Релейная защита защита линий электропередачи

Автоматическое включение резерва в электросетях

Совсем не редкость, когда электроэнергия внезапно пропадает по тем или иным причинам, а затем ее может не быть в течение неопределенного времени. Данная ситуация может привести к серьезным негативным последствиям, особенно, если прервано электроснабжение важных энергоемких объектов производственного и другого назначения.

Поэтому для таких случаев предусмотрены источники резервного питания, куда входит дублирующая линия электропередачи, протянутая от другой подстанции. На некоторых объектах используются собственные генераторные установки высокой мощности. Переход на резервное питание должен быть быстрым и надежным, что вполне возможно, благодаря устройствам автоматического включения резерва или АВР.

АВР является одним из видов автоматики, защищающий систему электроснабжения и обеспечивающий быстрое подключение резервного питания. АВР отличаются максимально быстрым срабатыванием при отключении электроэнергии в центральной сети. Срабатывание происходит автоматически, без предварительного анализа причин, если заранее не установлена блокировка пуска от какой-либо конкретной защиты. Например, при включении дуговой защиты шин происходит блокировка запуска АВР, чтобы предотвратить дальнейшее развитие аварии. Задержка включения бывает необходима для завершения определенных производственных операций.

Включение АВР осуществляется всегда однократно, поскольку в случае короткого замыкания, не поддающегося быстрому устранению, многократное включение может привести к полному разрушению сбалансированной системы.

Ранее создавались схемы параллельного подключения наиболее важных объектов к отдельным источниками питания. При аварии на одной из линий и разрыве цепочки, другая должна была оставаться в работе и обеспечивать бесперебойное питание. На практике такие схемы не стали применяться в массовом порядке, поскольку по сравнению с АВР, они обладают многими недостатками.

Например, при коротком замыкании на одной из линий, существенно увеличиваются токи, поскольку идет подпитка энергией сразу с двух генераторов. Происходит рост потерь мощности на трансформаторных подстанциях, откуда поступает питание. Кроме того, очень сложно организовать взаимосвязанную защиту сразу в трех точках – в двух источниках питания и у одного потребителя. Все эти проблемы успешно преодолеваются путем использования АВР, при котором перерыв электроснабжения составляет меньше одной секунды.

Анализ напряжения на основной питающей линии осуществляется специальным измерительным органом. В его состав входит реле контроля напряжения (РКН) вместе с измерительным трансформатором и всеми его цепями. Значение высоковольтного напряжения преобразуется во вторичную величину от 0 до 100В, после чего оно поступает в обмотку контрольного реле, выполняющего функцию пускового органа

Очень важно правильно настроить уставки РКН с учетом низкого уровня срабатывания контрольного реле

При нормальной работе схемы электропитания оборудования, РКН занимается отслеживанием этого режима. Однако, как только напряжение исчезает, происходит переключение контактов РКН и подача сигнала на электромагнит, запускающий резервный выключатель. Все действия происходят в определенной последовательности, при которой срабатывают силовые элементы. Данный алгоритм закладывается в логику управления АВР в процессе ее создания и настройки.

Ссылки по теме

  • Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей
    / Нормативный документ от 9 февраля 2007 г. в 02:14
  • Библия электрика
    / Нормативный документ от 14 января 2014 г. в 12:32
  • Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ. Том 10 
    / Нормативный документ от 2 марта 2009 г. в 18:12
  • Кабышев А.В., Тарасов Е.В. Низковольтные автоматические выключатели
    / Нормативный документ от 1 октября 2019 г. в 09:22
  • Правила устройства воздушных линий электропередачи напряжением до 1 кВ с самонесущими изолированными проводами
    / Нормативный документ от 30 апреля 2008 г. в 15:00
  • Князевский Б.А. Трунковский Л.Е. Монтаж и эксплуатация промышленных электроустановок
    / Нормативный документ от 17 октября 2019 г. в 12:36
  • Маньков В.Д. Заграничный С.Ф. Защитное заземление и зануление электроустановок
    / Нормативный документ от 27 марта 2020 г. в 09:05

НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ЗАЩИТ

Высокочастотные (ВЧ) РЗ являются быстродействующими и предназначаются для ЛЭП 110, 220 кВ и линий СВН. Они применяются для быстрого отключения линии при КЗ в любой ее точке с целью обеспечения устойчивости параллельной работы электрических станций и энергосистем в целом, а также в связи с ростом требований со стороны потребителей для сохранения устойчивости технологического процесса.

