Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем. Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Учебное пособие

Курск

Издательство Курской государственной

сельскохозяйственной академии

Печатается по решению методического

совета ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА»

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем:

учебное пособие [Текст] [ Эл. ресурс] / сост.: Р.И. Сафронов, И.М. Солопова – Курск: Изд-во Курск. Гос. с.-х. ак., 2012. – 40с.

Учебное пособие подготовлено в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки бакалавров 140400.62 Электроэнергетика и электротехника. В нем приведены принципы действия защит, основные элементы автоматизации в системах промышленного электроснабжения.

Для студентов сельскохозяйственной академии, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 140400.62 Электроэнергетика и электротехника.

Рецензент:

Коняев Н.В., к.т.н., доцент

Варавин В.И., к.т.н., доцент

Ó ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА», 2012

УДК 621.31(075)

ББК 31.2я 7

Р36

Введение

Основные положения

При проектировании и эксплуатации любой электроэнергетической системы приходится считаться с возможностью возникновения в ней повреждений и ненормальных режимов работы. Наиболее распространенными и в то же время наиболее опасными видами повреждений в них являются короткие замыкания (КЗ). Одним из основных видов ненормальных режимов работы являются перегрузки. В перегруженном элементе возникают токи, превосходящие длительно допустимые для него значения. Температура токоведущих и других частей может при этом недопустимо повышаться, сами они деформироваться, а их изоляция ускоренно изнашиваться или даже разрушаться.

Повреждения и ненормальные режимы работы могут приводить к возникновению в системе аварий, под которыми обычно понимаются вынужденные нарушения нормальной работы всей системы или ее части, сопровождающиеся определенным недоотпуском энергии потребителям, недопустимым ухудшением ее качества или разрушением основного оборудования.

По условиям обеспечения бесперебойной работы неповрежденной части системы и уменьшения размеров повреждения оборудования время отключения КЗ должно быть по возможности малым, часто это десятые, а иногда и сотые доли секунды. Необходимо также иметь в виду, что КЗ в любом месте системы ввиду взаимосвязанности всех ее элементов в той или иной мере немедленно отражаются на работе значительной ее части. Совершенно очевидно, что дежурный персонал не в состоянии в требуемое малое время отметить возникновение КЗ, выявить поврежденный элемент и дать сигнал на отключение его выключателей. Поэтому электрические установки снабжаются автоматически действующими устройствами — релейной защитой или предохранителями, осуществляющими защиту от повреждений и некоторых ненормальных режимов работы.

Основным назначением релейной защиты является автоматическое отключение поврежденного элемента (как правило, при КЗ) от остальной, неповрежденной части системы при помощи выключателей. Таким образом, она является одним из видов противоаварийной автоматики систем. Важность этого вида автоматики определяется тем, что без нее вообще невозможна бесперебойная работа электроэнергетических установок. Следует отметить, что некоторые виды повреждений, например однофазные замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью, непосредственно не нарушают работу системы. В таких случаях часто допускают действие защиты только на сигнал.

Дополнительным назначением релейной защиты является необходимость ее реагирования на опасные ненормальные режимы работы элементов системы. В зависимости от их вида и условий эксплуатации установки защита действует на сигнал или отключение выключателей тех элементов, оставлять которые на некоторое время в работе нежелательно или даже недопустимо, так как это может привести к возникновению повреждения или аварии. Релейную защиту, которая должна реагировать на ненормальные режимы работы, часто целесообразно выполнять не быстродействующей, как защиту от КЗ, а с определенной выдержкой времени.

Название «релейная защита» появилось в ряде стран в связи с тем, что рассматриваемый вид противоаварийной автоматики начал осуществляться с использованием электромеханических аппаратов, названных реле. В дальнейшем этот термин получил всеобщее признание и был узаконен в Международном электротехническом словаре, сыгравшем большую роль в становлении отечественной терминологии.

Впервые реле было разработано и построено русским ученым П. Л. Шиллингом в 1830—1832 гг.

В технике релейной защиты под термином реле в соответствии с ГОСТ обычно понимают автоматически действующий аппарат, предназначенный при заданном значении воздействующей величины, характеризующей определенные внешние явления, производить скачкообразное изменение в электрических цепях управления или сигнализации. Реле, применяемые для осуществления защит, обычно имеют электрические воздействующие величины и называются электрическими. В соответствии с ГОСТ электрические реле имеют пять основных функциональных частей: воспринимающую, преобразующую , сравнивающую, исполнительную и замедляющую. В реле, реагирующих более чем на одну величину, может иметься несколько однотипных частей.

Кроме перечисленных реле могут иметь и дополнительные функциональные части, например задающие , в которых производятся определенные настройки.

Существует много способов классификации реле. Они для электроустановок могут быть, например, классифицированы как: электромеханические — с подвижными элементами и статические — без подвижных элементов; максимальные и минимальные — срабатывающие при увеличении или соответственно уменьшении воздействующей величины; тока, напряжения, направления мощности, измерительные и логические и т. Д.

Первоначально реле выполнялись электромеханическими. В дальнейшем все большее применение получают статические реле (преимущественно полупроводниковые). В настоящее время релейная защита начинает выполняться с использованием микропроцессорной техники; при этом основными элементами защиты являются уже не реле, а микропроцессоры — управляемые интегральные микросхемы с программами, закладываемыми в их запоминающее устройство

Способы выполнения защит весьма разнообразны. Однако все они обычно строятся на электрических принципах, выполняются в большинстве случаев автономными устройствами и имеют в общем случае две главные части – измерительную и логическую.

Измерительная часть, включающая измерительные органы, непрерывно контролирует состояние защищаемого объекта и определяет условия срабатывания в соответствии со значениями входных воздействующих величин. Логическая часть, включающая логические органы, формирует управляющие воздействия в зависимости от комбинации и последовательности поступления на нее сигналов от измерительной части. Обычно логическая часть действует на выключатели не непосредственно, а через исполнительный орган. Измерительная часть, как правило, получает информацию о токах и напряжениях в месте включения защиты через первичные измерительные преобразователи – трансформаторы тока и напряжения.

Для продольных защит их измерительные или логические части получают информацию также с другой стороны защищаемого элемента, с другой электроустановки по вспомогательным проводам или специальным каналам связи. Для поперечных защит основные части защиты получают информацию от других элементов, присоединенных к общим шинам, по вспомогательным проводам в пределах общей для них электроустановки.

Раздел I

Контролируемой величины

Токовыми называются защиты с относительной селективностью, реагирующие на ток, проходящий по защищаемому элементу. Токовыми направленными называются защиты также с относительной селективностью, реагирующие на ток и направление (знак) мощности КЗ в месте их включения. Таким образом, вторая защита отличается от первой наличием дополнительного ИО, называемого органом направления мощности (ОНМ). Токовые защиты могут использоваться на любых элементах электроэнергетических систем (линиях, двигателях, трансформаторах и т. Д.), токовые направленные — на линиях, трансформаторах и в других случаях. В некоторых случаях, например на линиях, обе разновидности защит применяются одновременно, но на разных сторонах защищаемого элемента. В данной главе рассматривается их работа применительно к защитам линий.

Защиты могут срабатывать при превышении током в месте их включения заранее установленного значения (максимальные защиты). В общем случае они выполняются со ступенчатыми, плавными (зависимыми) или комбинированными характеристиками выдержки времени

Типичными являются защиты со ступенчатыми характеристиками. Током срабатывания защиты или ее отдельных ступеней обычно называется минимальный ток в фазах линии, при котором защита (ее ступень) может срабатывать.

Действие токовой защиты рассматривается в первую очередь на примере ее применения для радиальной сети с односторонним питанием. Устройства защиты включаются только со стороны питания всех элементов и могут действовать на отключение своих выключателей.

Максимальные токовые защиты

.Током срабатывания защиты обычно называется минимальный ток в фазах линии, при котором защита может срабатывать. Током срабатывания ИО тока называется минимальный ток в ИО, при котором он срабатывает. При обычно применяемых органах тока, питаемых от вторичных обмоток ТА эти токи различны.

Током возврата защиты называется максимальный ток в фазах линии, при котором защита возвращается в исходное состояние, а током возврата ИО тока — максимальный ток в ИО, при котором он возвращается в исходное состояние.

Выдержки времени защит. Они выбираются по ступенчатому принципу, согласно которому должны быть больше максимальной выдержки времени предыдущих защит на ступень. Выбор выдержек времени всегда должен начинаться с защит элементов сети, наиболее удаленных от источника питания. В общем случае эти защиты уже имеют выдержки времени, обеспечивающие их селективность несрабатывания при КЗ в питаемых от подстанции потребителях. Выдержка времени последующей защиты выбирается больше максимальной выдержки времени защит подстанции.

Ток срабатывания. Он всегда должен быть больше максимального рабочего тока в защищаемой линии. Однако, как правило, определяется более тяжелыми условиями.

Для сравнительной оценки чувствительности схемы включения органов тока при различных видах КЗ иногда используется относительный коэффициент чувствительности. Он определяется при искусственном предположении равенства первичных токов при всех учитываемых видах КЗ.

Оценка и области применения защиты. Основным преимуществом защиты является ее простота, особенно при использовании реле тока с ограниченно-зависимыми характеристиками, работающими на оперативном переменном токе. Она широко применяется в распределительных сетях и для защиты токоприемников (например, двигателей). Для последних она выполняется без выдержки времени. В сетях она дополняется токовой отсечкой, часто встраиваемой в реле тока с выдержкой времени для ускорения отключения наиболее тяжелых для системы КЗ, возникающих вблизи места включения защиты.

Максимальные токовые направленные защиты

Они выбираются согласно встречно-ступенчатому принципу, по которому все защиты цепочки линий разделяются по направленности действия на две группы, в каждой из которых выдержки времени устанавливаются уже, как у ненаправленных защит, по ступенчатому принципу.

Ток срабатывания. Ток срабатывания выбирается вне зависимости от направления прохождения через нее (от шин или к шинам) мощности нагрузки. Последняя, как и мощность КЗ, обычно имеет активно-индуктивный характер.

