Назначение и основные требования к релейной защите

Назначение и основные требования к релейной защите

Основные требования к релейной защите

Как уже говорилось, быстрое отключение поврежденного оборудования или участка электрической установки предотвращает или уменьшает размеры повреждений, сохраняет нормальную работу потребителей неповрежденной части установки, предотвращает нарушение параллельной работы генераторов. Поэтому для обеспечения надежной работы генераторы, трансформаторы, линии электропередачи и все другие части электроустановки или электрической сети должны оснащаться быстродействующей релейной защитой. Современные устройства быстродействующей релейной защиты имеют время действия 0,01 – 0,1 с.

Селективность или избирательность.

Селективностью называют способность релейной защиты выявлять место повреждения и отключать его ближайшими к нему выключателями.

Так, при КЗ в точке К1 для правильной ликвидации аварии защита должна подействовать только на выключатель В1. При этом остальная часть электроустановки остается в работе. Такое действие релейной защиты называется селективным.

Если же быстрей отключится выключатель В4, то без напряжения останется еще и двигатель М2. Такое действие релейной защиты будет неправильным, неселективным. В результате ущерб от аварии будет двойной – останов двух двигателей вместо одного.

Рассмотренный пример доказывает, какую важность имеет правильный выбор уставок релейной защиты.

Защита должна обладать чувствительностью не только к повреждениям и нарушений нормального режима работы в своей зоне, но и к повреждениям на смежном участке, только с выдержкой времени.

Если по какой-то причине не отключиться выключатель В1, то с выдержкой времени должен будет отключиться выключатель В4.

Такое действие релейной защиты называется дальним резервированием смежного участка сети.

Требование надежности состоит в том, что защита должна правильно и безотказно действовать на отключение выключателей оборудования при его повреждениях.

Требование надежности обеспечивается совершенством принципов защиты и конструкций аппаратуры, добротностью деталей, простотой выполнения, а также уровнем эксплуатации.

Основные понятия о релейной защите

Основным видом электрической автоматики, направленной на сохранение работоспособности современных энергетических систем и её элементов, является релейная защита. Защищает она электрическое оборудование от опасных последствий ненормальной работы. За счёт релейной защиты происходит полная ликвидация аварийных режимов путём отключения от сети, тем самым также происходит изоляция повреждённого элемента от сети электроснабжения. Она тесно работает с другими видами защит такими как:

  1. АПВ — автоматическое повторное включение;
  2. АВР — автоматическое включение резерва;
  3. АЧР — автоматическая частотная разгрузка.

Данные защиты предусмотрены и чётко регламентированы в правилах устройства электроустановок (ПУЭ). Представляет собой она электрическую схему, которая состоит из одного или группы реле срабатывающих только при определённых аварийных условиях. При этом все ее сработанные виды должны быть визуально зафиксированы за счёт сигнальных реле, которые называются блинкерами. В состав релейной защиты могут быть включены как одиночные реле, так и целые группы, состоящие из нескольких десятков реле. Это количество зависит от сложности включаемого потребителя и важности схемы электроснабжения. За счёт неё происходит определение аварийного или повреждённого участка цепи, а также характер неисправности.

Назначение релейной защиты

Во время проектирования любой электрической схемы снабжения обязательным является расчет релейной защиты автоматики (РЗА). Если сказать простыми словами, то она служит для того, чтобы при коротком замыкании, или другом ненормальном режиме работы в схеме потребителя, эти перегрузки не повлияли на работы другого оборудования. Если они, конечно, завязаны все в одной энергетической системе.

При возникновении короткого замыкания напряжение в цепи падает, зато ток возрастает до максимального значения. Этот факт может повлечь за собой не только возгорание, но и выход со строя всей питающей сети, если бы в таких аварийных случаях релейная защита вовремя не отключала данный повреждённый участок. Для начинающих упрощённую РЗА в действии можно увидеть в быту при замыкании фазного и нулевого провода. При этом отключается автомат, питающий данную сеть, в котором установлена токовая отсечка. Аварийных ситуаций на подстанции или на производстве может быть больше это и перенапряжение, и выделение газа при неисправности трансформатора и т. д.

Работа и назначение релейной защиты организована на постоянном контроле, а также оценке технических и электрических параметров оборудования и цепи, которую она должна защищать. Зачастую устройства данной релейной автоматики скомпонованы в элементах электрических сетей и объединены в единую систему.

Требования к релейной защите

Главная её задача — это надёжно защищать оборудование и цепи электроснабжения от работы в неисправном, аварийном состоянии. Соответственно к ней существует ряд требований, выполнение которых проверяется регулярно лабораторией или специальными службами. Вот основные требования к релейной защите:

  1. Быстродействие. Способность защиты работать с минимальной выдержкой времени после наступления аварийной ситуации. Правда, одни из них специально разработаны на срабатывание с определённой установленной выдержкой времени это зависит от условий работы электрооборудования и назначения конкретного вида релейной защиты;
  2. Селективность. Это вид избирательности защиты, направленный на отключение только определённых ближайших участков к месту аварии или короткого замыкания;
  3. Чувствительность. Способность защиты направленная на реагирование её только на данные отклонения, на которые она настроена;
  4. Надёжность. Безотказность системы защит и недопущение ложных срабатываний.

От этих четырёх основных требований напрямую зависит эффективность функционирования релейной защиты любого электрического оборудования и цепей.

Классификация реле

Все применяемые реле в системе могут быть выполнены на основе определённого оборудования. Релейная защита может быть выполнена на следующих типах реле:

Электромеханической конструкции. Принцип их действия основан на притягивании и отпускании подвижной части реле при прохождении, через катушку электромагнита, электрического тока. При этом происходит размыкание или замыкание контактов;

  • Полупроводниковые. Они изготавливаются на основе полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов, тиристоров) которые выполняют роль электрического ключа в схеме;
  • Цифровые. Основаны на работе микропроцессорной техники, обработка данных происходит не в аналоговом, а в цифровом формате, образуя блок релейной защиты. Существует возможность программирования таких цифровых устройств, что добавляет в работу РЗА автоматизации без участия персонала.

Устройства РЗА можно разделить также и по сложности их применения. К простым относятся:

  1. Максимальная токовая или токовая отсечка. Она применяется даже в обычных автоматических выключателях, применяемых в быту;
  2. От минимального и максимального напряжения. В быту это так называемые устройства барьеры.
  3. Дифференциальная, которая основана на сравнении токов, проходящих по каждой из фаз;
  4. Газовая. Это одна из разновидностей защит трансформаторов от выхода из нормального рабочего режима работы;
  5. Замыкание на землю. Срабатывает при пробивании изоляции или касании токопроводящих частей к земле.

