РЗА ДЗ. Релейная защита

Название	Релейная защита
Дата	22.01.2022
Размер	65.95 Kb.
Формат файла
Имя файла	РЗА ДЗ.docx
Тип	Документы #338530

Релейная защита — комплекс устройств, предназначенных для быстрого, автоматического выявления и отделения от электроэнергетической системы повреждённых элементов этой электроэнергетической системы в аварийных ситуациях с целью обеспечения нормальной работы всей системы. Действия средств релейной защиты организованы по принципу непрерывной оценки технического состояния отдельных контролируемых элементов электроэнергетических систем. Релейная защита (РЗ) осуществляет непрерывный контроль состояния всех элементов электроэнергетической системы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений РЗ должна выявить повреждённый участок и отключить его от ЭЭС.

по отношению к РЗА предъявляются следующие требования:

а) Селективность. При возникновении аварийной ситуации должен быть отключен только тот участок, на котором обнаружен ненормальный режим работы. Все остальное электрооборудование должно работать.

б) Чувствительность. Релейная защита должна реагировать даже на самые минимальные значения аварийных параметров (заданы уставкой срабатывания).

в) Быстродействие. Чем быстрее реле сработает, тем меньше шанс повреждения электрооборудования.

г) Надежность. аппараты должны выполнять свои защитные функции в заданных условиях эксплуатации.

2. Конструкция и принцип работы реле

Реле – коммутационное устройство (КУ), соединяющее или разъединяющеецепь электронной или электрической схемы при изменении входных величин.
Реле представляет собой катушку, состоящую из немагнитного основания, на которое намотан провод из меди с тканевой или синтетической изоляцией, но чаще всего с диэлектрическим лаковым покрытием. Внутри катушки установленной на нетокопроводящее основание, размещается металлический сердечник. Также в устройстве имеются пружины, якорь, соединительные элементы и пары контактов.

При подаче тока на обмотку электромагнита (соленоида) сердечник притягивает якорь, который соединяется с контактом и электрическая или электронная цепь замыкается. При снижении силы тока до определенного значения, якорь, под действием пружины, возвращается на исходную позицию, вследствие чего происходит размыкание цепи.

3.Виды реле: устройство, область применения. Принципы выполнения и действия электромагнитных реле.

Реле - называется электрическое устройство, которое предназначается для осуществления коммутации различных участков электрических схем при изменении электрических или неэлектрических входных воздействий. Принцип работы электромагнитных реле основан на применении электромагнитных сил, которые возникают в металлическом сердечнике во время прохождения электрического тока по виткам его катушки. В исходном положении якорь удерживается пружиной. При подаче напряжения электромагнит притягивает якорь, преодолевая её усилие, и замыкает или размыкает контакты в зависимости от конструкции реле. После отключения напряжения пружина возвращает якорь в исходное положение.

По конструктивным особенностям исполнительных элементов электромагнитные реле делятся на:

Контактные реле, которые оказывают воздействие на силовую цепь группой электрических контактов. Их разомкнутое или замкнутое состояние способно обеспечить коммутацию (разрыв или соединение) выходной силовой цепи.

Бесконтактные реле оказывают действие на силовую цепь методом резкого изменения ее параметров (емкости, индуктивности, сопротивления), либо силы тока и напряжения.

По области применения реле:

Сигнализации.

Защиты.

Цепей управления.

По виду напряжения управления:

Переменного тока.

Постоянного тока (поляризованные и нейтральные).
4.Конструкция электромагнитных реле тока и напряжения

Реле тока применяют для контроля силы тока в электрической цепи и передачи информации о контролируемой величине типа «больше» или «меньше» в другую цепь

Реле напряжения применяют для контроля уровня напряжения в электрической цепи и передачи информации о контролируемой величине в другую цепь с помощью коммутирующего контакта.

Реле тока и реле напряжения имеют одинаковую структуру, но функциональные части реле имеют конструктивные отличия. Существенно отличие в исполнении электромагнитной (втягивающей) катушки электромагнитного механизма реле. У реле тока обмотка катушки выполнена толстым проводом и имеет небольшое количество витков, что обеспечивает малое сопротивление протекающему по ней току. Сопротивление обмотка катушки реле напряжения большое. Оно создается большим количеством витков тонкого провода. Обмотку обычно включают на полное напряжение сети.

Реле тока классифицируются по двум основным признакам:

Первичные чаще всего встроены в конструкцию выключателя, и являются его частью. Они применяются в основном в электрических сетях напряжением до 1000 В.
Вторичные включаются в цепь посредством трансформатора тока, который подключается к питающей шине или кабелю. Трансформатор снижает ток до значения, которое подходит для функционирования реле. В качестве примера можно рассмотреть трансформатор тока, имеющий кратность 100 : 5. Он способен контролировать значение тока до 100 ампер, применяя для этого реле с допускаемой величиной наибольшего тока всего в 5 ампер.

Вторичные реле тока в свою очередь разделяются на виды:

Индукционные реле.
Электромагнитного действия.
Дифференциальные модели.
Реле на интегральных микросхемах.

Индукционные

Такой вид реле работает на основе взаимодействия между током, индуцированным в некотором проводнике, и переменным магнитным потоком. Вследствие этого они используются на переменном токе в качестве защитного реле косвенного действия.