Оценка и область применения защиты. Максимальные токовые направленные защиты обычно в сочетании с ненаправленными обеспечивают селективность несрабатывания в сети, состоящей из цепочки одиночных линий с двусторонним питанием, и в простой кольцевой сети с односторонним питанием. Нетрудно показать, что эта селективность может быть также обеспечена в сетях в виде цепочек одиночных линий с любым числом источников питания и в кольцевой сети с диагональными линиями.

Чувствительность защит для линий с двусторонним питанием при учете возможных аварийных перегрузок может быть совершенно недостаточной. Приходится также иметь в виду возможность излишних срабатываний при качаниях. Лучше дело обстоит в сетях с одним источником питания, в которых непредусмотренные аварийные перегрузки могут и не появляться; в них также не возникает вопроса отстройки от качаний.

Значительно лучшие показатели имеют токовые направленные защиты нулевой последовательности. Данные же защиты находят применение преимущественно в кольцевых сетях с одной точкой питания напряжением до 35 кВ в случае, если их выдержки времени оказываются допустимыми.

Раздел II

Раздел III

Защита линий 6-10 кВ

По линиям 6—10 кВ может осуществляться питание городских, промышленных и сельскохозяйственных потребителей. Они бывают кабельные (преимущественно в промышленных и городских сетях) и воздушные (преимущественно в сельскохозяйственных сетях) и образуют сети различной конфигурации, понижающие трансформаторы которых часто имеют небольшую мощность и защищаются от КЗ предохранителями. В нормальных режимах линии обычно работают как радиальные с односторонним питанием; поэтому для защиты от КЗ, как правило, оказывается достаточной токовая релейная защита. Для обеспечения бесперебойного питания потребителей предусматривается ряд мероприятий. К ним в первую очередь относятся следующие: осуществление резервного питания по другой линии, питаемой от той же подстанции или другого синхронно работающего источника, с помощью АВР или специального сетевого резервирования, часто используемого в существующих сельскохозяйственных сетях; применение АПВ поврежденной линии, которое эффективно в воздушных сетях и малоэффективно в кабельных; выполнение защит с возможно малыми временами срабатывания или без выдержки времени, последнее считается обязательным на нереактивированных линиях, на шинах подстанции при питании по линиям синхронных двигателей и других потребителей, не допускающих затяжки в ликвидации КЗ; в связи с этим допускается неселективная работа защиты линии в сочетании с АВР и АПВ, исправляющими по возможности допущенные излишние срабатывания.

На линиях обычно используется единственная защита, которая должна осуществлять и дальнее резервирование.

Сети 6—10 кВ имеют нейтрали изолированные или заземленные через дугогасящие реакторы. Поэтому защиты от КЗ должны учитывать только многофазные повреждения.

Защита линий 20-35 кВ

Сети 20 и 35 кВ работают с теми же режимами заземления нейтралей, что и сети 6—10 кВ. Поэтому защиты линий 20 и 35 кВ должны реагировать на аналогичные виды повреждений. Защиты от КЗ выполняются двухфазными.

Для одиночных линий с односторонним питанием стремятся применять более простые токовые ступенчатые защиты. Допускается при наличии у линии нескольких последовательных участков для обеспечения быстрого отключения тяжелых повреждений выполнять первые ступени защит неселективными, исправляя их излишние срабатывания устройствами поочередного АПВ.

Сети 20 и 35 кВ часто имеют кольцевую конфигурацию, параллельные цепи, в них возможно наличие двух источников питания. В таких сетях применение только токовых ступенчатых направленных защит часто невозможно или неэффективно. В этих случаях используются дистанционные, обычно односистемные, защиты с ИО полного сопротивления. Для одиночных цепей используются единственные защиты, осуществляющие и дальнее резервирование. Дополнительно на параллельных цепях предусматриваются поперечные дифференциальные токовые направленные защиты. При направленных защитах дополнительно устанавливаются токовые ненаправленные отсечки от многофазных КЗ.

Защита линий 110-220 кВ

Сети, как правило, работают с глухозаземленными нейтралями. Поэтому защиты выполняются как от многофазных, так и от однофазных КЗ. Сети часто имеют сложную конфигурацию, несколько источников питания. Поэтому для защиты от многофазных КЗ (включая часто применяются дистанционные ступенчатые защиты с разными характеристиками) органов сопротивления, снабжаемые блокировками от качаний и нарушений вторичных цепей TV.

Раздел IV

Противоаварийной автоматики

Раздел V

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. Основные положения. 3

Раздел I .Принцип действия защит, фиксирующих отклонение

контролируемой величины. 6

Раздел II. Принцип действия защит, основанных на сравнении контролируемых величин. 10

Раздел III. Особенности защиты основного электрооборудования электроэнергетических систем. 17

Раздел IV. АВР, АПВ и АЧР как первые ступени противоаварийной автоматики. 23

Раздел V. Технологическая автоматика в электроэнергетических системах. Включение синхронных генераторов на параллельную

работу. 33

Список используемых источников38

Учебное издание

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Учебное пособие

Составители: Сафронов Руслан Игоревич

Солопова Ирина Михайловна

Корректор Р.П. Ломакина

Компьютерный набор и верстка Л.В. Арбузовой

Издательство Курской государственной

сельскохозяйственной академии

305021, г. Курск, ул. К. Маркса, д. 70

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Учебное пособие

Курск

Издательство Курской государственной

сельскохозяйственной академии

Печатается по решению методического

совета ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА»

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем:

Рецензент:

Коняев Н.В., к.т.н., доцент

Варавин В.И., к.т.н., доцент

Ó ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА», 2012

УДК 621.31(075)

ББК 31.2я 7

Р36

Введение

Основные положения

Впервые реле было разработано и построено русским ученым П. Л. Шиллингом в 1830—1832 гг.

Раздел I

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем (РЗА)

Электрик – это специалист, работа которого связана с электрическим оборудованием.

История

Впервые об электрических процессах узнали еще в древности. Это всем известный опыт со статическим зарядом меха. Только вот в те времена мех натирали о янтарь. После этого камень получал свойство притягивать бумагу. Это заметил Фалес Милетский. В связи с ассоциацией с данным камнем появилось слово «электричество», что в переводе означает «янтарь». Данное учение развивается довольно медленно, но все изменяется в эпоху Возрождения, когда ведущие умы мира начинают активно исследовать движение заряженных частиц. Это и привело к началу века электрики. С появлением первых осветительных приборов возникла необходимость в специалистах, которые будут их обслуживать, не боясь риска быть пораженными током. Так появились первые электрики. Их работа была опасной и непредсказуемой. Методом проб и ошибок совершенствовались технологии изоляции оборудования и осваивались технологии применения зарядов в лечебных целях. В наше время электрики занимают нишу опасных и постоянно востребованных профессий.

Описание

Электрик – это специалист, работа которого связана с электрическими приборами и оборудованием. Данные мастера имеют свою классификацию.

Можно выделить простых электриков, которые занимаются бытовым электрическим оборудованием, и электромонтеров. Данные специалисты работают с высокими мощностями на ТЭС, ГЭС и т.д. Ежедневно они сталкиваются со всем спектром опасностей, которые таит в себе высокое напряжение.

В работе электромонтера есть масса процессов. Для их выполнения есть правила допуска. Начинающий специалист никогда не будет иметь дело с высоким уровнем опасности (напряжение более 1000 В). Для квалификации выделяют 5 классов доступа:

Первый. Это любой сотрудник организации, который не имеет специфического образования, но при этом он знает об опасностях, оказании первой помощи и о способах избежать поражения. Такого работника не допускают к работе с электрическим оборудованием, особенно с высоковольтным.
Второй. Это специалист с образованием в сфере электрики. Он знает основы устройства высоковольтного оборудования, все опасности работы с ним и методы оказания первой помощи. Данный специалист должен иметь специальную подготовку и работать с электричеством от 1-2 месяцев. Допускается к объектам с невысоким уровнем опасности.
Третий. Данный специалист знает об электричестве достаточно много информации: правила работы с высоковольтным оборудованием, опасности поражения, правила техники безопасности, правила допуска до работ с оснащением под напряжением до 1000 В.Обязательно наличие специальной подготовки и опыт работы от 2 до 10 месяцев.
Четвертый. Это специалист высокого уровня. Он должен знать не только общие положения, но и особенности устройства оборудования, какие составляющие должны отключаться для проведения ремонтных или профилактических работ и как найти их в реальности. Электрик 4 уровня знает все о подконтрольной ему территории, до мельчайшей микросхемы. Он умеет распределить обязанности между сотрудниками и научить их особенностям своей работы. Также электрик не только знает правила оказания первой помощи, но и умеет воплотить их на практике. Опыт работы должен быть от 2 до 12 месяцев минимум.
Пятый. Более углубленное знание всех схем и нюансов своего участка. Знание не только техники безопасности, но и понимание причин всех ее положений. Умение обучить персонал и оказать первую помощь в случае поражения электрическим током. Опыт работы составляет от 3 до 42 месяцев минимум.

Профессия электрика предполагает высокий уровень концентрации и ответственности не только за свою жизнь, но и за здоровье подчиненных.

Чем приходится заниматься на работе и специализации

Работа электрика относится к классу труда с повышенным уровнем опасности. Это связано не только с возможностью поражения электрическим током. Линии электропередач часто находятся на большой высоте. Работа с ними связана и с вероятностью падения.

Помимо 5 классов допуска, электрики имеют 6 профессиональных разрядов. Чем он выше, тем более квалифицированный специалист перед вами.

