Требования к релейной защите

Быстродействие

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.

Селективность

Селективность — свойство релейной защиты, характеризующее способность выявлять поврежденный элемент электроэнергетической системы и отключать этот элемент только ближайшими к нему выключателями. Это позволяет локализовать повреждённый участок и не прерывать нормальную работу других участков сети.

Чувствительность

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

Надежность — это свойство, характеризующее способность релейной защиты действовать правильно и безотказно во всех режимах контролируемого объекта при всех видах повреждений и ненормальных режимов для действия 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 ее способность выполнять свои функции в условиях эксплуатации, ремонта, хранения и транспортировки. Основные показатели надёжности — время безотказной работы и интенсивность отказов (количество отказов за единицу времени).

Резервирование следующего участка

Резервирование следующего участка — важное требование. Указанное требование не относится к основным.

Реле тока, напряжения, мощности, контроля изоляции, как правило, являются пусковым органом в схемах релейной защиты. При срабатывании пусковых органов приводится в действие логическая часть схемы управления, которая реализована на промежуточных, указательных соединений, а также реле времени. Схема управления в целом предназначена для обеспечения надежной и длительной работы электрооборудования, а также для его отключения при срабатывании защит.

Устройства автоматики состоят из устройств автоматического управления и устройств автоматического регулирования.

Классификация устройств автоматики.

1). Автоматика нормального режима (АВР, АРН, АРЧМ, автоматические синхронизаторы генераторов) – средства автоматизации, предназначенные для осуществления необходимого режима работы. Такие автоматики предназначены в основном для помощи оперативному персоналу в части ведения режима работы энергосистемы. Влияние таких автоматик на аварийные процессы ограничено.

2). Противоаварийная автоматика (АЧР, АЛАР) – средства автоматизации, предотвращающие аварийные ситуации, связанные с недоотпуском электроэнергии.

В системах электроснабжения основными устройствами автоматического управления являются устройства АЧР (автоматическая частотная разгрузка), АВР (автоматический ввод резерва), АПВ (автоматическое повторное включение), а автоматического регулирования – устройства АРН (автоматическая регулировка напряжения) и АРВ (автоматическая регулировка возбуждения). К устройствам автоматического регулирования можно отнести и автоматические синхронизаторы.

Воздействующей величиной устройства автоматической частотной разгрузки (АЧР) является напряжение, частоту которого контролирует измерительный орган – реле частоты. Реле срабатывает при снижении частоты до заданного значения. Действие АЧР во многом аналогично действию защиты с относительной селективностью. И здесь селективность достигается выбором параметра срабатывания (частоты срабатывания) измерительного органа и выдержкой времени. При срабатывании АЧР отключает определенную часть потребителей, способствуя восстановлению частоты в системе электроснабжения.

Устройства автоматического включения резерва (АВР) и автоматического повторного включения (АПВ). В системах электроснабжения устройство АВР контролирует положение выключателя рабочего источника питания и при его аварийном отключении включает резервный источник питания, а устройство АПВ действует на включение выключателя, например, линии электропередачи после отключения ее релейной защитой. При этом в отличие от релейной защиты, для которой воздействующая величина имеет обычно характер непрерывного сигнала, на вход АВР и АПВ подаются дискретные сигналы, несущие информацию о положении контролируемого выключателя. Поэтому в устройствах АВР и АПВ отсутствуют измерительные органы. Положение выключателя фиксируется его вспомогательными контактами, замкнутыми при одном положении выключателя и разомкнутыми при другом. В первом случае их сопротивление близко к нулю, а во втором – очень велико. Это сопротивление и является входным дискретным сигналом АВР и АПВ.

Автоматические регуляторы напряжения (АРН) предназначены для поддержания напряжения на необходимом уровне в нормальном режиме работы системы электроснабжения. Измерительный орган АРН преобразует непрерывный входной сигнал, пропорциональный отклонению напряжения, в дискретный сигнал с учетом знака отклонения. Простейший измерительный орган можно выполнить двумя реле напряжения: минимальным и максимальным. Соответствующее отклонение напряжения в ту или иную сторону сопровождается срабатыванием одного из реле. Это используют для управления объектом регулирования. В системах электроснабжения объектами регулирования являются конденсаторные установки и трансформаторы с устройствами РПН. Автоматический регулятор напряжения конденсаторных установок в зависимости от знака отклонения напряжения включает или отключает всю конденсаторную установку или отдельные ее секции. На трансформаторах с РПН регулятор в зависимости от знака отклонения напряжения путем переключений изменяет число витков одной из обмоток трансформатора.

Автоматические регуляторы возбуждения (АРВ) в отличие от АРН не только поддерживают напряжение в нормальных режимах, но и повышают устойчивость параллельно работающих генераторов и облегчают самозапуск электродвигателей при авариях. Объектом регулирования являются синхронные машины: генераторы, компенсаторы, электродвигатели. Сущность АРВ состоит в том, что автоматический регулятор воспринимает изменение напряжения или других электрических величин (например, тока) и преобразует их в изменения тока возбуждения синхронной машины. Если АРВ реагирует на знак и значение отклонения входных сигналов, то его относят к автоматическим регуляторам пропорционального действия. В отличие от них автоматические регуляторы сильного действия реагируют не только на знак и значение входных сигналов, но и на скорости из изменения.

Автоматические синхронизаторы. В общем случае при раздельной работе синхронного генератора и системы электроснабжения амплитуды, частоты и фазы их напряжений не одинаковы (рис. 8.2), поэтому при включении генератора в сеть появляется уравнительный ток, пропорциональный напряжению Us (напряжение биения). С изменением угла d от нуля до 2p напряжение биения изменяется от минимального значения при d=0 и при d= 2p до максимального значения при d=p. Подобным образом изменяется и уравнительный ток, который представляет опасность для синхронизируемого генератора. Это заставляет принимать меры, обеспечивающие включение генератора при напряжении Us, близком к нулю, т.е. при Uг=Uс и d=0. Достигается это уравниванием амплитуд сравниваемых напряжений и их частот fг и fс. Поэтому функциями автоматического синхронизатора являются регулирование напряжения и частоты вращения синхронизируемого генератора путем воздействия на АРВ и автоматический регулятор частоты вращения турбины, а также определение момента подачи команды на включение выключателя.