Сложные виды РЗА включают в свой состав:

  1. Устройства контроля изоляции как цепей постоянного таки переменного тока;
  2. Системы отбора напряжения;
  3. Различные системы контроля температур, давления и других параметров оборудования;
  4. Контроль и наблюдение за сопротивлением изоляции цепей аккумуляторных батарей и т. д.

Чтобы добиться надёжности и правильной работы электрических аппаратов входящих в данную защиту, нужно чтобы все элементы были выполнены из качественных комплектующих таких как реле, трансформаторов тока и т. д. В настоящее время релейная защита это очень популярная и востребованная часть электроэнергетики.

Шпоры — Государственный экзамен по электроэергетике — файл Раздел5+.doc

Доступные файлы (11):

5-1. Назначение и основные требования к релейной защите и автоматике.

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 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 отклонения от нормального режима и принять меры к его устранению (например, снизить ток при его возрастании, понизить напряжение при его увеличении и т. д.).

Первоначально в качестве подобной зашиты 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.

^ Основные требования, предъявляемые к релейной защите.

1) Требования к защите от К.З.

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 І, линия ІІ 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 сетыо, обеспечив тем самым бесперебойное питание потребителей.

б) Быстрота действия

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 главным.

В качестве приближенного критерия (меры) необходимости применения быстродействующих защит Правила устройства электроустановок (ПУЭ) рекомендуют определять остаточное напряжение на шинах электростанции и узловых подстанций при трехфазных к.з. в интересующей нас точке сети. Если остаточное напряжение получается, меньше 60% номинального, то для сохранения устойчивости следует применять быстрое отключение повреждений, т.е. применять быстродействующую защиту.

Полное время отключения повреждения tоткл складывается из времени работы защиты tз и времени действия выключателя tв разрывающего ток к.з., т.е. tоткл = tз + tB. Таким образом, для ускорения отключения нужно ускорять действие как защиты так и выключателей. Наиболее распространенные выключатели действуют со временем 0,15—0,06 с.

Чтобы обеспечить при таких выключателях указанное выше требование об отключении 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.

Для того чтобы защита реагировала на отклонения от нормального режима, которые возникают при к.з. (увеличение тока, снижение напряжения и т. п.), она должна обладать определенной чувствительностью в пределах установленной зоны ее действия. Каждая защита (например, І на рис. 1-5) должна отключать повреждения на том участке АВ, для защиты которого она установлена (первый участок защиты І), и, кроме того, должна действовать при к.з. на следующем, втором участке ВС, защищаемом защитой ІІ. Действие защиты па втором участке называется дальним резервированием. Оно необходимо для отключения к.з. в том случае, если защита ІІ или выключатель участка ВС не сработает из-за неисправности. Резервирование следующего участка является важным требованием. Если оно не будет выполняться, то при к.з. на участке ВС и отказе его защиты или выключателя повреждение останется неотключенным, что приведет к нарушению работы потребителей всей сети.

Действие защиты І при к.з. на третьем участие не требуется, так как при отказе защиты третьего участка или его выключателя должна подействовать защита II. Одновременной отказ защиты на двух участках (третьем и втором) маловероятен, и поэтому с таким случаем не считаются.

Чувствительность защиты должна быть такой, чтобы она действовала при к.з. в конце установленной для нее зоны в минимальном, режиме системы и при замыканиях через электрическую дугу.

Чувствительность защиты принято характеризовать коэффициентом чувствительности kч. Для защит, реагирующих на ток к.з.,

где Ік.мин — минимальный ток к.з.; Іс.з— наименьший ток, при котором защита начинает работать (ток срабатывания защиты).

Требование надежности состоит в том, что защита должна безотказно работать при к.з. в пределах установленной для нее зоны и не должна работать неправильно в режимах, при которых ее работа не предусматривается.

Требование надежности является весьма важным. Отказ в работе или неправильное действие какой-либо защиты всегда приводит к дополнительным отключениям, а иногда к авариям системного значения.

Например, при к.з. в точке К (рис. 1-6) и отказе защиты сработает защита ВЗ, в результате чего дополнительно отключаются подстанции ІІ и ІІІ, а при неправильной работе в нормальном режиме защиты В4 в результате отключения лилии Л4 потеряют питание потребители подстанций І, ІІ, ІІІ и ІV. Таким образом, ненадежная защита схема становится источником аварий.

Читайте так же:  Заполнить заявление на единый налог

Надежность защиты обеспечивается простотой схемы, уменьшением в ней количества реле и контактов, простотой конструкции и качеством аппаратуры, качеством монтажа, и уходом за ней в процессе эксплуатации

ІІ. Требования к защитам от ненормальных режимов.

Эти защиты, так же как и защиты от к.з., должны обладать селективностью, достаточной чувствительностью и надежностью. Но быстроты действия от этих защит, как правило, не требуется.

Время действия защиты от ненормальных режимов зависит от характера режима и его последствий. Часто ненормальные режимы носят кратковременный характер и ликвидируются сами, например кратковременная перегрузка при пуске асинхронного электродвигателя. В таких случаях быстрого отключение не только не является необходимым, но может причинить ущерб потребителям. Поэтому отключение оборудования при ненормальном режиме должно производиться только тогда, когда наступает действительная опасность для защищаемого оборудования, т.е. в большинстве случаев с выдержкой времени.

В тех случаях, когда устранение ненормальных режимов может произвести дежурный персонал, защита от ненормальных режимов может выполняться С действием только на сигнал.

^ 5-2. Принципы действия и назначение МТЗ, ТО. Структурные схемы.

Принцип действия токовых защит.

Одним из признаков возникновения к.з. является увеличение тока в линии. Этот признак используется для выполнения защит, называемых токовыми. Токовые защиты приходят в действие при увеличении тока в фазах линии сверх определенного значения. В качестве реле, реагирующих на возрастание тока, служат максимальные токовые реле.

Токовые защиты подразделяются на МТЗ и токовые отсечки. Главное различие между ними заключается в способе обеспечения селективности.

Селективность действия максимальных защит достигается с помощью выдержки времени. Селективность действия токовых отсечек обеспечивается соответствующим выбором тока срабатывания.

Разновидности схем максимальной защиты

Максимальные защиты выполняются трехфазными и двухфазными, прямого и косвенного действия.

По способу питания оперативных цепей максимальные защиты косвенного действия делятся на защиты с постоянным и переменным оперативным током.

По характеру зависимости времени действия реле от тока максимальные защиты подразделяются на защиты с независимой и зависимой характеристиками.

^ Схемы трехфазной защиты на постоянном оперативном токе

Защита с независимой выдержкой времени (рис. 4-2). В трехфазных защитах трансформаторы тока и обмотки токовых реле соединяются по схеме полной звезды.

