снабдили автоматику максимальной токовой защитой, за что им отдельное спасибо. Цены на услугу весьма адекватные, сроки выполнения работ довольно сжатые. Специалисты выехали на объект незамедлительно и сразу перешли к делу. Спасибо компании Ленпроектстрой за проявленный профессионализм.

    При возведении очередного офиса под филиал наша компания не слишком добросовестно подошла к столь важному вопросу, как установка, защита и обслуживание релейных линий. В нашем штате трудится большое число сотрудников, работает несметное количество электрических приборов и компьютеров. Сеть часто перегружалась, а в итоге это переросло в постоянно возникающие короткие замыкания. Чтобы дело не дошло до аварийного случая, было решено занятья вопросом основательно. Обратились в Ленпроектстрой, объяснили ситуации. Мастера прибыли быстрее, чем мы того ожидали. Что особенно приглянулось — стремление специалистов тщательно разобраться в источнике проблемы.

    Как выяснилось, ранее установленная релейная защита попросту не срабатывала ввиду неисправности. Это и было причиной возникновения перебоев в сети. Работники Ленпроектстрой поработали на славу, благодаря чему наше оборудования надежно защищает новая автоматика релейной защиты. Сотрудники компании также не поленились провести инструктаж для нашего коллектива.

    Релейная защита. Виды и устройство. Работа и особенности

    Согласно правилам эксплуатации электроустановок силовые устройства электрических сетей и электростанций должны быть обеспечены защитой от сбоев в эксплуатации и токов короткого замыкания. Средствами защиты являются специальные устройства, выполненные на основе реле, что оправдывает их название релейная защита и автоматика (РЗА). В настоящее время существует много различных устройств, способных в короткие сроки блокировать возникшую аварию в электрической сети, либо подать предупредительный сигнал о возникновении аварийного режима.

    Виды релейной защиты

    Релейная защита работает чаще всего совместно с автоматикой, и их устройство взаимосвязано со специфическими видами аварийных режимов сети:

    • Уменьшение частоты тока, возникающей при внезапной перегрузке генераторов вследствие короткого замыкания, либо отключения части других источников из сети.
    • Повышенное напряжение. Увеличение этого параметра на 10% уменьшает срок службы ламп освещения в два раза. Такой режим возникает при внезапной разгрузке сети.
    • Токовая перегрузка способствует излишнему нагреванию изоляции проводников и кабелей, создает искрообразование в контактных соединениях.
    Реле классифицируются по определенным признакам:
    • Методу подключения: первичные, которые подключаются непосредственно в цепь устройства, и вторичные, которые подключаются посредством трансформатора.
    • Типу исполнения: электромеханические, состоящие из подвижных контактов, отключающих цепь, и электронные, обесточивающие цепь с использованием полупроводниковых элементов.
    • Назначению: измерительные, которые выполняют измерение параметров, и логические, которые подают сигналы и команды другим устройствам, выполняют задержку по времени.
    • Методу работы: прямого действия, которые связаны с устройством отключения механическим путем, и косвенного действия, которые управляют электрической цепью электромагнита, обесточивающего сеть питания.
    Релейная защита и автоматика бывают различных видов:
    • 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.

    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.

    Принципы работы
    Релейная защита может иметь нарушения в своей работоспособности, которые выражаются следующими факторами:
    • Ложные срабатывания при исправной электрической системе и отсутствии каких-либо повреждений.
    • Излишние сработки, когда не требуется работа исполнительного блока.
    • Повреждения внутри устройства защит.
    Чтобы исключить отказы при функционировании релейной защиты, вырабатываются специальные требования к ней при проектировании, установке, настройки с запуском в работу, и техническом обслуживании:
    • Надежность функционирования.
    • Чувствительность к моменту запуска оборудования.
    • Быстродействие (время сработки).
    • Селективность.
    Принцип надежности
    Этот принцип определяется:
    • Безотказностью в эксплуатации.
    • Пригодностью к ремонту.
    • Долгим сроком службы.
    • Сохраняемостью.

    Каждый из этих факторов имеет свою оценку.

    Обслуживание и эксплуатация релейной защиты имеет три варианта надежности по срабатыванию при:
    1. Внутренних КЗ в рабочей зоне.
    2. Возникновении внешних КЗ за границей рабочей зоны.
    3. Работе без неисправностей.
    Надежность устройств защиты бывает:
    • Эксплуатационная.
    • Аппаратная.
    Принцип чувствительности

    Этот принцип дает возможность определить виды предполагаемых расчетных повреждений и ненормальных режимов энергетической системы в рабочей зоне защиты.

    Кч = Iкз min/Iсз

    Чтобы определить его числовое значение, используется коэффициент Кч. Коэффициент рассчитывается отношением наименьшего тока короткого замыкания рабочей зоны к величине тока срабатывания. Релейная защита работает в нормальном режиме при:

    Общие сведения о релейной защите в сетях 6-10 кВ

    Электротехническое оборудование, непосредственно участвующее в процессе производства, преобразования, передачи и распределения электроэнергии (генераторы, трансформаторы, выключатели), называется первичным, а электрические схемы соединений этого электрооборудования — схемами электрических соединений первичных цепей. Монтаж первичных цепей выполняется шинами и кабелями.
    Все устройства, аппараты и приборы, с помощью которых осуществляется управление первичным электрооборудованием и контроль за его работой, называют вторичными. К ним относят: приборы и аппараты дистанционного, автоматического и телемеханического управления; устройства сигнализации; релейную защиту и автоматику; электроизмерительные приборы; приборы и аппараты регулирования и контроля; источники и преобразователи электроэнергии, служащие для питания вторичных устройств (источники оперативного тока).
    Связь между вторичными устройствами и первичным электрооборудованием, взаимодействие между отдельными аппаратами и приборами, передача ими аварийных и предупредительных сигналов, а также импульсов и команд на исполнительные механизмы и устройства осуществляются соединением этих приборов и аппаратов между собой и с исполнительными устройствами проводами и контрольными кабелями, которые составляют вторичные цепи.
    Схемы электрических соединений вторичных устройств называют схемами вторичных цепей.
    Аппараты и приборы вторичных устройств, расположенные в одном месте и относящиеся к одному и тому же присоединению, устанавливают на общей панели щита или пульта, в общем шкафу и др. Они соединяются между собой (в пределах панели) изолированными проводами. При расположении аппаратов и приборов в разных помещениях или на разных панелях их соединяют контрольными кабелями.
    При эксплуатации действующих электроустановок могут быть повреждения и нарушения нормальных режимов их работы из-за неисправности изоляции или неправильных действий обслуживающего персонала, что приводит к коротким замыканиям и перегрузкам. Большинство повреждений связано с разрушением изоляции, что приводит к замыканиям между фазами или между фазами и землей. Распространенным видом ненормального режима является перегрузка, в результате которой возможен недопустимый перегрев и повреждение изоляции, сопровождающиеся замыканием на землю или между фазами. Для ликвидации аварий и нарушения нормальной работы, опасных для электрооборудования, во всех электрических цепях имеется защита.
    В сетях напряжением до 1000 В для защиты от коротких замыканий и перегрузок устанавливают плавкие предохранители или автоматические выключатели с расцепителями, воздействующие на отключающий механизм автомата при прохождении токов к. з. или токов перегрузки. В электроустановках напряжением свыше 1000 В применяют релейную защиту; плавкие предохранители для защиты от коротких замыканий используют редко.
    Релейной защитой называют специальное устройство, состоящее из реле и других аппаратов, которые предназначены для предотвращения аварий или их развития при повреждениях и ненормальных режимах работы, либо для обеспечения автоматического отключения поврежденной части электроустановки или сети. Основным элементом релейной защиты является реле. Если повреждение не представляет для установки непосредственной опасности, релейная защита должна привести в действие сигнальные устройства.
    Автоматическое отключение защищаемого элемента служит для предотвращения развития аварии и сохранения в работе всех неповрежденных элементов электроустановки. Релейная защита, срабатывающая на сигнал, приводит в действие сигнальное устройство (звонок, сирену, световое табло), извещающее обслуживающий персонал о необходимости принятия мер для устранения неисправности и восстановления нормального режима работы защищаемого элемента или всей электроустановки.

