Релейний захист
Зміст
Вступ
1. Призначення релейного захисту
2. Пристрої автоматики в електричних системах
3. Основні види пошкоджень і ненормальних режимів, що виникають в електричних установках
4. Основні вимоги щодо релейного захисту
4.1 Селективність
4.2 Швидкість дії
4.3 Чутливість
4.4 Надійність
5. Різновиди реле
Висновки
Перелік посилань
Вступ
У наш час енергосистема держави пронизує її всю. Вона не знаходиться на самоті, а постійно взаємодіє з іншими галузями господарства. Енергосистема є основою всього у промисловості, торговлі, в усьому. Саме тому необхідно, щоб вона працювала якомога чіткіше, без аварій, без помилок.
Для цього розробляються різні пристрої, що захищають електричні станції й підстанції, лінії електропередач і т.д. від дуже важких пошкоджень, стрибків напруги тощо. Такі пристрої допомагають відновити частину енергосистеми без втручання людини, якщо пошкодження невелике чи нестійке.
Релейний захист є основним пристроєм електричної автоматики, без якого неможлива нормальна і надійна робота сучасних енергетичних систем. Він здійснює безперервний контроль за станом і режимом роботи всіх елементів енергосистеми і реагує на виникнення пошкоджень і ненормальних режимів.
1. Призначення релейного захисту
В енергетичних системах на електроустаткуванні електростанцій, в електричних мережах та на обладнані споживачів електроенергії можуть виникати ушкодження й ненормальні режими.
Ушкодження в більшості випадків супроводжуються значним збільшенням сили струму й глибоким зниженням напруги в елементах енергосистеми.
Підвищений струм виділяє велику кількість тепла, що викликає руйнування в місці ушкодження, й небезпечне нагрівання неушкоджених ліній, через котрий цей струм проходить.
Зниження напруги порушує нормальну роботу споживачів електроенергії й стійкість паралельної роботи генераторів і енергосистеми в цілому. Ненормальні режими звичайно приводять до відхилення величин напруги, струму й частоти від номінальних значень. При зниженні частоти й напруги створюється небезпека порушення нормальної роботи споживачів і стійкості енергосистеми, а підвищення напруги й струму загрожує ушкодженням обладнання та ліній електропередачі.
Таким чином, ушкодження порушують роботу енергосистеми й споживачів електроенергії, а ненормальні режими створюють можливість виникнення ушкоджень або розладу роботи енергосистеми.
Для забезпечення нормальної роботи енергетичної системи й споживачів електроенергії необхідно якнайшвидше виявляти й відокремити місце ушкодження від неушкодженої мережі, відновлюючи таким шляхом нормальні умови роботи енергосистеми й споживачів. Небезпечні наслідки ненормальних режимів також можна запобігти , якщо вчасно виявити відхилення від нормального режиму й вжити потрібні заходи що до його усунення (наприклад: знизити струм при його зростанні, підвищити напругу при її зниженні і т.д. ).
У зв'язку із цим і виникає необхідність у створенні й застосуванні автоматичних обладнань, що виконують зазначені операції й для захисту системи і її елементів від небезпечних наслідків ушкоджень і ненормальних режимів. Спочатку в якості захисних обладнань застосовувалися плавкі запобіжники. Однак у міру зросту потужності й напруги електричних установок і ускладнення їх схем коммутації, такий спосіб захисту став недостатнім, у силу чого були створені захисні обладнання, створені за допомогою спеціальних автоматів - реле, що одержали назву релейного захисту. Релейний захист - це комплекс автоматичних обладнань, призначених для швидкого виявлення й відділення від електроенергетичної системи ушкоджених елементів цієї системи.
2. Пристрої автоматики в електричних системах
У сучасних електричних системах релейний захист тісно пов'язаний з електричною автоматикою, призначеної для швидкого автоматичного відновлення нормального режиму й живлення споживачів.