Имеющиеся виды индукционных реле делятся на 3 группы:

С рамкой.
С диском.
Со стаканом.

Электромагнитные

Нейтральные реле реагируют одинаково на постоянный ток, проходящий в обмотке, в любом направлении. По типу движения якоря реле делятся на два вида: с угловым перемещением якоря, и с втягивающим якорем.

Поляризованные реле включают в себя аналогичные элементы, однако отличаются наличием двух обмоток, двух сердечников, постоянным магнитом и контактной тягой. Поляризованные реле срабатывают в зависимости от того, какой полярности пришел сигнал управления.

Реле переменного тока имеет отличие от модели постоянного тока в том, что работает от переменного тока непосредственно от сети. При равных размерах конструкции, величина силы у реле переменного тока в два раза ниже, чем у реле, работающего на постоянном токе.

5.Реле времени, указательные реле, их назначение, конструктивные особенности.

Реле́ вре́мени — реле, предназначенное для создания независимой выдержки времени и обеспечения определённой последовательности работы элементов схемы. Реле времени применяется в случаях, когда необходимо автоматически выполнить какое-то действие не сразу после появления управляющего сигнала, а через установленный промежуток времени.

С пневматическим замедлением

Реле времени с пневматическим замедлением имеет специальное замедляющее устройство — пневматический демпфер. Регулировка выдержки осуществляется изменением сечения отверстия для забора воздуха,

Этот тип реле времени обеспечивает выдержку времени от 0,4 до 180 с, с точностью срабатывания 10 % от установки.

С часовым или анкерным механизмом

Реле времени с анкерным или часовым механизмом работает за счёт пружины, которая заводится под действием электромагнита, и контакты реле срабатывают только после того, как анкерный механизм отсчитает время, выставленное на шкале. Разновидность подобных реле используется в мощных (на токи в сотни и тысячи ампер) автоматических выключателях на напряжение 0,4-10 кВ. Составные части такого реле — механизм замедления и токовая обмотка, взводящая его пружину. Скорость хода механизма зависит от затяжки пружины, то есть от тока в обмотке, по окончании хода механизм вызывает отключение автомата, тем самым выполняя функции тепловой защиты от перегрузок, не нуждаясь при этом в коррекции по температуре окружающего воздуха.

Этот тип реле времени обеспечивает выдержку времени от 0,1 до 20 с с точностью срабатывания 10 % от установки.

Моторные реле времени

Моторные реле времени предназначены для отсчета времени от 10 с до нескольких часов. Оно состоит из синхронного двигателя, редуктора, электромагнита для сцепления и расцепления контактов двигателя с редуктором.

Электронные реле времени

В электронных реле для получения временной задержки используются различные аналоговые и цифровые схемотехнические решения. Как правило это интегральные (аналоговые) цепи или цифровые логические устройства (таймеры). Встречаются также реле времени на основе элементов микропроцессорной техники.

Указательные реле предназначены для информирования о причинах блокировки или обесточивания схем оперативного управления, в случае выхода параметров за определенные пределы

Механизм устройства представлен защелкой с пружинной, которая принудительно взводится и фиксируется до тех пор, пока не сработает электромагнит. Он, в свою очередь, освободит защелку с пружиной, замыкая или размыкая контакты и визуально сигнализируя персоналу о факте срабатывания.

Указательный тип реле применяется для сигнализации аварийных состояний в сетях переменного и постоянного тока. Также сигнализация используется в цепях измерения изоляции, номинального тока, дифференциального тока и прочих параметров.

6.Реле контроля напряжения, назначение, конструктивные особенности.

В схемах АВР трехфазной сети реле контроля напряжения обеспечивает постоянный контроль за питающим напряжением основного ввода. В случае снижения или повышения напряжения на основном вводе, неисправности или обрыва любой из фаз реле производит переключение потребителя на резервный ввод, тем самым, обеспечивая защиту электрооборудования от аварийных режимов электрической сети.

Реле также контролирует порядок чередования фаз (фазировка), что позволяет определить корректность питающего напряжения, приходящего к потребителю.

устройство: индикация нормального и аварийного состояния сети, измерительная и силовая часть.

Измерительная часть, как правило, имеет регулируемую уставку нижнего и верхнего порогов напряжения, регулировку задержки срабатывания реле.
Силовая часть представляет собой обычное электромагнитное реле, контакты которого задействуют в схемах управления систем АВР.

7.Конструкция трансформатора тока нулевой последовательности

Трансформаторы тока нулевой последовательности предназначены для питания схем релейной защиты от замыкания на землю отдельных жил трехфазного кабеля путем трансформации, возникших при этом токов нулевой последовательности, устанавливаются на кабель в комплектных распределительных устройствах (КРУ) внутренней установки.

Принцип действия трансформатора тока нулевой последовательности заключается в своевременном обнаружении превышения значения нормальной суммы трех фаз тока (которая в нормальном режиме должна равняться нулю) и следующее за ним отключение сети. Работает это следующим образом: подключенный ко вторичной обмотке трансформаторного оборудования амперметр фиксирует появление токов нулевой последовательности, после чего коммутационная установка отключит сеть, благодаря чему предотвращается замыкание.