    В современных электрических системах релейная защита тесно связана с автоматикой, предназначенной для быстрого автоматического восстановления нормального режима работы и питания потребителей, например устройство автоматического включения резервного питания (АВР) для электроприемников 1-и категории и автоматическое повторное включение (АПВ).
    Устройство АВР служит для восстановления электроснабжения с помощью автоматического ввода резервного источника питания при отключении основного источника как на напряжение 6—10, так и на 0,23—0,4 кВ. Для автоматического включения резерва в сетях напряжением до 1 кВ в качестве коммутационных аппаратов применяют автоматические выключатели и контакторы, а в сетях напряжением 3—10 кВ — преимущественно выключатели с пружинным приводом, работающие на переменном оперативном токе.
    На промышленных предприятиях автоматическое включение резерва выполняется главным образом на секционных выключателях. При отключении одной из питающих линий или трансформатора действием АВР включается секционный выключатель и восстанавливается электроснабжение обесточенной секции.
    Устройство АПВ предназначено для наиболее быстрого восстановления электроснабжения объектов. Любое короткое замыкание в сети сопровождается действием соответствующей защиты и отключением линии, что приводит к перерыву электроснабжения объектов. Но в ряде случаев короткие замыкания носят кратковременный характер и нарушенная изоляция восстанавливается с помощью устройств АПВ, например при поверхностных разрядах на изоляторах, кратковременном перекрытии проводов воздушных линий и т. п.
    Релейная защита служит для автоматического отключения с наименьшим временем защищаемого элемента при повреждении, а также при возникновении условий, угрожающих повреждением (например, при резком снижении уровня масла в трансформаторе) или нарушением нормального режима работы всей электроустановки (например, при недопустимости снижения напряжения или частоты), для сигнализации о нарушении нормального режима работы защищаемого элемента, а также о возникновении повреждения, не представляющего непосредственной опасности для элемента или всей электроустановки.
    В соответствии с назначением релейная защита должна удовлетворять ряду требований, основными из которых являются быстрота, селективность и надежность действия, а также чувствительность.
    Для ограничения размеров повреждений необходимо, чтобы короткое замыкание отключалось возможно быстрее. Однако не всегда можно выполнить защиту, обладающую одновременно быстродействием и селективностью, поэтому применяют релейную защиту, действующую с выдержкой времени.
    Селективность, или избирательность,— это свойство защиты отключать только поврежденный участок электрической сети, оставляя включенными исправные линии. Достигается это настройкой защиты на определенные выдержки времени и ток срабатывания. При неселективном действии защиты могут отключаться выключатели неповрежденных соседних элементов сети или установки. Ступень селективности в электрических сетях напряжением 6—10 кВ обычно выбирают от 0,5 до 0,7 с.
    Надежностью называется безотказное действие защиты во всех случаях, на которые она рассчитана. Не должно быть случаев неправильного действия защиты при возникновении повреждений или ненормальных режимов работы. Надежность защиты обеспечивается прежде всего простотой схемы, уменьшением числа реле и контактов, качеством аппаратуры и монтажных работ, правильной эксплуатацией.
    Чувствительностью называют свойство защиты реагировать на самые незначительные повреждения и нарушения нормального режима работы, которые могут возникнуть на защищаемых элементах. Чувствительность релейной защиты должна обеспечить ее действие при минимальных токах к. з., т. е. при коротком замыкании в конце защищаемого участка или через какое-то переходное сопротивление.
    Релейная защита состоит из основных и вспомогательных реле. Существует большое количество защит различного назначения, в частности в промышленных электроустановках применяют разнообразные релейные защиты.

    Рис. 1. Схемы максимальной токовой защиты с реле прямого действия:
    а — двумя, 6 — одним; 1 — трансформатор тока, 2 — выключатель, 3 — реле прямого действия

    Наиболее распространена максимальная токовая защита от токов к. з. или с выдержкой времени, или с мгновенным отключением. Катушки реле включают в цепи вторичных обмоток трансформаторов тока.
    Простейшая максимальная токовая защита выполняется с помощью двух или одного реле прямого действия, встроенных в привод выключателя. В схеме с двумя реле прямого действия (рис. 1, а) в их катушках проходит фазный ток, а в схеме с одним реле (рис. 1, б) его катушка для большей чувствительности защиты включена на разность токов двух фаз.
    Встроенное реле прямого действия представляет собой электромагнит с сердечником. При прохождении нормального рабочего тока сердечник электромагнита не будет втягиваться внутрь катушки. В случае короткого замыкания сердечник втянется в катушку и освободит защелку привода, удерживающую выключатель во включенном положении, после чего выключатель под действием отключающих пружин отключится.
    Для отключения с выдержкой времени к сердечнику электромагнита пристроен часовой механизм, удерживающий сердечник от мгновенного втягивания в катушку. Выключатель отключится только по истечении времени работы часового механизма.
    Максимальная токовая защита выполняется так, чтобы при коротком замыкании сработала защита поврежденного оборудования электроустановки и отключила его выключатель. При отказе данной защиты должна сработать защита ближайшего к месту повреждения элемента электросети и отключить его выключатель.
    Селективность срабатывания защиты обеспечивается разницей уставок по времени соседних ступеней на 0,5— 0,7 с, причем большую выдержку должна иметь ступень, отстоящая дальше от места повреждения. Максимальная токовая защита с реле прямого действия не всегда может обеспечить условия селективности или чувствительности защиты. Кроме того, не во все приводы могут быть встроены реле прямого действия. В этих случаях максимальная токовая защита осуществляется с помощью реле косвенного действия, которые обычно устанавливают в пределах распределительного устройства: в камерах КРУ, на фасадах и стенах камер, выходящих в коридор управления, и т. п. Защиту элементов с дистанционным управлением размещают также на панели щита управления.
    Схема максимальной токовой защиты с одним реле косвенного действия на оперативном переменном токе от трансформаторов тока показана на рис. 2, а. Реле включено на разность токов двух фаз во вторичных обмотках трансформаторов тока. Отключение выключателей осуществляется отключающей катушкой привода. Нормально отключающая катушка обесточена, так как она зашунтирована замкнутыми контактами реле. В случае короткого замыкания в цепи защищаемого элемента реле срабатывает и размыкает контакты, шунтирующие отключающую катушку. При этом ток от трансформаторов тока пройдет через отключающую катушку привода, сердечник электромагнита втянется внутрь катушки и освободит защелку, в результате чего выключатель отключится.