Ежедневно электрики сталкиваются с рядом обязанностей:

Прокладка электрических сетей. Это необходимо для подключения к энергии новых зданий и участков, что обеспечит людей освещением и технологиями.
Монтаж электрического оборудования и кабелей. Часто это связано с работой в труднодоступных условиях.
Ремонтные работы с линиями электропередач. При обрыве кабеля или же исчезновении напряжения ремонтные бригады выезжают на объект для выявления и устранения дефекта.
Ввод в эксплуатацию оборудования. Электрик проверяет и тестирует технику, настраивая ее так, чтобы она была безопасной для персонала.
Прокладка электрических сетей в помещениях. Именно электрик подсоединяет все розетки и провода таким образом, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию техники в бытовых условиях. Неправильное распределение напряжения чревато возгораниями.
Обучение персонала технике безопасности при работе с электрическими приборами и высоковольтными сетями.
Обучение персонала правилам и методам оказания первой помощи при поражении электрическим током.
Получение новых знаний. Прогресс не стоит на месте. Электрику как никому важно быть в курсе новинок в линиях электропередач.

Также в ежедневные обязанности электрика входит масса мелких процессов, имеющих узкоспециализированную направленность, зависящую от места работы.

Кому подходит данная профессия

Профессия подходит людям с хорошо развитой памятью и логическим мышлением. Специалист обязан знать массу норм и правил, которые необходимы для обеспечения безопасности труда.

Электрик имеет отличную реакцию. Напряжение часто приводит к непредвиденным ситуациям, в которых спасти может только холодный ум и скорость принятия решений.

Осторожность – незаменимое качество в работе данных специалистов. Опытный мастер всегда дважды обдумает каждое свое решение, прежде чем воплотит его в жизнь.

Кропотливость и ответственность. Электрик должен относиться ко всем деталям своей работы с повышенным вниманием, ведь он отвечает не только за себя, но и за окружающих его людей.

Востребованность

Профессия востребована. Несмотря на тот факт, что вакансий не так уж много, электрик без труда найдет работу. Большинство студентов трудоустроены еще до выпуска.

Легко ли устроиться на работу

На работу устроиться достаточно просто. Следует предоставить диплом о том, что вы имеете начальный уровень подготовки. Однако при наличии нескольких претендентов, предпочтение отдается более опытному.

Как обычно строится карьера

Карьера электрика обычно заключается в получении более высокого разряда и класса доступа. Специалисты с 4 и 5 уровнями могут получать в подчинение ряд сотрудников, которых они будут контролировать.

Карьерный рост обычно не предвидится, но в редких случаях исключительно на крупных энергетических объектах вы можете получить должность старшего электрика или инженера-электрика.

skfat.ru

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Учебно-методическое пособие

Для направления подготовки 140400.62 Электроэнергетика и электротехника

Профиль подготовки Электроснабжение

Орел 2014 год

Рекомендовано к изданию кафедрой «Электроснабжение» Орловского государственного аграрного университета

Рецензент:

Виноградов В.А., заведующий кафедрой «Электроснабжение» Орловского государственного аграрного университета

Волчков Ю.Д.

Релейная защита иавтоматизация электроэнергетических систем

Учебно-методическое пособие.

Учебно - методическое пособие предназначено для студентов специальности 140400 «Электроэнергетика и электротехника» и соответствует учебной программе по дисциплине «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем». Пособие состоит из подробной программы курса с краткими комментариями на все разделы программы, дается ссылка на конкретную учебную литературу и другие источники знаний в области релейной защиты и автоматики в системах электроснабжения. В пособии приведены исходные данные для выполнения контрольных заданий с примерами конкретных расчетов. Приведены необходимые справочные данные по вопросам электроэнергетики, типовые схемные исполнения. Предназначено для студентов всех форм обучения.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение 4

2. Общие вопросы релейной защиты и автоматики 6

2.1. Основные понятия о релейной защите и автоматике 6

2.2. Измерительные преобразователи синусоидальных

напряжений и токов 7

2.3. Измерительные и логические органы релейной защиты. Реле 10

3. Релейная защита и автоматика в системах электроснабжения 11

3.1. Защита плавкими предохранителями и автоматами 11

3.2. Токовые защиты 12

3.2.1. Максимальная токовая защита 12

3.2.2. Токовые отсечки 13

3.2.3. Токовая направленная защита 14

3.3. Защита от замыканий на землю в сетях с глухозаземленной

нейтралью 15

3.4. Защита от замыканий на землю в сетях с изолированной

нейтралью 17

3.5. Дистанционная защита 18

3.6. Дифференциальные токовые защиты 20

4. Релейная защита и автоматика элементов СЭС 21

4.1. Защита и автоматика синхронных генераторов 21

4.2. Защита и автоматика трансформаторов 23

4.3. Защита и автоматика электродвигателей. Защита и автоматика

специальных электроустановок систем электроснабжения 24

5. Устройства системной автоматики 26

6. Список лабораторных работ 28

7. Вопросы выносимые на экзамен 28

8. Контрольные задания 32

8.1. Общие указания 32

8.2. Контрольная работа №1

8.3. Контрольная работа №2 38

Приложение I. Пример расчета МТЗ ЛЭП 10 кВ 40

Приложение II. Релейная защита силовых трансформаторов 59

Приложение III. Пример расчета защиты высоковольтного

асинхронного двигателя 82

Приложение IV. Контрольные вопросы 86

Введение

Надежность энергоснабжения потребителей невозможно обеспечить без автоматического управления элементами системы электроснабжения и их защиты от аварийных и ненормальных режимов.

Системы электроснабжения (СЭС) являются сложными производственными объектами, элементы которых участвуют в едином производственном процессе, особенностью которого является быстротечность явлений, включая и повреждения аварийного характера. Поэтому надежная и экономичная работа систем электроснабжения возможна только при автоматическом управлении ими. Для этих целей используется комплекс автоматических устройств, среди которых первостепенное значение имеют устройства релейной защиты и электросетевой автоматики. Рост потребления электроэнергии и усложнение систем электроснабжения требуют постоянного совершенствования этих устройств. Сегодня этот процесс идет по пути более широкого использования микропроцессорной и цифровой техники. На базе микропроцессорных комплексов разрабатываются интегрированные системы управления электрическими станциями и подстанциями, где все функции релейной защиты, автоматики и оперативного управления совмещены, предусматривается фиксация параметров в действии релейной защиты доаварийного и аварийного режимов и передачи их на расстоянии.

Одновременно широко применяются и простейшие средства защиты и автоматики: предохранители, автоматы, магнитные пускатели, электротепловые элементы. Надежно работают простые токовые защиты на базе электромеханических реле, устройства автоматического повторного включения (АПВ), автоматического включения резервного питания (АВР) и автоматической частотной разгрузки (АЧР).

В соответствии с учебной программой дисциплины пособие включает три основные раздела. В первом предлагается изучить общие вопросы подхода по применению релейной защиты и требования к ней, вопросы аварийных и ненормальных режимов, возникающих в СЭС, устройство и конструкцию реле, работающих на электромагнитном и индукционном принципе (механические реле), полупроводниковые реле, реле на интегральных микросхемах, цифровые реле, параметры, характеризующие работу измерительных и вспомогательных реле. Во втором разделе изучаются виды защит, их схемное исполнение, определение параметров срабатывания и селективности, применение источников оперативного тока. В третьем - вопросы релейной защиты и автоматики оборудования СЭС и потребителей электроэнергии.

Методическое пособие составлено так, чтобы оказать помощь студентам при изучении теории, выполнения лабораторных работ и контрольных заданий. После каждой темы помещены вопросы для самопроверки. Представлены контрольные вопросы из экзаменационных билетов, вопросы для проверки остаточных знаний.

Пособие имеет приложение, где размещен справочный материал для выполнения контрольных работ , представлены примеры расчета защит элементов СЭС.

Изучив вышеназванный курс, студенты должны усвоить теоретические вопросы, научиться читать и составлять схемы различных устройств релейной защиты и автоматики, понимать принцип их действия, определять параметры срабатывания и селективной работы.

Методическое пособие составлено в соответствии с учебной программой дисциплины «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем» по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника».

Литература

Основная:

1.Кривенков В.В., Новелла В.Н. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. – М.: Изд. Дом «Додэка», 2008.- 438 с.

2.Релейная защита и автоматика электроэнергетических систем: учебное пособие. Под ред. Ершова Ю.А..-С-Пб.: ЛАНЬ, 2012 (ЭБС)

3.Дьяков А.Ф., Овчаренко Н.И. Микропроцессорная релейная защита и автоматика электроэнергетических систем. Изд. МЭИ, 2008, 199 с.

4.Андреев В.А. Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения. – М.: Высш. школа, 2008.- 563 с.

Дополнительная:

1.Шабад М.А. Расчёты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. –СПб.: Энергоатомиздат, 2006.- 295 с.

2.Басс Э.И. Релейная защита электроэнергетических систем: учебное пособие. Под ред. А.Ф. Дьякова М.: Изд. МЭИ, 2006. -296 с.

3.Соловьев А.Л., Шабад М.А. Релейная защита городских электрических сетей 6 и 10 кВ. СПб.: Политехника, 2007.-175 с.

4.Реле защиты / В.С. Алексеев и др.– М.: Энергоатомиздат, 2000.– 387 с.

5.Темкина Р.В., Ломов С.С. Измерительные органы микропрцессорных терминалов релейной защиты.- М.: Изд. Дом «Додэка», 2006.- 233 с.

6.Комплектное микропроцессорное устройства релейной защиты и автоматики 10 (6) кВ SPACOM. Техническое описание. – Чебоксары: АВВ-Реле, 2007. – 59 с.

7.Шабад М.А. Защита трансформаторов распределительных сетей. – СПб.: Энергоатомиздат, 2001. – 286 с.

8.Коваленский И.В. Релейная защита двигателей напряжением выше 1000 В. – М.: Энергоатомиздат, 1999. – 374 с.

9.Микропроцессорные защиты НТЦ «Радиус - Автоматика». – М.: Радиус, 2008. -174 с.

10.Цифровые токовые защиты электрических линий, электрических аппаратов и высоковольтных электродвигателей НПО «Механотроника». СПб.: Механотроника.2009 - 240 с.