Трансформаторы выполнены в виде опорной конструкции с неразрезным и разрезным магнитопроводом соответственно. Магнитопровод изготовлен из электротехнической стали. Вторичная обмотка намотана на магнитопровод. Роль первичной обмотки выполняет трехфазный кабель распредустройства, пропущенный через окно трансформаторов. Главная изоляция между токопроводящими жилами кабеля и вторичной обмоткой трансформаторов обеспечивается изоляцией кабеля. Рабочее положение любое. Корпус трансформаторов выполнен из эпоксидного компаунда, который обеспечивает защиту обмотки от механических и климатических воздействий. Разрезные части трансформатора соединяются при помощи болтов. Выводы вторичных обмоток расположены на корпусе трансформаторов. Трансформаторы не подлежат заземлению, так как их корпус выполнен из эпоксидной смолы не имеет подлежащих заземлению металлических частей. Вторичная обмотка трансформатора тока должна быть заземлена.

8.Токовые защиты. Принципы выполнения и действия максимальной токовой защиты (МТЗ).

Назначение: защита объектов от токов, превышающих номинальные величины с учетом коэффициентов:

надежности срабатывания и возврата реле;
самозапуска схемы.

Такая отстройка создается для устранения возможностей ложных срабатываний при номинальном режиме.

Состав зашиты

В комплект входят:

измерительный орган из реле тока, выставленного на срабатывание минимально возможной нагрузки при возникновении металлического замыкания в конце защищаемой зоны (или чувствительности);
промежуточное реле, на обмотку которого подается напряжение от сработавшего контакта измерительного органа. Выходной контакт промежуточного органа воздействует непосредственно на соленоид отключения силового выключателя, отключает его.
реле времени, создающим задержку на срабатывание выключателя в целях обеспечения ступеней селективности.

Технической характеристикой МТЗ является коэффициент чувствительности, определяющий отношение токов междуфазного КЗ в конце линии к фактическому срабатыванию максимальной защиты. Для МТЗ он выбирается ≥1,5 для дальнего резервирования и ≥1,2 — внутри собственной зоны.

Максимально-токовые защиты по виду время-токовой характеристики подразделяются:

МТЗ с независимой от тока выдержкой временем
МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени
МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени

Применяются также комбинированный вид защиты МТЗ — максимально-токовая защита с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения.

9.Токовая отсечка, принцип действия. Ступенчатая токовая защита.

Назначение: максимально быстрая ликвидация коротких замыканий, возникающих в начале (минимум порядка 20% протяженности) рабочей зоны, хотя она в отдельных случаях может применяться и для всей линии полностью.

В комплект токовой отсечки входят:

измерительный орган из реле тока, выставленного на срабатывание минимально возможной нагрузки при возникновении металлического замыкания в конце защищаемой зоны (или чувствительности);
промежуточное реле, на обмотку которого подается напряжение от сработавшего контакта измерительного органа. Выходной контакт промежуточного органа воздействует непосредственно на соленоид отключения силового выключателя, отключает его.

Как правило, этих двух реле бывает достаточно. В качестве исключения в состав токовой отсечки может быть введено реле времени, которое включается в логическую схему между измерительным и исполнительным органами для создания временно́й задержки срабатывания нескольких защит в целях их селективности.

Для обеспечения контроля действия цепей управления и отключения в схему вводятся цепи сигнализации на основе указательных блинкеров , которые помогают оперативному персоналу анализировать состояние схемы и работу защит.

Технической характеристикой токовой отсечки является коэффициент чувствительности, определяющий отношение токов трёхфазного КЗ в начале линии к фактическому срабатыванию отсечки. Для токовой отсечки он выбирается ≥1,2.

При совместном использовании максимальной токовой защиты и токовой отсечки обеспечивается надежная защита линии на всем ее протяжении. Сочетание токовой отсечки и максимальной токовой защиты носит название токовой защиты ступенчатой характеристикой выдержки времени. Такая защита может быть двухступенчатой или трехступенчатой. В двухступенчатой защите в качестве первой ступени используется отсечка; второй ступенью является максимальная токовая защита. В трехступенчатой защите вторая ступень представляет собой отсечку с выдержкой времени; максимальная токовая защита образует третью ступень. Назначением второй ступени защиты является отключение поврежденной линии при возникновении к.з. вне зоны действия первой ступени, т.е. в конце линии, а третья ступень резервирует действие защит смежного участка сети.

10.Защита от замыканий на землю в электрических сетях. Защита кабельных линий напряжением 6-10 кВ.

Релейная защита кабельных линий 6 и 10 кВ со стороны источника питания осуществляется как от многофазных (междуфазных) КЗ, так и от однофазных замыканий на землю (033).

Выполняется в виде:

селективной защиты, действующей на сигнал; допускается также выполнение селективной защиты с действием на отключение линий, питающих электроустановки, имеющие резервное питание, а также электроустановки сети СН электростанций;

селективной (устанавливающей поврежденное присоединение или направление) и неселективной резервной защит, действующих на отключение, когда это необходимо по требованиям безопасности; селективная защита устанавливается на всех отходящих линиях, питающих сеть, где отключение необходимо по требованиям безопасности;

устройства контроля изоляции; при этом отыскание поврежденного элемента осуществляется специальными устройствами
Специализированной защитой кабельной линии (КЛ) является токовая защита от однофазных замыканий на землю, которая применяется всегда

Защита от ОЗЗ может быть направленной и ненаправленной, причем основная защита такой линии (МТЗ) всегда ненаправленная.