Основными элементами схемы максимальной защиты (рис. 4-2) являются: токовые реле 1, срабатывающие при появлении тока к.з. и выполняющие функции пускового органа защиты, и реле времени 2, создающее выдержку времени и выполняющее функции органа времени. Кроме основных, в схеме в схеме имеются и вспомогательные реле; к ним относятся промежуточное реле 3 и указательное реле 4.

При возникновении к.з. срабатывают токовые реле тех фаз, по которым проходит ток к.з. Контакты всех токовых реле соединены параллельно, поэтому при срабатывании любого токового реле замыкается цепь обмотки реле времени 2. Через заданный интервал времени контакты реле времени замыкаются и приводят в действие промежуточное реле 3. Последнее срабатывает мгновенно и подает ток в катушку отключения выключателя 6 через блокировочный контакт 5.

Промежуточное реле 3 устанавливается в тех случаях,, когда реле времени не может замыкать цепь катушки отключения из-за недостаточной мощности своих контактов.

Указательное реле 4 включается последовательно с катушкой отключения. При появлении тока в этой цепи указательное реле срабатывает, его флажок выпадает, фиксируя таким образом действие максимальной защиты и появление тока в катушке отключения.

Блокировочный контакт привода выключателя 5 служит для разрыва тока катушки отключения, так как контакты промежуточных реле не рассчитываются на размыкание этой цепи. Блокировочный контакт должен размыкаться раньше, чем произойдет возврат промежуточного реле.

Время действия рассмотренной защиты определяется выдержкой времени, установленной на реле времени, и не зависит от величины тока к.з., поэтому такая защита называется защитой с независимой выдержкой времени и имеет характеристику в виде прямой 1 на рис. 4-3.

Защита с зависимой характеристикой. Наряду с независимой защитой применяется максимальная защита с зависимой и ограниченно зависимой характеристиками t = f(I) (кривые 2 и 3 на рис. 4-3). Оба вида зависимых защит выполняются при помощи токовых реле, работающих, не мгновенно, а с выдержкой времени, зависящей от величины тока. Примером такого реле является реле типа РТ-80. Схема зависимой защиты с реле типа РТ-80, РТ-90 изображена на рис. 4-4. В этой схеме отсутствует реле времени, а также промежуточное и указательное реле, так как реле типа РТ-80, РТ-90 имеет контакты достаточной мощности и сигнальный флажок, выпадающий при срабатывании реле.

В отличие от защиты с независимой характеристикой (прямая 1 на рис. 4-3, а) защита с зависимой характеристикой (кривые 2 и 3) действует при токах I = (1 ÷ 2) Iс.а со значительно большей выдержкой времени, чей при к.з., что улучшает отстройку защиты от кратковременных перегрузок (Iп). Кроме тоге, защиты с зависимой характеристикой позволяют ускорить отключение при повреждении в начале линии (точка K1 на рис. 4-3, б), если ток при к.з. в K1 значительно больше, чем при к.з. в конце линии в точке K2. Однако согласование выдержек времени независимых защит значительно проще, поэтому зависимые защиты следует применять только в случаях явного преимущества.

Трехфазные схемы максимальной защиты, приведенные на рис. 4-2 и 4-3 реагируют на все виды к.з., включая и однофазные, и поэтому их применяют в сети с глухо заземленной нейтралью, где возможны как междуфазные, так и однофазные к.з.

В сети с изолированной нейтралью трехфазные схемы не рекомендуются к применению по следующим причинам:

1.Трехфазные схемы дороже двухфазных так как для их выполнения требуется больше оборудования и соединительных проводов.

2.Трехфазные защиты в большем числе случаев, чем двухфазные, работают неселективно при двойных замыканиях на землю.

^ Схемы двухфазной защиты на постоянном оперативном токе.

В тех случаях, когда максимальная защита должна действовать только при междуфазных к.з., применяются двухфазные схемы с двумя или одним реле.

^ Двухрелейная схема с независимой характеристикой . Токовые цепи защиты выполняются по схеме неполной звезды. Элементы схемы и их назначение такие же, как в трехфазной схеме на рис. 4-2.

Достоинством двухрелейнои схемы является то, что она:

  1. реагирует (так же как и трехфазная) на все междуфазные к.з. на линиях;
  2. при замыканиях на землю в двух разных точках сети с изолированной нейтралью работает селективно в большем числе случаев, чем трехфазная схема;
  3. экономичнее трехфазной схемы, так как для ее выполнении требуется меньше оборудовании и проводов.

С дополнительным реле двухфазная схема становится равноценной по чувствительности с трехфазной.

Вследствие положительных свойств двухфазный схемы широко применяются в сетях с изолированной нейтралью, где возможны только междуфазные к.з.

^ Однорелейная схема. Защита аналогична предыдущей. Токовое пусковое реле Т одно, оно включается на разность токов двух фаз Ĭр = ĬА – Ĭв и реагирует на все случаи междуфазных к.з. (полной и неполной звезды).

Преимуществом схемы является наименьшее число токовых реле и соединительных проводов, необходимых для ее выполнения (одно реле и два токовых провода).

К недостаткам, ограничивающим применение схемы, нужно отнести:

1)меньшую чувствительность по сравнению с двухрелейной схемой при к.з. между фазами АВ и ВС. Этот недостаток имеет значение при малой кратности токов к.з., когда IК близко к току нагрузки;

2)недействие защиты при одном из трех возможных случаев к.з. за трансформатором с соединением обмоток Ү/Δ, когда Ĭр = ĬА – ĬС = 0;

3) при неисправности единственного токового реле или проводов, связывающих его с трансформаторами тока, защита откажет в действии при к.з. Двухрелейная схема (рис. 4-5, а) не имеет такого недостатка, так как при трехфазных к.з. и двухфазных между А и С в этой схеме работают два реле и поэтому обрыв одного провода не приведет к отказу защиты.

Однорелейная схема находит применение в распределительных сетях 6—10 кВ и для защиты электродвигателей. В сетях 35 кВ и выше из-за указанных недостатков однорелейная схема почти не применяется.

Двухфазная защита с зависимой характеристикой. Токовые цепи этой защиты выполняются так же, как и у защиты с независимой характеристикой. Токовое реле имеет зависимую характеристику, в качестве него используется реле типа РТ-80 и РТ-90.

Принцип действия токовых отсечек.

Отсечка является разновидностью токовой защиты, позволяющей обеспечить быстрое отключение к.з. Токовые отсечки подразделяются на отсечки мгновенного действия и отсечки с выдержкой времени (около 0,3—0,6 с).