11.Сайты: Сириус Челябинск http://sirius-chel.ru

НТЦ «Механотроника» http://www.mtra.ru

АББ Реле-Чебоксары http://www.promportal.ru/userinfo147

ЗАО « РАДИУС Автоматика» и ООО «НПФ» РАДИУС» http://www.rza.ru/production.htm

2. Общие вопросы релейной защиты и автоматики

Основные понятия о релейной защите и автоматике

Виды повреждений и ненормальных режимов работы элементов систем электроснабжения. Назначение релейной защиты (РЗ) и электросетевой автоматики. Основные требования, предъявляемые к релейной защите. Элементная база защит, реле и их разновидности. Способы изображения и включения реле. Способы воздействия защиты на выключатель. Основные принципы построения защит. Структурная схема релейных защит.

Оперативный ток. Оперативный постоянный ток. Оперативный переменный ток. Схемы источников оперативного тока. Блоки питания. [1, 2, 3, 4]

Методические указания

Анализ рабочих и аварийных режимов дает возможность правильно выбрать, рассчитать и оценить поведение релейной защиты и автоматики элементов электрической системы. Необходимо знать виды повреждений и ненормальных режимов, возникающих в элементах системы, уметь строить векторные диаграммы токов и напряжений при различных видах повреждений, устанавливать закономерность изменения различных электрических параметров режима в зависимости от вида и места короткого замыкания (к.з.), а так же от режима работы системы; разобраться с основными отличиями аварийных режимов в сетях с заземленными и изолированными нейтралями.

Следует твердо усвоить требования, предъявляемые к релейной защите, а так же возможные последствия при невыполнении их.

В настоящее время при выполнении релейной защиты и автоматики систем электроснабжения широкое применение находят различные источники оперативного тока. Надо знать эти источники, уметь применять их. Кроме того, следует иметь представление об источниках оперативного тока для полупроводниковых и цифровых защит.

Вопросы для самопроверки

1. Какие виды повреждений и ненормальных режимов могут возникнуть в электрических сетях?

2. Каковы функции релейной защиты и основные требования, предъявляемые к ней?

3. Каковы основные принципы построения защит, их структурное содержание?

4. Какие источники оперативного тока Вы знаете? Какова область их применения?

5. В чем заключаются достоинства и недостатки источников постоянного и переменного оперативного токов?

6. Какие требования предъявляют к источникам оперативного тока для полупроводниковых и цифровых защит?

Методические указания

Основное требование к ТТ – это более точная передача информации измерительным органам релейной защиты о величине и фазе тока, протекающего в первичной цепи защищаемого объекта при различных эксплуатационных режимах.

ТТ, работающие на линейной части характеристики намагничивания, могут являться источниками оперативного тока: при к.з. ток резко возрастает и мощность ТТ P2=I2·U2 становится достаточной для питания цепи оперативного тока.

Следует понять физическую природу возникновения погрешностей в ТТ и способы уменьшения их. Точность работы ТТ характеризуется полной токовой погрешностью ε. Нагрузка ТТ выбирается так, чтобы ε не превышала 10% при заданной вторичной нагрузке и предельной кратности (k10) ТТ. Под предельной кратностью понимают отношение максимального первичного тока к.з., протекающего через ТТ, к номинальному току ТТ. Основным недостатком кривых предельной кратности является их пригодность только для оценки погрешностей в установившемся режиме работы ТТ.

Следует знать, что расчетная нагрузка на ТТ зависит от схемы соединения ТТ, вида к.з., сочетания поврежденных фаз.

Основное назначение ТН состоит в том, чтобы к измерительным органам релейной защиты подводилась точная информация о величине и фазе напряжения в месте установки защиты. С этой точки зрения ТН должны работать с погрешностью, не превышающей некоторой допустимой величины.

Следует знать схемы соединения обмоток ТН и их назначение. Необходимо представлять для чего осуществляется контроль за исправностью вторичных цепей ТН.

В ряде случаев при отсутствии ТН применяют ёмкостные делители напряжения. Надо ознакомиться с принципом их действия и со способами отбора напряжения.

В электрических сетях широко применяются защиты, реагирующие на отдельные симметричные составляющие токов или напряжений – обратной и нулевой последовательности. Поэтому нужно представлять, как происходит их выделение из несимметричной системы трехфазных токов или напряжений, изучив устройство фильтров токов и напряжений обратной и нулевой последовательности: ZI2; ZU2; ZI0; ZU0.

При изучении преобразователей синусоидального тока в напряжение TAL (промежуточный трансформатор тока – трансреактор) и промежуточных трансформаторов напряжения TVL следует знать конструкцию магнитопровода, величину вторичной нагрузки, зависимость выходного напряжения от входных тока и напряжения. Рассмотреть способы экранирования от высокочастотных помех, согласования выходного напряжения с входным напряжением измерительного органа (ИО) реле, исключение гальванической связи.

Как конструктивно устроены магнитные датчики. Их преимущества и недостатки. Катушка Роговского, датчики Холла.

Изучить устройство и работу ОУ и их параметры по входу и выходу, передаточную характеристику. Оценить возможности применения ОУ в устройствах релейной защиты и автоматики (усилитель, компаратор, пороговый элемент с положительной обратной связью, формирователи модуля).

Разобраться в устройстве и работе аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).

Изучить три основные логические функции и элементную базу для их реализации. Логические функции оперируют с двоичными переменными, которые могут принимать только два значения: 0 или 1. На основе простых логических функций И, ИЛИ, НЕ строят более сложные функции. Уяснить их устройство и работу. Графическое изображение логических элементов. Цифровая логика. Схемы, выполняющие операции И-НЕ либо ИЛИ-НЕ и функциональные схемы (триггеры, счетчики шифраторы, дешифраторы и др.)

Вопросы для самопроверки

1. Каково назначение измерительных трансформаторов?

2. Как маркируются выводы обмоток измерительных трансформаторов?

3. Чем обусловлены погрешности трансформаторов и каким образом можно уменьшить их величину?

4. Что понимается под номинальным и витковым коэффициентами ТТ и в чем отличие между ними?

5. Как выбрать ТТ для питания релейной защиты?

6. Каковы достоинства и недостатки схем соединения ТТ?

7. Почему не допустим холостой ход для ТТ?

8. Как определить расчетную нагрузку на ТТ?

9. Какие схемы соединения ТН применяются в релейной защите?

10. Для чего применяется контроль исправности цепей напряжения и как он осуществляется?

11. Как проверить ТТ по кривым предельной кратности?

12. Как можно получить симметричные составляющие тока или напряжения различной последовательности?

13. Как выглядит осциллограмма вторичного тока ТТ при глубоком насыщении

( активная нагрузка)?

14. Почему ток во вторичной обмотке ТТ не зависит от нагрузки и в каких пределах это справедливо?

15. Какие схемы соединения ТТ непригодны для защиты трансформаторов со схемами соединения Y/Δ и Y/Y с заземленной нейтралью?

16. Как устроены и работают фильтры тока и напряжения нулевой последовательности (ФТНП и ФННП)?

17. Как устроены согласующие преобразователи тока и напряжения?

18. Как работают компаратор, пороговый элемент, триггер Шмидта?

19. Какие требования предъявляются к АЦП в схемах РЗ?

20. Какие логические функции реализуются в схемах РЗ?

Методические указания

Изучая данную тему, следует обратить внимание на принцип действия и конструктивные особенности наиболее часто применяемых реле. Нужно хорошо знать характеристики основных типов реле и способы регулирования их параметров.

В последние годы все чаще применяют полупроводниковые реле, разрабатываются устройства защиты и автоматики на основе интегральных микросхем. Следует разобраться с основными достоинствами и недостатками полупроводниковых реле на интегральных микросхемах.

Для оптимального построения логической части защит целесообразно привлечение методов теории релейных устройств. Основными элементарными логическими операциями являются дизъюнкция (ИЛИ), конъюнкция (И) и инверсия (НЕ). Эти операции дают возможность реализации любой более сложной функции. Следует разобраться с основными понятиями алгебры логики, а также со способами выполнения логических элементов. В этом разделе еще раз стоит вернуться к цифровым микросхемам, выполняющим логические функции, и к функциональным схемам (триггеры, счетчики АЦП, ЦАП, шифраторы, дешифраторы и др.)

Вопросы для самопроверки

1. Каков принцип действия электромагнитного и индукционного реле?

2. Что такое коэффициент возврата реле, от чего он зависит и как можно регулировать его величину?

3. Чем отличаются характеристики срабатывания реле тока РТ-40 и РТ-80?

4. Из-за чего наблюдается вибрация подвижной системы электромагнитных реле при питании их обмоток переменным током и как она устраняется?

5. Каково назначение промежуточных и указательных реле?

6. Чем определяется время срабатывания и возврата промежуточных реле и каким образом можно воздействовать на этот параметр?

7. Какова конструкция реле переменного тока типов РП-340 и РВМ?

8. Каков принцип действия поляризованного реле, магнитоэлектрического реле? Почему они реагируют на направление тока в обмотке?

9. Чем объясняется зависимость времени срабатывания индукционного реле типа РТ-80 от тока в его обмотке?

10. Как изменяется вращающий момент в реле направления мощности при изменении угла сдвига фаз между подведенными к нему током и напряжением?

11. Каков принцип действия реле с магнитоуправляемыми контактами, каковы его основные достоинства?

12. Как можно сравнить две электрические величины по модулю?

13. Какие способы выполнения логических элементов Вы знаете?

14. Статические реле тока, напряжения, мощности, устройство и работа (РСТ, РСН, PCM, РВО)

15. Для выполнения каких органов РЗ используются аналоговые ИМС, а для каких – цифровые?

16. Преимущества РЗ, выполненных на базе ИМС, по сравнению с электромеханическими реле.

17. Особенности цифровых реле и их настройка. Структурная схема цифровых (программных) защит. Требования к АЦП.

Методические указания

Предохранитель (автомат) совмещает одновременно функции выключателя и релейной защиты. Основными характеристиками его являются: номинальный ток плавкой вставки IВСном; номинальный ток предохранителя IПРном; предельный ток отключения предохранителя IПРоткл; защитная (времятоковая) характеристика предохранителя. При выборе предохранителя следует исходить из условия его надежной работы в аварийных и нормальных режимах, а плавкая вставка не должна перегорать при кратковременных перегрузках защищаемого объекта. Известно, что для селективной работы предохранителей необходимо выбирать плавкие вставки с номинальными токами, отличающимися по шкале, или совмещать защитные характеристики. Недостатки предохранителя (нестабильность защитной характеристики, невозможность в ряде случаев выполнить защиту от перегрузки и др.) ограничивают область его применения.

Автоматы снабжаются специальным устройством релейной защиты – расцепителем, которое в зависимости от типа автомата выполняется в виде токовой отсечки или максимальной токовой защиты. При малых токах автомат отключается с выдержкой времени, а при больших – мгновенно. Защитные устройства автомата (расцепители) позволяют выполнить токовую защиту без ТТ и без оперативного тока. По сравнению с предохранителями автоматы имеют более устойчивые защитные характеристики и производят одновременно отключение всех трех фаз защищаемого элемента. Кроме того, они являются аппаратами многократного действия, что позволяет с их помощью выполнять схемы сетевой автоматики.

Вопросы для самопроверки

1. Каково назначение предохранителя и автомата?

2. Почему не удается всюду успешно применить предохранители и автоматы для защиты от к.з.?

3. Как выбираются предохранители и автоматы?

4. Как обеспечивается селективная работа предохранителей или автоматов?

5. Какое назначение имеет механизм свободного расцепления?

6. Как обеспечивается необходимая выдержка времени срабатывания автомата?

Токовые защиты

3.2.1. Максимальная токовая защита

Назначение и принцип действия максимальной токовой защиты (МТЗ). Схемы исполнения защит. Расчет тока срабатывания защиты (Iср). Определение коэффициента чувствительности (kч) в зависимости от схемы соединения ТТ и обмоток реле при к.з. в зоне основного и резервного действий защиты.

Селективная работа максимальных токовых защит. Определение времени срабатывания защит, ступень селективности Δt.

Оценка и область применения МТЗ. [1, 2, 3, 4, 5]

Методические указания

Одним из признаков возникновения к.з. является увеличение тока в цепи по сравнению с максимальным током нагрузки. Этот признак положен в основу работы защит, называемых токовыми. Они делятся на максимальные токовые защиты и токовые отсечки. Основное отличие между этими защитами заключается в способе обеспечения селективности. Селективность действия МТЗ обеспечивается с помощью выдержки времени. Выдержка времени срабатывания МТЗ tср выбирается по так называемому ступенчатому принципу, используя ступень селективности Δt. Защита приходит в действие, если ток в защищенном элементе превышает ее ток срабатывания. МТЗ не должна срабатывать при самозапуске электродвигателей после ликвидации внешнего к.з. или после АПВ защищаемой линии. В то же время она должна надежно работать при к.з. не только на своем участке (зона основного действия), но и на соседнем (зона резервного действия) при отказе защиты или выключателя этого участка. Чувствительность МТЗ характеризуется коэффициентом чувствительности (kч), определяемым как отношение минимального тока в реле при металлическом к.з. в конце защищаемой зоны к току срабатывания реле. Нужно уметь оценить kч различных схем защиты при различных видах к.з. до и за силовым трансформатором с соединением обмоток Y/Δ и Y/Y с заземленной нейтралью.

Следует обратить особое внимание на особенности расчета МТЗ с дешунтированием катушек отключения выключателей, обусловленные различными требованиями к ТТ при работе в режимах до и после срабатывания дешунтирующих реле. Необходимо знать достоинства и недостатки МТЗ. Цифровые защиты и их исполнение.

Вопросы для самопроверки

1. Из каких органов состоит МТЗ, какова функциональная схема защиты?

2. Как выбираются ток срабатывания и время срабатывания МТЗ?

3. Как определить kч защиты при к.з. на защищаемом и резервируемом участках?

4. Каким образом обеспечивается селективность действия МТЗ с зависимыми характеристиками?

5. Как работает защита по схеме с дешунтированием катушек отключения выключателей?

6. Какова векторная диаграмма токов в месте установки защиты при двухфазном к.з. за трансформатором с соединением обмоток Y/Δ, при однофазном к.з. за трансформатором с соединением обмоток Y/Y с заземленной нейтралью?

7. Каковы достоинства и недостатки МТЗ?

8. Особенность МТЗ с пуском по напряжению.

9. Особенности МТЗ с магнитными датчиками.

10. Цифровые токовые защиты, выпускаемые предприятиями России.

3.2.2. Токовые отсечки

Назначение и принцип действия. Выбор тока срабатывания мгновенной отсечки. Неселективные отсечки. Отсечки на линиях с двусторонним питанием. Отсечка с выдержкой времени. Токовая ступенчатая защита, область ее применения. [1, 2, 3, 4]

Методические указания

Для обеспечения селективности мгновенной токовой отсечки (ТО) ее ток срабатывания выбирается больше максимального тока, проходящего по защищаемой линии при к.з. в конце линии. Определение тока срабатывания защиты производят, исходя из действующего значения периодической слагающей начального тока трехфазного к.з. (для времени t=0). Поэтому нужно учитывать влияние на работу защиты апериодической слагающей в первичном токе. Зона действия ТО определяется графически при построении зависимости тока к.з. от длины линии Iк.з.=f(lЛЭП) . Поскольку ТО имеет мертвую зону, она не может быть основной защитой.

Однако в некоторых случаях отсечка линий может являться основной защитой, например, при защите в схеме "блок ЛЭП – трансформатор", где в зону защиты входит вся ЛЭП и первичная сторона силового трансформатора при к.з. за трансформатором.

ТО могут быть использованы и на линиях с двусторонним питанием. Комплекты защиты устанавливаются с обеих сторон защищаемой линии. Ток срабатывания защиты этих комплектов выбирается одинаковым, равным максимальному току внешнего к.з., а также максимального уравнительного тока при качаниях в системе.

Основное назначение отсечки с выдержкой времени - защита зоны, в которую входит конец защищаемого участка и шины приемной подстанции. Для предотвращения срабатывания при КЗ на смежном элементе зона и время действия отсечки с выдержкой времени согласуются с зоной и временем действия мгновенной отсечки смежного элемента.

Если на линии установить мгновенную ТО, отсечку с выдержкой времени и МТЗ, то получим трехступенчатую токовую защиту. Нужно знать выбор параметров срабатывания и уметь оценить чувствительность каждой из ступеней защиты. Цифровые защиты и их исполнение.

Вопросы для самопроверки

1. Как обеспечивается селективность действия мгновенной ТО?

2. С какой целью применяются неселективные ТО?

3. Как выбираются параметры срабатывания отсечки с выдержкой времени и какова зона их действия?

4. Как выбирается ток срабатывания ТО на линиях с двусторонним питанием?

5. Каковы недостатки ТО и как они устраняются в трехступенчатой токовой защите?

6. Почему при расчете тока срабатывания как мгновенной ТО, так и ТО с выдержкой времени не учитывается kвоз?

7. Как выбираются параметры срабатывания всех ступеней трехступенчатой токовой защиты, как проверяется их чувствительность?

3.2.3. Токовая направленная защита

Максимальная токовая направленная защита: схемное исполнение, расчет и принцип действия. 90° схема включения реле направления мощности на междуфазные напряжения и токи фаз. Токовые направленные отсечки. Селективная работа направленных защит. Область применения токовой направленной защиты. [1, 2, 3, 4]

Методические указания

Токовой направленной называют защиту, реагирующую на значение тока и направление мощности к.з. в месте ее установки. Рассматриваемая защита представляет собой токовую защиту, дополненную реле направления мощности. Она применяется в сложных сетях – сетях с двусторонним питанием, а также в кольцевых сетях с одним источником питания. Комплекты защиты устанавливаются с обеих сторон защищаемой линии и приходят в действие, если мощность к.з. для каждого из комплектов направлена от шин в защищаемую линию, а ток превышает ток срабатывания. Выдержка времени максимальных токовых направленных защит выбираются по встречно-ступенчатому принципу. При выборе тока срабатывания защиты в общем случае учитываются те же основные условия, что и для МТЗ. Однако имеются особенности в выборе тока срабатывания при использовании защиты в кольцевых сетях, а также в сети с глухозаземленной нейтралью, с которыми следует разобраться.

Под схемой включения реле направления мощности понимается определенное сочетание фаз тока и напряжения, подводимых к его обмоткам. Наибольшее распространение получила 90° схема включения реле. Для выявления свойств схемы необходимо уметь анализировать работу реле направления мощности при различных видах к.з.

Выполнение направленной отсечки дает возможность при выборе ее тока срабатывания учитывать только ток внешнего к.з. в направлении действия ее реле мощности. В этом основное отличие направленной отсечки от ненаправленной.

Недостатком направленных токовых защит является наличие мертвой зоны, определяемой минимальным напряжением при трехфазном к.з. вблизи места установки защиты.

Вопросы для самопроверки

1. Каков принцип действия токовой направленной защиты?

2. Чем отличается выбор тока срабатывания направленных защит (МТЗ и ТО) от ненаправленных?

3. В каких точках кольцевой сети с одним источником питания, а также сети с двусторонним питанием можно отказаться от установки реле направления мощности?

4. Как рассчитать выдержки времени направленных защит?

5. Чем обусловлено наличие мертвой зоны токовых направленных защит, как она рассчитывается, при каких видах к.з. возникает?

Методические указания

С глухозаземленными нейтралями работают сети напряжением 110кВ и выше. Для защиты линий этих сетей от к.з. на землю оказывается более целесообразным использовать отдельный комплект реле. Реле тока защиты подключается к фильтру токов нулевой последовательности. Следовательно, защита реагирует только на к.з., сопровождающиеся токами нулевой последовательности. В остальном схема защиты аналогична рассматриваемым выше схемам МТЗ и ТО от междуфазных к.з.

В общем случае защита выполняется ступенчатой. Ток срабатывания МТЗ нулевой последовательности отстраивается от тока небаланса Iнб в нормальном режиме, если выдержки времени t0, рассматриваемой защиты, больше времени действия tмф защит от междуфазных к.з., установленных на следующем участке. Если t0 < tмф, то защиту нужно отстраивать от Iнб при трехфазном к.з. в начале следующего участка. Наличие Iнб в симметричных режимах обусловлено неравенством токов намагничивания ТТ. Время действия защиты выбирается по ступенчатому принципу Δt, Δt – ступень селективности. При этом обычно получается t0 < tмф.

Принцип действия и условия настройки отсечек нулевой последовательности практически такие же, как и отсечек, реагирующих на полные токи фаз.

В сетях с двумя и более заземленными нейтралями, расположенными в разных точках сети, применяются направленные защиты. К органу направления мощности подводятся 3U0 и 3I0. Ток срабатывания мгновенных отсечек, установленных на параллельных линиях, необходимо выбирать с учетом наличия взаимоиндукции.

Направленные защиты нулевой последовательности не имеют мертвой зоны по напряжению, так как 3U0 максимально в месте к.з. и равно нулю в заземленной нейтрали трансформаторов. Цифровые защиты и их исполнение.

Вопросы для самопроверки

1. На каком принципе работает токовая защита нулевой последовательности?

2. Как влияют на распределение 3I0 схемы соединения обмоток и режимы работы нейтралей силовых трансформаторов?

3. В каких случаях применяются направленные токовые защиты нулевой последовательности?

4. Почему реле направления мощности нулевой последовательности не имеет мертвой зоны?

5. Как выбираются параметры срабатывания трехступенчатой токовой защиты (направленной) нулевой последовательности и как проверяется чувствительность различных ступеней защиты?

6. Каковы преимущества рассматриваемой защиты по сравнению с токовой защитой от междуфазных к.з.?

7. Какова область применения токовой защиты нулевой последовательности?

8. Как рассчитать ток 3I0 при различных к.з. на землю?

9. Как определить 3I0 в месте установки защиты при к.з. на землю в удаленной точке?

Методические указания

В сетях с изолированной нейтралью замыкания одной фазы на землю не вызывает к.з., так как в этом случае ЭДС поврежденной фазы не шунтируется накоротко, а только закорачивается емкостью (фаза – земля) этой фазы. Возникающий при этом в месте повреждения ток замыкается через емкость проводов "здоровых" фаз относительно земли и имеет небольшую величину (до нескольких десятков ампер). Поэтому снижения напряжения в сети не происходит. Однако фазное напряжение "здоровых" фаз относительно земли повышается до междуфазного. Линейные напряжения остаются неизменными. Чтобы все это усвоить и представить наглядно, нужно разобраться в векторных диаграммах токов и напряжений в нормальном и ненормальном режимах.

Однофазное замыкание на землю не отражается на работе потребителей и не нарушает синхронной работы генераторов. Поэтому в отличие от к.з. замыкания на землю не требуют немедленной ликвидации. Однако этот вид повреждения создает перенапряжение, что представляет опасность с точки зрения нарушения изоляции "здоровых" фаз и возможность перехода однофазного замыкания в междуфазное к.з. Защиту от рассматриваемых повреждений принято выполнять с действием на сигнал.

Известна общая селективная сигнализация замыкания на землю в сети без указания поврежденного участка, реагирующая на появление (3U0). В качестве селективных защит от замыканий на землю, указывающих поврежденный участок, применяются токовые, реагирующие на 3I0. Для выполнения защиты в качестве фильтра нулевой последовательности используется специальный ТТ нулевой последовательности (ТТНП) особой конструкции. В таком однотрансформаторном фильтре, выполняемом с помощью ТТНП, ток 3I0 получается магнитным суммированием от первичных токов трех фаз.

Нужно усвоить, что ток 3I0 в поврежденном присоединении (фидере) отличается от тока 3I0в неповрежденных фидерах абсолютным значением и направлением.

Если собственные емкостные токи нулевой последовательности отдельных присоединений соизмеримы с полным емкостным током сети, то токовая защита неприменима. В этом случае используются направленные защиты. В качестве подведенных к реле направления мощности величин используются 3U0 и 3I0. Нужно хорошо усвоить выбор параметров рассматриваемых защит, проверку чувствительности и размещение комплектов защиты, как для радиальных сетей, так и для кольцевых.

Иногда используются защиты, реагирующие на токи неустановившегося режима, а также на высшие гармонические в токе нулевой последовательности.

В компенсированных сетях результирующий ток 3I0 поврежденного участка содержит больше гармоник, чем ток в неповрежденных присоединениях. Именно на этом различии основаны защиты в таких сетях.

В последнее время нашел применение способ защиты с наложенным током частотой более 50 Гц. Цифровые защиты и их исполнение.

Вопросы для самопроверки

1. В чем заключается основная особенность защиты сетей с изолированной нейтралью?

2. Постройте векторные диаграммы токов и напряжений в нормальном режиме и при замыканиях на землю.

3. Какие принципы действия защит от замыканий на землю Вы знаете?

infopedia.su

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

КАЗАНЦЕВА ВЕРА ВИКТОРОВНА

1 семестр

Всего часов: 18

Черемушки, 2016 г.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

1.Чернобровов Н. В. Релейная защита. – М.: Энергия, 1998.

2.Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. М., «Энергия», 1976 г.

3.Беркович М.А. и Семёнов В.А. Основы техники и эксплуатации релейной защиты. Изд-е5-е.М., «Энергия», 1971 г.

4.Кривенков В.В., Новелла В.Н. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. М., «Энергия», 1981 г.

5.Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. 2-еизд. М., «Энергоатомиздат», 1986 г.

6.Гельфанд Я.Е. Релейная защита распределительных сетей. М., «Энергия», 1975 г.

1.Общие сведения о релейной защите

1.1.Назначение релейной защиты

Вэлектроэнергетических системах могут возникать повреждения и ненормальные режимы работы.

Повреждения: короткие замыкания – сверх ток, понижение напряжения – потеря устойчивости.

Ненормальные режимы – отклонения напряжения, тока и частоты.

Развитие аварии может быть предотвращено быстрым отключением поврежденного участка при помощи специальных автоматических устройств – релейной защиты.

Назначение

выявление места КЗ и быстрое отключение поврежденного участка от неповрежденной части.

выявление нарушений нормального режима и подача предупредительных сигналов или проведение операций, необходимых для восстановления нормального режима.

РЗ тесно связана с устройствами автоматики – АПВ, АВР, АЧР.

1.2. Повреждения и ненормальные режимы в ЭУ

Большинство повреждений в электроустановках приводит к коротким замыканиям (к.з.) фаз между собой или на землю. В обмотках электрических машин (генераторов, трансформаторов и электродвигателей), кроме того, бывают замыкания между витками одной фазы (витковые замыкания).

Основными причинами повреждений являются:

нарушения изоляции токоведущих частей, вызванные её старением, неудовлетворительным состоянием, перенапряжениями, механическими повреждениями;ошибки персонала при операциях с электрооборудованием.

Короткие замыкания (к.з.) являются наиболее опасными и тяжелыми видами повреждений.

При коротком замыкании э.д.с Е источника питания (генератора) замыкается «накоротко» через относительно малое сопротивление генератора, трансформатора и линий. В контуре замкнутой накоротко э.д.с. возникает большой ток Iк, называемый

током к.з.

Наибольшее снижение напряжения происходит в месте к.з.

1.2. Повреждения и ненормальные режимы в ЭУ

Увеличение тока и снижение напряжения, происходящие в результате к.з., приводят к ряду опасных последствий:

Термическое действие тока к.з.;Понижение напряжения при к.з.;

Нарушение устойчивости параллельной работы ;

Рисунок 1 – Влияние понижения напряжения при к.з. на работу энергосистемы

В зависимости от числа замкнувшихся фаз к.з. подразделяются на трёхфазные, двухфазные иоднофазные; замыкания с землёй и без земли; замыкания в одной и двух точках сети

1.2. Повреждения и ненормальные режимы в ЭУ

Трёхфазное к.з.

Трёхфазное к.з.(К(3)) является симметричным режимом, при котором токи и напряжения во всех фазах равны по величине как в месте к.з., так и в другой точке сети:

Вточках, удалённых от места к.з. на небольшое расстояние фазные и междуфазные напряжения незначительны по величине, поэтому 3-хфазное к.з. представляет наибольшую опасность и является расчётным режимом при определении максимального тока к.з.

Двухфазное к.з.

При двухфазном к.з. (К(2)) токи и напряжения разных фаз не одинаковы.

Вповреждённых фазах в месте двухфазного к.з. проходят одинаковые по величине, но противоположные по направлению токи, а в неповреждённой фазе ток к.з. отсутствует.

С точки зрения влияния на устойчивость параллельной работы генераторов и на работу электродвигателей 2-хфазное к.з. представляет меньшую опасность, чем3-хфазное к.з.

Однофазное к.з.

Однофазное к.з. может возникнуть только в сетях с заземлённой нейтралью (сети 110 кВ и выше).

Вместе 1-фазногок.з. фазыС фазное напряжение повреждённой фазы и фазные токи к.з. неповреждённых фаз будут равным нулю.

Внекоторых случаях ток однофазного к.з. может быть больше тока трёхфазного к.з., однако этот режим представляет меньшую опасность для нормальной работы энергосистемы, чем 3-хи2-хфазные к.з., так как в месте повреждения снижается до нуля только фазное напряжение поврежденной фазы.

1.2. Повреждения и ненормальные режимы в ЭУ

Ненормальными режимами, связанными с отклонением от допустимых значений тока, напряжения и частоты и представляющими опасность для электроснабжения потребителей электроэнергии и энергосистемы в целом, являются:перегрузка оборудования, повышение напряжения, качания в системе.

Перегрузка оборудования – это превышение тока по оборудованию сверх номинального значения. Если ток превышает номинальное значение, то за счёт выделяемого им дополнительного тепла через некоторое время температура токоведущих частей и изоляции превысит допустимую величину, что приведёт к ускоренному износу изоляции и её повреждению.

