2020-09-24
79
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ
Краевое государственное бюджетное
Профессиональное образовательное учреждение
«Дивногорский гидроэнергетический техникум имени А.Е. Бочкина»
Пособие по релейной защите
по
МДК.02.02 Релейная защита и автоматика электрооборудования электрических станций сетей и систем
В рамках профессионального модуля
ПМ.02 «Эксплуатация электрооборудования электрических станций, сетей и систем»
для специальности:
13.02.03 «Электрические станции, сети и системы»
Дивногорск
Г.
Рассмотрена и одобрена
на заседании комиссии
профессионального цикла
специальности
«Электрические станции, сети и системы»
Протокол № ____
от «____» ________ 2020г.
Председатель комиссии
_____________ Е.Л. Филина
УТВЕРЖДАЮ:
Заместитель директора
по учебной работе
___________ Е.А. Боровенко
«____» ___________2020 г.
Материал практических работ для профессионального модуля разработан на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – ФГОС) по специальности среднего профессионального образования (далее - СПО) 13.02.03 «Электрические станции, сети и системы».
Организация-разработчик: краевое государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования (среднее специальное учебное заведение) «Дивногорский гидроэнергетический техникум».
Разработчик: Докин В.В. преподаватель.
Содержание
| № | Раздел. Тема | стр |
| 1 | Раздел 1. Общие сведения о релейной защите | 5 |
| 1.1 | Назначение релейной защиты | 5 |
| 1.2 | Автоматический токовый выключатель | 7 |
| 2 | Элементы релейной защиты | 11 |
| 2.1 | Измерительные трансформаторы | 11 |
| 2.1.1 | Трансформаторы напряжения | 11 |
| 2.1.2 | Трансформаторы тока | 16 |
| 2.1.3 | Схемы соединения трансформаторов тока | 19 |
| 2.2 | Пусковые органы. | 23 |
| 2.2.1 | Токовые реле. | 23 |
| 2.2.2 | Реле сопротивления. | 28 |
| 2.2.3 | Направленное реле времени | 30 |
| 2.2.4 | Газовая защита трансформатора. | 33 |
| 2.2.4 | Реле частоты | 36 |
| 2.3 | Логические органы | 37 |
| 2.4 | Вспомогательные реле | 38 |
| 2.4.1 | Электромеханическое реле времени. | 38 |
| 2.4.2 | Электронное реле времени | 39 |
| 2.4.3 | Промежуточные реле | 41 |
| 3 | Источники оперативного тока | 43 |
| 3.1 | Постоянный оперативный ток | 43 |
| 3.2 | Переменный оперативный ток | 43 |
| 4 | Схемы релейных защит | 44 |
| 4.1 | Метод расчёта несимметричных электрических систем | 44 |
| 4.2 | Понятия о действии максимальных токовых защит | 46 |
| 4.2.1 | Токовая отсечка | 46 |
| 4.2.2 | Максимальная токовая защита | 48 |
| 4.2.3 | Токовая защита нулевой последовательности ТЗНП | 51 |
| 4.2.4 | Максимальная токовая защита с блокировкой минимального напряжения | 54 |
| 4.2.5 | Токовая защита обратной последовательности ТЗОП. | 55 |
| 4.3 | Схема защиты от повышения напряжения | 57 |
| 4.4 | Дифференциальная продольная защита | 57 |
| 4.4.1 | Продольная дифференциальная защита линий | 57 |
| 4.4.2 | Продольная дифференциальная защита трансформаторов | 59 |
| 4.4.3 | Принцип работы дифференциальных реле с торможением ДЗТ | 62 |
| 4.4.4 | Продольная дифференциальная защита генератора | 64 |
| 4.5 | Дифференциальная токовая защита шин | 67 |
| 5 | Дистанционная защита | 69 |
| 5.1 | Общие сведения о ДЗ | 69 |
| 5.2 | Принцип действия защиты | 70 |
| 5.3 | Работа дистанционной защиты в линиях с двухсторонним питанием | 74 |
| 5.4 | Применение дистанционной защиты | 74 |
| 6 | Резервирование действия релейной защиты и выклю-чателей | 75 |
| 6.1 | Необходимость и способы резервирования | 75 |
| 7 | Защита электродвигателей | 77 |
| 7.1 | Общие сведения | 77 |
| 7.1.1 | Конструкция асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором | 77 |
| 7.1.2 | Применение асинхронных электродвигателей | 77 |
| 7.1.3 | Аварйные ситуации при работе электродвигателей | 79 |
| 7.2 | Защита электродвигателей небольшой мощности | 80 |
| 7.2.1 | Автоматические выключатели для защиты электродвигателей | 80 |
| 7.3 | Защита мощных электродвигателей | 82 |
| 7.3.1 | Типы защит | 82 |
| 7.3.2 | Внутренняя тепловая защита, встраиваемая в обмотки | 82 |
| 7.3.3 | Защита от многофазных КЗ | 85 |
| 7.3.4 | Защита от перегрузки | 85 |
| 7.3.5 | Защита минимального напряжения | 86 |
| 7.3.6 | Продольная дифференциальная защита электродвигателя | 88 |
| 7.4 | Защита синхронных электродвигателей | 90 |
| 7.4.1 | Общие сведения об синхронном двигателе | 90 |
| 7.4.2 | Защиты, применяемые на синхронных электродвигателях | 91 |
| 7.4.3 | Защита от асинхронного режима | 92 |
| 7.5 | Комплектные конденсаторные установки | 93 |
| 7.5.1 | Общие сведения о комплектных конденсаторных установках | 93 |
| 7.5.2 | Защита конденсаторных батарей | 95 |
| Приложение 1. Дифференциально-фазная высокочастотная защита ЛЭП | 97 | |
| Приложение. Обозначения контактов релейной защиты | 100 | |
| Список используемой литературы | 101 |
1.Общие сведения о релейной защите.
1.1.Назначение релейной защиты.
Назначение – выявление места КЗ и быстрое отключение поврежденного участка от неповрежденной части а также подает сигнал дежурному персоналу.
Виды повреждений.
Рис. 1. Виды повреждений в электроустановках.
Пример изменения тока и напряжения в сети при КЗ.
В нормальном режиме:
Дано: Iн=100А, Хл=10 Ом, Хг=5 Ом, Ег=12000 В, тогда
Напряжение на шинах нагрузки
Uн=Eг-Iн×Хг-Iн×Хл=12000-100×5-100×10=10500 В.
На шинах генератора
Uг= Uг= Eг-Iн×Хг=12000г-100×5=11500 В
Iн
ℓк
~
Ег
Хг
нагрузка
UН
UГ
Хл
В случае КЗ, допустим на середине линии, сопротивление линии до точки КЗ будет в два раза меньше Хлк=10/2=5 Ом,
тогда ток КЗ увеличится от 100А до Iкз=Ег/(Хг+Хлк)=12000/(5+5)=1200 А.
Напряжение в точке КЗ стане Uк=0, напряжение на шинах нагрузки также Uн=0, напряжение на шинах генератора:
Uг= Eг-Iн×Хг=12000-1200×5=6000 В, т.е. напряжение на шинах генератора понизится почти в два раза.
Хлк
Iкз
~
Ег
Хг
UН=0
UК=0
UГ
С увеличением тока при КЗ в активных сопротивлениях обмотки генератора и в линии Σr по закону Джоуля-Ленца выделяется много тепла Q=k·Iкз2·Σr·t, где t –время протекания тока Iкз.
Из формулы видно, что количество выделяемого тепла зависит от времени протекания тока Iкз и его величины.
Длительное протекание тока Iкз вызывает разрушения обмоток генераторов и проводов, что в итоге приводит:
• к большим затратам на восстановление оборудования,
• к нарушению питания потребителей,
• к нарушению устойчивости параллельной работы генераторов электростанции.
Вывод: короткое замыкание нужно как можно быстрее устранять.
Достигается это немедленным отключением участка сети, где произошло КЗ. Справиться с этим может только релейная защита.
Аппараты, осуществляющие защиту от коротких замыканий:
- плавкие предохранители,
- электромагнитные реле,
- автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем.
Пример простейшей токовой защиты.
| ток I |
| ток I к нагрузке |
Рис.2. Простейший автоматический электромагнитный выключатель.
При увеличении тока нагрузки потребителя больше нормального одновременно возрастает ток в цепи катушки электромагнита. Электромагнит 1 притягивает якорь 2, при этом рычаг 5 освобождает защёлку 6. Пружина 7 быстро размыкает контакты 8 выключателя. Пружина 3 служит для удержания рычага 5 и защёлки 6 в замкнутом исходном состоянии.
