Какие виды релейной защиты существуют

Основные требования к релейным устройствам

Основные свойства релейной заключаются в следующем:

1. Избирательность. Этот параметр характеризуется способностью системы отключать участки с повреждениями, в то время как не повреждённые элементы остаются включёнными. Выделяют два вида релейной: первый – это релейная со средней избирательностью (максимально токовая и дистанционная защита); второй – это защищенность с полной избирательностью (дифференциальная защита).
2.  Скорость отклика РЗ (быстрота срабатывания). Если скорость срабатывания системы будет высокой, то вероятность возникновения каких-либо повреждений или аварий будет ниже. Промежуток времени после появления аварии и до выключения устройства с повреждением из сети, называется временем отклика релейной защищенности. Это основной показатель этого параметра.
3. Возможность релейной срабатывать даже на незначительные аварийные параметры, называется чувствительностью РЗ. Оценить данный параметр можно с помощью коэффициента чувствительности.
4. Свойство, при котором устройство РЗ работает определённое время при указанных функциях, называется надёжностью. Выделяют два основных показателя этого параметра: число отклонений в единицу времени и период времени исправной работы.

Сигнализация действия защиты и автоматики

При действии защиты подастся звуковая и световая сигнализация — мигают лампы положения отключившихся выключателей и включается звуковой сигнал аварийного отключения. Вместе с тем, срабатывание защит фиксируется выпадением флажков указательных реле соответствующих защит.

При срабатывании защит дежурный персонал должен по возможности быстро поднять выпавшие флажки указательных реле, в противном случае при повторном отключении будет неясно, какая из защит срабатывала при первом, а какая — при втором отключении. Чтобы ускорить процесс отыскания выпавших флажков указательных реле, на щите управления подстанции на панели центральной сигнализации устанавливается общее световое табло «блинкер не поднят». Над всеми панелями защиты и автоматики прокладываются две шинки ВШ и ШТБ, к которым подключаются контакты указа тельных реле всех защит.

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЗАЩИТНЫХ РЕЛЕЙНЫХ УСТРОЙСТВ

Защитные устройства на базе реле разнообразны и могут быть построены по отличающимся принципиальным схемам, реализованным на различной элементной базе.

Общим для всех устройств релейной защиты является наличие одних и тех же функциональных блоков:

• измерительных органов;
• логики;
  исполнительных устройств;
• сигнализации.

Измерительный орган реле получает в непрерывном режиме информацию о состоянии контролируемого объекта, которым может быть отдельная установка, элемент или участок электрической сети. Существует несколько подходов к классификации структурных блоков релейных защит.

Измерительные релейные органы иногда называют пусковыми, но это не меняет сути. Контроль состояния объекта заключается в получении и обработке технических параметров электроснабжения – тока, напряжения, частоты, величины и направления мощности, сопротивления.

В зависимости от значения этих параметров, на выходе релейного органа измерения формируется дискретный логический сигнал («да», «нет»), который поступает в блок логики.

Логический орган, получив дискретную команду релейного блока измерения, в соответствии с заданной программой или логической схемой формирует необходимую команду исполнительному блоку или механизму.

Блок сигнализации обеспечивает работу сигнальных устройств, которые отображают факт срабатывания релейного защитного комплекта или отдельного его органа.

Для успешного выполнения своего предназначения, УРЗА должны обладать определёнными качествами. Выделяют четыре основных требования, которые предъявляются к аппаратуре РЗ. Рассмотрим их по отдельности.

Селективность.

Это свойство защитных систем заключается в выявлении повреждённого участка электрической сети и выполнении отключений в необходимом и достаточном объёме с целью его отделения. Если в результате работы защитной автоматики произошло излишнее отключение оборудования системы электроснабжения, такое срабатывание автоматики называется неселективным.

Различают системы защитной автоматики с абсолютной и относительной селективностью. К первому типу относятся устройства, реагирующие только на нарушения режима строго в пределах защищаемого участка.

Примером такой защитной системы может служить дифференциальный токовый защитный комплект, срабатывающая только при повреждениях между точками сети, в которых контролируется разность токов.