Высокочастотные РЗ (ВЧЗ) состоят из двух комплектов, расположенных по концам защищаемой ЛЭП. Особенность ВЧЗ заключается в том, что для их селективного действия необходима связь между комплектами защиты, осуществляемая посредством токов ВЧ, которые передаются по проводам защищаемой ЛЭП. По принципу своего действия ВЧЗ не реагируют на КЗ вне защищаемой ЛЭП и поэтому, так же как дифференциальные РЗ, не имеют выдержки времени. Применяются три вида ВЧЗ: направленные РЗ с ВЧ-блокировкой, основанные на сравнении направления знаков мощности по концам защищаемой ЛЭП; дифференциально-фазные ВЧЗ, основанные на сравнении фаз токов КЗ по концам ЛЭП; комбинированные направленные и дифференциально-фазные ВЧЗ, сочетающие оба упомянутые выше принципа. В связи с указанными особенностями перечисленные РЗ состоят из двух частей — релейной и высокочастотной.

READ  Борис семенов. силовая электроника. от простого к сложному. 2-е издание + cd

Токовая защита от ОЗЗ

Вы видите, что токовая защита от ОЗЗ по 3Io исчезла из обязательных. По сути, ПЭУ не делает различия между типами линий, но для воздушных сетей ток замыкания на землю может оказаться настолько мал, что данная защита просто не будет работать (устройству РЗА может не хватить чувствительности аналогового канала для измерения 3Io)

Также на полностью воздушной линии нет трансформаторов тока нулевой последовательности («бублика»), а суммирование фазных токов дает большую погрешность. На таких объектах остается только использовать надежную неселективную сигнализацию по 3Uo.

Однако, если ток все же достаточен для работы защиты по 3Io, то применять ее нужно! Также часто в начале воздушных линий делают короткую кабельную вставку для упрощения подключения к ячейке КРУ. В этом случае на линию устанавливают ТТНП, что также улучшает работу защиты от ОЗЗ.

Стоит отметить, что здесь мы не рассматриваем случаи, когда по условиям эксплуатации, нужно отключать линию при возникновении ОЗЗ (обычно по 3Uo). Такие требования есть, например, в карьерах и на торфяных разработках. Отнесем это к  специальным электроустановкам.

Принципы построения релейной защиты

В энергетической отрасли вся произведенная электроэнергия в дальнейшем передается по линиям электропередачи на значительные расстояния. На определенных участках воздушных и кабельных линий расположены трансформаторные подстанции, от которых электричество поступает непосредственно к потребителям.

Качество электрической энергии должно строго соответствовать определенным нормативам, регламентируемым техническими документами. Сюда входят такие параметры, как амплитуда тока и напряжения, частота сети, конфигурация синусоиды и присутствие в ней посторонних шумов. Большое значение имеет величина, направление и качество мощности, фаза сигнала и другие характеристики.

Если контролируемая величина выходит за нормативные пределы, происходит срабатывание реле, которое осуществляет коммутацию цепи путем переключения контактов. Данные действия затрагивают прежде всего подключенную логическую часть 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.

Релейная защита контролирует определенные параметры, поэтому реле могут быть токовыми, напряжения, сопротивления линии, мощности, частоты, фазы и т.д. 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 проявления. В связи с этим, защищаемый участок не одной защитой, а сразу несколькими, дополняющими и резервирующими общее действие. 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.

8-1. Назначение и основные виды защиты

Воздушные и кабельные линии электропередачи, имея большую протяженность, подвержены повреждениям в большей степени, чем другое электрическое оборудование. Особенно это относится к воздушным линиям, которые подвержены повреждениям от грозовых ударов, гололеда, сильного ветра, загрязнения изоляторов и т. п. Кабельные линии, проложенные в земле, могут повреждаться из-за ухудшенных условий охлаждения, коррозии оболочек кабеля, осадки почвы, а также при земляных работах.
Указанные выше, а также другие причины повреждений могут вызывать короткие замыкания фаз между собой и на землю. Поэтому для быстрого отключения поврежденных линий они должны быть оборудованы релейной защитой, действующей на отключение.
При этом в электрических сетях, работающих с заземленными нулевыми точками трансформаторов, должна действовать на отключение как защита от междуфазных, так и от однофазных к. з., а в сети, работающей с изолированными нулевыми точками трансформаторов, только защита от междуфазных к. з.

Автоматика повторного включения

На каждой ЛЭП имеется защита, отслеживающая параметры электроэнергии в режиме реального времени. В случае какой-либо неисправности питание линии быстро отключается силовым выключателем. Своевременно принятые меры предотвращают дальнейшее распространение аварии, однако электроснабжение потребителей будет прервано. Обратное включение напряжения происходит в несколько этапов автоматикой повторного включения, работающей автоматически или ручным способом с участием оперативного персонала и соблюдение заданного алгоритма.

READ  Светило выходит из тени

АПВ начинает работать сразу же после того как защита отключит линию электропередачи. Подача напряжения на линию будет выполнена не сразу же после отключения, а в течение определенного времени, в течение которого кратковременные причины аварии самоликвидируются, например, птица, пораженная током, упадет на землю.