    Рис. 2. Схемы максимальной токовой защиты с реле косвенного действия и дешунтированием отключающей катушки контактами реле:
    а — с одним реле, б — с двумя реле, в — с одним реле, но с двумя парами контактов

    Схема такой же защиты с двумя реле косвенного действия показана на рис. 2, б. Каждое реле включено на фазный ток вторичной обмотки трансформаторов тока. При прохождении в каком-либо реле тока к. з. его контакты разомкнутся и дешунтируют цепь отключающей катушки выключателя, включенную на разность токов двух фаз.
    Для защиты применяют индукционные токовые реле с выдержкой времени с усиленными размыкающими контактами. Контакты размыкаются с помощью диска, который приводится во вращение магнитным полем катушки реле при прохождении в ней тока к. з. После отключения выключателя диск под действием пружины возвращается в исходное положение, и контакты реле вновь замыкаются. Реле при очень больших токах к. з. мгновенно отключают выключатель, для чего в них встроен электромагнит токовой отсечки, при повороте якоря которого контакты мгновенно размыкаются.
    Недостатком защиты с дешунтированием отключающей катушки нормально замкнутыми контактами реле является возможность ложного срабатывания ее при любом случайном размыкании контактов, например от вибрации. В схеме, показанной на рис. 2, в, этот недостаток устранен: дешунтирование отключающей катушки произойдет только после предварительного замыкания нормально разомкнутых верхних контактов и последующего размыкания нормально замкнутых нижних контактов реле. При случайном размыкании нижних контактов выключатель не отключится, так как цепь отключающей катушки останется разомкнутой.
    В схемах максимальной токовой защиты часто применяют электромагнитные токовые реле без выдержки времени, работающие на принципе притяжения сердечника электромагнита при прохождении в обмотке реле тока к. з. В защитах с выдержкой времени электромагнитное реле применяют вместе с реле времени.
    Газовая защита силовых трансформаторов осуществляется с помощью газового реле, устанавливаемого в рассечку трубопровода и соединяющего расширитель с баком трансформатора. Выделяющиеся газы приводят в действие простой механизм реле.


    Рис. 3. Газовое реле ПГ-22:
    1 — корпус, 2,5 — нижний и верхний ртутные контакты, 3 — опорный стержень для крышки, 4 — соединительный провод, 6 — крышка реле, 7 — фарфоровый изолятор, 8 — зажим, 9 — экран, 10 — рамка для рабочих элементов, 11, 16 — оси вращения верхнего и нижнего поплавков, 12, 15 — верхний и нижний поплавки, 13 — груз, 14 — скоба, 17—пробка спускного отверстия

    Газовое реле (рис. 3) представляет собой металлический корпус (резервуар) 1, в который встроены два расположенных один над другим поплавка 12 и 15, снабженных ртутными контактами 5 и 2. Поплавки могут поворачиваться на осях 11 и 16, опирающихся на подшипники. Нормально корпус реле заполнен трансформаторным маслом, а ртутные контакты разомкнуты. При повреждениях в трансформаторе выделяющиеся газы поднимаются к расширителю, скапливаются в верхней части реле и вытесняют оттуда масло. Из-за понижения уровня масла верхний поплавок опускается, вращаясь вокруг оси, ртуть в его колбочке переливается, замыкает ртутные контакты и приводит в действие предупреждающую сигнализацию. При опускании нижнего поплавка замыкаются ртутные контакты, действующие на отключение трансформатора.
    При коротком замыкании в трансформаторе процесс газообразования протекает интенсивно, под действием газов масло выбрасывается в сторону расширителя, оба поплавка опрокидываются и трансформатор отключается мгновенно.

    Релейная защита

    Принципы построения релейной защиты

    Назначение РЗ и основные требования к защитным функциям

    В электрической части энергосистем могут возникать повреждения и ненормальные режимы работы электрооборудования электростанций и подстанций линий электропередачи и электроустановок потребителей электроэнергии. Повреждения вызывают появление значительных аварийных токов и сопровождаются глубоким понижением напряжения на шинах электростанций и подстанций. Ток повреждения выделяет большое количество теплоты, которые вызывает сильное разрушение в месте повреждения и опасное нагревание проводов неповрежденных ЛЭП и оборудования, по которым этот ток проходит. Понижение напряжения нарушает нормальную работу потребителей электроэнергии и устойчивость параллельной работы элементов энергосистемы.

    Ненормальные режимы обычно приводят к отклонению напряжения, тока и частоты от допустимых значений. При понижении частоты и напряжения создается опасность нарушения нормальной работы потребителей и устойчивости энергосистемы, а повышение напряжения и тока угрожает повреждением оборудования и линий электропередачи. Для уменьшения разрушений в месте повреждения и обеспечения нормальной работы неповрежденной части энергосистемы необходимо возможно быстрее выявлять и отделять место повреждения от неповрежденной части энергосистемы. Опасные последствия ненормальных режимов также можно предотвратить, если своевременно принять меры к их устранению, а при необходимости отключить оборудование, оказавшееся в недопустимом для него режиме.

    Выявление и отключение повреждений следует производить очень быстро — в большинстве в течение сотых и десятых долей секунды, что может быть обеспечено только средствами автоматики. В связи с этим возникла необходимость в создании и применении автоматических устройств, защищающих энергосистему и ее элементы от опасных последствий повреждений и ненормальных режимов. Первоначально в качестве подобной защиты применялись плавкие предохранители. Впоследствии были созданы защитные устройства, выполняемые при помощи электрических автоматовреле. Такой способ получил название релейной защиты.