Селективность действия токовых отсечек достигается ограничением их зоны работы так, чтобы отсечка не действовала при к.з, на смежных участках сети, защита которых имеет выдержку времени, равную или больше, чем отсечка. Для этого ток срабатывания отсечки должен быть больше максимального тока к.з., проходящего через защиту при повреждении в конце участка, за пределами которого отсечка не должна работать (точка М участка AM на рис. 5-1). Такой способ ограничения зоны действия основан на том, что ток к.з. Iк зависит от величины сопротивления до места повреждения (рис. 5-1).

Действительно, ток к.з. в какой-либо точке рассматриваемого участка линии:

где Ес — эквивалентная э.д.с. генераторов системы; хс и хл.к — сопротивление системы и участка линии до точки к.з. (активная составляющая сопротивления, для упрощения, не учитывается); ху — удельное сопротивление линии, Ом/км; lк — длина защищаемой линии от ее начала до точки к.з.

Из (5-1) следует, что при удалении точки к.з. от источника питания (или от места расположения защиты) сопротивление хл.к растет (так как хл.к = lк),а ток к.з. соответственно уменьшается, как показано на рис. 5-1.

Если отсечка не должна действовать при к.з. за точкой М (рис.5-1), то для обеспечения этого условия необходимо выбрать

Тогда при к.з. за точкой М отсечка не будет действовать, а при повреждения в пределах участка AM — будет работать на той части линии AN, где Iк > Iс.а. Таким образом, зона действия защиты с током срабатывания, выбранным по условию (5-1а), охватывает только часть линии (AN) и не выходит за пределы участка AM.

Токовые отсечки применяются как в радиальной сети с односторонним питанием, так и в сети, имеющей двустороннее питание.

Для обеспечения расчетной зоны действия отсечки трансформаторы тока, питающие ее цепи, должны работать при токе срабатывания отсечки (т.е. при Iр = IС 3) с погрешностью ε или ΔI≤10%.

Принципиальные схемы, отсечек мгновенных (без выдержки времени) и с выдержкой времени на постоянном оперативном токе изображены на рис. 5-2, а и б.

В сети с глухозаземленной нейтралью от всех видов к.з. применяются трехфазные схемы. В качестве защиты от междуфазных к.з. используется двухфазная схема неполной звезды.

Трехлинейные схемы отсечек на постоянном оперативном токе аналогичны схеме приведенной на рис. 4-2.

Так же как и максимальные защиты, отсечки выполняются на постоянном и переменном оперативном токе, а также с помощью реле прямого действия.

Схемы отсечек с выдержкой времени полностью совпадают со схемами максимальных защит с независимой выдержкой времени.

Схемы отсечек без выдержки времени отличаются от них отсутствием реле времени.

^ Оценка токовых отсечек.

Токовые отсечки мгновенного действия являются самой простой защитой. Быстрота их действия в сочетании с простотой схемы и обслуживания составляет весьма важное преимущество этих защит.

Недостатками мгновенной отсечки являются: неполный охват зоной действия защищаемой линии и непостоянство зоны действия под влиянием сопротивлений в месте повреждения и изменений режима системы, однако последнее не оказывает существен­ного влияния в мощных энергосистемах.

Отсечка с выдержкой времени позволяет обеспечить достаточно быстрое (tз ≈ 0,5 с) отключение повреждений на защищаемой линии. Сочетание отсечек и максимальной защиты позволяет получить трехступенчатую защиту, которая во многих случаях успешно заменяет более сложные защиты.

^ 5-3.Принципы действия и назначение дифференциальных защит линий и трансформаторов.

На линиях, отходящих от шин электростанций или узловых подстанций энергосистем, часто по условиям устойчивости тре­буется обеспечить отключение к. з. в пределах всей защищаемой линии без выдержки времени (t = 0). Это требование нельзя выполнить с помощью мгновенных токовых отсечек, так как зона их действия охватывает только часть защи­щаемой линии. Кроме того, отсечки неприменимы на коротких линиях, где токи к. з. в начале и конце линии не имеют сущест­венного различия. В этих случаях используются защиты, прин­цип действия которых обеспечивает отключение повреждений без выдержки времени в пределах всей защищаемой линии, в том числе и на линиях малой протяженности.

К защитам такого типа относятся дифференциаль­ные защиты. Они обеспечивают мгновенное отключение к. з. в любой точке защищаемого участка и обладают селектив­ностью при к. з. за пределами защищаемой линии (внешние к. з.).

Дифференциальные защиты подразделяются на продоль­ные и поперечные. Первые служат для защиты как одинарных, так и параллельных линий, вторые — только парал­лельных линий.

Принцип действия продольной дифференциальной защиты

Принцип действия продольных дифференциальных защит ос­нован па сравнении величины и фазы токов в начале и конце защищаемой линии.

Как видно из рис. 1, при внешнем к. з. токи II и III на концах линии АВ направлены в одну сторону и равны по величине, а при к. з. на защищаемой линии они направлены в разные сто­роны и, как правило, не равны друг другу. Следовательно, сопо­ставляя величину и фазу токов II и III, можно определять, где возникло к. з. — на линии или за ее пределами. Такое сравнение токов по величине и фазе осуществляется в реагирующем органе (реле) дифференциальной защиты.

Читайте так же:  Как оплатить штраф гибдд без комиссии в челябинске

Для этой цели по концам линии устанавливаются трансфор­маторы тока TI и TII с одинаковым коэффициентом трансформации. Их вторичные обмотки соединяются при помощи соединительного кабеля и подключаются к дифференциальному реле таким образом, чтобы при внешних к. з. ток в реле был равен разности токов в начале и конце линии, т. е. IIIII, а при к. з. на линии — их сумме II + III.

Имеются две принципиально различные схемы дифференци­альных защит с циркулирующими токами и уравновешенными напряжениями.

Оценка продольной дифференциальной защиты.

Принцип действия защиты прост и надежен. Защита не реаги­рует на качания и перегрузки и действует без выдержки времени при коротком замыкании в любой точке линии. К недостаткам защиты следует отнести высокую стоимость соединительного кабеля и работ по его прокладке, а также возможность ложной работы при повреждении соединительных проводов.

При наличии автоматического контроля повреждения кабеля обнаруживаются, как правило, своевременно, и случаи ложной работы защиты по этой причине редки. Защиту следует применять на коротких линиях в тех случаях, когда требуется мгновенное отключение повреждений в пределах всей линии.

Защита получила распространение на линиях 110 и 220.кВ длиной до 10—15 км.

Принцип действия и виды поперечных дифференциальных защит параллельных линий.

Поперечные дифференциальные защиты применяются на па­раллельных линиях, имеющих одинаковое сопротивление, и основаны на сравнении величин и фаз токов, протекающих по обеим линиям. Благодаря равенству сопротивлений линий в нормальном режиме и при внешнем к. з. токи в них равны по величине и фазе (II =III) (рис. 2).