Для защиты используются трансформаторы тока нулевой последовательности

Коэффициент чувствительности при замыкании на землю не нормируется и не определяется

11.Виды защит линий электропередач, их назначение

Для быстрого отключения поврежденных линий они должны быть оборудованы релейной защитой, действующей на отключение.
При этом в электрических сетях, работающих с заземленными нулевыми точками трансформаторов, должна действовать на отключение как защита от междуфазных, так и от однофазных к. з., а в сети, работающей с изолированными нулевыми точками трансформаторов, только защита от междуфазных к. з.

Для защиты линий с односторонним питанием применяются: максимальная токовая защита, токовая отсечка, токовая поперечная дифференциальная защита параллельных линий, направленная токовая поперечная дифференциальная защита параллельных линий.

Для защиты линий с двусторонним питанием, кроме указанных выше защит, применяются: максимальная направленная защита, направленная отсечка, продольная дифференциальная защита, дистанционная защита, высокочастотная защита.

12.Дифференциальные защиты линий.

Дифференциальные защиты линий – защиты, непосредственно сравнивающие электрические величины в заданных местах защищаемых линий. Дифференциальные защиты линий являются абсолютно селективными, выполняются без выдержек времени.
Различают продольные и поперечные дифференциальные защиты линий.

Продольная дифференциальная защита линии (продольная ДЗЛ, ДЗЛ) подключается на токи по концам защищаемой линии таким образом, чтобы в нормальных режимах и при внешних КЗ геометрическая сумма векторов токов была равна нулю, а при КЗ на защищаемой линии – току КЗ.

Поперечная дифференциальная защиты линий (поперечная ДЗЛ) подключается на разность токов параллельных линий. При внешнем КЗ по параллельным ЛЭП протекают одинаковые по величине и направлению токи, в связи с чем дифференциальный ток в защите равен нулю. При КЗ на одной из линий дифференциальный ток приобретает значительную величину, достаточную для срабатывания защиты. Для определения отключаемой цепи в защите используется орган направления мощности. Поперечная дифференциальная защиты линий применяется для защиты параллельных линий с одинаковыми или незначительно различающимися параметрами.

13.Виды защит силовых трансформаторов, их назначение

Для защиты понижающих трансформаторов от повреждений и ненормальных режимов применяются следующие основные типы релейной защиты.
1.   Продольная дифференциальная защита — от коротких замыканий в обмотках и на их наружных выводах, для трансформаторов мощностью, как правило, 6,3 MB-А и выше; с действием на отключение трансформатора.
2.   Токовая отсечка без выдержки времени — от коротких замыканий на наружных выводах ВН трансформатора со стороны питания и в части обмотки ВН, для трансформаторов, не оборудованных продольной дифференциальной защитой; с действием на отключение.
3.   Газовая защита — от всех видов повреждений внутри бака (кожуха) трансформатора, сопровождающихся выделением газа из трансформаторного масла, а также от понижения уровня масла, для масляных трансформаторов мощностью, как правило, 6,3 MB-А и выше; с действием на сигнал и на отключение.
4.   Максимальная токовая защита (с пуском или без пуска по напряжению) — от сверхтоков, обусловленных внешними междуфазными короткими замыканиями на сторонах НН или СН трансформатора, для всех трансформаторов, независимо от мощности и наличия других типов релейной защиты; с действием на отключение.
5.   Специальная токовая защита нулевой последовательности, устанавливаемая в нулевом проводе трансформаторов — от однофазных к.з. на землю в сети НН, работающей с глухозаземленной нейтралью (как правило, 0,4 кВ); с действием на отключение.

14.Дифференциальная защита трансформатора.

Дифференциальная защита применяется в качестве основной защиты трансформаторов при повреждениях их обмоток, на вводах и ошиновке.

Дифференциальная защита основана на принципе сравнения величин токов в начале и в конце защищаемого участка, например и начале и конце обмоток силового трансформатора, генератора и т. п. В частности, участок между трансформаторами тока, установленными на высшей и низшей сторонах силового трансформатора, считается защищаемой зоной.

С обеих сторон трансформатора устанавливаются трансформаторы тока, вторичные обмотки которых включены последовательно. Параллельно им подключается токовое реле . Если характеристики трансформаторов тока будут одинаковы, то в нормальном режиме, а также при внешнем коротком замыкании токи во вторичных обмотках трансформаторов тока будут равны, разность их будет равна нулю, ток через обмотку токового реле протекать не будет, следовательно, защита действовать не будет.

При коротком замыкании в трансформаторе и в любой точке защищаемой зоны, например в обмотке трансформатора, по обмотке реле будет протекать ток, и если его величина будет равна току срабатывания реле или больше его, то реле сработает и через соответствующие вспомогательные приборы произведет двустороннее отключение поврежденного участка. Эта система будет действовать при междуфазных и межвитковых замыканиях.