Для предупреждения повреждения оборудования при перегрузках необходимо принимать меры по разгрузке или отключению оборудования.

Повышение напряжения – это превышение напряжения на оборудовании сверх допустимого значения.

При повышениях напряжения необходимо его снижать вручную или отключать оборудование от сети.

Качания в системах – периодическое изменение ("качание") тока, напряжения, активной и реактивной мощности.

Качания возникают при выходе из синхронизма работающих параллельно генераторов и сопровождаются возрастанием тока и снижением напряжения в сети. На эти изменения тока и напряжения защиты реагируют также, как и на симметричное к.з.

Кроме перечисленных ненормальных режимов, имеются и другие, ликвидация которых возможна при помощи релейной защиты и системной автоматики.

1.3. Требования, предъявляемые к релейной защите

1. Селективность (избирательность)– способность отключать только поврежденный участок сети (основное условие для обеспечения надёжного электроснабжения потребителей).

Все защиты делятся на 2 класса по селективности:

защиты с относительной селективностью – имеют защиты, на которые по принципу действия можно возложить функции резервных защит при к.з. на смежных элементах сети. С учётом этого такие защиты в общем случае должны выполняться с выдержками времени;

защиты с абсолютной селективностью – имеют защиты, селективность

которых при внешних к.з. обеспечивается их принципом действия, т.е. защита способна работать только при к.з. на защищаемом объекте. Поэтому защиты с абсолютной селективностью выполняются без выдержек времени.

1.3.Требования к релейной защите

2.Быстродействие – главное условие для сохранения устойчивости параллельной работы генераторов. Уменьшается время снижения напряжения у потребителей, повышается эффективность АПВ, уменьшается ущерб для оборудования.

Номинальное напряжение, кВ		Время действия релейной
300	500	защиты, с
		0,1...	0,12
110...	220	0,15...	0,3
6...	10	1,5...	3

Критерий – остаточное напряжение не менее 60 % от номинального. Кроме того, нужно учитывать и время срабатывания выключателей:

tоткл=tз+tв, гдеtз – время действия защиты,tв – время отключения

выключателя – 0,15...0,06 с.

Современные устройства быстродействующей релейной защиты имеют время действия 0,02-0,1 с.

Быстродействующие защиты могут быть и неселективными, для исправления неселективности используется АПВ

1.3.Требования к релейной защите

3.Чувствительность – это свойство защиты, обеспечивающее выявление повреждения электрооборудования в самом начале его возникновения.

Резервирование следующего участка – важное требование. Если защита по принципу своего действия не работает за пределами основной зоны, ставят специальную резервную защиту.

studfiles.net

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

КАЗАНЦЕВА ВЕРА ВИКТОРОВНА

1 семестр

Всего часов: 18

Черемушки, 2016 г.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

1.Чернобровов Н. В. Релейная защита. – М.: Энергия, 1998.

2.Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. М., «Энергия», 1976 г.

3.Беркович М.А. и Семёнов В.А. Основы техники и эксплуатации релейной защиты. Изд-е5-е.М., «Энергия», 1971 г.

4.Кривенков В.В., Новелла В.Н. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. М., «Энергия», 1981 г.

5.Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. 2-еизд. М., «Энергоатомиздат», 1986 г.

6.Гельфанд Я.Е. Релейная защита распределительных сетей. М., «Энергия», 1975 г.

1.Общие сведения о релейной защите

1.1.Назначение релейной защиты

Вэлектроэнергетических системах могут возникать повреждения и ненормальные режимы работы.

Повреждения: короткие замыкания – сверх ток, понижение напряжения – потеря устойчивости.

Ненормальные режимы – отклонения напряжения, тока и частоты.

Назначение

выявление места КЗ и быстрое отключение поврежденного участка от неповрежденной части.

РЗ тесно связана с устройствами автоматики – АПВ, АВР, АЧР.

1.2. Повреждения и ненормальные режимы в ЭУ

Основными причинами повреждений являются:

под нагрузкой, включение разъединителя на ошибочно оставленное заземление, включение заземляющих ножей под напряжение и т.п.).

Короткие замыкания (к.з.) являются наиболее опасными и тяжелыми видами повреждений.

током к.з.

Наибольшее снижение напряжения происходит в месте к.з.

1.2. Повреждения и ненормальные режимы в ЭУ

Увеличение тока и снижение напряжения, происходящие в результате к.з., приводят к ряду опасных последствий:

Термическое действие тока к.з.;Понижение напряжения при к.з.;

Нарушение устойчивости параллельной работы ;

Рисунок 1 – Влияние понижения напряжения при к.з. на работу энергосистемы

В зависимости от числа замкнувшихся фаз к.з. подразделяются на трёхфазные, двухфазные иоднофазны; замыкания с землёй и без земли; замыкания в одной и двух точках сети

1.2. Повреждения и ненормальные режимы в ЭУ

Трёхфазное к.з.

Двухфазное к.з.

При двухфазном к.з. (К(2)) токи и напряжения разных фаз не одинаковы.

Однофазное к.з.

Однофазное к.з. может возникнуть только в сетях с заземлённой нейтралью (сети 110 кВ и выше).

1.2. Повреждения и ненормальные режимы в ЭУ

Повышение напряжения – это превышение напряжения на оборудовании сверх допустимого значения.

При повышениях напряжения необходимо его снижать вручную или отключать оборудование от сети.

Качания в системах – периодическое изменение ("качание") тока, напряжения, активной и реактивной мощности.

1.3. Требования, предъявляемые к релейной защите

Все защиты делятся на 2 класса по селективности:

защиты с абсолютной селективностью – имеют защиты, селективность

1.3.Требования к релейной защите

Номинальное напряжение, кВ		Время действия релейной
300	500	защиты, с
		0,1...	0,12
110...	220	0,15...	0,3
6...	10	1,5...	3

tоткл=tз+tв, гдеtз – время действия защиты,tв – время отключения

выключателя – 0,15...0,06 с.

Современные устройства быстродействующей релейной защиты имеют время действия 0,02-0,1 с.

Быстродействующие защиты могут быть и неселективными, для исправления неселективности используется АПВ

1.3.Требования к релейной защите

studfiles.net

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем — КиберПедия

1. Повреждения и ненормальные режимы элементов электроэнергетической системы – основные понятия, термины и определения, векторные диаграммы для различных видов КЗ в точке повреждения и в месте установки защиты.

2. Назначение устройств релейной защиты. Требования к устройствам релейной защиты

3. Принципы построения, структура устройств релейной защиты. Основные элементы

4. Оперативный ток. Назначение. Источники.

5. Электромеханические реле времени, промежуточные, указательные – назначение, основные элементы конструкции

6. Способы устранения вибрации электромагнитных реле, работающих на переменном токе

7. Схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и катушек реле. Коэффициент схемы.

8. Фильтры тока и напряжения нулевой последовательности

9. Фильтр напряжения обратной последовательности

10. Фильтр тока обратной последовательности

11. Трансформаторы тока нулевой последовательности. ТНП с подмагничиванием

12. Максимальная токовая защита. Выбор уставок по току и времени.

13. Схема МТЗ на постоянном и на переменном оперативном токе.

14. Токовая отсечка. Выбор уставок. Схема отсечки.

15. Токовая отсечка с выдержкой времени. Токовая трехступенчатая защита.

16. Способы повышения чувствительности токовых защит

17. МТЗ с пуском по напряжению.

18. МТЗ на линиях с двусторонним питанием.

19. Реле направления мощности.

20. Особенности работы токовых защит в кольцевых сетях

21. Дистанционные защиты. Область применения. Принцип работы.

22. Выбор уставок дистанционной защиты

23. Принцип выполнения реле сопротивления

24. Поперечная дифференциальная защита параллельных линий

25. Направленная поперечная дифференциальная защита параллельных линий – область применения, выбор уставок, особенности работы

26. Продольная дифференциальная защита элементов электрической сети: принципы организации защиты.

27. Способы повышения чувствительности продольной дифференциальной защиты.

28. Реле с торможением – назначение и принцип работы.

29. Дифференциальное реле с магнитным торможением

30. Работа сети с изолированной нейтралью в режиме замыкания фазы на землю.

31. Требования к схемам управления коммутационными аппаратами. Реализация этих требований на примере схемы управления масляным выключателем.

32. Поперечная дифференциальная защита параллельных линий

33. Направленная поперечная дифференциальная защита параллельных линий – область применения, выбор уставок, особенности работы

34. Продольная дифференциальная защита элементов электрической сети: принципы организации защиты.

35. Способы повышения чувствительности продольной дифференциальной защиты.

36. Реле с торможением – назначение и принцип работы.

37. Дифференциальное реле с магнитным торможением

38. Высокочастотная обвязка ВЛ – основные элементы, их назначение

39. Дифференциально-фазная ВЧ защита ВЛ СВН

40. Высокочастотная блокировка от качаний

41. Повреждения и ненормальные режимы генераторов

42. Основные защиты генераторов. Принципы действия защит

43. Односистемная поперечная дифференциальная защита статора генератора

44. Принципы организации защиты статора генератора от замыканий на землю

45. Работа сети с изолированной нейтралью в режиме замыкания фазы на землю.

46. Резервные защиты статора генератора

47. Защита ротора турбогенератора от замыканий в обмотке возбуждения

48. Защита ротора гидрогенератора от замыканий в обмотке возбуждения

49. Газовая защита трансформатора

50. Продольная дифференциальная защита трансформатора – особенности выполнения

51. Реле с торможением серии ДЗТ-11

52. Реле с торможением серии ДЗТ-21

53. Резервные защиты трансформатора

54. Защиты шин - принципы выполнения

55. Дифференциальная защита шин

56. Защита двигателей – основные и резервные защиты

57. Особенности выполнения защиты синхронных двигателей.

Техника высоких напряжений

1. Уравнения Максвелла. Потенциальные уравнения электрического поля. Характеристики поля на границе поверхностей.

2. Уравнение Лапласа. Расчет полей (цилиндрический конденсатор, сферический конденсатор.)

3. 3Способ эквивалентных зарядов.

4. Способ наложения. Электростатическое поле воздушной линии.

5. Электростатическое поле трехфазной линии.

6. Расчет полей с объемным зарядом. Плоское поле с объемным зарядом

7. Сферический конденсатор с объемным зарядом.

8. Диэлектрики с цилиндрическими слоями. Конденсатор со слоистым диэлектриком.

9. Численные расчеты электрических полей. Дифференциальный метод. Формула четырехугольника. Диагональная формула.

10. Численные расчеты электрических полей в слоистых диэлектриках.

11. Численные расчеты методом эквивалентных зарядов. Порядок расчета.

12. Формы зарядов, используемые в методе эквивалентных зарядов.

13. Процессы объемной ионизации в газах.

14. Процессы эмиссии электронов с поверхности катода. Коэффициент Таусенда.

15. Рекомбинация неравновесных носителей заряда в газах.

16. Прилипание электронов.

17. Электрический ток в газах. Образование лавины.

18. Стриммерный разряд. Условие возникновения стриммерного разряда.

19. Многолавинный разряд в газах.

20. Стриммерный разряд в неоднородном поле.

21. Лидерный разряд.

22. Молния. Искровой разряд.

23. Изолирующие жидкости. Электропроводность при постоянном напряжении.

24. Диэлектрические потери. Тангенс угла диэлектрических потерь.

25. Механизмы электропроводности и поляризации в изолирующих жидкостях. Ионная проводимость.

26. Поляризационные потери в изолирующих жидкостях.

27. Механизмы пробоя жидкостей.

28. Механизмы электропроводности в твердых изоляционных веществах.

29. Диэлектрические потери (за счет проводимости) при переменном напряжении в твердых изоляционных веществах.

30. Поляризационные потери в твердых изоляционных веществах.

31. Ионизационные потери в твердых изоляционных веществах.

32. Электрический пробой в твердых диэлектриках.

33. Тепловой пробой в твердых диэлектриках.

34. Расчет напряжения теплового пробоя твердых диэлектриков.

35. Частичные и дендритные разряды, электрическоестарение изоляции

36. Изоляция вводов высокого напряжения. Изоляция силовых конденсаторов.

37. Изоляция силовых кабелей (жилы кабеля, кабели с вязкой пропиткой)

38. Испытание изоляции. Измерение сопротивления и емкости изоляции. Дефекты изоляции и механизмы их возникновения.

39. Изменение характеристик изоляции в зависимости от воздействующих факторов. Основные виды профилактических испытаний изоляции.

40. Контроль сопротивления изоляции. Контроль емкости изоляции. Хроматографический анализ масла

41. Контроль диэлектрических потерь. Испытание изоляции. Контроль диэлектрических потерь в изоляции (мост Шеринга).

42. Контроль частичных разрядов (установки контроля частичных разрядов).

43. Испытания изоляции повышенным напряжением. Испытания изоляции кабелей, трансформаторов и высоковольтных вводов

44. Измерение высоких напряжений. Измерение высоких постоянных напряжений. Измерительный шаровой разрядник Электростатический вольтметр. Магнитоэлектрического измерительного механизма.

45. Измерение высоких переменных напряжений. Емкостные делители напряжения низковольтных вольтметров с трансформаторами напряжения.

46. Перенапряжения в электрических цепях. Общая характеристика перенапряжений.

47. Индуктированные перенапряжения. Внутренние перенапряжения. Квазистационарные перенапряжения. Коммутационные перенапряжения. Общая характеристика защитных мероприятий.

48. Превентивные меры по защите электрических цепей от перенапряжений. Коммутационные средства. Заземления.

49. Характеристики грозовой деятельности и параметры молний. Первоначальный механизм электризации. Атмосферные перенапряжения. Грозопоражаемость контактной сети.

Электроснабжение

1. Промышленное электропотребление и количественное описание электрического хозяйства.

2. Основные требования к системам электроснабжения.

3. Характерные электроприемники.

4. Параметры электропотребления и расчетные коэффициенты.

5. Формализуемые методы расчета электрических нагрузок.

6. Определение электрических нагрузок комплексным методом.

7. Определение расчетного и договорного максимума.

8. Схемы присоединения и выбор питающих напряжений.

9. Источники питания потребителей и построение схемы электроснабжения.

10. Выбор места расположения источников питания.

11. Исходные данные и выбор схемы ГПП.

12. Выбор силовых трансформаторов.

13. Схемы блочных подстанций пятого уровня.

14. Схемы специфических подстанций.

15. Компоновка открытых и закрытых распределительных устройств (подстанций).

16. Цеховые подстанции третьего уровня системы электроснабжения.

17. Размещение и компоновка подстанций ЗУР.

18. Общие сведения о способах передачи и распределения электроэнергии; воздушные линии электропередач; кабельные линии.

19. Прокладка кабелей в траншеях; прокладка кабелей в блоках; прокладка кабелей в кабельных сооружениях.

20. Токопроводы.

21. Выбор сечений жил кабелей и проводов воздушных линий по нагреву расчетным током.

22. Выбор сечений жил кабелей по нагреву током короткого замыкания.

23. Выбор сечений жил кабелей и проводов воздушных линий по потерям напряжения.

24. Выбор сечений жил кабелей и проводов по экономическим соображениям.

25. Короткое замыкание в симметричной трехфазной цепи промышленного предприятия.

26. Определение значений токов короткого замыкания в электроустановках выше 1 кВ.

27. Короткое замыкание в сетях напряжением до 1 кВ.

28. Выбор аппаратов по номинальным параметрам.

29. Выбор высоковольтных выключателей (ячеек).

30. Выбор разъединителей, отделителей, короткозамыкателей.

31. Выбор выключателей нагрузки и предохранителей;

32. Выбор трансформаторов тока и трансформаторов напряжения.

33. Проверка токоведущих устройств и термическую и динамическую стойкость.

34. Определение активного и реактивного сопротивлений шинопровода.

35. Выбор и проверка выбранного сечения шинопроводов.

36. Электроснабжение осветительных установок.

37. Нормы качества электрической энергии и область их применения в системах электроснабжения.

38. Отклонения и колебания напряжения.

39. Причины и источники нарушения показателей качества электрической энергии.

40. Способы и технические средства повышения качества электроэнергии.

cyberpedia.su

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

КАЗАНЦЕВА ВЕРА ВИКТОРОВНА

1 семестр

Всего часов: 18

Черемушки, 2016 г.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

1.Чернобровов Н. В. Релейная защита. – М.: Энергия, 1998.

2.Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. М., «Энергия», 1976 г.

3.Беркович М.А. и Семёнов В.А. Основы техники и эксплуатации релейной защиты. Изд-е5-е.М., «Энергия», 1971 г.

4.Кривенков В.В., Новелла В.Н. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. М., «Энергия», 1981 г.

5.Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. 2-еизд. М., «Энергоатомиздат», 1986 г.

6.Гельфанд Я.Е. Релейная защита распределительных сетей. М., «Энергия», 1975 г.

1.Общие сведения о релейной защите

1.1.Назначение релейной защиты

Вэлектроэнергетических системах могут возникать повреждения и ненормальные режимы работы.

Повреждения: короткие замыкания – сверх ток, понижение напряжения – потеря устойчивости.

Ненормальные режимы – отклонения напряжения, тока и частоты от допустимых значений.

Повреждения нарушают работу энергосистемы и потребителей электроэнергии, а ненормальные режимы создают возможность возникновения повреждений или расстройства работы энергосистемы.

Назначение

выявление места КЗ и быстрое отключение поврежденного участка от неповрежденной части.

РЗ тесно связана с устройствами автоматики – АПВ, АВР, АЧР.

1.2. Повреждения и ненормальные режимы в ЭУ

Основными причинами повреждений являются:

разъединителя под нагрузкой, включение разъединителя на ошибочно оставленное заземление, включение заземляющих ножей под напряжение и т.п.).

Короткие замыкания (к.з.) являются наиболее опасными и тяжелыми видами повреждений.

называемый током к.з.

Наибольшее снижение напряжения происходит в месте к.з.

1.2. Повреждения и ненормальные режимы в ЭУ

Увеличение тока и снижение напряжения, происходящие в результате к.з., приводят к ряду опасных последствий:

Термическое действие тока к.з.;Понижение напряжения при к.з.;

Нарушение устойчивости параллельной работы генераторов (наиболее тяжелое последствие) ;

Рисунок 1 – Влияние понижения напряжения при к.з. на работу энергосистемы

1.2. Повреждения и ненормальные режимы в ЭУ

Трёхфазное к.з.

Двухфазное к.з.

При двухфазном к.з. (К(2)) токи и напряжения разных фаз не одинаковы.

Однофазное к.з.

Однофазное к.з. может возникнуть только в сетях с заземлённой нейтралью (сети 110 кВ и выше).

1.2. Повреждения и ненормальные режимы в ЭУ

Повышение напряжения – это превышение напряжения на оборудовании сверх допустимого значения.

При повышениях напряжения необходимо его снижать вручную или отключать оборудование от сети.

Качания в системах – периодическое изменение ("качание") тока, напряжения, активной и реактивной мощности.

1.3. Требования, предъявляемые к релейной защите

Все защиты делятся на 2 класса по селективности:

защиты с абсолютной селективностью – имеют защиты, селективность

1.3.Требования, предъявляемые к релейной защите

Номинальное напряжение, кВ		Время действия релейной
300	500	защиты, с
		0,1...	0,12
110...	220	0,15...	0,3
6...	10	1,5...	3

tоткл=tз+tв, гдеtз – время действия защиты,tв – время отключения

выключателя – 0,15...0,06 с.

Современные устройства быстродействующей релейной защиты имеют время действия 0,02-0,1 с.

Быстродействующие защиты могут быть и неселективными, для исправления неселективности используется АПВ

1.3. Требования, предъявляемые к релейной защите

3. Чувствительность – это свойство защиты, обеспечивающее выявление повреждения электрооборудования в самом начале его возникновения.

studfiles.net