В случае к. з. на одной из линий равенство токов нарушается. На питающем конце (А) линии токи II и III совпадают по фазе, но различаются по величине, а на приемном (В) противоположны по фазе, что следует из токораспределения, приведенного на рис. 2б. Таким образом, нарушение равенства токов в параллельных линиях по величине или фазе является признаком повреждения одной из них.

Поперечные дифференциальные защиты применяются двух видов: на параллельных линиях, включенных под один общий выключатель, — токовая поперечная дифференциальная защита, на параллельных линиях с самостоятельными выключателями; -направленная поперечная дифференциальная защита.

Дифференциальная защита Назначение и принцип действия дифференциальной защиты (рис. 3).

Принцип действия дифференциальной защиты трансформаторов, так же как и дифференциальной защиты линий и генераторов, основан на сравнении величины и направления токов до и после защищаемого элемента (в данном случае трансформатора). При внешнем к. з. и нагрузке токи II и III с обоих концов трансформатора направлены в одну сторону, как показано на рис. 3,а, и находятся в определенном соотношении, равном коэффициенту трансформации трансформатора

При к. з. в трансформаторе токи II и III направлены встречно от шин к месту повреждения (рис. 3, а). В первом случае защита не должна действовать, во втором — должна работать. С учетом этого и выполняется схема защиты. Трансформаторы тока TI и TII, питающие схему, устанавливаются с обоих сторон защищаемого трансформатора. Их вторичные обмотки соединяются разноименными полярностями так, чтобы при внешнем к. з. и нагрузке вторичные токи IIВ и IIIВ были направлены в контуре соединительных проводов последовательно (циркулировали по ним). Дифференциальное реле Р включается параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока. При таком соединении в случае внешнего к. з. и при токе нагрузки вторичные токи IIВ и IIIВ замыкаются по обмотке реле Р и направлены в ней встречно, поэтому ток в реле равен разности вторичных токов:

При к. з. в защищаемом трансформаторе вторичные токи IIВ и IIIВ проходят по обмотке реле в одном направлении, как это следует из рис. 3, б, в результате этого ток в реле равен их сумме:

Если Iр > Icр, то реле сработает и отключит трансформатор.

Для того чтобы, дифференциальная защита не работала при нагрузке и внешних к. з., необходимо уравновесить вторичные токи в плечах защиты так, чтобы ток в реле, равный их разности, отсутствовал:

Для этого необходимо, чтобы

.

Эти выражения являются условием селективности при внешних к. з.

5- ^ 4. Принципы действия и назначение дистанционных защит. Структурная схема.

Назначение и принцип действия.

В сетях сложной конфигурация с несколькими источниками питания максимальные и направленные защиты не могут обеспечить селективного отключения к. з. В этом нетрудно убедиться на примере кольцевой сети с двумя источниками питания, представленной на рис. 1.

При к. з. на линии Л2 максимальная направленная защита 3 должна работать быстрее защиты 1, а при к. з. на линии Л1, наоборот, защита 1 должна работать быстрее защиты 3. Эти противоречивые требования не могут быть выполнены при помощи максимальной направленной защиты. Кроме того, максимальные и направленные защиты часто не удовлетворяют требованию быстроты действия. Токовые отсечки далеко не всегда применимы, а продольные дифференциальные защиты могут устанавливаться только на коротких линиях.

В связи с этим возникла необходимость в применении других принципов, позволяющих получить защиты с необходимым быстродействием, обеспечивающие селективность и чувствительность в электрических сетях любой конфигурации. Одной из таких защит является дистанционная защита.

Выдержка времени дистанционной защиты t зависит от расстояния (дистанции) Lрк (рис. 2) между местом установки защиты и точкой к. з., т. е. t = f (Lрк), и нарастает плавно или ступенчато с увеличением этого расстояния (рис. 3). При таком принципе действия ближайшая к месту повреждения дистанционная защита всегда имеет меньшую выдержку времени, чем более удаленные защиты, благодаря этому автоматически обеспечивается селективное отключение поврежденного участка

Например, при к. з. в точке К1, (см. рис. 2) защита 2, расположенная ближе к месту повреждения, работает с меньшей выдержкой времени, чем более удаленная защита 1. Если же к. з. возникнет в точке К2, то время действия защиты 2 автоматически увеличится и к з. будет селективно отключено защитой 3, которая в этой случае срабатывает быстрее остальных защит (2 и 1).

Основный элементом дистанционной защиты является дистанционный орган (называемый также измерительным органом), определяющий удаленность к. з. от места установки защиты.

В качестве дистанционного (измерительного) органа используются реле сопротивления, непосредственно или косвенно реагирующее на полное, активное, или реактивное сопротивление линии (z, r, x). Сопротивление фазы линии от места установки реле до места к. з. пропорционально длине этого участка, так как

,

,

где zрк, rрк, xрк — полное, реактивное и активное сопротивления участка линии длиной lрк; zy, xy, rу — удельное сопротивление на 1км линии.

Таким образом, поведение реле, реагирующих на сопротивление линии, зависит от удаленности места повреждения Lрк. В зависимости от вида сопротивления, на которое реагирует дистанционный орган (z, х или r), дистанционные защиты подразделяются на защиты полного, реактивного и активного сопротивлений. Дистанционные защиты реактивного и особенно активного сопротивлений применяются редко.

Для обеспечения селективности дистанционные защиты в сетях сложной конфигурации необходимо выполнять направленными, действующими только при направлении мощности к. з. от шин в линию (рис. 1). Выдержки времени у защит, работающих при одинаковом направлении мощности, взаимно согласовываются так, чтобы при к. з. за пределами защищаемой линии каждая защита имела выдержку времени на ступень больше выдержки времени защит на следующем участке. Направленность действия дистанционных защит осуществляется при помощи обычных реле направления мощности или путем применения направленных измерительных или пусковых органов, способных реагировать на направление мощности к. з.

^ Характеристики выдержки времени дистанционных защит.

Зависимость времени действия дистанционной защиты от расстояния или сопротивления до места к. з. t = f (Lрк) или t =f(z) называется характеристикой выдержки времени дистанционной защиты. Но характеру этой зависимости дистанционные защиты делятся на три группы: с плавно нарастающими (наклонными) характеристиками времени действия, ступенчатыми и комбинированными характеристиками (рис. 3).

Конструктивное выполнение дистанционных защит с наклонной и комбинированной характеристиками значительно сложнее, чем с характеристикой ступенчатого типа; в то же время ступенчатые защиты обеспечивают более быстрое отклонение повреждений, чем защиты с наклонной характеристикой. В результате этого наиболее распространенными являются дистанционные защиты со ступенчатой характеристикой. Они выполняются в большинстве случаев с тремя ступенями времени: tI, tII, tIII, соответствующими трем зонам действия защиты (рис. 3, б). Имеются защиты и с большим числом ступеней и зон, но увеличение их числа ведет к усложнению защит и не дает существенной пользы.

^ Элементы и упрощенная схема дистанционной защиты.

Дистанционная защита относится к числу сложных защит. Все разновидности этой защиты состоят из нескольких общих элементов (органов защиты), выполняющих определенные однотипные функции.

Взаимную связь между органами дистанционной защиты, их назначение и выполняемые ими функции можно пояснить упрощенной схемой защиты со ступенчатой характеристикой, показанной для одной фазы на рис. 5.

Защита состоит из следующих органов:

1) пускового органа 1, пускающего защиту при возникновении к. з. Обычно пусковой орган выполняется при помощи реле полного сопротивления или токовых реле. На рис. 5 в качестве пускового органа 1 показано реле сопротивления, питаемое током Iр и напряжением UР сети;

2) дистанционного органа 2, определяющего удаленность места к. з. В ступенчатых защитах — выполняется с помощью реле минимального сопротивления. К реле подводятся ток и напряжение защищаемой линии (Ip и Up), и оно срабатывает при условии, что

где zc.p — наибольшее сопротивление, при котором реле начинает действовать, т. е. сопротивление срабатывания реле.

Сопротивление zp иногда называется фиктивным, так как в некоторых режимах (например, при нагрузке и качаниях) zр не является сопротивлением лилии. В этих случаях оно представляет собой отношение UР/IР, обладающее размерностью сопротивления, но не имеющее физического значения;

3) органа выдержки времени 3, создающего выдержку времени, с которой в зависимости от поведения дистанционного органа действует защита; выполняется в виде реле времени обычной конструкции;

4) органа, направления мощности 4, не позволяющего работать защите при направлении мощности к. з. к шинам подстанции. Выполняется при помощи реле направления мощности и предусматривается только в тех случаях, когда пусковые и дистанционные органы не обладают направленностью;

5) блокировки, автоматически выводящее защиту из действия в тех режимах, когда защита может сработать неправильно при отсутствии повреждения. Обычно применяются две блокировки: а) блокировка 5 от исчезновения напряжения Uр при неисправностях в цепях напряжения, питающих защиту; при Uр = О, zр = 0, в этих условиях пусковые реле (если они реагируют на z) и дистанционные органы защиты приходят в действие, что может привести к неправильной работе защиты; блокировка 5 она приходит в действие при неисправностях в цепях напряжения, снимает оперативный ток с защиты, не позволяя ей действовать на отключение;

6) блокировка 6 от неправильного действия защиты при качаниях в системе; в этом режиме напряжение Uр снижается, а ток Iр возрастает, при этом zp уменьшается, в результате чего пусковые и дистанционные органы защиты могут сработать и вызвать неправильное действие защиты; при возникновении качаний блокировка 6 приходит в действие и выводит защиту из работы, размыкая ее цепь отключения.

Работа схемы. При к. з. на линии работают пусковое реле ^ ПО и реле мощности ОМ. Через их контакты подается плюс постоянного тока к контактам дистанционных органов и на катушку реле времени третьей зоны. Если к. з. возникло в пределах первой зоны, то дистанционный орган первой зоны ДО1 замыкает контакты, образуя цепь на отключение линии. Если к. з. произошло во второй зоне, ДО1 не работает, так как сопротивление на его зажимах больше уставки сопротивления срабатывания первой зоны (zр > z1). В этом случае приходит в действие дистанционный орган второй зоны ДОII. Он замыкает, контакты и пускает реле времени ВII. По истечении времени tIIBII замыкает контакт и посылает импульс на отключение.

При к. з. за пределами второй зоны дистанционные органы ДОI и ДОII не работают, так как сопротивления на их зажимах превышают уставки сопротивления срабатывания. Защита не может действовать со временем первой и второй зон. Реле времени ВIII, запущенное пусковым реле, срабатывает, когда истечет его выдержка времени tIII, и посылает импульс на отключение выключателя. Специальных измерительных органов третьей зоны для упрощения защиты обычно не ставят.

^ 5-5. Высокочастотные защиты линий. Высокочастотный канал.

Назначение и виды.

Высокочастотные (в. ч.) защиты являются быстродействующими и предназначаются для линий средней и большой длины. Они применяются в тех случаях, когда по условиям устойчивости или другим причинам требуется быстрое двустороннее отключение к.з. в любой точке защищаемой линии.

Высокочастотные защиты состоят из двух комплектов, расположенных по концам защищаемой линии. Особенность этих защит заключается в том, что для их селективного действия при внешних к.з. необходима связь между комплектами защиты, осуществляемая посредством токов высокой частоты, которые передаются по проводам защищаемой линия.

По принципу своего действия в. ч. защиты не реагируют на к.з. вне защищаемой линии и поэтому, так же как и дифференциальные защиты, не имеют выдержки времени. В настоящее время применяются два вида в. ч. защит:

Читайте так же:  От какой суммы платятся алименты

а)направленные защиты с высокочастотной блокировкой (т.е. с блокировкой токами высокой частоты), основанные на сравнении направления мощности к.з. по концам защищаемой линии.

б)дифференциально-фазные в. ч. защиты, основанные на сравнении фаз токов по концам линии.
^ Высокочастотная часть защиты.

Канал токов высокой частоты

Высокочастотным (в. ч.) каналом называют путь, по которому замыкаются токи высокой частоты, используемые для блокировки защиты.

На рис. 12-3 показан в. ч. канал по схеме фаза — земля, при которой ток высокой частоты передается по одному из проводов линии и возвращается по земле. На каждом конце линии устанавливается в. ч. пост 1, состоящий из передатчика ГВЧ, генерирующего токи высокой частоты, и принимающего их приемника ПВЧ. Выходная часть в. ч. поста подключается одним зажимом к земле, а вторым — к линии электропередачи через кабель 2, фильтр присоединения 3 и конденсатор связи 4. По концам провода линии, используемого для передачи токов высокой частоты, устанавливаются заградители 5, запирающие выход токами высокой частоты за пределы линии.

Часть энергии, генерируемой передатчиком, теряется в элементах канала, т. е. в кабеле, фильтрах присоединения, конденсаторах, проводах линии высокого напряжения, и уходит через заградители. Поэтому в. ч. передатчик должен с некоторым запасом перекрывать потери в канале, обеспечивая достаточный уровень мощности в. ч. сигнала, поступающего на приемник противоположного конца.

Потери энергии, происходящие при передаче в. ч. сигнала (рис. 12-4), называются затуханием и условно характеризуются величиной:

Pвх — мощность на входе рассматриваемого элемента канала (в начале элемента); Pвых — мощность, получаемая на его выходе (в конце элемента).

За единицу затухания принимается непер (Нп). Затухание каналов в. ч. защиты в зависимости от протяженности линии высокого напряжения колеблется от 1 до 2 Нп.

Элементы высокочастотного канала.

Конденсатор связи 4 (рис. 12-3) предназначен для присоединения поста к линии высокого напряжения. Сопротивление конденсатора зависит от частоты проходящего через него тока. Для токов промышленной частоты 50 Гц оно велико (порядка 1 200 000 Ом), поэтому ток, утечки весьма мал. При высоких частотах f ≥ 50 кГц сопротивление xс резко уменьшается

На линиях 110 кВ устанавливаются два масляных конденсатора, соединяемых последовательно, на линиях 220 кВ — четыре.

Высокочастотный кабель 2 (рис. 12-3) в качестве ВЧ кабеля используется кабель типа ФКБ который является одножильным кордельным кабелем со свинцовой оболочкой и броней из стальной ленты. Входное сопротивление кабеля близко к 100 Ом, затухание 0,2 Нп на 1 км при частоте 100 кГц.

Фильтр присоединения 3 (рис. 12-3) согласовывает (уравнивает) входное сопротивление кабеля с входным сопротивлением линии, соединяет нижнюю обкладку конденсатора связи с землей, образуя таким образом замкнутый контур для токов высокой частоты и компенсирует емкость конденсатора связи, что позволяет уменьшить до минимума сопротивление конденсаторов для токов высокой частоты.

Фильтр присоединения представляет собой воздушный трансформатор с отпайками, позволяющими менять самоиндукцию его обмоток и взаимную индукцию между ними. В цепи обмотки L1, включен конденсатор связи С, в цепи обмотки L2 — конденсатор С2 фильтра. Фильтр присоединения свободно пропускает токи только в определенном рабочем диапазоне частот.

При этих частотах затухание фильтра относительно мало (порядка 0,15—0,25 Нп), а за пределами рабочих частот резко возрастает.

Параллельно обмотке L1 включается разрядник P. При пробое конденсатора связи при перекрытии его изоляции разрядник срабатывает и создает надежный путь для отвода в землю токов к.з.

Заградитель 5 (рис. 12-3) преграждает выход токов высокой частоты за пределы линии. Сопротивление заградителя zзагр зависит от частоты f. Для токов высокой частоты, передаваемых по данному каналу, zзагр, а велико, а для токов промышленной частоты (50 Гц) оно очень мало.

Заградитель представляет собой резонансный контур (рис. 12-7, а), настроенный на определенную частоту — частоту в. ч. поста; он состоит из силовой индуктивной катушки Lк и элемента настройки, выполненного в виде регулируемой емкости С.

Величина С подбирается так, чтобы контур заградителя был настроен в резонанс (тока) на заданную частоту fр, т.е., чтобы wLк = 1/wС. При резонансной частоте сопротивление контура имеет максимальное значение и носит активный характер.

Резонансное сопротивление заградителя должно быть не меньшим 1000 Ом. Для защиты конденсатора С от грозовых и коммутационных перенапряжений устанавливается разрядник Р. Силовая катушка заградителя рассчитывается на прохождение рабочих токов нагрузки и токов к.з.

Кроме резонансных применяются широкополосные заградители, запирающие токи в довольно широком диапазоне частот f1-f2. Такие заградители необходимы для каналов, по которым одновременно передается несколько сигналов с разными частотами.

^ Дифференциально-фазная высокочастотная защита.

Дифференциально-фазная высокочастотная защита основана на сравнении фаз тока по концам защищаемой линии.

Считая положительными токи, направленные от шин в линию находим, что при внешних к.з. в точке К1 (рис. 12-16, а) токи Iм и In по концам защищаемой линии имеют различные знаки и, следовательно, их можно считать сдвинутыми по фазе на 180.

В случае же к.з. на защищаемой линии (рис. 12-16, б) токи на ее концах имеют одинаковые знаки и их можно принять совпадаю фазе, если пренебречь сдвигом векторов эдс Ėт и Ėп по концам электропередачи различением углов полных сопротивлений zm zn.

Таким образом сравнивая фазы токов по концам линии, можно установить местоположение к.з.

Упрощенная схема, иллюстрирующая работу дифференциально-фазной защиты приведена на рис. 12-17.

Защита состоит из приемопередатчика, включающего в себя в. ч. генератор ГВЧ, приемник ЛВЧ, реле отключения РО, питающегося током приемника, и двух пусковых реле П1 и П2, одно из которых пускает ГВЧ, а второе контролирует цепь отключения защиты. Токи высокой частоты передаются по каналу, образованному проводом линии высокого напряжения и землей. Выход токов в. ч. за пределы линии ограничивается заградителями 1, подключение в. ч. постов 2 осуществляется через конденсаторы связи 3. Особенность защиты заключается в том, что в. ч. генератор управляется (манипулируется) непосредственно токами промышленной частоты при помощи специального трансформатора Тм. Генератор включен так, что при положительной полуволне промышленного тока он работает, посылая в линию ток высокой частоты, а при отрицательной — запирается и ток высокой частоты прекращается. В то же время приемник выполнен таким образом, что при наличии токов высокой частоты, поступающих в его входной контур, выходной ток, питающий реле РО, равен нулю, а при отсутствии в. ч. сигнала появляется выходной ток, который поступает в реле РО. Таким образом, генератор высокой частоты работает только в течение положительных полупериодов тока промышленной частоты, а приемник — при отсутствии в. ч, сигналов.

Сдвиг фаз между токами, проходящими по обоим концам линии, определяется по характеру в. ч, сигналов (сплошные или прерывистые), на которые при помощи приемника реагирует реле РО.

По принципу своего действия дифференциально-фазная защита не реагирует на нагрузку и качания, так как в этих режимах токи на обоих концах линии имеют разные знаки.

^ 5-6. Автоматика нормальных и аварийных режимов. АПВ. АВР.

Автоматика повторного включения.

Автоматика повторного включения отключенных АУРЗ выключателей поврежденных (а иногда и неповрежденных) электроэнергетических объектов высокоэффективна, поскольку в большинство случаев ликвидирует возмущающее воздействие, восстанавливает схему и нормальный, хотя нередко вышедший из оптимального, режим работы ЭЭС, ОЭС и ЕЭС в целом. Ее эффективность в плане сохранения нормального режима немного снижается из-за небольшой задержки действия устройств АПВ, необходимой для восстановления диэлектрической прочности воздушной изоляции в области горения электрической дуги КЗ (ее деионизации). В зависимости от напряжения 110-750 кВ она составляет 0,2-0,5 с. Ею и ограничивается выполнение главного требования к устройствам АПВ – быстродействия.