Дифференциальная защита обладает высокой чувствительностью и является быстродействующей, так как для нее не требуется выдержки времени, она может выполняться с мгновенным действием, что и является ее главным положительным свойством. Однако она не обеспечивает защиты при внешних коротких замыканиях и может вызывать ложные отключения при обрыве в соединительных проводах вторичной цепи.

15.Газовая защита трансформатора.

Газовая защита трансформаторов является наиболее чувствительной и универсальной защитой от внутренних повреждений. Она устанавливается на трансформаторах с масляным охлаждением, имеющих расширитель для масла.

Этот вид защиты основан на том, что любые повреждения в трансформаторе, включая повышенный нагрев масла, приводят к химическому разложению трансформаторного масла, а также органических материалов изоляции обмотки, в результате чего внутри трансформатора происходит выделение газа. Этот газ воздействует на специальные приборы газовой защиты, которые подают сигнал предупреждения или производят отключение трансформатора.

Газовая защита реагирует на такие повреждения, как междувитковое замыкание в обмотках трансформатора, на которые дифференциальная и максимально-токовая защита не реагирует; так как в подобных случаях величина тока замыкания оказывается недостаточной для срабатывания защиты.

Характер повреждения в трансформаторе и размеры повреждения сказываются на интенсивности образования газа. Если повреждение развивается медленно, чему соответствует медленное газообразование, то защита дает предупреждающий сигнал, но отключение трансформатора не производит.

Интенсивное и даже бурное газообразование, свидетельствующее о коротком замыкании, создает в системе газовой защиты сигнал такой величины, который помимо предупреждения вызывает отключение неисправного трансформатора. Газовая защита трансформаторов вызывает предупреждающий сигнал и в том случае, когда понижается уровень масла в баке.

Газовая защита трансформаторов осуществляется при помощи специальных газовых реле, монтируемых в металлический кожух, врезанных в маслопровод между баком и расширителем.

16.Резервирование действия релейных защит и выключателей. Принцип выполнения УРОВ

Применяют два способа резервирования:

1. Резервирование, осуществляемое защитами смежных участков (дальнее резервирование).

2. Резервирование, осуществляемое защитами и выключателями той подстанции, где произошел отказ.

Во втором случае для резервирования защиты на каждом присоединении устанавливаются две защиты (основная и резервная), взаимно резервирующие друг друга.

Для резервирования выключателей предусматривается специальное устройство резервирования отказа выключателей (УРОВ). Это устройство запускается от защит отказавшего выключателя и действует на отключение всех присоединений данной подстанции, непосредственно питающих не отключившееся КЗ. Второй способ резервирования называется местным или ближним резервированием.

Дальнее резервирование

Два способа дальнего резервирования представлены на рис. 65.

По первому способу комплект защиты используется как в качестве основного, так и в качестве резервного комплекта для следующего участка.

Во второму способу дополнительная, резервная защита, устанавливаемая на линии резервирует КЗ на следующем участке, а так же действует при отказе основной защиты своего участка.

В качестве резервных защит используются токовые защиты нулевой последовательности – для отключения КЗ на землю и МТЗ или дистанционные защиты для ликвидации междуфазных КЗ.

Ближнее резервирование

Данный способ получил распространение на подстанциях, где дальнее резервирование оказывается нечувствительным, или неселективным.

В случае отказа выключателя, его защита , по истечение времени, достаточного для прекращения КЗ, при нормальной работе выключателя и защиты поврежденного присоединения, действует на отключение всех выключателей, через которые продолжается питание повреждения.

УРОВ не может резервировать отказ самой защиты. Поэтому используют второй (дублирующий) комплект защиты, для резервирования отказа основной защиты. Обе защиты выполняются независимыми друг от друга. Для этого защиты включаются на отдельные трансформаторы тока, оперативные цепи должны питаться от разных предохранителей и иметь разные выходные промежуточные реле.

УРОВ

При срабатывании УРОВ отключает все присоединения одной секции или системы шин подстанции или электростанции. Поэтому ложное действие УРОВ может привести к нарушению работы подстанции или электростанции. Так как пуск УРОВ осуществляется от защит всех присоединений, то вероятность ложной работы УРОВ больше, чем у других защит.

Для исключения ложной работы схема УРОВ выполняется с двумя независимыми друг от друга пусковыми органами, одним – является защита присоединения, а вторым – дополнительное пусковое устройство, контролирующие наличие КЗ в зоне действия УРОВ. Второй пусковой орган не позволяет работать УРОВ при отсутствии КЗ.

17.Защита асинхронных двигателей от междуфазных КЗ и перегрузок

Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ), на двигателях напряжением выше 1000 В должны устанавливаться следующие устройства релейной защиты:

- защита от междуфазных коротких замыканий;

- защита от замыканий на землю;

- защита от двойных замыканий на землю;

- защита от перегрузки.

Применяемые для этой цели виды защиты зависят от мощности электродвигателей:

В качестве защиты от междуфазных КЗ при мощности двигателей до 5000 кВт применяется токовая отсечка. Она может применяться и для двигателей большей мощности, не имеющих фазных выводов со стороны нейтрали двигателя. При двигателях большей мощности, а также если токовая отсечка для двигателей меньшей мощности не удовлетворяет требованиям чувствительности, применяется дифференциальная защита при условии, что эти двигатели имеют выводы со стороны нейтрали.

