3.Основные требования, предъявляемые к устройствам РЗиА. Элементы релейной защиты и автоматики.

 

Основные требования, предъявляемые к устройствам РЗИА.

К устройствам РЗИА применяется ряд требований:

1. Селективность (избирательность.

2. Чувствительность.

3. Быстродействие.

4. Надежность.

 

1. Селективность РЗ означает, что автоматика должна выявить поврежденный участок и отключить  только его. Для РЗ, действующей на сигнал, селективность — это способность однозначно указывать место возникновения ненормального режима.

На каждом элементе (линия, трансформатор, генератор и т.д.) устанавливается несколько комплектов РЗ. В зависимости от вида повреждения должен действовать только один из них.

 

Существует два вида селективности.

1) абсолютная селективность. Если по принципу своего действия защита срабатывает только при КЗ на за­щищаемом элементе, то ее относят к защи­там, обладающим абсолютной селектив­ностью.

 

Имеется ЛЭП, состоящая из трех участков. Произошло КЗ в точке К2. КЗ должна отключить РЗ выключателя Q2.  Если эта защита действует только на участке BC, и не срабатывает при КЗ на участке CD, то она имеет абсолютную селективность.

2) относительная селективность. Защиты, которые могут срабаты­вать как резервные при повреждении на смежном элементе, если это повреждение не отключается, называются относительно селективными. Произошло КЗ в точке К1. КЗ должна отключить РЗ выключателя Q3.  Если эта защита   не действует, то КЗ должно отключиться защитой выключателя Q2, которая в данном случае будет работать как резервная и иметь относительную селективность.

Иногда в целях упрощения допускают неселективное действие защиты.

 

Селективность автоматики.

АЧР действует при снижении частоты. Устройства АЧР имеют несколько уставок по частоте. Уставка – значение частоты, при котором должны отключаться потребители. При соответствующей частоте должна срабатывать соответствующая очередь АЧР.

Селективностью должна обладать делительная автоматика. Селективность заключается в том, что должна срабатывать определенная ДА.

 

2. Чувствительность – это способность автоматики реагировать на возможные повреждения в минимальных ре­жимах работы системы электроснабжения.

Чувствительность защиты оценивают коэффициентом чувстви­тельности. Коэффициент чувствительности определяется отношением минимального значения входной воздействующей ве­личины к установленному на защите значению параметра сраба­тывания. Например для токовых защит

,

где  I_кз   - ток КЗ при минимальном режиме для самой удаленной точки защищаемого участка;

         I _сз – ток срабатывания защиты - ток в первичной цепи, при котором должна срабатывать защита.

 Для минимальных защит коэф­фициент чувствительности имеет обратную зависимость. Он опре­деляется отношением установленного на защите значения пара­метра срабатывания к максимальному значению входной воздей­ствующей величины. Коэффициенты чувствительности для различных защит приведены в ПУЭ.

Чтобы повысить чувствительность необходимо увеличить то и напряжение при КЗ. Поэтому в ряде случаев сделать защиту чувствительной затруднительно, особенно для сельских электрических сетей, где токи КЗ немного отличаются от тока нагрузки.

Чувствительность автоматики

Высокой чувствительностью должны обладать АЧР, АРВ, автоматика частоты вращения генераторов – АРЧ.

 

3. Быстродействие

Чтобы быстрее ликвидировать аварию необходимо, чтобы действие устройств автоматики было минимальным. Чем быстрее ликвидируем аварию, тем меньше вероятность выхода СМ из синхронизма, меньше затормозятся АД и меньше вероятность нарушения технологического процесса, меньше вероятность разрушения изоляции и токоведущих частей, меньше вероятность несчастных случаев, больше эффективность работы.

Величина отключения КЗ складывается из двух значений.

1)    времени срабатывания защиты (tс.з) ;

2)    времени отключения выключателя (t_Q).

tк.з = tс.з + t_Q

Защита считается быстродействующей, если ее время  срабатывания  не превыша­ет tс.з=0,1 ...0,2 с. Время отключения наиболее распространённых выключателей не превышает t_Q =0,06...0,15 с.

Быстродействие автоматики

Для увеличения надежности электроснабжения быстродействием должны обладать устройства автоматики АВР, АПВ.