Из других сформулированных в директивных технических материалах по противоаварийной автоматике требований указываются: заданная кратность действия (обычно однократное АПВ, реже двукратное); пуск по цепи несоответствия положения ключа управления и состояния выключателя и недействие при отключении выключателя оператором; недействие после отключения АУРЗ ошибочно включенного ключом управления выключателя на искусственное КЗ (забытую, не снятую после ремонта закоротку); запрет действия от АУРЗ, срабатывающих при устойчивых КЗ, например от газовой защиты трансформатора; повторное включение только одного выключателя линии с двусторонним питанием шин; ускорение действия АУРЗ; автоматическая подготовка (с выдержкой времени) к новому действию.

Автоматика повторного включения, как правило, является трехфазной (ТАПВ). Однако на линиях сверхвысокого напряжения от 500 кВ с пофазным управлением выключателями, на которых обычно возникают однофазные дуговые, обусловленные грозовыми перенапряжениями, КЗ, применяется и однофазная автоматика повторного включения – ОАПВ. При этом определение поврежденного провода возлагается именно на ОАПВ, а отключение выключателей провода с двух сторон линии производится при взаимодействии АУРЗ и специальных избирательных измерительных органов ОАПВ, определяющих поврежденную фазу.

Различают несколько видов ТАПВ магистральных и системообразующих линий электропередач, применяемых в зависимости от конкретных технических возможностей, типов выключателей и установленных АУРЗ На линиях напряжением 35—220 кВ с масляными выключателями и ступенчатыми АУРЗ прежде всего проверяется возможность использования несинхронного повторного включения (НАПВ). Оно допустимо, если ток несинхронного включения Iнс, определяемый по удвоенному номинальному напряжению (в предположении противофазы напряжений на конце линии и шинах ЭС или ПС), распределяясь между синхронными генераторами, не превышает в генераторе с наибольшей его частью Iисi max допустимого относительного значения, а именно в общем случае:

где Kp max — наибольший коэффициент распределения тока, Kp max = Iисi max /Iнс; Хсв — сопротивление связи между эквивалентными ЭДС несинхронно работающих частей ЭЭС.

При НАПВ сначала включается только один выключатель линии при условии полного отсутствия на ней напряжения (ОН), а затем после появления на противоположном ее конце симметричного трехфазного напряжения (его наличия — НСН) включается второй выключатель без контроля угла сдвига фаз между напряжениями на линии и шинах ЭС или ПС. Несинхронное AПB, называемое также ускоренным с контролем отсутствия или наличия напряжения — АПВ-ОН (НСН), продемонстрировало высокую эффективность: синхронный режим, как правило, восстанавливается. Оборудование линии указанных и более высокого напряжений воздушными, а в перспективе вакуумными, выключателями и безынерционными высокочастотными АУРЗ, мгновенно отключающими оба конца линии, позволило осуществить быстродействующее повторное включение при ограниченном, не успевающем заметно увеличиться за время обесточенного дугогасительньми камерами выключателей состояния линии угле δ сдвига фаз между напряжениями на шинах соединяемых линией частей электроэнергетической системы — БАПВ или АПВ-БК (без какого-либо контроля).

Устройства автоматического включения резервных источников питания и резервного электрооборудования обеспечивают надежность электроснабжения и необходимую производительность собственных нужд ЭС и повышают безопасность обслуживания АЭС. Обязательной является установка устройств АВР на выключателях резервных трансформаторов собственных нужд ЭС, а также резервных маслонасосах и питающих водой парогенераторы насосах, вентиляторах топок парогенераторов и на другом ответственном оборудовании, обеспечивающем нормальное функционирование электростанций. Они широко распространены в системах электроснабжения, прежде всего на секционных выключателях двухтрансформаторных ПС.

Главное требование к ним — быстродействие, особенно при наличии подключенных к секциям шин синхронных электродвигателей, выпадение из синхронизма которых в бестоковую паузу после исчезновения рабочего питания технологически недопустимо. Другим требованием, как и к устройствам АПВ, является однократность действия; пуск только при исчезновении напряжения и после отключения рабочего выключателя; ускорение действия АУРЗ. Весьма простые устройства АВР существенно усложняются из-за требования недействия при КЗ, после отключения которых напряжение восстанавливается, и из-за указанной безынерционности обеспечения резервным питанием синхронной нагрузки, когда приходится игнорировать указанное требование отключения рабочего выключателя.

На рис. 9.4 приведена часть типовой схемы устройства АВР трансформатора, собственных нужд тепловой электростанции.

На рис. 9.4, б приведены схемы пускового opганa минимального напряжения: минимальные измерительные реле с выдержкой времени KVT1, KVT2. и фильтр-реле KVZ2 напряжения обратной последовательности, подключенные ко вторичным цепям первичного измерительного трансформатора напряжения TV1 (рис. 9.4,а), и цепей контроля напряжения резервного источника максимальным измерительным реле напряжения KV3, подключенным к трансформатору напряжения TV3. Их контакты: замыкающий КV3 и размыкающие KVT1, KVT2 и KVZ2 собирают цепь отключения рабочего выключателя Q1 при исчезновении напряжения рабочего источника по другим (кроме отключения Q1) причинам.

Пусковой орган выполнен с двумя реле KVT1, KVT2 и дополнен фильтром-реле KVZ2 для предотвращения ею излишнего срабатывания при перегорании плавкой вставки одной из фаз предохранителя F1 в цепи подключения TV1 – срабатывает одно из них: KVT1 или KVT2, или оба при расплавлении вставки фазы В. При этом срабатывает фильтр-реле напряжения обратной последовательности KVZ2. При исчезновении напряжения все три реле невозбуждены и их контакты замкнуты, реле KV3 возбуждено напряжением на выходе TV3 и его контакт KV3 также замкнут: как указывалось, производится отключение Q 1 и включение Q3.

Настройка минимальных измерительных реле производится по условию четкого их возврата в возбужденное состояние под действием наименьшего напряжения на шинах в начале процесса самозапуска затормозившейся за время существования КЗ электродвигательной нагрузки, а напряжение срабатывания максимальных реле KV3 и фильтр-реле KVZ2 – по условиям четкого срабатывания при минимальном напряжении нормального режима и несрабатывания при возможном наибольшем напряжении небаланса на выходе фильтра напряжения обратной последовательности соответственно.

Выдержки времени реле KVT1, KVT2 определяются предотвращением излишних действий устройств АВР при КЗ, после отключения которых напряжение рабочего источника восстанавливается, например на отходящей от шин кабельной линии (точка К на рис. 9.4,а), и выбираются большими максимального времени действия на отключение АУРЗ.