    Релейная защита (РЗ) осуществляет непрерывный контроль за состоянием всех элементов энергосистемы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений РЗ должна выявить поврежденный участок и отключить его от энергосистемы, воздействуя на специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения.

    При возникновении ненормальных режимов РЗ также должна выявлять их и в зависимости от характера нарушения либо отключать оборудование, если возникла опасность его повреждения, либо производить автоматические операции, необходимые для восстановления нормального режима, либо осуществлять сигнализацию оперативному персоналу, который должен принимать меры по ликвидации ненормальности.

    Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная работа энергосистем.

    Структура РЗ и ее основные элементы

    Релейную защиту можно рассматривать как управляющую систему, которая в общем случае получает информацию о токах, напряжениях и состоянии коммутационных элементов в отдельных частях энергосистемы. В результате обработки этой информации РЗ вырабатывает управляющие сигналы для выключателей (команды отключения или включения), а также различные сообщения, позволяющие фиксировать или анализировать процессы, протекающие в энергосистеме, и функционирование самой РЗ.

    Каждое устройство РЗ, призванное обнаружить повреждение и дать команду на отключение силового выключателя, имеет три структурные части: измерительную (реагирующую), логическую (оперативную) и управляющую (исполнительную).

    • Измерительная часть осуществляет непрерывный контроль за состоянием защищаемого объекта и, реагируя на появление в нем повреждения (или ненормального режима), срабатывает и выдает дискретные сигналы на вход логической части, приводящие ее в действие. В качестве контролируемых величин (входных сигналов) служит в зависимости от вида РЗ ток и/или напряжение защищаемого объекта. Эти величины в установках с рабочим напряжением выше 1000 В подводятся к измерительной части защиты через измерительные трансформаторы тока и напряжения.
    • Логическая часть воспринимает дискретные сигналы измерительной части, производит с помощью логических элементов (реле) по заданной программе логические операции и подает выходной сигнал о срабатывании РЗ на управляющую часть.
    • Управляющая часть служит для усиления сигнала логической части до значения, необходимого для отключения выключателя и приведения в действие других устройств (поскольку сигналы логической части, особенно при выполнении ее на полупроводниковых элементах, обычно имеют недостаточную мощность) и для размножения сигнала логической части.

    Кроме того, в качестве структурной части РЗ следует назвать источник питания — специальный источник стабильного напряжения для приведения в действие элементов логической и управляющей частей, подачи команды на отключение выключателей, а также для питания полупроводниковых элементов измерительной и логической частей.

    Устройство РЗ состоит из реле, соединенных между собой по определенной схеме. В практике релестроения используются три типа элементных баз:

    • электромеханическая, которая может применяться для реализации всех функциональных частей и органов РЗ в виде электромеханических реле;
    • полупроводниковая, которая может использоваться для реализации всех функциональных частей и органов РЗ в виде полупроводниковых элементов, аналоговых и цифровых микросхем;
    • микропроцессорная, которая может использоваться для реализации измерительной и логической частей РЗ на базе систем, основным элементом которых являются микропроцессоры.
    Основные требования к устройствам РЗ. Виды устройств РЗ

    Основными показателями релейной защиты, характеризующими ее функции в энергосистеме, являются чувствительность и селективность. Первая — это свойство РЗ реагировать на возможные повреждения на защищаемом участке и достаточно быстро их отключать, с тем чтобы сохранялась работоспособность как отключенных, так и оставшихся в работе элементов сети; вторая — это свойство РЗ формировать команды отключения только поврежденного участка или минимального числа участков электрической сети вблизи места повреждения, с тем чтобы свести к минимуму недоотпуск электроэнергии потребителям.

    Реализация этих функций осуществляется устройствами РЗ, которые должны удовлетворять ряду требований по обеспечению их правильного функционирования в реальных режимах работы энергосистемы. В соответствие со стандартом МЭК 50(448)-1995, неправильное функционирование защиты может выражаться в виде отказа защиты в функционировании или в непредусмотренном функционировании (излишнее действие). С точки зрения правильного функционирования к устройствам РЗ предъявляются следующие требования:

    • статическая устойчивость функционирования как способность устройства РЗ сохранять стабильность измерения и обеспечивать точность измерения, характеристики, параметры и настройки, при условии, что эти входные величины являются установившимися; она определяется в основном выполнением требований по точности параметров, характеристик, настроек в заданных диапазонах входных сигналов;
    • динамическая устойчивость функционирования, которая характеризует способность устройства РЗ обеспечивать свои функции с учетом переходных процессов, возникающих при коротком замыкании и коммутациях в энергосистеме и самом устройстве РЗ. Требование динамической устойчивости функционирования учитывается при разработке алгоритмов и конструкции устройств РЗ;
    • устойчивость к влиянию внешней среды, среди видов воздействий которой — электрические, механические и климатические;
    • надежность РЗ, под которой понимается вероятность выполнения ею требуемых функций при заданных условиях в течение заданного промежутка времени. Стандартом МЭК 50(448)-1995 определяются понятия надежности несрабатывания и надежности срабатывания.

    Все РЗ делятся на основные и резервные. Основными называются РЗ, обеспечивающие отключение повреждений в пределах защищаемого элемента с требуемыми быстротой и чувствительностью. Резервными называются РЗ, осуществляющие резервирование основной РО в случае ее отказа или вывода из работы и защиту следующего участка в случае отказа его РЗ или выключателя.

    По способу обеспечения селективности действия РЗ подразделяются на два вида — с абсолютной селективностью, зона действий которых не выходит за пределы защищаемого объекта, действия выполняются без выдержки времени; и с относительной селективностью, действующие при коротком замыкании как на защищаемом элементе, так и за его пределами, селективность обеспечивается при этом подбором выдержек времени.

    Кроме того, по принципу действия измерительных органов, определяющих факт возникновения короткого замыкания и место его нахождения, различают группы РЗ, реагирующие на следующие факторы: увеличение тока, уменьшение сопротивления, появление разности токов по концам защищаемого участка, изменение фаз тока относительно напряжения.

    Цифровая релейная защита

    Последнее десятилетие характеризуется широким применением в релейной защите цифровой (микропроцессорной) техники. Это обусловлено существенными преимуществами последней по сравнению с электромеханическими и электронными РЗ. В частности, эти преимущества заключаются в следующем:

    • повышении аппаратной надежности, массы и габаритов устройств благодаря существенному уменьшению числа используемых блоков и соединений;
    • существенном повышении удобства обслуживания и возможности сокращения обслуживающего персонала;
    • расширении и улучшении качества защитных функций (чувствительности, селективности, статической и динамической устойчивости функционирования);
    • возможности непосредственной регистрации процессов и событий и анализа возникших в энергосистеме повреждений;
    • принципиально новых возможностей управления защитой и передачи от нее информации на географически удаленные уровни управления;
    • технологичности производства.