Отрезок времени для ликвидации кратковременной аварии составляет в среднем от 2 до 4 секунд. По завершении этого временного промежутка, происходит автоматическая подача напряжения на катушку включения и последующий ввод линии в действие. Существует два варианта включения, которое в данной ситуации может быть успешным или неуспешным. В первом случае неисправность благополучно самоликвидировалась, и потребители могут даже не заметить кратковременного отключения.

При неудачном включении неисправность продолжает иметь место и защита вновь отключает ЛЭП. Следующая попытка автоматического повторного включения происходит через 15-20 секунд с целью повышения достоверности информации.

Если же и вторая попытка не принесла желаемого результата и защита вновь отключила линию, следовательно, неисправность является устойчивой требующей визуальной оценки и ремонта с привлечением специалистов. Такая линия не должна включаться под нагрузку, пока все повреждения не будут устранены выездной бригадой. После этого напряжение подается вручную, после многократных проверок, гарантирующих отсутствие неисправности.

Схемы релейной защиты

Релейная защита подстанций

Релейная защита трансформаторов

Расчет релейной защиты

Резервное электроснабжение

Электроснабжение многоквартирного дома

ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ И РАБОТЫ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ЧАСТИ ЗАЩИТЫ

Канал токов высокой частоты. Высокочастотный канал представляет собой электрическую цепь, по которой проходят сигналы ВЧ. На рис. 13.6 показан ВЧ-канал по схеме фаза-земля, при котором ток ВЧ проходит по одному из проводов ЛЭП и возвращается по земле. На каждом конце ЛЭП устанавливаются высокочастотные аппараты (ВЧА) 1, состоящие из передатчика ГВЧ, генерирующего сигналы ВЧ, и принимающего их приемника ПВЧ. Выходная цепь ВЧА подключается одним зажимом к земле, а вторым к проводу ЛЭП через ВЧ кабель 2 фильтр присоединения 3 и высоковольтный конденсатор связи 4. По концам ЛЭП, используемой для передачи токов ВЧ, устанавливаются заградители 5, запирающие выход токам ВЧ за пределы ЛЭП.

8-3. Продольная дифференциальная защита

Для осуществления продольной дифференциальной защиты с обеих сторон защищаемой линии устанавливаются трансформаторы тока ТТ с одинаковыми коэффициентами трансформации nт. Первичные обмотки трансформаторов тока включаются в линию, как показано на рис. 8-7, что соответствует правилу, изложенному в § 6-4, а.
В условиях прохождения по защищаемой линии сквозного тока этот ток I1 являющийся первичным для трансформаторов тока, имеет различное направление относительно шин подстанций. Так, на подстанции А он направлен от шин в линию, а на подстанции Б, наоборот, от линии к шинам. Поэтому на подстанции А первичный ток входит в начало первичной обмотки трансформатора тока Л1 (Н), а на подстанции Б — в конец первичной обмотки Л2 (К). Соответственно вторичный ток I1 трансформатора тока ТТ-1 (подстанция A) выходит из начала вторичной обмотки u1(н), а вторичный ток I2 трансформатора тока ТТ-2 (подстанция Б) выходит из конца вторичной обмотки u2(к).

Общие сведения.

Релейной защитой называют устройство, состоящее из одного или нескольких реле, реагирующих на ненормальные режимы работы в системе. Защита воздействует на выключатели, и они отключают те элементы электрической цепи, которые опасно оставлять в работе. Она также сигнализирует о начале ненормального режима работы (о перегрузке, утечке масла из трансформатора и т. п.). Помимо этого, релейную защиту совместно с устройствами автоматики используют для автоматического повторного включения (АПВ) линий, агрегатов и автоматического ввода резерва в работу (АВР).
Релейная защита должна обладать селективностью, быстродействием, чувствительностью и надежностью в работе. Селективность защиты заключается в том, что при срабатывании ее отключается только поврежденный участок, а неповрежденные элементы остаются в работе. Быстродействие защиты крайне необходимо, так как при снижении времени отключения поврежденного элемента уменьшаются размеры его разрушения при к. з. и повышается устойчивость работы системы. Под чувствительностью понимается способность защиты реагировать на все виды повреждений и ненормальных режимов в самом начале их возникновения. Защита должна быть надежной, т. е. не должно быть случаев неправильного действия и отказов ее при ненормальных режимах работы в системе.
Реле — это прибор, реагирующий на изменение определенного параметра, характеризующего режим работы установки. Различают реле электрические и неэлектрические. К последним относятся газовые, термические и др. По способу воздействия на выключатель реле бывают прямого и косвенного действия. Первые воздействуют непосредственно на запирающий механизм выключателя, они громоздки и недостаточно чувствительны. Реле косвенного действия имеют малые размеры и на привод выключателя воздействуют через вспомогательную цепь. Реле могут иметь замыкающие и размыкающие контакты.
Для питания катушек реле косвенного действия необходим независимый источник постоянного или переменного тока. На подстанциях и электростанциях в качестве источника оперативного тока чаще всего применяют аккумуляторную батарею. Источниками переменного оперативного тока являются измерительные трансформаторы тока и напряжения, промежуточные трансформаторы (насыщающиеся) и трансформаторы собственных нужд. Наибольшее применение получили электромагнитные реле (рис. 51). Их используют в качестве токовых реле, напряжения, времени, промежуточных и сигнальных. Работа индукционных реле основана на взаимодействии двух магнитных потоков, они срабатывают в  результате поворота медного или алюминиевого диска. Их применяют в качестве реле токовых, направления мощности и дифференциальных токовых.