Защита от перегрузки требуется для двигателей, подверженных перегрузке по технологическим причинам, или с особо тяжелыми условиями пуска. Защиту от перегрузки согласно нормам , можно выполнять с зависимой или независимой выдержкой времени. Защита от перегрузки может действовать на разгрузку механизма по технологическим цепям или сигнал: – 1-я ступень и на отключение – 2-я ступень. Выдержка времени защиты от перегрузки при токе, равном пусковому току двигателя, выполняется большей времени его пуска. Как правило, при таком выполнении защиты двигателя имеется значительный тепловой запас – обычные двигатели по температуре выдерживают не менее двух пусков подряд. Это дает возможность выполнить действие такой защиты от перегрузки на разгрузку механизма.

Существуют специальные защиты от перегрузки с зависимой характеристикой, совпадающей с тепловой, которая определяет тепловое состояние двигателя и позволяет полнее использовать его перегрузочную способность. Параметры этой характеристики зависят от данных самого электродвигателя: системы охлаждения, допустимой температуры для изоляции двигателя, исходной температуры двигателя или помещения.

18.Режимы работы трансформаторов и автотрансформаторов
Режим работы силового трансформатора определяется его нагрузкой, напряжением на обмотках, температурой масла, обмоток, условиями окружающей среды и другими параметрами. Можно выделить три режима работы трансформатора: нормальный режим работы, режим перегрузки и аварийный режим.

Нормальный режим работы характеризуется условиями (рабочими параметрами), при которых трансформатор может проработать весь гарантированный заводом-изготовителем срок службы. К нормальному режиму относятся следующие режимы: номинальный режим, режим холостого хода, режим параллельной работы и др.

Номинальный режим трансформатора соответствует его работе с номинальным напряжением, номинальной нагрузкой при температуре окружающей среды (воздуха) +20°С. Данный режим является идеализированным. Нормальный нагрузочный режим. Практически при работе трансформатора его параметры отклоняются от номинальных, эти отклонения в нормальном режиме лежат в пределах допустимых стандартами, техническими условиями и другими нормативными документами.

Режим холостого хода характеризуется работой трансформатора без нагрузки. С точки зрения эксплуатации данный режим является нежелательным, так как связан с непроизводственными расходами электроэнергии.

Режим параллельной работы трансформаторов допускается при условии, что ни один из них не будет перегружен. Это достигается при соблюдении следующих условий: группы соединений обмоток трансформатора должны быть одинаковы; коэффициенты трансформации не должны отличаться более чем на 0,5%; соотношение номинальных мощностей трансформаторов должно быть не более 1:3; напряжения короткого замыкания должны отличаться не более чем на 10%; должна быть выполнена фазировка трансформаторов.

Режим перегрузки характеризуется отклонением параметров трансформатора (нагрузка, температура) за пределы, установленные нормативными документами для нормального нагрузочного режима. При длительной работе трансформатора в режиме перегрузки происходит сокращение срока его службы. Перегрузка трансформатора может быть систематической, вызванной суточными изменениями графиков нагрузки, и аварийной, вызванной аварийным отключением какого-либо элемента системы электроснабжения. Режим перегрузки трансформатора допускается стандартами и техническими условиями в течении определенного времени (ГОСТ 14209-97).

Аварийный режим работы трансформатора связан со значительными отклонениями параметров трансформатора от номинальных значений. Работа трансформатора в данном режиме недопустима, так как может привести к его значительным повреждениям. Аварийный режим работы может быть связан с внутренними повреждениями в трансформаторе или с внешними повреждениями в системе электроснабжения. Признаками возникновения аварийного режима связанного с внутренними повреждениями может быть: сильный и неравномерный шум или потрескивание внутри бака трансформатора; повышенный нагрев трансформатора при нагрузке, не превышающей номинальную и нормальной работе охлаждающих устройств; выброс масла из расширителя или разрыв диафрагмы выхлопной трубы; течь масла или уменьшение уровня масла ниже уровня масломерного стекла в расширителе. Аварийный режим, связанный с внутренними повреждениями трансформатора, как правило, отключается газовой или дифференциальной защитами. Аварийный режим, связанный с внешними повреждениями, как правило, характеризуется значительным увеличением тока трансформатора и отключается максимальной токовой защитой

19.Системы измерений на электростанциях и подстанциях.

Контроль за режимом работы основного и вспомогательного оборудования на электростанциях и подстанциях осуществляется с помощью контрольно-измерительных приборов, которые контролируют ряд параметров. Основными параметрами являются ток I и напряжение U. Остальные параметры: фаза(φ), мощность (P, Q), энергия (W), частота (f), определяются на основе информации о токе и напряжении.

Приборы могут быть показывающего типа (показывают текущее значение контролируемого параметра), регистрирующего (регистрируют контролируемый параметр в течение длительного времени с целью анализа работы установки) и интегрирующего (интегрируют некоторый параметр по времени, обычно это счетчики активной и реактивной энергии)

В зависимости от величин рабочего напряжения и тока, включение контрольно-измерительных приборов может быть непосредственным или через измерительные трансформаторы тока и напряжения, причем в по-

следнем случае, как правило, применяется раздельное питание токовых обмоток контрольно-измерительных приборов, релейной защиты и автома-

тики.