    Принципы построения и алгоритмы, используемые в цифровой релейной защите (ЦРЗ), во многом отличаются от применяемых в электромеханических и электронных релейных защитах, ввиду существенно различающихся технической основы и способов обработки информации. Входная информация, которую получает ЦРЗ, может в общем случае содержать следующие составляющие: аналоговые сигналы, характеризующие контролируемые величины энергосистемы; входная дискретная информация, в том числе сигналы от коммутационных аппаратов, других устройств РЗ и от обслуживающего персонала; цифровая информация от других устройств РЗ, характеризующая как текущие значения переменного тока, так и логические сигналы, получаемые посредством цифровых коммуникационных интерфейсов; управление настройками и параметрами ЦРЗ, осуществляемое обслуживающим персоналом или системами управления через коммуникационный интерфейс. Выходная информация ЦРЗ может быть представлена следующими пунктами: выходная дискретная информация (логические сигналы к другим защитам и на отключение выключателей); цифровая информация к другим устройствам, характеризующая в общем случае как текущие значения переменного тока, так и логические сигналы, и получаемая посредством цифровых коммуникационных интерфейсов; сообщения различных видов, в том числе логические выходные сигналы и цифровые данные, как то: визуальное наблюдение, запись измеряемых защитой аналоговых величин токов, напряжений, мощности и пр. в нормальном и аварийном режимах; др.

    Среди основных структурных элементов ЦЗР можно выделить следующие функциональные блоки:

    • аналоговые входы переменного тока, которые служат для ввода сигналов от измерительных трансформаторов тока и напряжения;
    • элементы для цифровой обработки сигналов (преобразователи и усилители, микропроцессорный блок);
    • дискретные входы, предназначенные для ввода логической информации, которая в дальнейшем используется в программной части для принятия решений;
    • дискретные выходы, служащие для целей управления и сигнализации;
    • функциональная клавиатура управления, которая предназначена для ввода управляющей информации, такой как: изменение настроек и параметров защиты, ввод (вывод из действия) отдельных функций, ввод команд для управления коммутационными элементами присоединения, др.;
    • дисплей — предназначен для чтения сообщений защиты, а также используется как вспомогательное средство при всех операциях, выполняемых с помощью клавиатуры;
    • интерфейс обслуживания — представляет собой обычно последовательный порт на лицевой панели защиты и обеспечивает связь между защитой и компьютером;
    • системный интерфейс, обеспечивающий связь защиты с системой контроля и управления;
    • функциональный интерфейс, который обеспечивает быстрый обмен информацией в общем случае о действиях отдельных функций защиты, сообщениях и состоянии контактов коммутирующих аппаратов с устройством защиты на другом конце защищаемого объекта.

    Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

    Выпускающая кафедра

    Информация по образовательной программе

    Профиль «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем»

    Виды деятельности выпускника

    Практические умения и навыки реализуются в области:

    Научно-исследовательская, проектно-конструкторская. Совокупность технических средств, способов и методов человеческой деятельности для производства, передачи, распределения, преобразования, применения электрической энергии, управления потоками энергии, разработки и изготовления элементов, устройств и систем, реализующих эти процессы.

    Основные дисциплины

    Студенты изучают следующие дисциплины: Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем, Электрические станции и подстанции, Микропроцессорные защиты электрооборудования электрических станций и подстанций, Принципы выполнения защит линий высокого напряжения, Основы проектирования релейной защиты и автоматики энергосистем, Технические средства диспетчерского и технологического управления.

    Возможные сферы деятельности выпускников:

    Возможные места работы: ПАО «Т Плюс», ПАО «ФСК ЕЭС – МЭС Волги», ПАО «МРСК Волги», АО «Системный оператор ЕЭС», ЗАО «ГК Электрощит», ЗАО «Самарский электропроект», ООО «ПК ЭЛЕКТРУМ», ЗАО «Самарская сетевая компания».

    Должности, на которые может претендовать выпускник:

    — при реализации научно-исследовательской деятельности: младший научный сотрудник, инженер-лаборант, инженер научно-исследовательских организаций в области «Электроэнергетики»;

    — при реализации проектно-конструкторской деятельности: инженер-проектировщик, инженер-конструктор, инженер по согласованию проектов и т.п.

    Компании-партнеры

    Международный Совет по большим электрическим системам высокого напряжения – СИГРЭ (Conseil International des Grands Réseaux Electriques – CIGRE) – крупнейшая международная неправительственная и некоммерческая организация в области электроэнергетики. (Договорная деятельность: организация конкурсов, викторин, чемпионатов для студентов СамГТУ по электроэнергетической тематике.)

    Электрощит Самара – высокотехнологичная производственная компания с семидесятилетней историей и безупречной репутацией, крупнейший российский производитель электротехнического оборудования 0,4-220 кВ. (открытие лаборатории 2014 год, )

    Магистральные электрические сети Волги (МЭС Волги) — филиал ПАО «ФСК ЕЭС», работает на территории Средне-Волжского региона и Нижегородской области. (Сотрудники МЭС Волги принимают участие в работе ГАК, кроме этого участвуют в реализации программ практик.)

    Самарский филиал Группы «Т Плюс» объединяет генерирующие и теплосетевые активы в четырех городах Самарской области: Самаре, Новокуйбышевске, Сызрани, Тольятти. (Совместная реализация программ практик на электростанциях Самарского региона, кроме этого ведение совместных договоров по проведению тепловых испытаний турбогенераторов электростанций.)

    Филиал АО «СО ЕЭС» «Объединенное диспетчерское управление энергосистемы Средней Волги» управляет режимами 9-ти энергосистем ОЭС Средней Волги. (ОДУ Средней Волги способствует реализации программ практик, а также сотрудники принимают участие в работе ГАК. Совместная подготовка магистрантов по программе ОДУ, профиль «Релейная защита, автоматизация и управление режимами электроэнергетических систем».)

    Научно-Технический Центр «Механотроника» первым в России разработал и приступил к серийному выпуску микропроцессорных устройств релейной защиты и на сегодняшний день является инновационным разработчиком и надежным поставщиком интеллектуальных устройств на рынок России. (Повышение квалификации сотрудников кафедры «Электрические станции» на базе отечественных микропроцессорных блоков релейной защиты, производства НТЦ «Механотроника».)

    Фонд образовательных проектов «НАДЁЖНАЯ СМЕНА» учрежден в 2007 году (г. Екатеринбург) и является разработчиком и оператором молодежных и образовательных проектов для школьников, студентов и работников предприятий топливно-энергетического и минерально-сырьевого комплексов. (Совместное участие в профориентационной работе среди школьников, чтение лекций по электроэнергетике преподавателями кафедры «Электрические станции», консультирование по проектам электроэнергетической направленности с последующим участием в городских, региональных и всероссийских конкурсах.

