Релейная защита чернобровов н в: Н.В. Чернобровов Релейная защита

Н.В. Чернобровов Релейная защита

Н. В. Чернобровов

Р Е Л Е Й Н А Я З А Щ И Т А

ИЗДАНИЕ ПЯТОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ

Допущено Министерством энергетики и электрификации СССР

в качестве учебного пособия для учащихся энергетических

и энергостроительных техникумов

«Э Н Е Р Г И Я» МОСКВА 1974

1

6П2.11

Ч-49

УДК 621.316..925 (075)

Чернобровов Н. В.

Ч-49 Релейная защита. Учебное пособие для техникумов. Изд. 5-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1974. 680 с. С ил.

В книге рассмотрена релейная защита электрических сетей, оборудования электростанций и сборных шин распределительных устройств. Четвертое издание книги вышло в

1971 г.

Книга предназначена в качестве учебного пособия для учащихся энергетических техникумов и может быть использована студентами электротехнических и энергетических вузов, а также инженерами и техниками, занимающимися эксплуатацией, монтажом и проектированием релейной защиты электростанций и сетей.

30311-601 051(01)-74

75-74

6П2.11

Издательство «Энергия», 1974 г.

2

ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЯТОМУ ИЗДАНИЮ

Релейная защита осуществляет автоматическую ликвидацию повреждений и ненормальных режимов в электрической части энергосистем и является важнейшей автоматикой, обеспечивающей их надежную и устойчивую работу.

Всовременных энергетических системах значение релейной защиты особенно возрастает в связи с бурным ростом мощности энергосистем, объединением их в единые электрически связанные системы в пределах нескольких областей, всей страны, и даже нескольких государств.

Характерным для современных энергосистем является развитие сетей высокого и сверхвысокого напряжения, с помощью которых производится объединение энергетических систем и передача больших потоков электрической энергии от мощных электростанций к крупным центрам потребления.

ВСоветском Союзе на базе сетей 500 кВ создается Единая энергетическая система страны (ЕЭС), сооружаются мощные и протяженные передачи 500—750 кВ, а в недалеком будущем предполагается создание еще более мощных передач 1150 кВ переменного и 1500 кВ постоянного тока, строятся крупнейшие тепловые, гидравлические и атомные электростанции, увеличивается мощность энергетических блоков. Соответственно растет мощность электрических подстанций, усложняется конфигурация электрических сетей и повышается их нагрузка.

Рост нагрузок, увеличение протяженности линий электропередачи, ужесточение требований к устойчивости энергосистем осложняют условия работы релейной защиты и повышают требования к ее быстродействию, чувствительности и надежности. В связи с этим идет непрерывный процесс развития и совершенствования техники релейной защиты, направленный на создание все более совершенных защит, отвечающих требованиям современной энергетики.

Создаются и вводятся в эксплуатацию новые защиты для дальних электропередач сверхвысокого напряжения, для крупных генераторов, трансформаторов и энергетических блоков. Разрабатываются дистанционные защиты со сложными характеристиками, позволяющими получить оптимальное решение очень сложной задачи — надежной отстройки защиты от нагрузки и качаний при сохранении достаточной чувствительности при коротких замыканиях. Ищутся пути усовершенствования блокировок от качаний и от повреждений в цепях напряжения. Совершенствуются способы резервирования отказа защит и выключателей. Все более определенной становится тенденция отказа от электромеханических реле и переход на статические, бесконтактные системы.

Широкое распространение в связи с этим получает применение в устройствах релейной защиты полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов, тиристоров). Разрабатываются конструкции реле на магнитных элементах. Предпринимаются попытки использования контактных реле, более надежных, чем обычные электромеханические конструкции. К числу таких реле относятся герметичные магнитоуправляемые контакты (герконы), представляющие собой безъякорные реле (применяемые в вычислительной технике). Они отличаются большим быстродействием, надежностью и малыми размерами. Рассматривается возможность использования ЭЦВМ для выполнения функций релейной защиты.

Все более необходимым становится использование ЭЦВМ для расчета уставок защиты, поскольку такие расчеты в современных энергосистемах очень трудоемки и занимают много времени.

3

В связи с ростом токов короткого замыкания, вызванным увеличением генераторной мощности энергосистем, актуальное значение приобретают вопросы точности трансформации первичных токов, питающих измерительные органы релейной защиты. Для решения этой проблемы ведутся исследования поведения трансформаторов тока, изучаются возможности повышения их точности, разрабатываются пригодные для практики методы расчета погрешностей трансформаторов тока, ищутся новые более точные способы трансформации первичных токов.

При подготовке к переизданию книги автор стремился отразить новые разработки отечественной техники по перечисленным выше направлениям ее развития. В книгу вошли новые защиты и технические решения, уже нашедшие применение на практике или имеющие реальную перспективу применения. С учетом этого внесены изменения и дополнения в третью главу, посвященную трансформаторам тока, в главу пятнадцатую, излагающую принципы защиты генераторов, и в главу семнадцатую, касающуюся защиты блоков. В остальные главы внесены изменения и уточнения, направленные главным образом на улучшение изложения.

Автор приносит благодарность рецензенту книги Т. Н. Дородновой за ряд полезных замечаний. Все пожелания и замечания автор просит направлять по адресу: 113114, Москва, Шлюзовая набережная, 10, Издательство «Энергия».

Автор

4

ГЛАВА ПЕРВАЯ

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ

1-1.НАЗНАЧЕНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

В энергетических системах могут возникать повреждения и ненормальные режимы работы электрооборудования электростанций и подстанций, их распределительных устройств, линий электропередачи и электроустановок потребителей электрической энергии.

Повреждения в большинстве случаев сопровождаются значительным увеличением тока и глубоким понижением напряжения в элементах энергосистемы.

Повышенный ток выделяет большое количество тепла, вызывающее разрушения в месте повреждения и опасный нагрев неповрежденных линий и оборудования, по которым этот ток проходит.

Понижение напряжения нарушает нормальную работу потребителей электроэнергии и устойчивость параллельной работы генераторов и энергосистемы в целом.