До основних обладнаннь такої автоматики відносять:
· Автомати повторного включення (АПВ).
· Автомати включення резервних джерел живлення й обладнання (А В Р).
· Автомати частотного розвантаження (АЧР).
3. Основні види пошкоджень і ненормальних режимів, що виникають в електричних установах
Пошкодження в електрообладнанні.
При виникненні пошкоджень захист виявляє й відключає від системи ушкоджену ділянку, впливаючи на спеціальні силові вимикачі, призначені для розмикання струмів ушкодження.
При виникненні ненормальних режимів захист виявляє їх і залежно від характеру порушення виконує операції, необхідні для відновлення нормального режиму, або подає сигнал черговому персоналу.
Більшість пошкоджень в електричних системах приводить до коротких замикань
Основними причинами пошкоджень є:
• Порушення ізоляції, викликане її старінням .
• Помилки персоналу при операціях (відключення роз'єднувачів під навантаженням).
Ненормальні режими
До ненормальних, відносяться режими, пов'язані з відхиленням від допускових значень величин току, напруги й частоти, небезпечних для обладнання або стійкої роботи енергосистеми.
а) Перевантаження обладнання, викликане збільшенням струму, що потребує це обладнання.
б) Зниження частоти, викликане нестачею генераторної потужності, звичайно виникає при раптовому відключенні частини працюючих генераторів.
в) Підвищення напруги понад допустових значень, виникає звичайно на гідрогенераторах при раптовому відключенні їх від навантаження.
4. Основні вимоги, що до релейного захисту
4.1 Селлективність
Селлективністю, або вибірністю захисту, називається здатність захисту відключати при короткому замиканні, тільки ушкоджену ділянку мережі.
На рис. 1-4 показані приклади селективного відключення пошкоджень.
У випадку к. з.(короткого замикання) у точці k2 при селективній дії захисту, повинна відключитися ушкоджена лінія /, лінія // залишається в роботі. При такому відключенні всі споживачі мережі зберігають живлення. Цей приклад показує, що якщо підстанція пов'язана з мережею декількома лініями, то селективне відключення к. з. на одній з ліній дозволяє зберігти безперебійне живлення споживачів.
4.2 Швидкість дії
Відключення к. з. повинне проводитися з можливо більшою швидкістю для обмеження розмірів руйнування обладнання, підвищення ефективності автоматичного повторного вмикання ліній і збірних шин, та збереження стійкості паралельної роботи генераторів, електростанцій і енергосистеми в цілому. У сучасних енергосистемах для збереження стійкості потрібен малий час відключення к. з.
· На електропередачах 300-500 кВ необхідно відключати за 0,1-0,12 сек.
· У мережах 11О—220 кВ за 0,15-0,3 сек.
· У розподільних мережах 6 і 10 кВ к. з можна відключати приблизно 1,5-3 сек, тому що вони не впливають на стійкість системи.
4.3 Чутливість
Для того щоб захист реагував на відхилення від нормальних режимів, які виникають при к. з. він повинен мати певну чутливість у межах встановленої зони його дії.
Кожний захист (наприклад, / на рис. 1-5) повинен відключати ушкодження на тій ділянці АБ, для захисту якого він створен (перша ділянка захисту /), і, крім того, повинен працювати при к. з. на другій ділянці БВ, що захищає релейний захист //. Дія захисту на другому ділянці називається далеким резервуванням. Воно необхідно для відключення к. з. у тому випадку, якщо захист // або вимикач ділянки БВ не спрацює через несправність. Резервування наступного ділянки є важливою вимогою. Якщо воно не буде виконуватися, то при к. з. на ділянці БВ і відмові його захисту або вимикача, ушкодження залишиться невідключеним, що приведе до порушення роботи споживачів усієї мережі.
4.4 Надійність
Вимога надійності полягає в тому, що захист повинен безвідмовно працювати при к. з. у межах встановленого для нього зони та не повинен працювати неправильно в режимі, при якому його робота не передбачається.
Вимога надійності є досить важливою. Відмова в роботі або неправильна дія якого-небудь захисту завжди приводить до додаткових відключень.
Надійність захисту забезпечується простотою схеми, зменшенням у ній кількості реле й контактів, простотою конструкції і якістю виготовлення реле,та іншої апаратури, якістю монтажних матеріалів, самого монтажу й контактних з'єднань, а також доглядом за нею в процесі експлуатації.
5. Різновиди реле
Обладнання релейного захисту складаються з декількох реле, з'єднаних один з одним за певною схемою. Реле являє собою автоматичне обладнання, яке приходить у дію (спрацьовує) при певному значенні вхідної величини, що впливає на нього.
У релейній техніці застосовуються:
· Реле з контактами – електромеханічні.
· Безконтактні - на півпровідниках або на феромагнітних елементах.
У перших при спрацьовуванні замикаються або розмикаються контакти.
У других, при певному значенні вхідної величини стрибкоподібно змінюється вихідна величина, наприклад напруга.
Кожне обладнання захисту і його схема підрозділяються на дві частини: реагуючу й логічну.
· Реагуюча (або вимірювальна) частина є головною, вона складається з основних реле, які безупинно одержують інформацію про стан елемента, що захищається, і реагують на ушкодження або ненормальні режими, подаючи відповідні команди на логічну частину захисту.
· Логічна частина (або оперативна) є допоміжною, вона сприймає команди реагуючої частини й, якщо їх послідовність і комбінація відповідають заданій програмі, робить заздалегідь передбачені операції й подає керуючий імпульс на відключення вимикачів. Логічна частина може виконуватися за допомогою електромеханічних реле або схем з використанням електронних приладів - лампових або півпровідникових.
Відповідно до цього підрозділу захисних обладнань реле так само діляться на дві групи:
· Основні, що реагують на ушкодження.
· Допоміжні, що діють по команді перших і використовувані в логічній частині схеми.
Відповідно до цього в якості реагуючих реле застосовують
· Реле струму, що реагують на величину току,
· Реле напруги, що реагують на величину напруги
· Реле опору, що реагують на зміну опору.
· Реле потужності, що реагують на величину й напрямок (знак) потужності к. з. установки, що проходить через місце, захисту.
Для захисту від ненормальних режимів, так само як і для захистів від к. з., використовуються реле струму й напруги. Перші служать у якості реле, що реагують на перевантаження, а другі - на небезпечне підвищення або зниження напруги в мережі. Крім того, застосовується ряд спеціальних реле, наприклад, реле частоти, діючі при зниженні або підвищенні частоти; теплові реле, що реагують на збільшення тепла, створеним струмом при перевантаженнях.
До допоміжних реле відносяться:
· Реле часу, що служать для вповільнення дії захисту;
· Реле сигналу - для сигналізації й фіксації дії захисту;
Висновки
Релейний захист – дуже важливий прилад. Завдяки його роботі кожне обладнання електроенергетичної системи не потребує людини.
У наш час релейний захист – економічно вигідний прилад. Його ціна у декілька десятків, разів менша цін системи в цілому.
Завдяки розвитку промисловості релейний захист стає ще більш дешевим, та більш доступним.
Перелік посилань
1. Чернобровов Н. В., Семенов В. А. "Релейний захист енергетичних систем": Навч. посібник для технікумів. — М.: Енергоатомвироб, 1998. −800с.: ил.
2. Павлов, Г. М. "Автоматизація энергетичних систем" : Навч. посібник / Г. М. Павлов.
3. Буличев, А.В. Релейний захист эелектроенергетичних систем: Навч. посібник / А.В. Буличев, В.К. Ванін, А.А. Наволочний, М.Г. Попов. – СПб.: Вироб-во Політехн. ун-та, 2008. – 211 с.
