Релейная защита и автоматика. Максимальная токовая защита

9 Релейная защита и автоматика

Релейная защита - комплекс специальных автоматических устройств, предназначенный для отключения поврежденного участка электроустановки или электрической сети.

При коротком замыкании в месте КЗ возникает электрическая дуга с высокой температурой горения. Токи КЗ измеряются тысячами ампер, разрушаются токоведущие части, изоляторы. При этом возникают глубокие понижения напряжения, проявляющиеся даже на удаленных от места КЗ частях электроустановки или электрической сети, что приводит к остановке электродвигателей.

При отключении участка сети, питающего поврежденный участок, прекращается протекание токов КЗ, гаснет электрическая дуга в месте замыкания, восстанавливается напряжение на неповрежденной части электроустановки.

Первое (основное) назначение релейной защиты - выявление места возникновения КЗ и быстрое автоматическое отключение поврежденного оборудования или участка сети от остальной неповрежденной части электроустановки.

Второе назначение релейной зашиты - выявление нарушения нормальных режимов работы электроустановки, подача сигнала обслуживающему персоналу либо отключение электрооборудования с выдержкой времени.

Примерами таких нарушений являются:

•  Замыкание на землю одной фазы линий 6-35 кВ,

•  Токовая перегрузка двигателя,

•  Работа газовой защиты трансформатора на сигнал,

•  Повышение температуры масла в баке трансформатора,

•  Токовая перегрузка трансформатора,

•  Понижение уровня масла в расширителе трансформатора,

•  Неисправность оперативных цепей,

•  Аварийное отключение линий 6-35 кВ,

•  Отключение автоматов собственных нужд, цепей управления т.п.

9.1 Основные требования к релейной защите

Селективность (избирательность).

Селективное действие - это такое действие релейной защиты, при котором обеспечивается отключение только поврежденного элемента системы.

•       Быстродействие.

Необходимо, чтобы защита, действующая без выдержки времени (мгновенно) отключала поврежденный участок через 0,02 ... 0,1 секунды. Необходимо помнить, что исходя из условий селективности, время действия защиты может быть специально увеличено. Это выполняется на линиях, состоящих из нескольких участков, каждый из которых имеет свою защиту. С самой малой выдержкой времени должна работать защита участка наиболее удаленного от питающей подстанции.

•       Чувствительность.

Защита должна реагировать на все виды повреждений защищаемого участка, а в ряде случаев - и на повреждения смежного участка электроустановки. Только в этом случае она должна действовать селективно. Чувствительность защиты оценивается коэффициентом чувствительности.

•       Надежность.

Защита должна полноценно выполнять свои функции в течение требуемого времени. Надежность достигается:

-совершенством конструкции,

-качеством и добротностью деталей,

-простотой исполнения,

-уровнем эксплуатации устройств защиты.

9.2 Сведения о реле

Релейная защита выполняется на реле различных типов.

Электрическое реле - это электрический аппарат, замыкающий или размыкающий свою выходную цепь при достижении входной величины заданного значения или условия, называемого уставкой реле. Отдельные типы реле имеют несколько входных и выходных цепей (например, реле направления мощности, промежуточные и т.п.). В настоящее время в эксплуатации применяются электромеханические реле с замыкающимися или размыкающимися контактами, а также бесконтактные реле на полупроводниковых, ферромагнитных или магнитоуправляемых элементах.

Реле подразделяются на первичные и вторичные, а также на реле прямого и косвенного действия. Первичные реле включаются непосредственно в первичную цепь (тепловые реле, электромагнитные расцепители), а вторичные реле - через трансформаторы тока, напряжения.

Реле прямого действия воздействуют непосредственно на расцепляющий механизм привода выключателя, реле косвенного действия воздействуют на привод косвенно, через электромагнит отключения. Наиболее распространенный тип защит - защиты, выполненные на вторичных реле косвенного действия.

Начали эксплуатироваться принципиально новые модули защит, выполненные на микропроцессорах, которые в дальнейшем заменят электромеханические реле.

На схемах релейных защит положение контактов реле, как правило, указывается для так называемых нормальных условий, когда катушки реле не обтекаются током, положение блок контактов выключателя указано для его отключенного состояния.

9.2.1 Цепи оперативного тока

Оперативные цепи - электрические цепи, питающие устройства релейной защиты, автоматики, управления и сигнализации. Оперативные цепи и их источники должны быть надежными, так как нарушение их работы может приводить к отказам и серьезным авариям в электроустановке.

Оперативные цепи работают на постоянном (аккумуляторные батареи), переменном или выпрямленном токе.

Аккумуляторные батареи в качестве источника оперативного тока применяются на крупных электрических станциях и подстанциях.

9.2.2 Источники переменного оперативного тока

Источником переменного оперативного тока являются силовые