 

4. Надежность  

Устройства РЗИА должны правильно и безотказно выполнять свои функции при всех нарушениях нормального режима. Надежность обеспечивается следующим:

1) надежно работающими элементами (простая конструкция, меньшее число контактных систем);

2) правильная эксплуатация;

3) надежный монтаж.

Наименее надежным элементом является контактная система. Надежность можно повысить, заменив контактную систему логическими элементами. Например, электронными ключами. Состояние устройств автоматики систематически проверяется при эксплуатации. Надежность защиты оценивается числом правильных срабатываний от количества всех срабатываний.

 

Элементы релей ной защиты и автоматики.

 

Электрическим реле, согласно ГОСТ 16022—83, называется ап­парат, предназначенный производить скачкообразные изменения в выходных цепях при заданных значениях электрических воздейст­вующих величин

По способу преобразования измерительного сигнала реле делятся на :

1.     Электромеханические реле.

2.      Полупроводниковые реле.

3.     Электротепловые реле.

По назначению различают:

1.     Измерительные реле.

2.     Логические реле.

 

Различают максимальные и минимальные измерительные  реле. Максимальные реле срабатывают при значениях воздействующей величины, больших заданного зна­чения, минимальные — при значениях воздействующей величины, меньших заданного значения.

 

 

Электромагнитные измерительные реле

 

В зависимости от способа включе­ния в защищаемую цепь реле делятся на первичные и вторичные. Первичные реле прямого действия включаются непосредственно в главную электрическую  цепь, а вторичные через трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.

По способу воздействия на вы­ключатель защищаемого объекта различаются:

1) ре­ле прямого действия;

2) реле косвенного действия.

Реле прямого действия непосредственно воздействуют на устройство отключения выклю­чателя. Реле косвенного действия управляет цепью электромагнита отключения выключателя.

 

Первичные реле прямого действия.

1. Реле подключается непосредственно к главной электрической цепи.

2. Реле непосредственно воздействует на механическое исполнительное устройство выключателя.

3. Эти реле не требуют TA, TV и источника оперативного тока.

В си­стемах электроснабжения первичные реле прямого действия при­меняются сравнительно редко. Например, в тяговых сетях постоянного тока электрифици­рованного транспорта. В системах переменного тока такие реле используются в автоматических выключате­лях. Они  называются расцепителями.

 

Первичные реле косвенного действия

1. Реле подключается непосредственно к главной электрической цепи.

2. Реле воздействует на электромагнит отключения выключателя.

3. Эти реле не требуют TA, TV и источника оперативного тока.

 

В системах электроснабжения также ре­ле применяются относительно редко. Они, в частности, используются в защите тяговой сети постоянного тока вместе с неполяризованными быстродействую­щими выключателями.

 

 Вторичные реле тока и напряжения прямого действия.

1. Реле может воздействовать непосредственно на привод выключателя или через какое-либо устройство.

2. Реле включаются через TA или TV, но действуют непосредственно на механизм выключателя. Включение обмоток через TA или TV позволяет расширить область использования реле.

Реле тока (типов РТМ, РТВ) и реле напряжения (типа РН, РНВ) прямого действия с втягивающимся якорем. Реле устанавливаются непосредственно в пружинные и гру­зовые приводы выключателей:

1.     ППМ-10.

2.     ПП-67.

3.     ПРБА.

С помощью вторичных реле прямого действия можно выпол­нять защиты в установках напряжением до 35 кВ.

 

Вторичные реле тока и напряжения косвенного действия.

Полу­чили большое распространение  благодаря следующим достоинст­вам:

- их параметры  не зави­сят  от  параметров  защищаемого  элемента, т.к.  реле  включают через трансформаторы тока или напряжения;

- имеют достаточно высокую чувствительность с незначительными погрешностями  и относительно  малым    потреблением    мощности; 

-  их   настройка производится   без  отключения  эле­мента   системы  электроснабжения;

- реле  можно  устанавливать  в любом месте, удобном для эксплуатации;

- они позволяют выполнить схему РЗиА любой сложности.

Недостатки:  

- значительные   потребляемые   мощности,

- большие размеры,

- недостаточная надежность из-за наличия контактной системы,

- требуют   источника    оперативного тока.