Лекция 1. Н62 Релейная защита систем электроснабжения: Консп

ББК 31.27-05я73

УДК 621.316.925(075)

Никитин К.И.

Н62 Релейная защита систем электроснабжения: Консп. лекций/К.И. Никитин. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. 116 с.

Изложены основные положения релейной защиты систем электроснабжения. Рассмотрены принцип действия, расчет токов срабатывания, расчет уставок и проверка чувствительности защит ЛЭП, трансформаторов, двигателей и шин в плане дисциплины «Релейная защита систем электроснабжения». Приведены контрольные вопросы.

Для студентов дистанционной, очной, вечерней и заочной форм обучения специальности 140211 – Электроснабжение промышленных предприятий. Может быть использован для пополнения своих знаний в области релейной защиты инженерами и техниками, занимающимися эксплуатацией, монтажом, а также проектированием электроэнергетических систем.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Омского государственного технического университета.

Ó К.И. Никитин, 2006

Ó Омский государственный

технический университет, 2006

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 6

ЛЕКЦИЯ 1. 7

1.1 История релейной защиты и автоматики. 7

1.2 Назначение релейной защиты и автоматики. 7

1.3 Требования, предъявляемые к свойствам релейной защиты (РЗ) 9

1.4 Классификация защит. 10

1.5 Структура устройства РЗ. 10

1.6 Каналы связи устройств РЗА.. 12

1.7 Источники оперативного тока. 13

ЛЕКЦИЯ 2. 14

2.1 Измерительные преобразователи тока и напряжения. 14

2.2 Конструкция трансформатора тока. 14

2.3 Принцип действия. 15

2.4 Построение векторной диаграммы ТТ. 16

2.5 Погрешности трансформатора тока. 17

2.7 Активный ТТ. 18

2.8 Схемы соединений ТТ. 19

2.9 Коэффициенты трансформации ТТ. 22

2.10 Конструкция трансформатора напряжения (ТН) 22

2.11 Емкостный ТН.. 23

ЛЕКЦИЯ 3. 25

3.1 Токовые защиты линий электропередачи. 25

3.2 Первая ступень токовой защиты.. 25

3.3 Вторая ступень токовой защиты.. 26

3.4 Третья ступень токовой защиты.. 27

3.5 Карта селективности. 29

3.6 Токовые направленные защиты линий электропередачи. 30

3.7 Схемотехника токовых защит. 31

3.8 Токовые и токовые направленные защиты нулевой последовательности в сетях с заземленной нейтралью.. 32

3.9 Первая ступень токовой защиты нулевой последовательности. 32

3.10 Вторая ступень токовой защиты нулевой последовательности. 32

3.11 Третья ступень токовой защиты нулевой последовательности. 33

3.12 Схемотехника токовых защит нулевой последовательности. 33

3.13 Токовые и токовые направленные защиты нулевой последовательности в сетях с изолированной нейтралью.. 33

ЛЕКЦИЯ 4. 39

4.1 Дистанционные защиты ЛЭП.. 39

4.2 Характеристики срабатывания дистанционной защиты.. 39

4.3 Реализация реле сопротивления. 41

4.4 Первая ступень дистанционной защиты.. 42

4.5 Вторая ступень дистанционной защиты.. 42

4.6 Третья ступень дистанционной защиты.. 44

4.7 Особенности работы дистанционной защиты.. 46

ЛЕКЦИЯ 5. 49

5.1 Поперечная дифференциальная защита ЛЭП.. 49

5.2 Особенности работы поперечной дифференциальной защиты ЛЭП.. 50

5.3 Направленная поперечная дифференциальная защита ЛЭП.. 51

5.4 Продольная дифференциальная защита ЛЭП.. 51

5.5 Продольная дифференциальная защита ЛЭП с реле на обоих концах и проводным каналом. 52

5.6 Односистемная продольная дифференциальная защита ЛЭП с реле на обоих концах и проводным каналом. 54

5.7 Особенности работы продольных дифференциальных защит. 54

5.8 Продольная дифференциально-фазная высокочастотная защита. 55

ЛЕКЦИЯ 6. 58

6.1 Повреждения и ненормальные режимы работы трансформаторов. 58

6.2 Токовая отсечка. 58

6.3 Продольная дифференциальная защита. 59

6.4 Максимальная токовая защита. 62

6.5 Защита от перегрузки. 62

6.6 Газовая защита. 63

6.7 Специальная токовая защита нулевой последовательности с заземляющим проводом. 64

6.8 Специальная токовая защита нулевой последовательности. 65

6.9 Схема защиты трансформатора. 65

ЛЕКЦИЯ 7. 68

7.1 Ненормальные режимы работы и повреждения электродвигателей. 68

7.2 Токовая отсечка. 69

7.3 Продольная дифференциальная отсечка. 70

7.4 Защита от перегрузки. 71

7.5 Защита от понижения напряжения. 71

7.6 Защита от замыкания обмотки статора на корпус. 72

7.7 Защита от эксцентриситета ротора электрической машины.. 73

7.8 Защита от разрыва стержня «беличьей клетки» ротора. 74

7.9 Схема защиты ЭД с продольной дифференциальной защитой. 74

7.10 Защиты ЭД напряжением ниже 1000 В.. 75

ЛЕКЦИЯ 8. 77

8.1 Токовая отсечка шин без выдержки времени. 77

8.2 Дифференциальная защита шин. 77

8.3 Токовая отсечка шин с выдержкой времени. 79

8.4 Максимальная токовая защита. 81

8.5 Защита секционного выключателя. 82

8.6 Дуговая защита шин. 82

8.6.1 Дуговая защита клапанного типа. 83

8.6.2 Защита на фотоэлементах. 83

8.6.3 Оптическая логическая защита. 83

ЛЕКЦИЯ 9. 84

9.1 Микропроцессорные устройства РЗА. 84

9.2 Виды МП защит. 84

9.3 Особенности расчета уставок срабатывания МП.. 85

9.4 Типовые схемы подключения МП защит различных электроустановок. 0

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ. 92

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 95

ПРИЛОЖЕНИЯ.. 97

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Условные буквенные и графические обозначения основных элементов РЗА.. 97

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Характеристики электромеханических реле. 99

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Сравнительные характеристики базовых микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики для сети с U = 6-35 кВ.. 113

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время электрическая энергия является самым универсальным видом энергии. Удобство транспортировки, распределения и преобразования во все известные человеку виды энергии делает ее (электрическую энергию) незаменимой во всех отраслях промышленного и агрономического хозяйства. Электрические станции, сети и подстанции объединены в глобальные электроэнергетические системы, в которых действуют законы больших чисел. Высока вероятность повреждений элементов и ненормальных режимов работы электроэнергетической системы, которые могут привести в наихудшем случае к ее полному разделению и остановкам всех ее энергоустановок. Поэтому повышенные требования предъявляются к надежности всех элементов системы, а также к резервированию и дублированию электроэнергетических установок, к возможности передачи электрической энергии на большие расстояния и др. В связи с вышесказанным релейная защита и автоматика (РЗА) играет одну из ключевых ролей в безотказной работе электроэнергетической системы. Автор надеется что краткий курс лекций «Релейная защита систем электроснабжения» окажет существенную помощь в освоении данной дисциплины.