    Контакты

    Почта кафедры «ЭС»: es@samgtu.ru

    Тел. кафедры «ЭС»: 8 (846) 242-37-89

    Релейная защита: определение, функции и принципы работы

    Определение понятия Релейная защита

    Релейная защита (РЗ) — это важнейший вид электрической автоматики, которая необходима для обеспечения бесперебойной работы энергосистемы, предотвращении повреждения силового оборудования, либо минимизации последствий при повреждениях. РЗ представляет собой комплекс автоматических устройств, которые при аварийной ситуации выявляют неисправный участок и отключают данный элемент от энергосистемы.

    Во время работы РЗ постоянно контролирует защищаемые элементы, чтобы своевременно зафиксировать возникшее повреждение (или отклонение в работе энергосистемы) и должным образом отреагировать на случившееся.

    При аварийных ситуациях релейная защита должна выявить и выделить неисправный участок, воздействуя на силовые коммутационные аппараты, предназначенные для размыкания токов повреждения (короткого замыкания, замыкания на землю и т.д.).

    Релейная защита сопряжена с иными видами электрической автоматики, которые позволяют сохранять бесперебойную работы энергосистемы и электроснабжения потребителей.

    На данный момент отрасль релейной защиты активно развивается и расширяется, уже сейчас используется микропроцессорная аппаратура и компьютерные программы не только для защиты, но и для комплексного управления оборудованием и системой в целом.

    Функции релейной защиты

    Главной задачей устройств РЗ является выявление ненормальных и аварийных режимов работы первичного (силового) оборудования, а именно фиксация следующих видов повреждений:

    • перегрузка электрооборудования;
    • двух и трех-фазных короткие замыкания;
    • замыкания на землю, включая двух и трех-фазные;
    • внутренние повреждения в обмотках двигателей, генераторов и трансформаторов;
    • защита от затянувшегося пуска;
    • асинхронный режим работы синхронных двигателей.

    Принципы построения релейной защиты

    Существует несколько видов реле, каждый из которых соответствует характеристикам электроэнергии (в данном случае – реле тока, напряжения, частоты, мощности и т.д.). Такая система отслеживает несколько показателей, выполняя непрерывное сравнение величин с ранее определенными диапазонами, которые называются уставки.

    В том случае, когда контролируемая величина превышает установленную норму, соответствующее реле срабатывает: тем самым осуществляя коммутацию цепи путем переключения контактов. В первую очередь, такие действия касаются подключенной логической части цепи. В соответствии с выполняемыми задачами эта логика настраивается на определенный алгоритм действий, оказывающих влияние на коммутационную аппаратуру. Возникшая неисправность окончательно ликвидируется силовым выключателем, прерывающим питание аварийной схемы. В любой релейной защите и автоматике настройка измерительного органа выполняется с учетом определенной уставки, разграничивающей зону охвата и срабатывания защитных устройств. Сюда может входить только один участков или сразу несколько, состоящих из основного и резервных.

    Реакция защиты может проявляться на все повреждения, которые могут возникнуть в защищаемой зоне или только на отдельно взятые отклонения от нормального режима работы.

    В связи с этим, защищаемый участок оснащен не одной защитой, а сразу несколькими, дополняющими и резервирующими друг друга. Основные защиты должны воздействовать на все неисправности, возникающие в рабочей зоне или охватывать их значительную часть. Они обеспечивают полную защиту всего участка, находящегося под контролем и должны очень быстро срабатывать при возникновении неисправностей. Все остальные защиты, не подходящие под основные условия, считаются резервными, выполняющими ближнее и дальнее резервирование. В первом случае резервируются основные защиты, работающие в закрепленной зоне. Второй вариант дополняет первый и резервирует смежные рабочие зоны на случай отказа их собственных защит.

    Принципы построения схемы защитных устройств

    Несмотря на то, что в данный момент рынок предлагает большое количество разнообразных устройств РЗ, базовый алгоритм процессов остается прежним, только модернизируется для каждого конкретного случая. Основные функции защиты демонстрирует структурная схема.

    Более подробно ознакомиться со структурной схемой защит и другими органами РЗ можно в нашей статье Основные органы релейной защиты.

    Шкафы РЗА

    Современные микропроцессорные устройства РЗА выполняют не только свою прямые задачи защиты, но и другие смежные функции. Таким образом, сегодня большое количество устройств можно укомплектовать в одном шкафу, что значительно упрощает монтаж оборудования, непосредственную эксплуатацию, а также значительно освобождает пространство.

    Типовые шкафы защиты имеют еще ряд дополнительных преимуществ: так как шкафы выполняются по стандартным схемам, проверенным в эксплуатации, вероятность ошибок в работе значительно снижается, а удобство в наладке и монтаже возрастает. Узнайте еще больше о РЗА и типовых решениях на нашем сайте.

    Релейная защита и автоматика

    Релейная защита — комплекс устройств, предназначенных для быстрого, автоматического (при повреждениях) выявления и отделения от электроэнергетической системы повреждённых элементов этой электроэнергетической системы в аварийных ситуациях с целью обеспечения нормальной работы всей системы. Действия средств релейной защиты организованы по принципу непрерывной оценки технического состояния отдельных контролируемых элементов электроэнергетических систем. Релейная защита (РЗ) осуществляет непрерывный контроль состояния всех элементов электроэнергетической системы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений РЗ должна выявить повреждённый участок и отключить его от ЭЭС, воздействуя на специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения (короткого замыкания).

    Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная работа энергосистем.

    Современные устройства защиты могут строиться на схеме, включающей в себя программируемый (микро)контроллер.

    Содержание

    • 1 Основные виды защит
    • 2 Основные свойства релейной защиты
      • 2.1 Селективность (избирательность)
      • 2.2 Быстродействие
      • 2.3 Чувствительность
      • 2.4 Надёжность
    • 3 Основные органы релейной защиты
      • 3.1 Пусковые органы
      • 3.2 Измерительные органы
      • 3.3 Логическая часть
        • 3.3.1 Пример логической части релейной защиты
    • 4 Эксплуатация РЗА
    • 5 См. также
    • 6 Литература
    • 7 Ссылки

    Основные виды защит [ править | править код ]

    • Дифференциальная защита
    • Дуговая защита
    • Максимальная токовая защита
    • Токовая отсечка
    • Защита минимального напряжения
    • Дистанционная защита
    • Дифференциально-фазная (высокочастотная) защита

    Основные свойства релейной защиты [ править | править код ]

    Селективность (избирательность) [ править | править код ]

    Селективность — свойство релейной защиты, характеризующее способность выявлять именно поврежденный элемент электроэнергетической системы и отключать этот элемент от исправной части электроэнергетической системы (ЭЭС). Защита может иметь абсолютную или относительную селективность. Защиты с абсолютной селективностью действуют принципиально только при повреждениях в их зоне. Защиты с относительной селективностью могут действовать при повреждениях не только в своей, но и в соседней зоне. А селективность отключения поврежденного элемента ЭЭС при этом обеспечивается дополнительными средствами (например, выдержкой времени срабатывания).