Для мощных генераторов измерительные приборы устанавливаются на главном (для ТЭЦ) или блочном щите управления (для КЭС). В машин-

ном зале на тепловом щите турбины устанавливаются ваттметр и частото-

мер.

На рабочих и резервных трансформаторах и линиях, питающих сек-

ции собственных нужд станции, устанавливаются: амперметры, ваттметры и счетчики активной энергии.

На электродвигателях собственных нужд напряжением 6 - 10 кВ и на мощных двигателях напряжением380 В устанавливают амперметры и счетчики активной энергии, а на остальных двигателях - только по одному амперметру.
20.Общая характеристика процесса короткого замыкания: виды КЗ, причины и последствия КЗ.

Короткое замыкание (КЗ) — электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу^[1]. Короткое замыкание может возникать в результате нарушения изоляции токоведущих элементов или механического соприкосновения неизолированных элементов. Также коротким замыканием называют состояние, когда сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания.

В трёхфазных электрических сетях различают следующие виды коротких замыканий

однофазное (замыкание фазы на землю или нейтральный провод);

двухфазное (замыкание двух фаз между собой);

двухфазное на землю (две фазы между собой и одновременно на землю);

трёхфазное (три фазы между собой)

В электрических машинах возможны короткие замыкания:

межвитковые — замыкание между собой витков обмоток ротора или статора, либо витков обмоток трансформаторов;

замыкание обмотки на металлический корпус.

При коротком замыкании резко и многократно возрастает сила тока, протекающего в цепи, что, согласно закону Джоуля — Ленца приводит к значительному тепловыделению, и, как следствие, возможно расплавление электрических проводов, с последующим возникновением возгорания и распространением пожара.

Короткое замыкание в одном из элементов энергетической системы способно нарушить её функционирование в целом — у других потребителей может снизиться питающее напряжение, что может привести к повреждению устройства; в трёхфазных сетях при коротких замыканиях возникает асимметрия напряжений, нарушающая нормальное электроснабжение. В больших энергосетях короткое замыкание может вызывать тяжёлые системные аварии.

21.Перенапряжение от прямого удара молнии. Перенапряжения возникающие при отключении и включении.

Внутренние перенапряжения возникают в электрических установках при резких изменениях режима их работы, главным образом в результате коммутаций (при включениях или отключениях тока, при коротких замыканиях на землю и т.п.). Коммутация сопровождается переходным процессом, после которого устанавливается новый режим работы установки. Соответственно различают кратковременные (порядка единиц и десятков мсек) коммутационные перенапряжения и длительные перенапряжения. установившегося режима. Коммутационные перенапряжения, вызываемые повторными зажиганиями и гашениями электрической дуги в цепях с ёмкостной проводимостью, получаются при отключении ненагруженных линий, при замыкании на землю через дугу одной из фаз трёхфазной системы с изолированной нейтралью .

Разовые перенапряжения связаны с разрядами молнии непосредственно в токопроводящие части электрической установки (перенапряжения прямого удара) или в землю вблизи установки (индуктированные перенапряжения). При прямом ударе весь ток молнии проходит в землю через пораженный объект. Падение напряжения на сопротивлении этого объекта и даёт перенапряжение, которое может достигать нескольких Мв. Длительность перенапряжения, возникшего при прямом ударе молнии, невелика (порядка десятков мксек), однако не исключается многократный разряд молнии по одному и тому же пути. Изоляция электрических установок самого высокого напряжения не может выдержать перенапряжения прямого удара; для надёжной работы установок необходимо осуществление ряда защитных мероприятий: грозозащита.

Индуктированные перенапряжения возникают на проводах линий электропередачи вследствие резкого изменения электромагнитного поля вблизи земли во время удара молнии. Амплитуда индуктированных перенапряжения обычно не превышает 400—500 кв, и они представляют опасность только для электрических установок с номинальным напряжением 35 кв и ниже.

Защита высоковольтного оборудования ПС от грозовых и коммутационных перенапряжений осуществляется:

от прямых ударов молнии — стержневыми и тросовыми молниеотводами;

от набегающих волн с отходящих линий — молниеотводами (от прямых ударов молнии на определенной длине этих линий) и защитными аппаратами, устанавливаемыми на подходах и в РУ, к которым относятся разрядники вентильные (РВ), ОПН, разрядники трубчатые (РТ) и защитные искровые промежутки.

22.Методы расчета токов трехфазного КЗ.

Рассчитать трёхфазное короткое замыкание — это значит определить токи и напряжения, имеющие место при этом виде повреждения как в точке к. з., так и в отдельных ветвях схемы.

Промежуток времени, в течение которого происходит изменение величины тока к. з., называется переходным процессом. После того как изменение величины тока прекращается и до момента отключения короткого замыкания продолжается установившийся режим к. з. В зависимости от того, производится ли выбор уставок релейной защиты или проверка электрооборудования на термическую и динамическую устойчивость, могут интересовать значения тока в разные моменты времени к. з.