Ненормальные режимы обычно приводят к отклонению величин напряжения, тока и частоты от допустимых значений. При понижении частоты и напряжения создается опасность нарушения нормальной работы потребителей и устойчивости энергосистемы, а повышение напряжения и тока угрожает повреждением оборудования и линий электропередачи.

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

Для обеспечения нормальной работы энергетической системы и потребителей электроэнергии необходимо возможно быстрее выявлять и отделять место повреждения от неповрежденной сети, восстанавливая таким путем нормальные условия их работы и прекращая разрушения в месте повреждения.

Опасные последствия ненормальных режимов также можно предотвратить, если своевременно обнаружить отклонение от нормального режима и принять меры к его устранению (например, снизить ток при его возрастании, понизить напряжение при его увеличении и т. д.).

В связи с этим возникает необходимость в создании и применении автоматических устройств, выполняющих указанные операции и защищающих систему и ее элементы от опасных последствий повреждений и ненормальных режимов.

Первоначально в качестве подобной защиты применялись плавкие предохранители. Однако по мере роста мощности и напряжения электрических установок и усложнения их схем коммутации такой способ защиты стал недостаточным, в силу чего были созданы защитные устройства, выполняемые при помощи специальных автоматов — реле, получившие название релейной защиты.

Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная и надежная работа современных энергетических систем.

Она осуществляет непрерывный контроль за состоянием и режимом работы всех элементов энергосистемы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов.

При возникновении повреждений защита выявляет и отключает от системы поврежденный участок, воздействуя на специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения.

При возникновении ненормальных режимов защита выявляет их и в зависимости от характера нарушения производит операции, необходимые для восстановления нормального режима, или подает сигнал дежурному персоналу.

5

В современных электрических системах релейная защита тесно связана с электрической автоматикой, предназначенной для быстрого автоматического восстановления нормального режима и питания потребителей.

К основным устройствам такой автоматики относятся: автоматы повторного включения (АПВ), автоматы включения резервных источников питания и оборудования (АВР) и автоматы частотной разгрузки (АЧР).

Рассмотрим более подробно основные виды повреждений и ненормальных режимов, возникающих в электрических установках, и их последствия.

1-2. ПОВРЕЖДЕНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

Большинство повреждений в электрических системах приводит к коротким замыканиям фаз между собой или на землю (рис. 1-1). В обмотках электрических машин и трансформаторов, кроме коротких замыканий бывают замыкания между витками одной фазы.

Основными причинами повреждений являются:

1)нарушение изоляции токоведущих частей, вызванное ее старением, неудовлетворительным состоянием, перенапряжениями, механическими повреждениями;

2)повреждение проводов и опор линий электропередач, вызванное их неудовлетворительным состоянием, гололедом, ураганным ветром, пляской проводов и другими причинами;

3)ошибки персонала при операциях (отключение разъединителей под нагрузкой, включение их на ошибочно оставленное заземление и т. д.).

Все повреждения являются следствием конструктивных недостатков или несовершенства оборудования, некачественного его изготовления, дефектов монтажа, ошибок при проектировании, неудовлетворительного или неправильного ухода за оборудованием, ненормальных режимов работы оборудования, работы оборудования в условиях, на кото-

рые оно не рассчитано. Поэтому повреждения нельзя считать неизбежными, но в то же время нельзя и не учитывать возможность их возникновения.

Короткие замыкания (к. з.) являются наиболее опасным и тяжелым видом повреждения. При к. з. э. д. с. Е источника питания (генератора) замыкается «накоротко» через относительно малое сопротивление генераторов, трансформаторов и линий (см. рис. 1-

1, а — г и е).

Поэтому в контуре замкнутой накоротко э. д. с. возникает большой ток Iк, называемый т о к о м к о р о т к о г о з а м ы к а н и я.

Короткие замыкания подразделяются на трехфазные, двухфазные и однофазные в зависимости от числа замкнувшихся фаз; на замыкания с землей и без земли; замыкания в одной и двух точках сети (рис. 1-1).

6

При к. з. вследствие увеличения тока возрастает падение напряжения в элементах системы, что приводит к понижению напряжения во всех точках сети, так как напряжение в

любой точке М (рис. 1-2, а) UМ — E-Ikzм,, где Ё — э. д. с. источника питания, а zМ — сопротивление от источника питания до точки М.

Наибольшее снижение напряжения происходит в месте к. з. (точка К) и в непосредственной близости от него (рис. 1-2, а). В точках сети, удаленных от места повреждения,

напряжение снижается в меньшей степени.

Происходящие в результате к. з. увеличение тока и снижение напряжения приводят к ряду опасных последствий:

а) Ток к. з. Iк согласно закону Джоуля—Ленца выделяет в активном сопротивлении r цепи, по которой он проходит в течение времени t, тепло Q = kIk2rt.

В месте повреждения это тепло и пламя электрической дуги производят большие разрушения, размеры которого тем больше, чем больше ток Iк и время t.

Проходя по неповрежденному оборудованию и линиям электропередачи, ток к. з. Iк нагревает их выше допустимого предела, что может вызвать повреждение изоляции и токоведущих частей.

б) Понижение напряжения при к. з. нарушает работу потребителей.

Основным потребителем электроэнергии являются асинхронные электродвигатели.

Момент вращения двигателей МД пропорционален квадрату напряжения U на их зажи-
мах:	Мд = кU2.

Поэтому при глубоком снижении напряжения момент вращения электродвигателей может оказаться меньше момента сопротивления механизмов, что приводит к их остановке.

Нормальная работа осветительных установок, составляющих вторую значительную часть потребителей электроэнергии, при снижении напряжения также нарушается.

Особенно чувствительны к понижениям напряжения вычислительные и управляющие машины, широко внедряемые в последнее время.

в) Вторым, наиболее тяжелым последствием снижения напряженияявляется нарушение устойчивости параллельной работы генераторов. Это может привести к распаду системы и прекращению питания всех ее потребителей.