    Быстродействие [ править | править код ]

    Быстродействие — это свойство релейной защиты, характеризующее скорость выявления и отделения от электроэнергетической системы повреждённых элементов. Показателем быстродействия является время срабатывания защиты — это интервал времени от момента возникновения повреждения до момента отделения от сети повреждённого элемента.

    Чувствительность [ править | править код ]

    Чувствительность — это свойство, характеризующее способность релейной защиты выявлять повреждения в конце установленной для неё зоны действия в минимальном режиме работы энергосистемы. Другими словами — это способность чувствовать те виды повреждений и ненормальных режимов, на которые она рассчитана, в любых состояниях работы защищаемой электрической системы. Показателем чувствительности выступает коэффициент чувствительности, который для максимальных защит (реагирующих на возрастание контролируемой величины) определяется как отношение минимально возможного значения сигнала, соответствующего отслеживаемому повреждению, к установленному на защите параметру срабатывания (уставке).

    Надёжность [ править | править код ]

    Надежность — это свойство, характеризующее способность релейной защиты действовать правильно и безотказно во всех режимах контролируемого объекта при всех видах повреждений и ненормальных режимов, при которых данная защита предназначена, и не действовать в нормальных условиях, а также при таких повреждениях и нарушениях нормального режима, при которых действие данной защиты не предусмотрено. Иными словами, надежность — это свойство релейной защиты, характеризующее её способность выполнять свои функции в любых условиях эксплуатации. Основные показатели надёжности — время безотказной работы и интенсивность отказов (количество отказов за единицу времени).

    Основные органы релейной защиты [ править | править код ]

    Пусковые органы [ править | править код ]

    Пусковые органы непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого участка цепи и реагируют на возникновение коротких замыканий и нарушения нормального режима работы. Выполняются обычно с помощью реле тока, напряжения, мощности и др.

    Измерительные органы [ править | править код ]

    Измерительные органы определяют место и характер повреждения и принимают решения о необходимости действия защиты. Измерительные органы также выполняются с помощью реле тока, напряжения, мощности и др. Функции пускового и измерительного органа могут быть объединены в одном органе.

    Логическая часть [ править | править код ]

    Логическая часть — это схема, которая запускается пусковыми органами и, анализируя действия измерительных органов, производит предусмотренные действия (отключение выключателей, запуск других устройств, подача сигналов и пр.). Логическая часть состоит, в основном, из элементов времени (таймеров), логических элементов, промежуточных и указательных реле, дискретных входов и аналоговых выходов микропроцессорных устройств защиты.

    Пример логической части релейной защиты [ править | править код ]

    Катушка реле тока K1 (контакты А1 и А2) включена последовательно со вторичной обмоткой трансформатора тока ТА. При коротком замыкании, на участке цепи, в котором установлен трансформатор тока, возрастает сила тока, и пропорционально ей возрастает сила тока во вторичной цепи трансформатора тока. При достижении силой тока значения уставки реле K1, оно сработает и замкнёт рабочие контакты (11 и 12). Цепь между шинами +EC и -EC замкнётся, и запитает сигнальную лампу HLW.

    Данная схема приведена как простой пример. В эксплуатации используются более сложные логические схемы.

    Эксплуатация РЗА [ править | править код ]

    Для обеспечения надежной и экономичной работы энергосистем и энергетического оборудования, а также бесперебойного электроснабжения потребителей в электросетевых организациях проводится комплекс организационно-технических мероприятий по оснащению, эксплуатации и поддержанию на высоком техническом уровне устройств релейной защиты, электроавтоматики, дистанционного управления и сигнализации, сокращенно именуемых устройствами РЗА.

    В России эта деятельность регулируется отраслевыми нормативно-техническими документами, основными из которых являются:

    • Правила устройства электроустановок (ПУЭ)
    • РД 153-34.0-04.418-98 «Типовое положение о службах релейной защиты и электроавтоматики»

    Для осуществления указанного комплекса мероприятий на всех уровнях управления электроэнергетики России в соответствующих организациях создаются службы релейной защиты, автоматики и измерений (служба РЗА — СРЗА, служба РЗАИ — СРЗАИ), в подразделениях нижнего уровня (производственные отделения, предприятия электрических сетей (ПЭС)) — местные службы РЗАИ (МС РЗАИ), на электростанциях и каскадах ГЭС — службы РЗАИ или электротехнические лаборатории (ЭТЛ).

    Как работает релейная защита

    Наладка схем и аппаратуры сигнализации

    Наладочные работы являются завершающими перед вводом подстанции в работу. Поэтому они должны проводиться с особой тщательностью с тем, чтобы своевременно выявить и устранить все ошибки, которые могли быть допущены при проектировании схем сигнализации, изготовлении и монтаже аппаратуры и вторичных цепей. В процессе эксплуатации исправлять ошибки и недостатки в схемах и монтаже намного сложнее, так как, во первых, сигнализация на подстанции может быть выведена из работы лишь на короткое время, а, во-вторых, цепи сигнализации тесно связаны с цепями управления. Это может привести при работе в цепях сигнализации, в случае возможных ошибок, к ложному отключению оборудования подстанции, что недопустимо.

    Наладочные работы, как правило, проводятся в следующей последовательности.

    Схемы питания цепей сигнализации

    Па подстанциях с постоянным оперативным током цепи сигнализации вместе с цепями управления защиты и автоматики получают питание от аккумуляторной батареи. Для повышения надежности питания потребителей на подстанции обычно имеются две секции и две системы шин постоянного тока. На крупных подстанциях устанавливаются две аккумуляторные батареи. В этом случае каждая из систем шин питается от отдельной батареи. Обе батареи работают раздельно. Если на подстанции установлена одна аккумуляторная батарея, то системы шин питаются от разных секций щита постоянного тока. Нормально обе секции замкнуты между собой с помощью секционного рубильника, а зарядный агрегат отключен. Возможна такая схема питания, когда одна из секций получает питание от аккумуляторной батареи, а вторая — от зарядного агрегата.

    Сигнализация действия защиты и автоматики

    При действии защиты подастся звуковая и световая сигнализация — мигают лампы положения отключившихся выключателей и включается звуковой сигнал аварийного отключения. Вместе с тем, срабатывание защит фиксируется выпадением флажков указательных реле соответствующих защит.