Поскольку всякая сеть имеет определённые индуктивные сопротивления, препятствующие мгновенному изменению тока при возникновении короткого замыкания, величина его не изменяется скачком, а нарастает по определённому закону от нормального до аварийного значения.

Для упрощения расчёта и анализа ток, проходящий во время переходного процесса к. з., рассматривают как состоящий из двух составляющих: апериодической и периодической.

Расчет токов трехфазного КЗ является основным и выполняется в следующем порядке;

1) составляется расчетная схема;

2) по расчетной схеме составляется схема замещения;

3) выполняется преобразование схемы замещения, так чтобы каждый источник питания с определенным значением результирующей ЭДС был связан с точкой КЗ только одним результирующим сопротивлением;

4) по преобразованной схеме определяется начальное значение периодической составляющей тока КЗ - I_ПО, ударный ток - i_УД.

23.Структура, принцип действия микропроцессорной защиты

С выводов ТТ и ТН снимаются, как с датчиков, параметры переходного процесса в электрической системе.

Далее эти параметры переходного процесса выделяются как сигналы на выходе низкочастотного фильтра (НЧФ). Эти сигналы преобразуются в аналого-цифровом преобразователе (АЦП), и поступают с периодичностью в амплитудной частотной характеристикой (АЧХ) в цифровой фильтр. В результате сигнал переходного процесса становится цифровой импульсной информацией.

Происходит измерительное преобразование на основе входных сигналов информации для РЗА, а также основой программного разложения на симметричные составляющие прямой, обратной и нулевой последовательности токов и напряжений переходного процесса.

При поступившей информации превышающей определенные уставки логические элементы выдают импульс разрешения отключить защищаемый объект исполнительным блоком РЗА действующий на привод выключателя (Q)

Устройство МПРЗА (микропроцессорное устройство защиты и автоматики) состоит из:

измерительной части (ИЧ), контролирующей значения токов и напряжений и определяющей условие срабатывания или несрабатывания;

логической части (ЛГ), которая формирует логический сигнал в зависимости от действия ИЧ и других требований;

управляющей (исполнительной) части (УЧ), предназначенной для усиления и размножения логического сигнала, полученного от ЛЧ и подачи напряжения на отключение объекта и сигнал о работе релейной защиты;

источника питания (ИП) для подачи оперативного питания на все элементы релейной защиты.

24.Профилактический контроль устройств релейной защиты и автоматики

Устанавливаются следующие виды технического обслуживания устройств релейной защиты и автоматики электрических сетей 0,4 - 35 кВ:

проверка при новом включении (наладка устройств релейной защиты и автоматики);
первый профилактический контроль;
профилактический контроль;
профилактическое восстановление (ремонт устройств релейной защиты и автоматики);
опробование (тестовый контроль);
технический осмотр устройств релейной защиты и автоматики.

Профилактический контроль устройств релейной защиты и автоматики проводится в целях выявления и устранения возникающих в процессе эксплуатации возможных неисправностей его элементов, способных вызвать излишние срабатывания или отказы срабатывания устройств релейной защиты и автоматики. Первый после включения устройства релейной защиты и автоматики в эксплуатацию профилактический контроль выполняется главным образом в целях выявления и устранения отказов, возникающих в начальный период эксплуатации.

25.Назначение постоянного и переменного оперативного тока. Источники оперативного тока.

Применяются следующие системы оперативного тока на подстанциях:

постоянный оперативный ток - система питания оперативных цепей, при которой в качестве источника питания применяется аккумуляторная батарея;

переменный оперативный ток - система питания оперативных цепей, при которой в качестве основных источников питания используются измери-тельные трансформаторы тока защищаемых присоединений, измерительные трансформаторы напряжения, трансформаторы собственных нужд. В качестве дополнительных источников питания импульсного действия используются предварительно заряженные конденсаторы;

выпрямленный оперативный ток - система питания оперативных цепей переменным током, в которой переменный ток преобразуется в постоянный (выпрямленный) с помощью блоков питания и выпрямительных силовых устройств. В качестве дополнительных источников питания импульсного действия могут использоваться предварительно заряженные конденсаторы;

смешанная система оперативного тока - система питания оперативных цепей, при которой используются разные системы оперативного тока (постоянный и выпрямленный, переменный и выпрямленный).

В системах оперативного тока различают:

зависимое питание, когда работа системы питания оперативных цепей зависит от режима работы данной электроустановки (подстанции);

независимое питание, когда работа системы питания оперативных цепей не зависит от режима работы данной электроустановки.

Области применения различных систем оперативного тока

Постоянный оперативный ток применяется на подстанциях 110-220 кВ со сборными шинами этих напряжений, на подстанциях 35-220 кВ без сборных шин на этих напряжениях с масляными выключателями с электромагнитным приводом, для которых возможность включения от выпрямительных устройств не подтверждена заводом-изготовителем.

Переменный оперативный ток применяется на подстанциях 35/6(10) кВ с масляными выключателями 35 кВ, на подстанциях 35-220/6(10) и 110-220/35/6(10) кВ без выключателей на стороне высшего напряжения, когда выключатели 6(10)-35 кВ оснащены пружинными приводами.