Причины такого распада можно пояснить на примере системы, приве денной па рис. 1-2, б. В нормальном режиме механический момент вращения турбин уравновешивается противодействующим моментом, создаваемым электрической нагрузкой генераторов, в результате чего частота вращения всех турбогенераторов постоянна и равна синхронной. При возникновении к. з. в точке К у шин электростанции А напряжение на них станет равным нулю, в результате этого электрическая нагрузка, а следовательно, и противодействующий момент генераторов также станут равными нулю. В то же время в турбину поступает прежнее количество пара (или воды) и ее момент остается неизменным. Вследствие этого частота вращения турбогенератора начнет быстро увеличиваться, так как регулятор скорости турбины действует медленно и не сможет предотвратить ускорения вращения турбогенераторов станции А.

В иных условиях находятся генераторы станции В. Они удалены от точки К, поэтому напряжение на их шинах может быть близким к нормальному. Вследствие того что генераторы электростанции А разгрузились, вся нагрузка системы ляжет на генераторы станции В, которые при этом могут перегрузиться и уменьшить частоту вращения. Таким образом, в результате к. з. скорость вращения генераторов электростанций А и В становится различной, что приводит к нарушению их синхронной р а- боты.

При длительном к. з. может также произойти нарушение устойчивости работы асинхронных элек-

7

тродвигателей. При понижении напряжения частота вращения асинхронных электродвигателей уменьшается.

Если скольжение превзойдет критическое значение, двигатель перейдет в область неустойчивой работы, произойдет его опрокидывание и полное торможение.

С увеличением скольжения реактивная мощность, потребляемая асинхронными двигателями, растет, что может привести после отключения к. з. к дефициту реактивной мощности и как следствие этого к лавинообразному снижению напряжения во всей системе и прекращению ее работы.

Аварии с нарушением устойчивости системы по величине ущерба, наносимого электроснабжению, являются самыми тяжелыми.

Рассмотренные последствия к. з. подтверждают сделанный выше вывод, что они являются тяжелым и опасным видом повреждения, требующим быстрого отключения (см. § 1-4).

Замыкание на землю одной фазы в сети с изолированной нейтралью или зазем-

ленной через большое сопротивление дугогасящей катушки (ДГК). На рис. 1-1, д видно, что замыкание на землю не вызывает короткого замыкания, так как э. д. с. Еа поврежденной фазы А не шунтируется появившимся в точке К соединением с землей. Возникающий при этом ток 1А в месте повреждения замыкается через емкость С проводов относительно земли и имеет поэтому, как правило, небольшую величину, например несколько десятков ампер. Линейные напряжения при этом виде повреждения остаются неизменными (см. гл. 9).

Благодаря этому по своим последствиям однофазное замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью или заземленной через ДГК существенно отличается от к. з. Оно не отражается на работе потребителей и не нарушает синхронной работы генераторов. Однако этот вид повреждения создает ненормальный режим, вызывая перенапряжения, что представляет опасность с точки зрения возможности нарушения изоляции относительно земли двух неповрежденных фаз и перехода однофазного замыкания на землю в междуфазное к. з. (рис. 1, е).

1-3. НЕНОРМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ

К ненормальным относятся режимы, связанные с отклонениями от допустимых значений величин тока, напряжения и частоты, опасные для оборудования или устойчивой работы энергосистемы.

Рассмотрим наиболее характерные ненормальные режимы.

а) Перегрузка оборудования, вызванная увеличением тока сверх номинального значения. Номинальным называется максимальный ток, допускаемый для данного обо-

рудования в течение неограниченного времени.

Если ток, проходящий по оборудованию, превышает номинальное значение, то за счет выделяемого им дополнительного тепла температура токоведущих частей и изоляции через некоторое время превосходит допустимую величину, что приводит к ускоренному износу изоляции и ее повреждению. Время, допустимое для прохождения повышенных токов, зависит от их величины. Характер этой зависимости показан на рис. 1-3 и определяется конструкцией оборудования и типом изоляционных материалов. Для предупреждения

повреждения оборудования при его перегрузке необходимо принять меры к разгрузке или отключению оборудования.

б) Качания в системах возникают при выходе из синхронизма работающих параллельно генераторов (или электростанций) А и В (рис. 1-2, б). При качаниях в каждой точке системы происходит периодическое изменение («качание») тока и напряжения. Ток во всех элементах сети, связывающих вышедшие из синхронизма генераторы А и В, колеблется от нуля до максимального значения, во много раз превышающего нормальную ве-

8

личину. Напряжение падает от нормального до некоторого минимального значения, имеющего разную величину в каждой точке сети. В точке С, называемой электрическим центром качаний, оно снижается до нуля, в остальных точках сети напряжение падает, но остается больше нуля, нарастая от центра качания С к источникам питания А и В. По характеру изменения тока и напряжения качания похожи на к. з. Возрастание тока вызывает нагревание оборудования, а уменьшение напряжения нарушает работу всех потребителей системы. Качание — очень опасный ненормальный режим, отражающийся на работе всей энергосистемы.

в) Повышение напряжения сверх допустимого значения возникает обычно на гидрогенераторах при внезапном отключении их нагрузки. Разгрузившийся гидрогенератор увеличивает частоту вращения, что вызывает возрастание э. д. с. статора до опасных для его изоляции значений. Защита в таких случаях должна снизить ток возбуждения генератора или отключить его.

Опасное для изоляции оборудования повышение напряжения может возникнуть также при одностороннем отключении или включении длинных линий электропередачи с большой емкостной проводимостью.

Кроме отмеченных ненормальных режимов, имеются и другие, ликвидация которых возможна при помощи релейной защиты.

1-4. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ

/. ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТЕ ОТ К. 3.

а) Селективность

Селективностью или избирательностью защиты называется способность защиты отключать при к. з. только поврежденный участок сети.

На рис. 1-4 показаны примеры селективного отключения повреждений. Так, при к. з. в точке К1 защита должна отключить поврежденную линию выключателем Вв, т. е. выключателем, ближайшим к месту повреждения. При этом все потребители, кроме питавшихся от поврежденной линии, остаются в работе.

В случае к. з. в точке К2 при селективном действии защиты должна отключаться поврежденная линия I, линия II остается в работе. При таком отключении все потребители сети сохраняют питание. Этот пример показывает, что если подстанция связана с сетью несколькими линиями, то селективное отключение к. з. на одной из линий позволяет сохранить связь этой подстанции с сетью, обеспечив тем самым бесперебойное питание потребителей.

Таким образом, селективное отключение повреждения является основным условием для обеспечения надежного электроснабжения потребителей. Неселективное действие защиты приводит к развитию аварий. Как будет показано ниже, неселективные отключения могут допускаться, но только в тех случаях, когда это диктуется необходимостью и не отражается на питании потребителей.

б) Быстрота действия

9

Отключение к. з. должно производиться с возможно большей быстротой для ограничения размеров разрушения оборудования, повышения эффективности автоматического повторного включения линий и сборных шин, уменьшения продолжительности снижения напряжения у потребителей и сохранения устойчивости параллельной работы генераторов, электростанций и энергосистемы в целом. Последнее из перечисленных условий является г л а в н ы м.

Допустимое время отключения к. з. (1-2, б) по условию сохранения устойчивости зависит от ряда факторов. Важнейшим из них является величина остаточного напряжения на шинах электростанций и узловых подстанций, связывающих электростанции с энергосистемой. Чем меньше, остаточное напряжение, тем вероятнее нарушение устойчивости и, следовательно, тем быстрее нужно отключать к. з. Наиболее тяжелыми по условиям устойчивости являются трехфазные к. з. и двухфазные к. з. на землю в сети с глухоза-

земленной нейтралью (рис. 1-2, а и г), так как при этих повреждениях происходят наибольшие снижения всех междуфазных напряжений.

Всовременных энергосистемах для сохранения устойчивости требуется весьма малое время отключения к. з. Так, например, на линиях электропередачи 300—500 кВ необходимо отключать повреждение за 0,1—0,12 с после его возникновения, а в сетях 110— 220 кВ — за 0,15—0,3 с. В распределительных сетях 6 и 10 кВ, отделенных от источников питания большим сопротивлением, к. з. можно отключать со временем примерно 1,5—3 с, так как они не вызывают опасного понижения напряжения на генераторах и не влияют поэтому на устойчивость системы. Точная оценка допустимого времени отключения производится с помощью специальных расчетов устойчивости, проводимых для этой цели.

Вкачестве приближенного критерия (меры) необходимости применения быстродействующих защит Правила устройства электроустановок (ПУЭ) [Л. 1] рекомендуют определять остаточное напряжение на шинах электростанций и узловых подстанций при трехфазных к. з. в интересующей нас точке сети. Если остаточное напряжение получает-

ся меньше 60% номинального, то для сохранения устойчивости следует применять быстрое отключение повреждений, т. е. применять быстродействующую защиту.

Полное время отключения повреждения tотк складывается из времени работы защи-

ты t3 и времени действия выключателя tв, разрывающего ток к. з., т. е. tоткл =ta+ tв. Таким образом, для ускорения отключения нужно ускорять действие как защиты, так и выключа-

телей. Наиболее распространенные выключатели действуют со временем 0,15—0,06 с. Чтобы обеспечить при таких выключателях указанное выше требование об отключе-

нии к. з., например, с t =0,2 с, защита должна действовать с временем 0,05—0,12 с, а при необходимости отключения с t = 0,12 с и действии выключателя с 0,08 с время работы защиты не должно превышать 0,04 с.

Защиты, действующие с временем до 0,1—0,2 с, считаются быстродействующими. Современные быстродействующие защиты могут работать с временем 0,02—0,04 с.

Требование быстродействия является в ряде случаев определяющим условием, обеспечивающим устойчивость параллельной работы электростанций и энергосистем.

Создание селективных быстродействующих защит является важной и трудной задачей техники релейной защиты. Эти защиты получаются достаточно сложными и дорогими, поэтому они должны применяться только в тех случаях, когда более простые защиты, работающие с выдержкой времени, не обеспечивают требуемой быстроты действия.

В целях упрощения допускается применение простых быстродействующих защит, не обеспечивающих необходимой селективности. При этом для исправления неселективности используется АПВ, быстро включающее обратно неселективно отключившийся участок системы.

в) Чувствительность

10

Книги по требованию: Н.В. Чернобровов

• 
  
  Книги
  
  • 
    Художественная литература
  • 
    Нехудожественная литература
  • 
    Детская литература
  • 
    Литература на иностранных языках
  • 
    Путешествия. Хобби. Досуг
  • 
    Книги по искусству
  • 
    Биографии. Мемуары. Публицистика
  • 
    Комиксы. Манга. Графические романы
  • 
    Журналы
  • 
    Печать по требованию
  • 
    Книги с автографом
  • 
    Книги в подарок
  • 
    «Москва» рекомендует

  • 
    Авторы
    •
    Серии
    •
    Издательства
    •
    Жанр

• 
  
  Электронные книги
  
  • 
    Русская классика
  • 
    Детективы
  • 
    Экономика
  • 
    Журналы
  • 
    Пособия
  • 
    История
  • 
    Политика
  • 
    Биографии и мемуары
  • 
    Публицистика

• 
  
  Aудиокниги
  
  • 
    Электронные аудиокниги
  • 
    CD – диски

• 
  
  Коллекционные издания
  
  • 
    Зарубежная проза и поэзия
  • 
    Русская проза и поэзия
  • 
    Детская литература
  • 
    История
  • 
    Искусство
  • 
    Энциклопедии
  • 
    Кулинария. Виноделие
  • 
    Религия, теология
  • 
    Все тематики

• 
  
  Антикварные книги
  
  • 
    Детская литература
  • 
    Собрания сочинений
  • 
    Искусство
  • 
    История России до 1917 года
  • 
    Художественная литература. Зарубежная
  • 
    Художественная литература. Русская
  • 
    Все тематики
  • 
    Предварительный заказ
  • 
    Прием книг на комиссию

• 
  
  Подарки
  
  • 
    Книги в подарок
  • 
    Авторские работы
  • 
    Бизнес-подарки
  • 
    Литературные подарки
  • 
    Миниатюрные издания
  • 
    Подарки детям
  • 
    Подарочные ручки
  • 
    Открытки
  • 
    Календари
  • 
    Все тематики подарков
  • 
    Подарочные сертификаты
  • 
    Подарочные наборы
  • 
    Идеи подарков

• 
  
  Канцтовары
  
  • 
    Аксессуары делового человека
  • 
    Необычная канцелярия
  • 
    Бумажно-беловые принадлежности
  • 
    Письменные принадлежности
  • 
    Мелкоофисный товар
  • 
    Для художников

• 
  
  Услуги
  
  • 
    Бонусная программа
  • 
    Подарочные сертификаты
  • 
    Доставка по всему миру
  • 
    Корпоративное обслуживание
  • 
    Vip-обслуживание
  • 
    Услуги антикварно-букинистического отдела
  • 
    Подбор и оформление подарков
  • 
    Изготовление эксклюзивных изданий
  • 
    Формирование семейной библиотеки

Расширенный поиск

Н. В. Чернобровов

2022 Статьи и презентации

Нажмите здесь, чтобы загрузить все статьи и презентации

вторник, 29 марта 2022 г.

Общий Сеанс

Дистанционные элементы для защиты линий вблизи нетрадиционных источников (бумага) (презентация)
Kasztenny, B., Schweitzer Engineering Laboratories

Модернизация защитного реле устраняет нарушения критериев планирования (Документ) (Презентация)
Кельнер, К., Управление Нижней реки Колорадо

Остановить эпидемию! Неисправности защиты трансформатора (документ) (презентация)
Hargrave, A., Schweitzer Engineering Laboratories .

Балансировка срока службы подстанции в соответствии с изменяющимися условиями эксплуатации и максимальным сроком службы (бумага) (презентация)

Влияние возобновляемых генерирующих ресурсов на дистанционную защиту и решения (документ) (презентация)
Smith, T. , GE Grid Solutions

Обзор нового Руководства IEEE C37.250 по проектированию, внедрению и управлению SIPS (документ) (презентация)
Henneberg, G., NV Energy

---

вторник, 29 марта 2022 г.

Бумага Сеанс 1: Передача I

Новый подход к обнаружению вторичной дуги при отключении одного полюса (документ) (презентация)
Стинский А., SIEMENS

Координация резистивной досягаемости фазовых и заземляющих дистанционных элементов (бумага) (презентация)
Чоудхури, Р., Schweitzer Engineering Laboratories

Расчеты параметров линий электропередач – Помимо кулинарной книги, часть II (бумага) (презентация)
Thompson, M., Schweitzer Engineering Laboratories

Разработка системы защиты от падения проводника линии электропередачи в SDG&E (Документ) (Презентация)
Рахман, Т. , San Diego Gas & Electric Company
Удрен, Э., Quanta Technology

Защита линий электропередачи сверхвысокого напряжения с использованием реле сверхвысокой скорости: новый стандарт для PNM (бумага) (презентация)
Смелих Г., Schweitzer Engineering Laboratories

Элементы направленности на основе импеданса

— зачем нужна настройка порога? (Документ) (Презентация)
Хеннеберг Г., Н.В. Энергия

---

вторник, 29 марта 2022 г.

Бумага Сеанс 2: Подстанция

Защита шины во временной области (Документ) (Презентация)
Хоссейн М., Energy Services Inc.

21C Крышка для защиты берега (бумага) (презентация)
Соруш А., SIEMENS

Усовершенствованная дифференциальная защита трансформатора — проектирование, испытания и опыт эксплуатации (документ) (презентация)
Рамлачан М. , GE Grid Solutions

Защита критической инфраструктуры с помощью современных реле защиты (документ) (презентация)
Паланиаппан, Р., GE Grid Solutions

Мониторинг потери срока службы трансформатора – обзор действующих установок с указанием достигнутых преимуществ (документ) (презентация)
А. Пятничка, Hitachi Energy

Использование резистивных делителей напряжения для обнаружения замыкания на землю трансформатора (документ) (презентация)
Кокотт М., Hitachi Energy

---

вторник, 29 марта 2022 г.

Бумага Сеанс 3: Тестирование/Связь

Будущее уже здесь: Виртуальное тестирование систем защиты с использованием технологии Digital Twin (бумага) (презентация)
Шарма, М., Меггер
Кубер. С., Меггер

Характеристики сбоев линейной ловушки и линейного тюнера в каналах ретрансляции несущей (документ) (презентация)
Палмер, К. , PowerComm Solutions LLC

Direct Transfer Trip (DTT) с использованием резервных каналов сотовой связи (бумага) (презентация)
Стинский А., SIEMENS

Тестирование системы автоматизации распределения на основе IEC61850 с RTDS и 4G LTE (Документ) (Презентация)
Стинский А., SIEMENS

Тестируйте нужные вещи: использование данных для повышения доступности реле, сокращения сбоев и оптимизации интервалов тестирования (бумага) (презентация)
Циммерман, К., Schweitzer Engineering Laboratories

Методика сквозных динамических испытаний на основе PTP и не PTP для валидации испытаний дифференциальной защиты линии. Вопросы и проблемы (документ) (презентация) , Меггер

---

Среда, 30 марта 2022 г.

Общий Сеанс/Реальный Мир

Тревожный опыт с обнаружением заземления незаземленной третичной шины (Документ) (Презентация)
Кобет, Г. , Управление долины Теннесси

Предлагаемая схема защиты блока трансформаторов и дугогасительной катушки в распределительных сетях с компенсационным заземлением (документ) (презентация)
Лейба, М., GE Grid Solutions

Опыт компании American Electric Power в отношении сбоев в работе и улучшений системы защиты (презентация)
Burford, B., American Electric Power

Обнаружение сложных двухфазных замыканий на землю: теория и практическое исследование (документ) (презентация)
Чейз С., Schweitzer Engineering Laboratories

Clocks Trust: исследование последних операций на линии 500 кВ (документ) (презентация)
Vandiver, B., Hitachi Energy

Обнаружение начальной дуги за несколько дней до окончательного отказа устройства (презентация)
Benner, C., Texas A&M University

---

Среда, 30 марта 2022 г.

Бумага Сеанс 4: Защита и Управление Система Дизайн I

Пилотное внедрение централизованной защиты и управления – опыт SRP (документ) (презентация)
Xavier, J. , ABB, Inc.

Сравнительная оценка двух решений по шине обработки данных для распределительной подстанции (документ) (презентация)
Шреста, А., Schweitzer Engineering Laboratories

Практический пример: определение и измерение скорости обмена сигналами защиты, задержки и надежности в цифровых цепях отключения (документ) (презентация)
Уэйд А., Schweitzer Engineering Laboratories

Использование распределения точного времени по всему миру для повышения надежности и безопасности синхронизации времени на подстанции (Документ) (Презентация) и Макдоннелл

Обзор технологий связи цифровых подстанций (документ) (презентация)
Vandiver, B., Hitachi Energy

Проектирование коммуникационной сети LAN для приложений защиты (документ) (презентация)
Рамлачан, М., GE Grid Solutions

---

Среда, 30 марта 2022 г.

Бумага Сессия 5: Распространение

Проект системы защиты для практических микросетей, подключенных к распределительной сети (документ) (презентация)
Паланиаппан, Р. , GE Grid Solutions

Новые методы обнаружения и идентификации неисправностей и условий обрыва фазы в батареях полюсных конденсаторов (документ) (презентация)
Блэр, Дж., Schweitzer Engineering Laboratories

Непредвиденные обстоятельства энергосистемы для оценки систем FLISR (документ) (презентация)
Kelley, C., Schweitzer Engineering Laboratories

Селективное отключение в точке общего соединения (PCC) с использованием обратнозависимых характеристик напряжения (документ) (презентация)
Суббараян, Дж., Schweitzer Engineering Laboratories

Испытания силового оборудования в контуре трансформаторов тока нулевой последовательности для противопожарных приложений (документ) (презентация)
Смит Т., GE Grid Solutions

Защита высокоскоростных падающих проводников в распределительных сетях с использованием данных синхрофазора (документ) (презентация)
Лейба, М. , GE Grid Solutions

---

Среда, 30 марта 2022 г.

Бумага Сессия 6: Генерация/Промышленность

Методы повышения переходной устойчивости малоинерционных синхронных машин (бумага) (презентация)
Рахим, М., Ланциум

Воздействие авиационного газотурбинного генератора мощностью 47 МВА на ветряную электростанцию ​​мощностью 346 МВт – тематическое исследование характеристик напряжения и частоты (документ) (презентация)
Rahim, M., Lancium

Модернизация дифференциальной защиты шины для атомной электростанции мощностью 1500 МВА с нестандартными соединениями (документ) (презентация)
Matta, B., Schweitzer Engineering Laboratories

Проверка защиты генератора с использованием цифрового симулятора в реальном времени: защита обмотки статора (бумага) (презентация)
Чоудхури Р., Schweitzer Engineering Laboratories

Применение стандартной трехфазной защиты силовых трансформаторов к специальным железнодорожным трансформаторам – обзор и понимание (документ) (презентация)
Kockott, M. , Hitachi Energy

Основы основных схем связи и использования конечных автоматов (бумага) (презентация)
Миллнер, Д., NERX Power Consultants LLC

---

Четверг, 31 марта 2022 г.

Бумага Сеанс 7: Защита и Управление Система Дизайн II

Применение и ввод в эксплуатацию многофункциональной схемы защиты технологической шины IEC61850 (документ) (презентация)
Ramlachan, M., GE Grid Solutions

Соответствие требованиям к характеристикам реле защиты согласно IEC61869-13 (документ) (презентация)
Smith, T., GE Grid Solutions

Медная диета – рецепты для продвижения стандартизации, централизации и резервирования в мире цифровых подстанций (документ) (презентация)
Хартманн В., GE Grid Solutions

Повышенная надежность защиты благодаря внедрению PTP Master в реле защиты (документ) (презентация)
Рамлачан, М. , GE Grid Solutions

Разработка и внедрение практических процессов для оценки соответствия NERC CIP-010 (документ) (презентация)
Чанг Т., Quanta Technology

Модернизация SCADA подстанции в Silicon Valley Power (Документ) (Презентация)
Vandiver, B., Hitachi Energy

---

Четверг, 31 марта 2022 г.

Бумага Сеанс 8: Передача II

Испытания реле UHS для оптимальной защиты длинной линии 345 кВ с последовательной компенсацией (документ) (презентация)
Lewis, M., Lone Star Transmission, LLC
Carvalneira, E., OMICRON
Kirby, R., Schweitzer Engineering Laboratories nc.

Маловероятная пара: объединение бегущих волн и векторов для повторного замыкания на гибридных линиях (бумага) (презентация)
Das, S. , Schweitzer Engineering Laboratories

Интероперабельность программного обеспечения для защиты системы (документ) (презентация)
Томас, Н., SynchroGrid
Герли, Дж., Oncor Electric Delivery

Компенсация погрешности измерения импеданса из-за искрения (бумага) (презентация)
Блюмшайн, Дж., SIEMENS

Оценка параметров линии электропередачи с использованием данных о местоположении повреждения бегущей волны (документ) (презентация)
Shrestha, A., Schweitzer Engineering Laboratories

Оценка защиты сверхвысокоскоростных линий, локализации повреждений бегущей волны и обнаружения повторного зажигания выключателя на линии 220 кВ в бассейне Калахари, Намибия (документ) (презентация)
Кирби Р., Schweitzer Engineering Laboratories

---

 

Достижения в отрасли: ключ к успеху релейной защиты: сотрудничество

Задачей защитных реле и схем защиты является защита электрического оборудования, такого как трансформаторы, линии, кабели, шины и т. д., при нештатных состояниях системы. Следовательно, релейная защита требует предельного внимания и усердия. Однако при работе с релейной защитой инженеры по защите могут непреднамеренно сосредоточиться только на реле. Инженеры говорят о выборе подходящих реле, применении правильных настроек, проверке проводки, обеспечении правильных взаимосвязей и проведении эффективных испытаний.

Однако мы должны понимать, что релейная защита не существует на острове. В дополнение к реле защиты подстанции содержат другое критическое оборудование, включая автоматические выключатели, трансформаторы тока (ТТ), трансформаторы напряжения (ПТ), аккумуляторные системы и трансформаторы.

Во многих крупных коммунальных службах часто существует барьер между отделом релейной защиты и отделом оборудования подстанций. Оборудование подстанций вместе с реле и схемами релейной защиты регулярно проверяется соответствующими ведомствами.

Мало кто осознает критическую зависимость релейной защиты от трансформаторов тока, автоматических выключателей и т. д. Следовательно, нам следует избегать изоляции релейной защиты от трансформаторов тока, трансформаторов напряжения, автоматических выключателей и батарей. Они взаимосвязаны. На рис. 1 показаны структурные элементы системы релейной защиты: реле, трансформаторы тока и напряжения, выключатели, батареи и линии связи.

Рис. 1: Структурные блоки схемы релейной защиты

Сбой в любом из этих блоков нарушит работу схемы релейной защиты.

Как упоминалось выше, коммунальные службы проводят испытания трансформаторов тока, трансформаторов напряжения, аккумуляторной системы и автоматических выключателей. Однако результаты периодического технического обслуживания обычно не сообщаются инженерам по релейной защите. Например, персонал защиты может не знать о вновь возникшей задержке времени размыкания выключателя или о том, что возраст трансформатора тока мог привести к ухудшению уровня характеристик насыщения. В некоторых случаях мы замечаем обмен данными испытаний ТТ, ТП и автоматических выключателей, особенно в случае неправильной работы реле, что приводит к судебному анализу. Группа, ответственная за поддержание настроек реле, должна быть в курсе этих результатов испытаний, поскольку доступ к этим знаниям может повлиять на предположения, используемые для разработки настроек реле.

КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ

Схема релейной защиты является ядром со всей необходимой встроенной логикой; остальные элементы поддерживают схемы релейной защиты. Трансформаторы тока и трансформаторы тока обеспечивают ввод тока и напряжения для реле. Реле, в свою очередь, обеспечивают вход для включения цепи отключения, что приводит к размыканию выключателя для изоляции неисправного участка энергосистемы. Станционные батареи, еще один строительный блок релейной защиты, питают цепь отключения от источника постоянного тока. Понимание того, как каждый из этих компонентов способствует правильной работе схемы релейной защиты, необходимо для бесперебойной работы вашей системы защиты.

Реле

Инженеры должны выбрать соответствующие реле и предоставить соответствующие настройки. Реле и схемы защиты должны быть проверены во время ввода в эксплуатацию, а последующее техническое обслуживание должно выполняться через определенные промежутки времени.

Для тестирования реле идеально подходит программное обеспечение, которое обеспечивает комплексную тестовую среду, достаточно гибкую для соответствия техническим и эксплуатационным требованиям, в том числе для сетей, основанных на стандартах IEC 61850. Правильное программное обеспечение может помочь стандартизировать элементы программы тестирования реле, снизить сложность, обеспечить согласованность, а также собирать и хранить важную информацию об обслуживании и протоколы испытаний. Эта автоматизация позволяет повысить эффективность, точность и производительность.

Любые недостатки в выборе, настройке, подключении или тестировании могут привести к неправильной работе схемы релейной защиты при нештатных состояниях системы. Некоторые схемы включают линии связи между реле на двух концах линии передачи. Для обеспечения правильной работы схемы релейной защиты, включая приемники и передатчики, необходимо провести сквозное тестирование.

Кроме того, цифровые подстанции, построенные на основе стандарта IEC 61850, требуют других испытаний, чем обычные подстанции. Тестирование на цифровых станциях включает обширную проверку связи между реле. Необходимо протестировать всю систему как единое целое, и системные симуляторы могут предоставить решение для тестирования устройств и схем защиты на основе IEC 61850.

Трансформаторы тока

Роль трансформатора тока намного проще, чем роль реле. ТТ просто подают ток на реле. Первичная обмотка ТТ воспринимает фактический ток в цепи, в то время как его вторичная обмотка обеспечивает пониженные уровни тока в зависимости от коэффициента трансформации ТТ. При нормальном токе нагрузки трансформаторы тока правильно воспроизводят токи.

Втулочные трансформаторы тока

Однако в условиях короткого замыкания, когда ток короткого замыкания высок, трансформаторы тока могут не точно воспроизводить ток. В таких условиях ток, подаваемый на реле, обычно ниже ожидаемого. Степень погрешности будет зависеть от величины тока короткого замыкания, отношения X/R и т. д. Такое поведение ТТ связано с насыщением сердечника ТТ, что влияет на работу простых реле максимального тока, дистанционных и дифференциальных реле.

Очень важно провести следующие испытания ТТ:

• Возбуждение ТТ
• Коэффициент текущей ликвидности
• Полярность
• Ошибка соотношения и фазового угла
• Сопротивление изоляции
• Сопротивление обмотки
• Проверка груза

Каждая коммунальная служба определяет интервал обслуживания для тестирования на основе своих внутренних процедур.

Приборы, разработанные специально для тестирования ТТ, могут помочь повысить производительность и сэкономить время при вводе в эксплуатацию. Идеальный тестовый набор может проверить кривую возбуждения ТТ, полярность и отношение. Он также может выполнять испытания фазового угла и нагрузки, а также измерять уровень изоляции и сопротивление обмотки.

В цифровых подстанциях, реализующих шину процесса, аналоговые значения выходов ТТ подаются в блок объединения. Устройства объединения обеспечивают эквивалентные оцифрованные выборки, которые передаются в интеллектуальные электронные устройства (IED), соответствующие стандарту IEC 61850. IED по существу представляют собой микропроцессорные реле со значительной встроенной логикой защиты и связи. IED-устройства, соответствующие стандарту IEC 61850, не могут принимать аналоговые сигналы от трансформаторов тока и трансформаторов тока, поэтому должны быть предоставлены оцифрованные образцы. В этом случае, помимо проверки ТТ, должны быть проверены и объединяющие блоки.

Некоторые блоки объединения имеют встроенные оптические ТТ и не требуют ввода от обычных индуктивных ТТ. Для этих объединенных единиц требуются специальные инструменты и методы тестирования.

Автономные ТТ

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели должны срабатывать (размыкаться) по требованию релейной защиты. Если специальный выключатель не разомкнется, резервная защита вызовет размыкание других соответствующих выключателей, чтобы изолировать неисправное оборудование. Однако устранение неисправности с помощью резервной ретрансляции приведет к выходу из строя большей части системы; хотя это и нежелательно, но необходимо. По этой причине важно, чтобы выключатели обслуживались и тестировались надлежащим образом для выполнения этой функции.

В дополнение к тому, что прерыватель не может разомкнуться, проблемы также могут быть созданы, если для размыкания контактов требуется больше времени, чем необходимо. В схемах защиты время размыкания выключателя учитывается при настройке схемы реле. Фактическое время размыкания контакта, превышающее время, использованное в настройках реле, может привести к ненужному отключению большей части системы.

Например, когда мы настраиваем схему отказа выключателя, мы используем в расчетах время размыкания выключателя. Если фактическое время окажется больше, несколько автоматических выключателей сработают в рамках резервной схемы. Это нежелательная ситуация, приводящая к отключению всего автобуса. Аналогичным образом, при координации двух реле максимального тока может возникнуть несогласованность, если прерывателю требуется гораздо больше времени для размыкания. Следовательно, тестирование автоматических выключателей имеет решающее значение, чтобы убедиться, что они работают в соответствии с опубликованными параметрами, включая время размыкания контактов.

Чтобы убедиться в исправности автоматических выключателей, необходимо выполнить следующие тесты:

1. Синхронизация выключателя
2. Статическое контактное сопротивление
3. Динамическое контактное сопротивление
4. Токи катушки отключения и включения
5. Минимальное напряжение срабатывания
6. Время в пути
7. Проверка коэффициента мощности

Автоматический выключатель

Кроме того, проводятся специальные испытания элегазовых, вакуумных и воздушно-струйных выключателей. Современный анализатор автоматических выключателей может обеспечить эффективные и точные измерения производительности для всех типов автоматических выключателей. Цифровые анализаторы автоматических выключателей могут выполнять тесты динамического сопротивления и измерять время контакта основного контакта и резистора, ход, скорость, перебег, отскок и затирание контактов.

Аккумуляторная система

Аккумуляторная система играет жизненно важную роль в завершении последовательности отключения автоматических выключателей, когда этого требует схема релейной защиты. Катушка отключения, отвечающая за отключение автоматических выключателей, находится под напряжением при подаче на нее напряжения постоянного тока, а защитные реле обеспечивают разрешающее. Если реле обеспечивают разрешающую способность, но питание постоянного тока отсутствует, катушка отключения не сработает, и выключатель не сработает. Аккумуляторы являются важным звеном в цепи событий и должны регулярно проверяться для обеспечения целостности.

Аккумуляторная система

Чтобы убедиться, что аккумуляторная система работает и соответствует заданным параметрам, рекомендуется провести следующие тесты:

1. Полное сопротивление
2. Межэлементное сопротивление
3. Напряжение (подзаряд батареи и подзаряд ячейки)
4. Удельный вес
5. Текущий
6. Температура
7. Испытание на разряд
8. Инфракрасное сканирование
9. Проверка емкости

Трансформаторы напряжения/CCVT

Влияние индуктивных и емкостных трансформаторов напряжения на работу реле очень важно. Тем не менее, PT/CCVT не выполняют тех же функций, что и CT, и производительность CT оказывает гораздо большее влияние, чем производительность PT/CCVT. Во время короткого замыкания большой ток оказывает сильное давление на трансформаторы тока. С другой стороны, напряжение при коротком замыкании снижается; поэтому ПТ не испытывают никакого стресса и продолжают работать в обычном режиме. Даже при меньшем напряжении, воздействующем на PT/CCVT во время короткого замыкания, эти устройства подвержены повреждениям из-за других внешних и внутренних условий системы. Следовательно, они могут не работать на ожидаемом уровне производительности. PT/CCVT так же важны, как и трансформаторы тока, для обеспечения правильной работы схемы релейной защиты.

Рекомендуемые тесты включают:

• Коэффициент напряжения
• Полярность
• Ошибка соотношения и фазового угла
• Сопротивление изоляции
• Сопротивление обмотки
• Проверка груза
• Проверка коэффициента мощности

Необходимые проверки и соответствующие интервалы обслуживания указаны в процедурах обслуживания. В целом интервал технического обслуживания для PT/CCVT намного больше, чем для трансформаторов тока.

Линии связи

Связь является важным звеном в нескольких схемах защиты. В схемах защиты с высокоскоростной связью связь между двумя подстанциями соединена линией передачи. Ретрансляция на каждом конце зависит от информации, полученной с другого конца, чтобы работать правильно. Средой, используемой для связи, может быть оптоволокно, линия электропередачи, микроволновая печь и т. д., с передатчиками и приемниками, установленными на каждом конце. Чтобы протестировать такие схемы ретрансляции, коммунальные службы проводят сквозное тестирование, чтобы убедиться, что схема работает должным образом, и это тестирование включает как передатчики, так и приемники.

на цифровой подстанции, разработанной в соответствии со стандартом IEC 61850, устройства IED взаимодействуют друг с другом с использованием протоколов GOOSE (общее объектно-ориентированное событие подстанции) и SV (выборочное значение). GOOSE/SV — это протокол уровня 2 для передачи сообщений по сети Ethernet. На обычной станции связь между IED осуществляется посредством двухточечной проводки. Следовательно, связь играет гораздо большую роль на цифровой подстанции, и схема релейной защиты в значительной степени зависит от надлежащей связи. Тестирование таких схем защиты включает обширную отладку сети связи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Релейная защита представляет собой многогранную схему, состоящую из реле, выключателей, ТТ/ПТ/CCVT, батарей и линий связи. Эффективная релейная защита достигается только в том случае, если все составляющие компоненты работают вместе и имеют приемлемый уровень производительности.

Эд Хан работает в компании Doble Engineering уже 14 лет, работая на различных должностях, включая менеджера по продуктам для приборов, связанных с тестированием защиты. В настоящее время он является директором по исследованиям и разработкам в области защиты и обучению в компании Doble. В этом качестве он руководит и проводит программу обучения релейной защите. До Doble Эд работал в GE, ABB, SEL, KEMA и других на различных должностях. Он имеет 38-летний опыт системных исследований, приложений защиты, проектирования реле, проектирования электростанций, преподавания и управления продукцией.