    При срабатывании защит дежурный персонал должен по возможности быстро поднять выпавшие флажки указательных реле, в противном случае при повторном отключении будет неясно, какая из защит срабатывала при первом, а какая — при втором отключении. Чтобы ускорить процесс отыскания выпавших флажков указательных реле, на щите управления подстанции на панели центральной сигнализации устанавливается общее световое табло «блинкер не поднят». Над всеми панелями защиты и автоматики прокладываются две шинки ВШ и ШТБ, к которым подключаются контакты указа тельных реле всех защит.

    Схемы с центральным осведомлением и участковой сигнализацией

    Эти схемы применяются на крупных подстанциях с большим числом присоединений, разделенных на несколько участков. На щите управления такой подстанции на панели центральной сигнализации устанавливается несколько световых табло в соответствии с количеством участков. По загоревшемуся табло дежурный сразу определяет участок, на котором появился индивидуальный сигнал. Это резко сокращает время на поиски того присоединения, от которого поступил сигнал. Сигнализация такого типа называется сигнализацией с центральным осведомлением.

    Аварийно-предупредительная сигнализация

    На небольших подстанциях, где невелико количество коммутационных аппаратов, управляемых со щита, сравнительно невелико и общее количество подаваемых сигналов. На таких подстанциях, особенно в тех случаях, когда обслуживание их ведется с дежурством на дому, нет необходимости иметь два различных звуковых сигнала. Вполне достаточен один общий сигнал, подаваемый от любого вида сигнализации. На рис. 45 показана такая схема с одним общим звуковым сигналом (сиреной), выполненная с реле РИС-Э2М. Схема такого типа получила название аварийно-предупредительной. Здесь все сигналы подаются на одну шинку звуковой сигнализации ШЗС.

    Поскольку на таких подстанциях в схемах управления обычно используются ключи без фиксации положений (рис. 31), то сигнал аварийного отключения на шинку ШЗС подается от контактов реле фиксации положения выключателя и реле РПО. Индивидуальным сигналом аварийного отключения является мигание соответствующей лампы сигнализации положения выключателя.

    Как работает релейная защита?

    О релейной защите знают все, кто так или иначе знакомится с новостями современной энергетики. Но как работает эта часть электросетей и что в данном случае важно?

    Еще по этой теме

    • На подстанции «Олимпийская» в Волгоградской области установлены новые устройства релейной защиты
    • В СПб открывается учебно-тренажерный Центр переподготовки специалистов электросетевого комплекса
    • В зоне ответственности «Челябэнерго» произошла авария по вине «диких» лесорубов
    • Открылась международная конференция «Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем»

    Интересная статья? Поделитесь ей с друзьями:

    Вы должны выполнить вход/регистрацию чтобы комментировать Войти

    Также Вы можете войти используя:

    Новость дня

    Одной строкой

    • 25/08Молодые энергетики «Россети Сибирь» участвуют в ТИМ «Бирюса-2021»
    • 25/08Получите отчет об инвестиционном потенциале гидроэнергетики Центральной Азии и Каспия
    • 24/08«Саратовские распределительные сети» повысили надежность электроснабжения Духовницкого района
    • 23/08Глава Россетей Андрей Рюмин отметил восстановление экономической активности в Сибири
    • 23/08«Саратовские распределительные сети» обеспечили электроэнергией новый объект зерноводческого хозяйства
    • 20/08Специалисты «Пензаэнерго» продолжают расчистку трасс воздушных линий электропередачи от древесно-кустарниковой растительности
    • 20/08Саратовские энергетики завершили ремонт ВЛ 110 кВ в Татищевском районе
    • 20/08Хабаровские энергетики предупреждают о новой волне мошенничества
    • 19/08За 6 месяцев с начала года «Россети» присоединили в Московском регионе свыше 30 тысяч потребителей

    Все видео

    Андрей Алексеев координатор проекта «Кабель без опасности» ассоциации «Честная позиция»
    Ячейка 35 кВ — КРУ Nexus
    ЗАО ЗЭТО: тренды цифровой трансформации
    Дмитрий Харитонов, НТЦ Механотроника. Тренды на рынке релейной защиты
    Кирилл Дмитриев, RITTAL. Цифровизация производственных площадок

    Все рубрики

    • Альтернативная энергетика (1 312)
    • Аналитика (307)
    • Атомная энергетика (1 709)
    • Безопасность объектов энергетики (198)
    • Благотворительность (20)
    • Видео (198)
    • Вспомогательные отрасли (123)
    • Выставки, конференции, новости (933)
    • Газ (3 455)
    • Галерея (777)
    • ЖКХ (279)
    • Законодательные акты (60)
    • Интервью (16)
    • Интересные факты в энергетике (372)
    • Инфографика (1)
    • Календарь выставок (555)
    • Календарь семинаров, конференций (38)
    • Календарь событий (9)
    • Каталог компаний (1 778)
    • Люди в энергетике (187)
    • Назначения и отставки (465)
    • Нефть и нефтепродукты (5 201)
    • Новости (473)
    • Новость дня (13 937)
    • От редакции (47)
    • Пресс-релиз (1 292)
    • Ремонтные работы (8)
    • Статьи по энергетике (341)
    • Строительство объектов энергетики (411)
    • Теплоснабжение (394)
    • Уголь (484)
    • Электротехника (12)
    • Электроэнергетика (4 478)
    • Энергетика в быту (33)
    • Энергетика и фондовый рынок (1 490)
    • Энергетические СМИ (18)
    • Энергосбережение (219)
    • Энергоснабжение (596)
    • Альтернативная энергетика

    В строительство 2 солнечных установок в Арктике «Hevel» вложила свыше 200 миллионов рублей

    По сообщению, опубликованному на сайте hevelsolar.com, компанией «Хевел Энергосервис», входящей в ГК «Hevel».

    Нефть Brent подросла в цене до $66,57 после падения до минимумов с мая

    По сообщению агентства Interfax, утром в пятницу нефтяные котировки начали подъем после падения накануне до минимумов с мая. По данным.

    Почти треть автобусного парка татарской столицы работает на газомоторном топливе

    По сообщению пресс-центра Росавтодора, на городские маршруты Казани выехали 40 новых низкопольных автобусов марки «НефАЗ», работающих на газомоторном топливе. Это.

    Электрослесарь Александр Колисниченко получил звание «Заслуженный энергетик РФ»

    По сообщению пресс-центра «Россети Сибирь», электрослесарь Александр Колисниченко из производственного отделения «Юго-Восточные электрические.

    © 2021 «Новости энеретики»
    г. Москва
    Тел.: (495) 540-52-76
    Карта сайта

    Перепечатка материала с сайта без разрешения Редакции запрещена. За содержание новостей, объявлений и комментариев, размещенных пользователями сайта, редакция журнала ответственности не несет. Вся информация носит справочный характер и не является публичной офертой.

  • Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector