Свойства релейной защиты и предъявляемые к ней требования

Назначение РЗ и ее взаимодействие с другими техническими средствами

При проектировании и эксплуатации любой электроэнергетической системы приходится считаться с возможностью возникновения в ней повреждений и ненормальных режимов работы. Наиболее распространенными и наиболее опасными видами повреждений являются короткие замыкания (КЗ), а ненормальными режимами – перегрузки. Повреждения и ненормальные режимы могут приводить к возникновению аварий. Первопричинами возникновения аварий в основном являются результаты своевременно не обнаруженных и не устраненных дефектов оборудования, неудовлетворительного проектирования, монтажа и эксплуатации. Предотвращение возникновения аварий или их развития часто может быть обеспечено путем быстрого отключения поврежденного элемента. Поэтому электрические установки снабжаются автоматически действующими устройствами – релейной защитой, осуществляющими защиту от повреждений и некоторых ненормальных режимов. Подробнее об авариях…

Назначение устройств РЗ:

- автоматическое отключение поврежденного элемента от остальной, неповрежденной части электрической системы (электроустановки) с помощью выключателей;

- если повреждение непосредственно не нарушает работы электрической системы, допускается действие РЗ только на сигнал;

- реагирование на опасные, ненормальные режимы работы элементов электрической системы (например, перегрузки) с действием на сигнал или отключение.

Число автоматических отключений ВЛ в год ориентировочно можно определить по формулам:

где - длина сети, км. ().

Структурная схема взаимодействия технических средств, реагирующих на повреждения в электрических сетях, показана на рис. 2.5.

Краткое описание различных технических систем:

Средства диагностирования развивающихся повреждений в основном касаются трансформаторов и включают в себя анализ растворенных в масле газов, измерение и локализацию частичных разрядов, контроль теплового режима.

Фиксирующие индикаторы аварийного режима это устройства, измеряющие и запоминающие в момент КЗ в течение 0,08...0,12 с параметры аварийного режима (90 % линий 110-750 кВ оборудованы ими; они позволяют определить место повреждения в 30 % случаев неустойчивых КЗ с точностью до 5 % длины линии).

Системная автоматика (СА). Ее воздействие начинается либо после отключений, выполненных РЗ, либо при отказе РЗ. Объектом воздействия системной автоматики, как правило, является система в целом, и ее задача – предотвратить системные аварии, последствия которых могут быть катастрофическими. В состав СА входит противоаварийная автоматика, о которой подробнее рассказано далее.

Можно выделить следующие части системной автоматики, непосредственно воздействующие на элементы сети электроснабжения потребителя:

- линейная (сетевая) автоматика: автоматический ввод резерва (АВР), автоматическое повторное включение (АПВ);

- автоматическая частотная разгрузка (АЧР), позволяющая путем отключения второстепенных мощностей ограничить процесс снижения частоты тока (время срабатывания 5-7с). Пример схемы действия АЧР показан на рис. 2.6. На рисунке показаны очереди АЧР, каждая последующая очередь начинает отрабатывать, если действие предыдущей очереди не привело к остановке снижения частоты. Отнесение нагрузки к той или иной очереди осуществляется энергосистемой.

- автоматическое регулирование возбуждения (АРВ) – форсировка возбуждения генераторов сети;

- противоаварийная автоматика (ПА), которая препятствует возникновению системной аварии путем проведения операций по изменению баланса электрической и механической мощности в различных частях энергосистемы. Объектом воздействия ПА является вся электрическая система, и в дальнейшем она подробно рассматриваться не будет. Укажем только некоторые виды противоаварийной автоматики. АПНУ – автоматика предотвращения нарушения устойчивости, использующая отключение генераторов (ОГ), деление энергосистемы (ДС), отключение нагрузки (ОН). АЛАР – автоматика ликвидации асинхронного режима. Автоматика ограничения снижения частоты (АОСЧ) или ее повышения (АОСН).

На рис. 2.7 приведены этапы развития и прекращения аварийных режимов в энергосистеме.

Нормальный режим – режим, в котором все показатели энергетической системы находятся в допустимых пределах.

Вынужденный режим – режим, в котором все потребители включены, но какие–то параметры электрической системы вышли за границы допустимых пределов.

Аварийный режим – кратковременный переходной режим, связанный с нарушением нормального режима работы энергетической системы, электрической сети или участков сети, и продолжающийся до отключения поврежденного элемента.

Послеаварийный режим – режим, возникающий после отключения поврежденного элемента энергетической системы или сети, продолжающийся до восстановления нормальных условий работы, но длительностью не более суток.

Дополнительные определения по данной теме…

Обычно выделяют четыре основных свойства релейной защиты:

- быстродействие,

- селективность (избирательность),

- надежность,

- чувствительность.