Назначение релейной защиты.

КУРС ЛЕКЦИЙ

По релейной защите

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ 5

1.1. Назначение релейной защиты. 5

1.2. Повреждения и ненормальные режимы в электроустановках. 6

1.3. Требования, предъявляемые к релейной защите. 15

1.4. Основные органы релейной защиты. 18

1.5. Реле 19

1.6. Изображение реле на схемах релейной защиты. 23

1.7. Оперативный ток 27

2. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ 33

2.1. Трансформаторы напряжения 33

2.2. Трансформаторы тока 41

3. ТОКОВЫЕ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ 49

3.1. Токовая защита с использованием предохранителей 49

3.2. Токовая защита с использованием расцепителей встроенных в автоматические воздушные выключатели до 1 кВ. 52

3.3. Максимальная токовая защита линий 56

3.4. Токовая отсечка 62

3.5. Схемы соединений трансформаторов тока и цепей тока реле токовых защит. 65

3.6. Токовая защита со ступенчатой характеристикой выдержки времени 75

3.7. Токовые направленные защиты линий 76

4. ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ 84

4.1. Защиты от замыканий на землю в сетях с большими токами замыкания на землю. 84

4.2. Защиты от замыканий на землю в сетях с малыми токами замыкания на землю. 90

5. ДИСТАНЦИОННЫЕ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ 98

5.1. Назначение и принцип действия дистанционной защиты 98

5.2. Характеристика измерительных органов дистанционной защиты 99

5.3. Схемы включения реле сопротивления 104

5.4. Упрощённая схема дистанционной защиты. 106

5.5. Выбор уставок дистанционной защиты. 107

6. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ТОКОВЫЕ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ 111

6.1. Продольные дифференциальные защиты. 111

6.2. Поперечные дифференциальные защиты. 116

6.3. Дифференциально-фазная высокочастотная защита. 121

7. ЗАЩИТЫ ГЕНЕРАТОРОВ 127

7.1. Повреждения и ненормальные режимы работы генераторов. Требования к защитам генераторов. 127

7.2. Продольная дифференциальная защита 134

7.3. Поперечная дифференциальная защита 139

7.4. Защита от однофазных замыканий на землю в цепи статора генератора 141

7.5. Токовые защиты генератора от внешних к.з. и перегрузок 148

7.6. Защита от повышения напряжения 160

7.7. Защиты ротора 161

8. ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ 168

8.1. Повреждения, ненормальные режимы работы. Назначение и основные виды защит. 168

8.2. Дифференциальная защита 170

8.3. Газовая защита 180

8.4. Защиты от сверхтоков внешних к.з. 184

8.5. Токовая отсечка 189

8.6. Защита от перегрузок 190

9. ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАЩИТ БЛОКОВ ГЕНЕРАТОР-ТРАНСФОРМАТОР 193

9.1. Продольные дифференциальные защиты 193

9.2. Защита от сверхтоков при внешних к.з. и перегрузках 196

9.3. Защита от повышения напряжения. 198

9.4. Защита генераторов блока от замыканий на землю 199

9.5. Защита от повреждения вводов напряжением 500 кВ и выше блочных трансформаторов. 204

10. ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ 207

10.1. Повреждения и ненормальные режимы работы электродвигателей. Основные виды защит. 207

10.2. Защиты от междуфазных к.з. 209

10.3. Защита от перегрузки 212

10.4. Защита от однофазных замыканий на землю 214

10.5. Защита от понижения напряжения 216

10.6. Защиты электродвигателей напряжением до 1 кВ 219

10.7. Особенности защиты синхронных электродвигателей 222

11. ЗАЩИТЫ СБОРНЫХ ШИН 225

11.1. Продольная дифференциальная защита шин 226

11.2. Разновидности схем дифференциальной защиты шин 229

11.3. Защита шин генераторного напряжения 233

Список литературы 236

Часть 1: Общие сведения о релейной защите.

Измерительные преобразователи.

Защиты линий электропередач.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ

Назначение релейной защиты.

При эксплуатации любой электроэнергетической системы приходится считаться с возможностью возникновения в ней повреждений и ненормальных режимов работы.

Электрооборудование (электрические машины и аппараты, кабельные и воздушные линии электропередач) и другие части электрических установок, как правило, находятся под напряжением и обтекаются электрическим током, вызывающим их нагрев. Поэтому, в процессе эксплуатации могут происходить нарушения нормальных режимов работы электроустановок и возникать повреждения, приводящие в большинстве случаев к коротким замыканиям (к.з.).

Короткие замыкания возникают из‑за нарушений изоляции электроустановок, обрывов проводов, а также из‑за ошибочных действий персонала (например, включения под напряжение заземлённого оборудования или отключения разъединителя под нагрузкой) и являются наиболее опасными видами повреждений.

В месте к.з. в большинстве случаев возникает электрическая дуга с высокой температурой, приводящая к большим разрушениям токоведущих частей и изоляторов электрооборудования. Большие токи к.з., измеряемые тысячами ампер, нагревают неповрежденные токоведущие части и могут вызвать дополнительные повреждения, т.е. развитие аварии. Одновременно в сети, электрически связанной с местом повреждения, происходит глубокое понижение напряжения, что приводит к остановке электродвигателей и нарушению параллельной работы генераторов.

Кроме повреждений на электрооборудовании могут возникать такие нарушения нормальных режимов работы, как перегрузка, замыкание на землю одной фазы в сети с изолированной нейтралью и др., при возникновении которых не требуется немедленно отключать оборудование от сети, так как в большинстве случаев эти явления не представляют опасности и могут самоустраняться.

Аварии и ненормальные режимы предотвращаются при помощи специальных автоматических устройств, получивших название релейная защита, которые действуют на отключение выключателей поврежденного участка сети или производят операции, необходимые для восстановления нормального режима, или действуют на предупредительный сигнал дежурному персоналу. В отдельных случаях при возникновении ненормального режима производится отключение оборудования, но обязательно с выдержкой времени. После отключения выключателей гаснет электрическая дуга к.з. и восстанавливается нормальное напряжение на неповрежденной части электроустановки или сети. Релейная защита выполняется при помощи специальных аппаратов - реле.

Из изложенного следует, что под устройством релейной защиты следует понимать реле или совокупность реле и вспомогательных элементов, которые должны в случаях повреждений или опасных ненормальных режимах работы элемента системы отключать его воздействием на выключатели или действовать на сигнал.

В соответствии с требованиями «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ) все элементы электрической части энергосистем (генераторы, трансформаторы, линии электропередачи, шины, электродвигатели) должны оснащаться устройствами релейной защиты (РЗ) предназначенными для:

- автоматического отключения повреждённого элемента от остальной, неповрежденной части электрической системы с помощью выключателей, а если повреждение непосредственно не нарушает работу электрической системы допускается действие РЗ только на сигнал;

- реагирования на опасные, ненормальные режимы работы элементов электрической системы при этом, в зависимости от режима работы и условий эксплуатации электроустановки, РЗ должна действовать на сигнал или на отключение тех элементов системы оставление в работе которых может привести к возникновению повреждения.

Релейная защита (РЗ) является важнейшей частью автоматики энергосистем и тесно связана с другими устройствами электроавтоматики – устройствами автоматического повторного включения (АПВ), автоматического ввода резерва (АВР), автоматической частотной разгрузкой (АЧР) и др. устройствами системной автоматики, предназначенными для быстрого автоматического восстановления нормального режима работы электроэнергетических систем.

Выводы: