Релейная защита систем электроснабжения

При эксплуатации систем электроснабжения, в т. ч. тягового электроснабжения, эпизодически возникают ненормальные режимы, длительное существование которых может привести к выходу из строя оборудования и частей этих систем. Наиболее разрушительными и опасными являются короткие замыкания, перегрузки, превышения допустимых значений напряжения и частоты.
Устройства релейной защиты (РЗ) контролируют работу элементов и частей систем электроснабжения, а при появлении ненормальных режимов выдают команды на выполнение соответствующих коммутаций (отключений, переключений и включений необходимых элементов и частей) или сигнализируют о появлении ненормальных режимов для того, чтобы, соответственно, автоматически или путем вмешательства оперативного персонала прекратить их действие.
Основными компонентами устройств релейной защиты являются реле. Под «реле» понимают устройство, на выходе которого происходит скачкообразное изменение параметров, как только параметры на его входе (воздействующие параметры) достигают некоторого, заранее заданного, значения (уставки). В системах РЗ используют большей частью электрические реле, которые по функциональному назначению разделяют на измерительные, промежуточные (логические) и исполнительные.
Измерительные реле контролируют работу элементов и частей систем и выявляют ненормальные режимы в них по значениям воздействующих параметров: тока, напряжения, частоты в сети, сопротивления, температуры, по величине и направлению мощности и т. п. При достижении воздействующим параметром уставки реле срабатывают, т. е. резко изменяют свои выходные параметры, например сопротивление со стороны выходных зажимов. Уставка может достигаться как при увеличении, так и при уменьшении воздействующего параметра. По этому признаку измерительные реле подразделяют на максимальные и минимальные.
Промежуточные (логические) реле выполняют функции размножения сигнала о срабатывании измерительных реле, усиления этого сигнала, его инвертирования (изменения знака), задержку прохождения сигнала на некоторое, заранее заданное время. Следует отметить, что последняя функция очень важна для обеспечения селективности действия устройств РЗ.
Исполнительные (выходные) реле предназначены для усиления электрического или механического сигнала на выходе устройства РЗ до величины, достаточной для приведения в действие высоковольтных выключателей или других аппаратов, производящих коммутации в системах, необходимые для ликвидации ненормального режима.
По исполнению и физическому принципу, на котором основано их действие, электрические реле подразделяются на:
- электромагнитные,
- индукционные,
- электродинамические,
- полупроводниковые,
- микропроцессорные.
Микропроцессорное реле в виде отдельной законченной конструкции обычно не выполняется, т. к. устройство РЗ с микропроцессорными реле реализуется в виде нескольких узлов, центральной частью каждого из которых является электронное устройство – процессор, выполняющий сразу функции нескольких измерительных и логических реле. Защиту, выполненную с использованием микропроцессорной техники, правильнее называть не релейной, а микропроцессорной.


Релейная защита контролирует работу следующих элементов и частей систем электроснабжения:
• линий электропередачи;
• питающих линий и шин распределительных устройств;
• силовых трансформаторов и трансформаторов собственных нужд; устройств поперечной и продольной компенсации.
В системах тягового электроснабжения дополнительно контролируется работа:
• питающих линий (фидеров) контактной сети на ТПС и постах секционирования;
• постов параллельного соединения контактных подвесок путей;
• силовых понижающих и преобразовательных трансформаторов и трансформаторов собственных нужд;
• преобразователей (неуправляемых и управляемых выпрямителей, инверторов);
• специальных питающих линий связи, централизации и блокировки.
Релейные защиты, начиная от РЗ источника энергии и кончая РЗ потребителей, образуют систему релейной защиты, отличительной особенностью которой является селективность действия устройств, входящих в систему. Под селективностью действия РЗ понимается такая взаимоувязанная настройка системы РЗ, при которой срабатывают только устройства РЗ, подающие команды на производство коммутаций в системе электроснабжения на ближайших к месту повреждения участках. Наиболее просто селективность достигается заданием РЗ отдельных элементов и частей систем различных выдержек времени и направленности действия. Например, ряд комплектов РЗ подстанций, питающихся от магистральной ЛЭП (рис. 8.36,д), действуют селективно, если все они срабатывают только при направлении энергии от шин промежуточных ТПС 1-4 в линию (указано стрелками под РЗ 1, РЗ 2 и т.д.). К тому же выдержки времени всех комплектов РЗ, реагирующих на направление энергии (мощности) справа налево, возрастают в направлении слева направо, а у комплектов защит, реагирующих на направление энергии слева направо, они возрастают справа налево (см. рис. 8.36,6 и в). В результате этого при КЗ в точке К1 отключаются РЗ 2 и РЗ 3, имеющие наименьшие выдержки времени при направлениях энергии к месту КЗ. Таким образом, селективность действия РЗ позволяет при ненормальных режимах отключить наименьший по протяженности участок и, одновременно, сохранить питание максимально возможного числа потребителей. Негативные последствия КЗ будут тем меньше, чем меньше время отключения выключателей, ограждающих поврежденный участок, что возможно при быстродействующей РЗ. Последнее особенно важно на линиях электропередачи высокого напряжения и в контактных сетях, т. к. для пережога провода контактной сети необходимо всего ок. 400 А-с тока КЗ. Следовательно, РЗ тягового электроснабжения должны быть максимально быстродействующими. Учитывая это, всюду, где возможно, предпочитают применять т. н. защиты с абсолютной селективностью. К ним относятся РЗ, действие которых не зависит от действий РЗ смежных элементов или частей систем электроснабжения. Такими являются продольные дифференциальные защиты, которые строятся на принципе сравнения электрических величин на входе и выходе защищаемого элемента или части системы, и поперечные дифференциальные защиты, в которых используется принцип сравнения значений токов в идентичных, параллельно включенных элементах или частях. Широкое применение нашли продольные дифференциальные защиты трансформаторов (сравниваются приведенные значения токов по фазам на входе и выходе), а также продольные дифференциальные защиты линий электропередачи (сравниваются значения или направления токов по фазам в начале и конце линии). Продольные дифференциальные защиты на всех участках линии (например, между ТПС 1-4) можно выполнять без выдержки времени, т. е. действующими мгновенно. Для быстрой передачи данных о значении тока или его фазе с одного конца линии на другой используют высокочастотные каналы, образуемые по самой линии электропередачи. Построенные таким образом защиты называют высокочастотными.


Admin добавил 02.10.2011 в 16:04
Вы можете дополнить или изменить данную статью, нажав кнопку Редактор