Относительной селективностью обладают системы максимального тока, которые, как правило, реагируют на нарушения режима на участках, смежных с непосредственно защищаемой ими зоной. Обычно во избежание неселективного срабатывания, такие системы автоматики имеют искусственную выдержку времени, превосходящую время срабатывания защитных комплектов на смежных участках.

Примечание. Искусственной называют выдержку времени, создаваемую специальными органами задержки срабатывания (реле времени).

Быстродействие.

Отключение повреждённого участка или элемента сети должно быть осуществлено как можно быстрее, что обеспечивает устойчивость работы остальной части системы и минимизирует время перерыва питания потребителей.

Главным показателем быстродействия служит время срабатывания защищающего устройства, которое отсчитывается от момента возникновения аварийного режима до момента подачи защитой сигнала на отключение выключателя.

Иногда время срабатывания системы автоматики трактуют как время между возникновением повреждения и отключением повреждённого участка, то есть, включают в него время работы выключателя.

Это не совсем верно, так как выключатель не является частью УРЗА и по его параметрам нельзя оценивать эффективность релейной защиты сетей и систем электроснабжения.

То есть, учитывать время отключения выключателя необходимо, но следует помнить, что это не характеристика РЗ. Для справки можно заметить, что время отключения выключателя значительно больше времени срабатывания собственно реле автоматики (без учёта искусственной задержки).

Чувствительность.

Данное качество характеризует способность системы автоматики к гарантированному срабатыванию во всей зоне её действия при всех видах нарушений режима, на которые данная автоматика рассчитана. Чувствительность системы автоматики является точным численным показателем, значение которого проверяется в расчётных режимах с минимальными значениями параметров её срабатывания.

Надёжность.

Универсальная характеристика всех технических устройств, заключающаяся в способности РЗ функционировать длительно и безотказно. В соответствии со своим основным предназначением.

Шкафы РЗА

Современные микропроцессорные устройства РЗА выполняют не только свою прямые задачи защиты, но и другие смежные функции. Таким образом, сегодня большое количество устройств можно укомплектовать в одном шкафу, что значительно упрощает монтаж оборудования, непосредственную эксплуатацию, а также значительно освобождает пространство.

Типовые шкафы защиты имеют еще ряд дополнительных преимуществ: так как шкафы выполняются по стандартным схемам, проверенным в эксплуатации, вероятность ошибок в работе значительно снижается, а удобство в наладке и монтаже возрастает. Узнайте еще больше о РЗА и типовых решениях на нашем сайте.

Релейная защита — принцип работы

Конструкция реле имеют сложную и замысловатую схему, которая основана на электромеханических технологиях. Основные функции имеют следующие защитные схемы:

Релейная защита в электрошкафе

1. Наблюдательный блок. Этот блок проводит анализ протекающих в электрической сети, процессов. Мониторинг проводится путем проведения замеров, а затем передачей их в логический блок.
2. Логический блок сравнивает полученные результаты с максимально установленными показателями. Малейшее несовпадение с нормой приводит к срабатыванию защитного реле.
3. Исполнительный блок производит отключение электроприборов от сети. После того как блок логики передаст сигнал о несоответствии, исполнительный блок произведет мгновенное отключение. При этом отключение будет по заранее предусмотренной схеме с минимальными потерями для электрооборудования и обслуживающего персонала.
4. Сигнализационный блок. При возникновении аварии в системе срабатывает сигнализация в виде звука или света. При этом в памяти отпечатается произошедшие изменения. После устранения неисправности, сигнализация переводится в первоначальное положение. Это делается вручную оператором, что исключает потерю информации.

Одновременно с этим возможны сбои в эксплуатации релейной защиты и устройство не сработает. Отказ защитной системы может быть в следующих случаях:

• внутреннее повреждение системы защиты;
• ложные срабатывания без причины;
• многократность срабатывания, когда это вообще не требуется.

Поэтому правила эксплуатации предъявляют к данным защитным приборам вышеперечисленные требования. Помимо этих требований также при работе защитного реле работает принцип надежности. Этот принцип включает следующие аспекты: долгий срок службы; возможность ремонта при поломке; безотказность в использовании.

Релейная защита входит в систему противоаварийного управления. В конструкции данной системы каждый компонент связан друг с другом и выполняет свою функцию, при этом выполняется общая задача системы.

https://youtube.com/watch?v=MNg9tfbEuy4

Автоматическое регулирование возбуждения (АРВ)

процесс изменения по заданным условиям тока возбуждения электрических машин. Осуществляется на синхронных генераторах, мощных синхронных двигателях, синхронных компенсаторах, на генераторах и двигателях постоянного тока и на других специальных электрических машинах изменением напряжения на обмотке возбуждения. При этом изменяется сила тока возбуждения электрической машины и, как следствие, основной магнитный поток и эдс в обмотках якоря. АРВ синхронных генераторов осуществляется в основном с целью обеспечения заданного напряжения в электрической сети, а также для повышения устойчивости их параллельной работы на общую сеть. АРВ широко применяется в электроприводе постоянного тока для поддержания постоянства частоты вращения рабочего органа машины путём воздействия на ток возбуждения двигателя или питающего генератора.

Аварийно-предупредительная сигнализация

На небольших подстанциях, где невелико количество коммутационных аппаратов, управляемых со щита, сравнительно невелико и общее количество подаваемых сигналов. На таких подстанциях, особенно в тех случаях, когда обслуживание их ведется с дежурством на дому, нет необходимости иметь два различных звуковых сигнала. Вполне достаточен один общий сигнал, подаваемый от любого вида сигнализации. На рис. 45 показана такая схема с одним общим звуковым сигналом (сиреной), выполненная с реле РИС-Э2М. Схема такого типа получила название аварийно-предупредительной. Здесь все сигналы подаются на одну шинку звуковой сигнализации ШЗС.

Поскольку на таких подстанциях в схемах управления обычно используются ключи без фиксации положений (рис. 31), то сигнал аварийного отключения на шинку ШЗС подается от контактов реле фиксации положения выключателя и реле РПО. Индивидуальным сигналом аварийного отключения является мигание соответствующей лампы сигнализации положения выключателя.

1 Февраль, 2021             

: 0
            
Прочесть статью
            

Рейтинг:

Шкафы РЗА

Современные микропроцессорные устройства РЗА выполняют не только свою прямые задачи защиты, но и другие смежные функции. Таким образом, сегодня большое количество устройств можно укомплектовать в одном шкафу, что значительно упрощает монтаж оборудования, непосредственную эксплуатацию, а также значительно освобождает пространство.

Типовые шкафы защиты имеют еще ряд дополнительных преимуществ: так как шкафы выполняются по стандартным схемам, проверенным в эксплуатации, вероятность ошибок в работе значительно снижается, а удобство в наладке и монтаже возрастает. Узнайте еще больше о РЗА и типовых решениях на нашем сайте.

Принципы проектирования

Несмотря на то, что на фото все блоки релейной защиты выглядят одинаково, выпускается они в различных конфигурациях и разными производителями. При проектировании к любым компонентам применяются одинаковые требования к работоспособности.

Чтобы оборудование исправно работало и не давало ошибочных срабатываний при проектировании необходимо придерживаться следующих четырех требований. Это надежность, чувствительность к срабатыванию, быстродействие и селективность. Надежность характеризуют следующие свойства: безотказность, ремонтопригодность, длительный срок эксплуатации и сохранность.

Чувствительность характеризует процентное превышение измеряемого параметра, необходимое для срабатывания. Быстродействие определяется сложением времени срабатывания логического блока управления и времени необходимого для выключения системы.

В некоторых случаях требуется задержка срабатывания. Для этого в него вводятся специальные реле. В большинстве случаев требуется мгновенное срабатывание. В новых выпускаемых конструкциях добиваются сокращения этого времени и достижения максимального быстродействия.

Селективность или избирательность позволяет локализовать место аварии. Благодаря резервированию неисправный участок отключается, и электроэнергия подается в обход его по исправным каналам. Конструкция устройств должна при необходимости позволять оперативно исключать аварийные участки и перенаправлять электроэнергию по резервным каналам.

Требования предъявляемые к релейной защите

Селективность (избирательность)

Селективность — свойство релейной защиты, характеризующее способность выявлять именно поврежденный элемент электроэнергетической системы и отключать этот элемент от исправной части электроэнергетической системы (ЭЭС). Защита может иметь абсолютную или относительную селективность. Защиты с абсолютной селективностью действуют принципиально только при повреждениях в их зоне. Защиты с относительной селективностью могут действовать при повреждениях не только в своей, но и в соседней зоне. А селективность отключения поврежденного элемента ЭЭС при этом обеспечивается дополнительными средствами (например, выдержкой времени срабатывания).

Быстродействие

Быстродействие — это свойство релейной защиты, характеризующее скорость выявления и отделения от электроэнергетической системы повреждённых элементов. Показателем быстродействия является время срабатывания защиты — это интервал времени от момента возникновения повреждения до момента отделения от сети повреждённого элемента.

Чувствительность

Чувствительность — это свойство, характеризующее способность релейной защиты выявлять повреждения в конце установленной для неё зоны действия в минимальном режиме работы энергосистемы. Другими словами — это способность чувствовать те виды повреждений и ненормальных режимов, на которые она рассчитана, в любых состояниях работы защищаемой электрической системы. Показателем чувствительности выступает коэффициент чувствительности, который для максимальных защит (реагирующих на возрастание контролируемой величины) определяется как отношение минимально возможного значения сигнала, соответствующего отслеживаемому повреждению, к установленному на защите параметру срабатывания (уставке).

Надёжность

Надежность — это свойство, характеризующее способность релейной защиты действовать правильно и безотказно во всех режимах контролируемого объекта при всех видах повреждений и ненормальных режимов, при которых данная защита предназначена, и не действовать в нормальных условиях, а также при таких повреждениях и нарушениях нормального режима, при которых действие данной защиты не предусмотрено. Иными словами, надежность — это свойство релейной защиты, характеризующее её способность выполнять свои функции в любых условиях эксплуатации. Основные показатели надёжности — время безотказной работы и интенсивность отказов (количество отказов за единицу времени).

Селективность

Для понимания требования селективности рассмотрим рисунок

При коротком замыкании в точке К должна
сработать защита на выключателе Q5 и дать команду на его отключение. При этом остальная неповрежденная
часть электрической установки останется в работе. Такое действие защиты
называется селективным.

Защиты, которые воздействуют на вышестоящие выключатели (расположенные ближе к источнику питания) срабатывать не должны.

Например, если сработают защиты на выключателе Q3, то вместе с поврежденным участком будет обесточен двигатель М2, который нормально находился в работе и повреждений в питающей его электросети не было. Такое действие защиты называется неселективным.

Вот еще один пример принципа селективности, хоть он и касается низковольтных защит.

Представим, что в квартире есть несколько линий от электрощитка к розеткам. Каждая линия защищается своим автоматическим выключателем. Также есть вводной автоматический выключатель, который питает всю квартиру.

При возникновении короткого замыкания на одной из линий должен отключиться автоматический выключатель только этой линии, а вводной автоматический выключатель должен остаться в работе. Это и будет селективная работа защит.

Селективность
или избирательность — это способность релейной защиты
выявлять место повреждения и отключать его только ближайшими к нему
выключателями

Ремонт быстродействующих аппаратов

Ремонт аппарата защиты быстродействующего типа любого вида необходимо выполнять в одной и той же последовательности. Быстродействующий выключатель, или БВ, продувается чистым сжатым воздухом под давлением не более 300 кПа (3кгс/см2). После этого прибор протирается салфетками. Далее необходимо снять такие элементы, как дугогасительная камера, блокировочное устройство, пневматический привод, якорь с подвижным контактом, индуктивный шунт и другие.

Непосредственно ремонт прибора осуществляется на специальном ремонтном стенде. Дугогасительная камера разбирается, ее стенки очищаются в специальной дробеструйной установке, после чего они протираются и осматриваются. В верхней части данной камеры могут быть допущены сколы, если их размеры не превышают показателей 50х50 мм.Толщина стенок в местах разрыва должна быть от 4 до 8 мм. Необходимо провести измерение сопротивления между рогами дугогасительной камеры. Для некоторых образцов показатель должен быть не менее 5 МОм, а для некоторых не менее 10 МОм.

Поврежденная перегородка должна быть срублена по всей ее длине. Все похожие места срубов должны быть тщательно зачищены. После этого смазывают склеиваемые поверхности при помощи клеящего раствора на основе эпоксидной смолы. Если были обнаружены изломанные веерные листы, то их заменяют. Если находятся изогнутые, то их необходимо выровнять и вернуть в эксплуатацию. Имеется также дугогасительная катушка, которая должна быть очищена от нагара и оплавлений, если таковые имеются.

Классификация реле.

Все реле можно классифицировать по нескольким признакам. По способу включения различают первичные реле, измерительные элементы которых включаются непосредственно в цепь защищаемого элемента, и вторичные, которые включаются через измерительные трансформаторы тока и напряжения. Схема включения первичного реле 1 в цепь показана на рис. 32, а. На этой схеме ток линии проходит через всю обмотку реле, поэтому она должна быть рассчитана на максимальный ток короткого замыкания и иметь соответствующую изоляцию. Такие реле не могут быть стандартными и должны выполняться на различные номинальные токи и напряжения. Другим их недостатком является весьма громоздкая подвижная система и исполнительный орган; они имеют невысокую точность и низкую чувствительность. Преимуществами первичных реле является их простота и то, что для их включения не требуется измерительных трансформаторов, источников оперативного тока и контрольных кабелей.
Вторичные реле 2 (рис. 32, б) более распространены, так как имеют следующие преимущества: а) реле могут выполняться стандартными независимо от тока и напряжения первичной цепи, так как вторичные токи и напряжения у всех измерительных трансформаторов одинаковы (5 А и 100 В);
б) их можно располагать на любом расстоянии от защищаемого элемента установки; в) они изолированы от высокого напряжения, их можно проверять и ремонтировать, не отключая основную цепь защищаемого элемента. Такие реле имеют, кроме того, меньший вес и габариты, отличаются высокой точностью и чувствительностью. По способу воздействия реле на отключение выключателя различают реле прямого и косвенного действия. В реле первого типа подвижная система непосредственно воздействует на отключение выключателя, а в реле второго типа для этой цели используется какой-либо промежуточный элемент (обычно это катушка отключения, вмонтированная в привод выключателя).
Рассмотрим более подробно способы воздействия реле на отключение выключателей. На рис. 33, а показана схема защиты со вторичным реле прямого действия. Реле 1 включено в цепь защищаемого объекта через измерительный трансформатор тока 5. При срабатывании реле от сверхтоков его подвижная система 2 воздействует на расцепляющий рычаг-защелку 3 выключателя, после чего последний отключается под воздействием пружины 4. Реле I монтируется в приводе масляного выключателя, поэтому их называют встроенными реле. Схема защиты со вторичным реле косвенного действия показана на рис. 33, б. При срабатывании реле 1 его контакты (они показаны в верхней части реле) замыкаются, и оперативный ток от источника питания ИП поступает через блок — контакты БК к обмотке электромагнита 2, называемой катушкой отключения выключателя (КО). Сердечник катушки втягивается, освобождает защелку 3, и выключатель отключается под действием пружины 4. Ток в обмотке реле после отключения выключателя исчезнет, и контакты реле разомкнутся. Блокировочный контакт БК предназначен для обеспечения надежного размыкания цепи катушки отключения (обмотки электромагнита 2). Таким образом здесь выключатель отключается путем подачи тока в катушку отключения от источника питания, т. е. путем косвенного воздействия на выключатель при срабатывании реле 1. Такие реле обеспечивают высокую чувствительность, точность и быстроту действия.
Реле могут реагировать на величину тока, напряжения, мощности и другие величины. В соответствии с этим в их обозначении указывают буквы Т, Η, М и т. д. Реле, действующие при возрастании этих величин, называются максимальными, а реле, срабатывающие при снижении указанных величин, — минимальными. К числу вспомогательных (не защитных) реле относятся реле времени, указательные и промежуточные.

• Назад
• Вперёд

Конструкция РЗА

Устройство релейной защиты представляет собой схему из следующих частей:

1. Пусковые органы – , тока, мощности. Предназначены для контроля режима работы электрооборудования, а также обнаружения нарушений в цепи.
2. Измерительные органы – могут также находиться в пусковых органах (реле тока, напряжения). Основное назначение – запуск других устройств, подача сигнала в результате обнаружения ненормального режима работы, а также мгновенное отключение приборов или с задержкой по времени.
3. Логическая часть. Представлена таймерами, а также и .
4. Исполнительная часть. Отвечает непосредственно за отключение или же включение коммутационных аппаратов.
5. Передающая часть. Может быть использована в дифференциально-фазной защите.

Быстродействие

Есть такая поговорка “дорога ложка к обеду”. Она как нельзя лучше отражает требование быстродействия к релейной защите. Если произошла авария, протекают огромные токи, изоляция на грани воспламенения – необходимо немедленно отключать поврежденный участок. И чем быстрей, тем лучше. В противном случае оборудование может выйти из строя к моменту его отключения от сети. А иногда, при особо тяжелых авариях, запаздывание с отключением может привести к нарушению устойчивой работы генераторов и развалу энергосистемы на части.

Быстродействие — это свойство релейной защиты отключать
повреждение с минимально возможной выдержкой времени.

Устройство

Рассмотрим устройство в процессе описания действия РЗиА:

Название	Функция
Блок мониторинга	Отслеживание электропроцессов. Параметры измеряются ТН/ТТ и узлами с подобными функциями. Выходные импульсы могут поступать напрямую на логическую часть для сравнения с прописанными пользователем величинами отклонений от уставок (нормальных значений). А также импульсы может предварительно создаваться сообщения в цифровой форме.
Логическая часть	Сравнивает поступившие импульсы с уставками. Определяется несовпадение, принимается решение о командах на активацию защиты.
Исполнительная схема	Постоянно в состоянии готовности для принятия команды от логической части. Производит переключение цепей ЭУ по прописанному алгоритму для недопущения поломок оснащения и ударов тока.
Сигнальный узел	Сам пользователь органами чувств не может адекватно отслеживать чрезвычайно быстрые процессы в ЭУ. Для сохранения данных происходящих процессов используют сигнальные приборы оповещения (изображением, звуком, светом), которые также записывают в память историю. После сработки таких устройств они выставляются в исходную позицию вручную. Система позволяет сберечь данные о всех действиях.

Релейная защита работает чаще всего совместно с автоматикой, и их устройство взаимосвязано со специфическими видами аварийных режимов сети:

Реле классифицируются по определенным признакам:

• Методу подключения: первичные, которые подключаются непосредственно в цепь устройства, и вторичные, которые подключаются посредством трансформатора.
• Типу исполнения: электромеханические, состоящие из подвижных контактов, отключающих цепь, и электронные, обесточивающие цепь с использованием полупроводниковых элементов.
• Назначению: измерительные, которые выполняют измерение параметров, и логические, которые подают сигналы и команды другим устройствам, выполняют задержку по времени.
• Методу работы: прямого действия, которые связаны с устройством отключения механическим путем, и косвенного действия, которые управляют электрической цепью электромагнита, обесточивающего сеть питания.

Простые и сложные устройства РЗА.

Согласно рекомендаций фирмы ОРГРЭС ( УДК 621.316.925.2), в качестве простых устройств РЗА названы:
– максимальные токовые защиты с пуском по напряжению и без него (кроме направленных) и токовые отсечки, а так же аналогичные им ;- защиты минимального и максимального напряжения без контроля перетока мощности;- дифференциальные токовые отсечки и защиты с реле  РНТ;- трехфазное простое АПВ и АВР;- газовая защита;- устройства защиты от замыканий на землю ,контролирующие один параметр и действующие на сигнал или отключение.
Все остальные устройства РЗА отнесены к разряду сложных.
Кроме этого существует термин прочая электроавтоматика, к ней можно отнести:
– автоматические осциллографы;- устройства сигнализации замыкания на землю;- контроль изоляции постоянного тока (на аккумуляторных батареях);- устройство питания постоянного тока (ШУОТы), щиты постоянного тока ГЩУ;- устройство питания выпрямленным током (БПТ, БПН, БПЗ,БПНС, УСН);- шкафы отбора напряжения (ШОНы);- выпрямительные подзарядные агрегаты типа ВАЗП, ВУК;- схемы управления выключателями на постоянном оперативном токе;- схемы управления выключателями на переменном оперативном токе;- схемы автоматики ТН 110-220 кВ.