READ  Электростатика

Рис. 51. Электромагнитные реле клапанного (а), соленоидного (б) типов и с вращающимся якорем (в):
1— стальной сердечник; 2 — якорь; 3 — контакты

Реле характеризуется номинальным током и напряжением, током или напряжением трогания (срабатывания) и возврата, коэффициентом возврата, видом автоматических характеристик (независимая и ограниченно зависимая), потребляемой мощностью. При независимой характеристике тока (рис. 52) реле имеет постоянное время срабатывания, не зависящее от тока, а время срабатывания реле с ограниченно зависимой характеристикой 2 зависит от тока в обмотке реле (реле индукционные) .
Для указания типа реле в схемах защиты применяют соответствующие буквы: РТ — реле тока, PH — напряжения, РМ — мощности, PC — сопротивления, РУ— указательное, РВ — времени, РП — промежуточное. РГ — газовое, ТС — температурное и т. п. Применяют защиты, построенные на полупроводниковых приборах (диодах, транзисторах, тиристорах). Такие реле не имеют контактов и подвижных элементов. По сравнению с электромеханическими реле у них меньше размеры, ниже потребляемая мощность, выше чувствительность, лучше характеристики. Рис. 52. Характеристики реле
Релейные защиты предназначены для зашиты электрических сетей, генераторов, трансформаторов и других элементов электрических установок. Существует большое количество различных видов релейных защит. Выбор защиты определяется конструкцией сети (воздушная, кабельная), конфигурацией, напряжением сети, режимом работы, способом заземления нейтрали и другими факторами.

Автоматика управления выключателем

Теперь несколько слов про автоматику управления выключателем (АУВ).

Это общая автоматика для всех присоединений, где есть силовые выключатели. Рассматриваем ее в этом разделе для примера — в остальных присоединениях АУВ работает аналогично.

Под АУВ понимается группа алгоритмов, которые обеспечивают корректное управление силовым выключателем, а именно:

  • Алгоритм включения выключателя (оперативное и автоматическое)
  • Алгоритм отключения выключателя (оперативное и автоматическое)
  • Контроль готовности привода к операции
  • Контроль целостности цепей управления
  • Контроль давления элегаза (для элегазовых выключателей)
  • Другие функции, относящиеся к управлению выключателем

Алгоритмы включения/отключения как бы собирают все сигналы управления из других систем (пульт управления, АСУ, автоматика, защиты и т.д.) в итоговый сигнал, с учетом необходимых блокировок. Эти алгоритмы, например, контролируют режим управления (местное/дистанционное) и не дают пройти несанкционированной команде на выходное реле

АУВ также контролирует готовность привода к операции с учетом типа выключателя. Для выключателей с пружинным приводом, например. контролируется состояние пружины (заряжена/разряжена). Для выключателей с электромагнитным приводом АУВ контролирует состояние автомата ШП.

Контроль целостности цепей управления обычно осуществляется через прием сигналов РПО и РПВ. Например, чтобы разрешить команду включения АУВ должен зафиксировать сигнал РПО. Если интересна эта тема, то прочитайте вот эту статью

При снижении давления элегаза ниже критического АУВ обычно полностью блокирует управление выключателем во избежание серьезных аварий. Также, в некоторых решениях, при этом, происходит ускорение УРОВ данного выключателя потому, как функция отключения все равно блокирована.

Есть выключатели, которые позволяют отключать рабочие номинальные токи даже без элегаза внутри дугогасительной камеры, и тогда такой выключатель можно заранее автоматически отключить, чтобы не допустить развития аварии.

В общем тема АУВ очень обширная, но формат наших постов не позволяет ее полностью рассмотреть.

Поэтому давайте на этом завершим рассмотрение ВЛ и перейдем к защитам и автоматике понижающих трансформаторов 6(10)/0,4 кВ

На рисунке
Терминал защиты и автоматики линии 6(10) кВ типа Сириус-2-Л. Разработчик ЗАО «Радиус-Автоматика», www.rza.ru

Сириус-2-Л содержит все перечисленные в статье защиты

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: