Чем определяется быстродействие защиты

Основные требования, предъявляемые к релейной защите

К релейной защите предъявляются такие основные требования.

1. Быстродействие

Быстродействие — это свойство релейной зашиты отключать повреждение с минимально возможной вы­держкой времени. Как уже указывалось. Быстрое отключение поврежденного оборудования (участка элек­трической установки) предотвращает или уменьшает размеры повреждений, сохраняет нормальную рабо­ту потребителей неповрежденной части установки, предотвращает нарушение параллельной работы гене­раторов. Длительное протекание тока короткого замыкания может привести к повреждению неповрежден­ных участков оборудования, линий, трансформаторов по которым протекает ток короткого замыкания из-за термического перегрева оборудования. Допустимое время протекания тока через оборудование, не вызы­вающее его повреждения указываются в ГОСТах на оборудование.

При этом считается, что за время АПВ температура провода существенно не снизится и время воздейст­вия тока на нагрев провода суммируется. Для более точных расчетов следует использовать специальные методики.

Для обеспечения устойчивости параллельной работы генераторы, трансформаторы, линии электропере­дачи, по которым осуществляется параллельная работа, и все другие части электрической установки или электрической сети, должны оснащаться быстродействующей релейной защитой. Современные устройст­ва быстродействующей релейной защиты имеют время действия 0.02-0,1 секунды.

Для распределительных сетей такое быстродействие необязательно. Оно определяется термической ус­тойчивостью, но и в этом случае следует стремиться к минимально возможной выдержке времени. Время срабатывания быстродействующей ступени защиты должно составлять 0.05-0.1 секунды.

2. Селективность или избирательность

Селективностью называется способность релейной защиты выявлять место повреждения и отключать его только ближайшими к нему выключателями (см, рис. В.1).

Рис. В.1 Схема электроустановки к пояснению принципа селективности релейной зашиты. Так. при КЗ в точке К1 (рис. В.1) для правильной ликвидации аварии должна подействовать зашита только на выключателе Q1 и отключить этот выключатель. При этом остальная неповрежденная часть электриче­ской установки останется в работе. Такое избирательное действие защиты называется селективным. Если же при КЗ в точке К1 раньше защиты выключателя Q1 или одновременно с ней подействует защита выключателя G4 и отключит этот выключатель, то ликвидация аварии будет неправильной, так как, кроме поврежденного электродвигателя М1 останется без напряжения неповрежденный электродвигатель М2. Такое действие защиты называется неселективным.

Из рис. В.1 видно, что если при КЗ в точке К1 подействует неправильно зашита выключателя Q5 и отклю­чит этот выключатель, то последствия такого неселективнсго действия будут еще более тяжелыми, так как без напряжения останутся оба неповрежденных электродвигателя М2 и МЗ.

В ряде случаев одновременное выполнение требований селективности и быстродействия вызывает серь­езные трудности и требует существенного усложнения зашиты. В таких случаях в первую очередь обеспечивается выполнение того из требований, которое в данных конкретных условиях является определяю­щим.

По принципу действия зашиты могут иметь абсолютную селективность (срабатывают только при КЗ в защищаемой зоне), или относительную селективность (могут работать в качестве резервных при КЗ на смежных участках).

Примером защит с абсолютной селективностью могут служить газовая (ГЗ) и дифференциальная зашиты трансформатора (ДЗТ), а защит с относительной селективностью — максимальная токовая зашита (МТЗ). Применяется несколько способов обеспечения селективности.

Селективность по принципу действия. Защита принципиально не срабатывает при коротком замыка­нии вне зоны действия, например зона действия дифзащиты ограничивается местом установки ее транс­форматоров тока.

Селективность по чувствительности. Ток, напряжение или сопротивление срабатывания выбирает­ся таким образом, чтобы зашита не действовала при коротком замыкании на смежной линии, или за трансформатором — токовая отсечка.

Селективность по времени. Выдержка времени каждой предшествующей зашиты (например, макси­мальной токовой защиты) вбирается на ступень селективности больше чем последующая. Поэтому она не успевает сработать, так как ее опережает зашита последующей линии при коротком замыкании на ней. Этот принцип наиболее прост, однако имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что вы­держка времени растет по мере приближения к источнику питания, а значит возрастания тока. Это проти­воречит принципу быстродействия, поэтому приходится выбирать, какой принцип — быстродействие или селективность важнее. Значительно улучшает положение применение ступенчатых зашит или зашит с за­висимой выдержкой времени. Использование ступенчатых зашит будет изложено при рассмотрении прин­ципов выполнения зашиты оборудования. Величина ступени селективности определяется точностью за­шиты, быстродействием примененного выключателя и для современных микроэлектронных или микропро­цессорных зашит составляет 0.2-0.3 сек.

3. Чувствительность

Чувствительность — это свойство защиты надежно срабатывать при КЗ в конце защищаемого участка в минимальном режиме работы системы.

Защита должна обладать такой чувствительностью к тем видам повреждений и нарушений нормального режима работы данной электрической установки, или электрической сети, на которые она рассчитана, что­бы было обеспечено ее действие в начальный момент возникновения повреждения, чем сокращаются размеры повреждения оборудования в месте КЗ.

Чувствительность защиты должна также обеспечивать ее действие при повреждениях на смежных участ­ках. Так, например, если при повреждении в точке К1 (рис. В.1) по какой-либо причине не отключится вы­ключатель G1. то должна подействовать зашита следующего к источнику питания выключателя Q4 и от­ключить этот выключатель. Такое действие защиты называется дальним резервированием смежного или следующего участка.

Чувствительность защиты оценивается коэффициентом чувствительности, определяемым как отношение минимального значения контролируемой величины при КЗ в конце защищаемого участка к уставке защиты (Кч >1). Коэффициенты чувствительности защит нормируются ПУЭ, и величина их составляет для КЗ в защищаемой зоне К_ч=1.5; в зоне резервирования — К„=1,2. для быстродействующих дифференциальных зашит К_н=2.

Ток срабатывания защиты должен быть меньше тока короткого замыкания на величину, определяемую ко­эффициентом чувствительности (К_ч). Уставка по напряжению и сопротивлению должна быть больше пара­метров напряжения и сопротивления срабатывания на такую же величину. Коэффициент чувствительности учитывает погрешности реле, расчета параметров, влияние переходного сопротивления и электрической дуги в месте КЗ.

4. Надежность

Надежность — это свойство защиты гарантированно выполнять свои функции на протяжении всего периода эксплуатации. Зашита должна правильно и безотказно действовать на отключение выключателей обору­дования при всех его повреждениях и нарушениях нормального режима работы, для зашиты от которых она предназначена, и не действовать в нормальных условиях, а также при таких повреждениях и наруше­ниях нормального режима работы, при которых действие данной защиты не предусмотрено, и должна действовать другая защита. Требование надежности обеспечивается совершенством принципов защиты и конструкций аппаратуры, добротностью деталей, простотой выполнения, а также уровнем эксплуатации. Требуемое состояние устройств защиты поддерживается плановыми проверками релейной защиты, при которых необходимо выявить и устранить возникшие дефекты. У современных микропроцессорных и микроэлектронных устройств защиты существуют встроенные системы автоматической и тестовой проверки, позволяющие быстро выявить появившиеся неисправности, и тем самым предотвратить отказ или непра­вильную работу защиты. Глубина таких проверок может быть большой, но не достигает 100%. Поэтому, наличие тестовых проверок или автоматического контроля не исключает необходимости плановых прове­рок, не существенно уменьшают частоту и объем их проведения.

Для дальнейшего повышения надежности применяют принципы ближнего или дальнего резервирования. Ближнее резервирование обеспечивается установкой на данном присоединении второй, резервной заши­ты, а для резервирования отказа выключателя — применение специального устройства резервирования отказа выключателя (УРОВ). При дальнем резервировании отказ защиты и выключателя резервируется резервной зашитой на вышестоящем, предшествующем элементе. Дальнее резервирование обеспечить в ряде случаев принципиально сложно, а то и невозможно. Поэтому. ПУЭ (л.1) допускает отказ от дальнего резервирования защитами линий питаемых от них отпаечных трансформаторов, а также, зашитой ввода -фидеров, отходящих от шин НН, СН подстанции. При отсутствии такого резервирования, последствия от­каза нерезервируемых защит очень тяжелы; это выгорание секций шин и трансформаторов на питающих подстанциях, выгорание отходящей линии на большом протяжении. Поэтому, следует стремиться к приме­нению дополнительных средств ближнего и дальнего резервирования, и отказываться от него только при полной технической невозможности. Затраты на дополнительные устройства рано или поздно себя окупят за счет спасения дорогостоящего оборудования.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

4) Требования к релейной защите

1)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.

2)Селективность — свойство релейной защиты, характеризующее способность выявлять поврежденный элемент электроэнергетической системы и отключать этот элемент только ближайшими к нему выключателями. Это позволяет локализовать повреждённый участок и не прерывать нормальную работу других участков сети.

3)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).

4)Надежность — это свойство, характеризующее способность релейной защиты действовать правильно и безотказно во всех режимах контролируемого объекта при всех видах повреждений и ненормальных режимов для действия 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 ее способность выполнять свои функции в условиях эксплуатации, ремонта, хранения и транспортировки. Основные показатели надёжности — время безотказной работы и интенсивность отказов (количество отказов за единицу времени).

5) Основные органы релейной защиты

Пусковые органы непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого участка цепи и реагируют на возникновение коротких замыканий и нарушения нормального режима работы. Выполняются обычно с помощью реле тока, напряжения, мощности и др.

Измерительные органы определяют место и характер повреждения и принимают решения о необходимости действия защиты. Измерительные органы также выполняются с помощью реле тока, напряжения, мощности и др. Функции пускового и измерительного органа могут быть объединены в одном органе.

Логическая часть — это схема, которая запускается пусковыми органами и, анализируя действия измерительных органов, производит предусмотренные действия (отключение выключателей, запуск других устройств, подача сигналов и пр.). Логическая часть состоит, в основном, из элементов времени (таймеров), логических элементов, промежуточных и указательных реле, дискретных входов и аналоговых выходов микропроцессорных устройств защиты.

Основные виды релейной защиты:

Максимальная токовая защита (МТЗ)— вид релейной защиты, действие которой связано с увеличением силы тока в защищаемой цепи при возникновении короткого замыкания на участке данной цепи. Данный вид защиты применяется практически повсеместно и является наиболее распространённым в электрических сетях.

В случае повышения силы тока в защищаемой сети защита начинает свою работу. Однако, если токовая отсечка действует мгновенно, то максимальная токовая защита даёт сигнал на отключение только по истечении определённого промежутка времени, называемого выдержкой времени. Выдержка времени зависит от того, где располагается защищаемый участок. Наименьшая выдержка времени устанавливается на наиболее удалённом от источника участке. МТЗ соседнего (более близкого к источнику энергии) участка действует с большей выдержкой времени, отличающейся на величину, называемую ступенью селективности. Ступень селективности определяется временем действия защиты. В случае короткого замыкания на участке срабатывает его защита. Если по каким-то причинам защита не сработала, то через определённое время (равное ступени селективности) после начала короткого замыкания сработает МТЗ более близкого к источнику участка и отключит как повреждённый, так и свой участок. По этой причине важно, чтобы ступень селективности была больше времени срабатывания защиты, иначе защита смежного участка отключит как повреждённый, так и рабочий участок до того, как собственная защита повреждённого участка успеет сработать. Однако важно так же сделать ступень селективности достаточно небольшой, чтобы защита успела сработать до того, как ток короткого замыкания нанесёт серьёзный ущерб электрической сети.

Уставку (или величину тока, при которой срабатывает защита) выбирают, исходя из наименьшего значения тока короткого замыкания в защищаемой сети (при разных повреждениях токи короткого замыкания отличаются). Однако при выборе уставки следует так же учитывать характер работы защищаемой сети. Например, при самозапуске электродвигателей после перерыва питания, значение силы тока в сети может быть выше номинального, и защита не должна его отключать.

Реализуется МТЗ, как правило, с помощью реле тока. Реле тока могут быть как мгновенного действия, так и срабатывающие с выдержкой времени, определяемой величиной тока, в этом случае для обеспечения необходимой выдержки времени дополнительно используют реле времени. В современных схемах релейной защиты и автоматики чаще всего используются микропроцессорные блоки защиты, которые сочетают в себе свойства этих реле.

Газовая защита — вид релейной защиты, предназначенный для защиты от повреждений электрических аппаратов, располагающихся в заполненном маслом резервуаре.

При внутреннем повреждении в баке защищаемого аппарата — горение электрической дуги, или перегрев внутренних элементов — трансформаторное масло разлагается с выделением горючего газа, содержащего до 70% водорода. Выделяющийся газ подымается к крышке, и так как аппарат устанавливается с наклоном 1-2% в сторону расширителя, движется в расширитель. Проходя через газовое реле, газ вытесняет из него масло. При незначительном выделении газа, или снижении уровня масла в расширителе до уровня верхнего поплавкового элемента газового реле, он срабатывает, и замыкаются контакты, действующие на сигнал (1-я ступень газовой защиты). При значительном выделении газа срабатывает нижний поплавковый элемент газового реле и замыкаются контакты, действующие на отключение (2-я ступень газовой защиты). При интенсивном движении потока масла из бака в расширитель срабатывает струйный элемент газового реле, действующий на отключение, аналогично нижнему поплавковому элементу. Для газовой защиты регулятора напряжения трансформатора под нагрузкой (РПН) используются струйные реле , не имеющее поплавковых элементов и реагирующее только на интенсивное движение потока масла из бака РПН в расширитель. Струйное реле не имеет краника для спуска воздуха, и его корпус может быть не полностью заполнен маслом.

Газовая защита маслонаполненных аппаратов имеет абсолютную селективность и срабатывает только при повреждениях внутри бака защищаемого объекта. Защита реагирует на повреждения, сопровождающиеся выделением газа, выбросом масла из бака в расширитель или аварийным понижением уровня масла. Газовая защита — одна из немногих, после которых не допускается действие АПВ [автоматическое повторное включение], так как в большинстве случаев отключаемые ей повреждения оказываются устойчивыми.

Комплектное распределительное устройство СЭЩ-63.Назначение и область применения.

Комплектные распределительные устройства используются для внутренней и для наружной установки (тогда сокращенно они называются КРУН). КРУ используются там, где необходимо компактное размещение распределительного устройства. В частности, КРУ применяют на городских станциях, электрических подстанциях, для питания объектов нефтегазовой индустрии (буровые установки, газо- и нефтепроводы), для снабжения током электричеством судов.

Если сдержимое КРУ заключено в оболочку, заполненную элегазом, то РУ сокращённо обозначают КРУЭ. Элегаз — это специальный электротехнический газ, представляющий собой шестифтористую серу(SF₆). Он является основным изолятором в элементах ячеек с элегазовой изоляцией.

Тип исполнения камер КРУ определяется номинальными параметрами входящей в них аппаратуры и схемой главных цепей. По согласованию с заводом-изготовителем допускается изготовление шкафов КРУ по схемам заказчика.

Как правило, шкаф КРУ разделён на 4 основных отсека: 3 высоковольтных — кабельный отсек (ввода или линии), отсек выключателя и отсек сборных шин; и 1 низковольтный — релейный шкаф.

В релейном отсеке располагается низковольтное оборудование: устройства РЗА, переключатели, рубильники. На двери релейного отсека, как правило, располагаются светосигнальная арматура, устройства учёта и измерения электроэнергии, элементы управления ячейкой.

В отсеке выключателя располагается силовой выключатель или другое высоковольтное оборудование (разъединительные контакты, предохранители, ТН). Чаще всего в КРУ это оборудование размещается на выкатном или выдвижном элементе.

В отсеке сборных шин располагаются силовые шины, соединяющие шкафы секции РУ.

Отсек ввода служит для размещения кабельной разделки, измерительных трансформаторов тока, трансформаторов напряжения, ОПН.

Комплектное распределительное устройство предназначено для приёма и распределения электрической энергии трёхфазного переменного тока частотой 50 Гц напряжением 6 и 10 кВ и используется в распределительных устройствах электрических подстанций энергосистем и промышленных предприятий, собственных нужд электростанций. Комплектное распределительное устройство напряжением 6÷10 кВ СЭЩ-63

предназначено для приема и распределения электрической энергии переменного трехфазного тока промышленной частоты 50 и 60 Гц напряжением 6 и 10кВ.

КРУ СЭЩ-63 применяется в качестве распределительных устройств 6÷10кВ, в том числе распределительных устройств трансформаторных подстанций, включая комплектные трансформаторные подстанции (блочные) 35/6÷10кВ, 110/6÷10кВ, 110/35/6÷10кВ, для электрических сетей промышленности, сельского хозяйства, электрических станций и электрификации железнодорожного транспорта.

Шкафы КРУ СЭЩ-63 предназначены для работы внутри помещения (климатическое исполнение У3 и Т3 по ГОСТ15150-69 ) при следующих условиях:

• высота над уровнем моря до 1000м,

• верхнее рабочее (эффективное ) значение температуры окружающего

воздуха для исполнения У3- не выше 40°С , для исполнения Т3 — 45°С;

• нижнее значение температуры окружающего воздуха для исполнения У3

— минус 25°С, для исполнения Т3 — минус 10°С;

• тип атмосферы типа II по ГОСТ 15150-69 (примерно соответствует атмосфере промышленных районов).

Конструкция КРУ СЭЩ-63 сейсмостойка во всем диапазоне сейсмических воздействий землетрясения до 9 баллов по шкале МSК 64 включительно на уровне 25м по ГОСТ 17516.1-90.

При необходимости применения КРУ СЭЩ-63 в помещениях с температурой окружающего воздуха ниже минус 25°С в шкафах КРУ предусматривается установка нагревательных элементов, обеспечивающих нормальные температурные условия работы комплектующей аппаратуры, включающихся автоматически при понижении температуры ниже минус 25°С.

Технические данные

Технические данные, основные параметры и характеристики КРУ СЭЩ-63 при-ведены ниже:

Наименование параметра, показателя квалификации Значение параметра, исполнение

1. Номинальное напряжение (линейное), кВ:

• при частоте 50Гц 6,0; 10

• при частоте 60Гц 6,6; 11

2. Наибольшее рабочее напряжение (линейное), кВ 7,2; 12

3.Номинальный ток главных цепей ячеек КРУ, А:

Для исполнения У3:

• при частоте 50Гц 630;1000;1600

• при частоте 60Гц 630; 1250

Для исполнения Т3:

• при частоте 50Гц 630; 1250

• при частоте 60Гц 630; 1000

4.Номинальный ток сборных шин, А:

• при частоте 50Гц 1000*;1600;2000;3150

• при частоте 60Гц 800*;1000;1600;2000

5.Номинальный ток отключения выключателя, встроенного в КРУ,

• при частоте 50Гц 16; 20; 25; 31,5

• при частоте 60Гц 16; 25

6.Ток термической стойкости (кратковременный ток) при времени

протекания 3с, кА 20; 31,5

7.Номинальный ток электродинамической стойкости главных цепей

шкафов КРУ, кА 51, 81

8.Уровень изоляции по ГОСТ 1516.1-76 Нормальная изоляция

9.Вид изоляции Воздушная

10. Наличие в шкафах выкатных элементов С выкатными элементами и

без выкатных элементов

12.Вид линейных высоковольтных присоединений Кабельные, шинные

Принципиальные схемы электрических соединений вспомогательных цепей

В шкафах КРУ СЭЩ-63 осуществлен принципиально новый подход к построению схем электрических принципиальных модульно–фрагментного типа, т.е. в схемах выделены постоянные цепи (неизменяемая часть) и дополнительные цепи – варианты схем (изменяемая часть).

К дополнительным цепям относятся:

– токовые защиты от между фазных К.З. (различные варианты);

– защиты от замыканий на землю;

– цепи счетчиков коммерческого и технического учета электрической энергии;

– прочие фрагменты (пуск МТЗ, предварительно заряженные конденсаторы, кнопки управления, и т.д.);

– оперативная электромагнитная блокировка разъединителей;

– преобразователи, схемы ЗДЗ.

Модульно-фрагментное построение схем позволило резко сократить количество схем, т.к. постоянные цепи не повторяются для различных функциональных групп, а к ним прилагаются дополнительные цепи (фрагменты), которые могут изменяться заказчиком, что не приводит к переработке в целом электрических принципиальных схем для любого присоединения, а могут лишь изменяться небольшие фрагменты и только с ними связанные ряды зажимов и монтажно коммутационные схемы (МКС).

В дальнейшем при эксплуатации КРУ 6(10) кВ СЭЩ-63 можно будет свободно перейти к замене электрооборудования – защит присоединений, счетчиков, и т. д., т. к. указанные элементы смонтированы отдельными жгутами, которые легко демонтировать и заменить другими, не нарушая монтажа постоянных цепей.

Подсоединение тележек с разными типами выключателей выполнено через штепсельные разъемы к одним и тем же клеммным зажимам релейного шкафа, что позволяет легко провести замену на новый тип выключателя без перемонтажа вспомогательных цепей присоединений.

Схемы вспомогательных цепей разработаны на постоянном (выпрямленном) и переменном оперативном токе на напряжение оперативного питания 220В и напряжение собственных нужд 380В.

По своему назначению схемы вспомогательных цепей разработаны для шкафов КРУ 6(10) кВ вводов, линий, секционных выключателей, секционных разъединителей, трансформаторов напряжения, трансформаторов собственных нужд до 40кВА и линий 6(10) кВ к электродвигателям.

Для элементов общеподстанционного назначения в заказ (опросный лист) должны быть включены релейные панели для объектов на постоянном (выпрямленном) оперативном токе либо релейные шкафы для объектов на переменном оперативном токе, например, схема электрическая принципиальная шкафа ввода питания оперативных шинок, АЧР, центральной сигнализации, защиты шин и т.д.

Релейные панели (шкафы) должны быть включены в таблицу заказа шкафов и показаны в плане расположения совместно со шкафами КРУ.

Планы расположения ячеек КРУ, релейных панелей, набор необходимых панелей, трассы прокладки контрольных кабелей по лоткам или кабельным каналам, схемы разводки и подключения контрольных кабелей, кабельные журналы разрабатываются и определяются проектной организацией.

Набором типовых лотков заводского производства можно выполнить необходимую заказчику трассу навесных лотков для контрольных кабелей.

Схемы вспомогательных цепей электрических соединений для шкафов КРУ выполняются в трех вариантах:

– 1-й – на электромеханических реле;

– 2-й – на микропроцессорных реле;

– 3-й – на микропроцессорных устройствах защиты, управления, автоматики и сигнализации.

Цепи учета электрической энергии могут выполняться на электронных или многофункциональных микропроцессорных счетчиках электрической энергии, как отечественного, так и зарубежного производства.

Общие сведения о конструкции

КРУ серии СЭЩ-63 (рис.1) состоит из отдельных шкафов со встроенными в них аппаратами, приборами измерения, релейной защиты, автоматики, сигнализации и управления, соединенными между собой в соответствии с электрической схемой главных цепей распредустройства.

КРУ могут поставляться как отдельными шкафами с элементами для стыковки шкафов в распредустройство так и транспортными блоками до трех шкафов в блоке со смонтированными в пределах блока соединениями главных и вспомогательных цепей и сборными шинами (по желанию заказчика). Вид поставки определяет заказчик.

Сборные шины на токи 1000-2000А могут иметь исполнения для блоков от 2 до 6 шкафов и на ток 3150А для блоков от 2 до 4 шкафов, собираемых у потребителя. Шкафы глухого ввода по схемам 25, 26, 42, 46, 55 поставляются уже со смонтированными сборными шинами в пределах шкафа и с элементами стыковки по сборным шинам с другими шкафами КРУ СЭЩ-63.

В состав КРУ в зависимости от конкретного заказа могут входить:

• шинные вводы в ближний и дальний ряды распределительного устройства

с прямой и обратной фазировкой для подключения воздушных вводов и

отходящих линий, а также силового трансформатора внутри РУ;

• шинные мосты между двумя рядами шкафов, расположенными в одном помещении;

• кабельные блоки для кабельного ввода (вывода) с подсоединением

вверху шкафа и вне шкафа;

• переходные шкафы для стыковки с КРУ других серий;

• клеммный шкаф для подвода контрольных кабелей к КРУ;

• кабельные лотки для подводки к ряду КРУ контрольных кабелей и проводов вспомогательных цепей.

• запасные части и приспособления.

Присоединения (вводы или выводы) могут быть как кабельными так и шинными.

Конструкцией КРУ предусмотрены три варианта ввода высоковольтного кабеля в высоковольтный отсек шкафа в зависимости от конкретного заказа:

снизу внутри шкафа (в номенклатурном обозначении шкафа номер схемы дополняется буквой «С»), сверху шкафа (в номенклатурном обозначении шкафа номер схемы дополняется буквой «Б»), снизу вне шкафа (в номенклатурном обозначении шкафа номер схемы дополняется буквой «Ш»),

Конструкция шкафа позволяет подключать не более четырех высоковольтных кабелей сечением 3×240 мм

При этом, в случае подключения в шкафу снизу четырех кабелей, рядом с этим шкафом слева и справа должны размещаться шкафы не более чем с двумя кабелями.

В опросном листе на конкретный заказ необходимо указать вариант присоединения высоковольтных кабелей в шкафу, при этом при присоединении высоковольтного кабеля вне шкафа необходимо в задании заводу указать размеры- привязки шинного блока

Подвод контрольных кабелей к шкафам КРУ может осуществляться:

• сверху через отверстия в крышах шкафов КРУ с проходом кабелей по коробам, смонтированным на крышах релейных шкафов, и выходом через

подвесные кабельные лотки к релейным панелям, установленным в помещении РУ;

• снизу через отверстия в дне релейного шкафа с проходом в кабельные каналы и подходом к релейным панелям снизу или сверху.

Набором типовых участков лотков заводского изготовления можно выполнить необходимую заказчику трассу навесных лотков.

КРУ СЭЩ-63 рассчитаны на двустороннее обслуживание.

КРУ СЭЩ-63 имеет следующие исполнения по защите металлоконструкции от коррозии:

• улучшенное (металлоконструкция шкафа оцинкована, элементы фасада и рама основания имеют лакокрасочное покрытие);

• экспортное (металлоконструкция шкафа полностью оцинкована и имеет лакокрасочное покрытие).

Выбор исполнения шкафа определяется заказчиком.

Шкафы КРУ унифицированы и независимо от схем электрических соединений главной цепи имеют аналогичную конструкцию основных узлов и одинаковые габаритные размеры. Исключение составляют шкафы кабельного ввода (вывода) (вариант ввода кабеля в высоковольтный отсек снизу и сверху шкафа), глубина этих шкафов на 200мм больше по сравнению с другими шкафами .

Шкафы устанавливаются на закладных основаниях, которые укладываются в строительные конструкции распределительного устройства.

В нулевом цикле для установки шкафов должны быть уложены два швеллера не менее №8 по ширине распредустройства, так как рама основания шкафа имеет для увеличения жесткости два продольных швеллера №5, заглубленных в фундамент.

Конструкцией КРУ СЭЩ-63 предусмотрены два типа заземляющих разъединителей:

• с механизмом замыкания, скорость срабатывания которого зависит от

• с быстродействующим механизмом замыкания, скорость срабатывания

которого не зависит от оператора.

Заземляющий разъединитель с быстродействующим механизмом замыкания позволяет произвести включение при наличии напряжения на неподвижных контактах разъединителя.

Выбор типа заземляющего разъединителя определяется заказчиком.

В КРУ СЭЩ-63 имеется быстродействующая дуговая защита, выполненная с использованием разгрузочных клапанов избыточного давления в сочетании с чувствительными элементами дуговой защиты фототиристорами или оптоволоконными датчиками, установленными в высоковольтных отсеках шкафов: отсеке ввода (вывода), выкатного элемента, сборных шин. Контроль положения разгрузочных клапанов избыточного давления осуществляется путевыми конечными выключателями, подключенными к соответствующим цепям схем дуговой защиты.

Схемы от дуговых замыканий выполнены:

• с блокировкой по току,

• с блокировкой по напряжению,

• с блокировкой по току и по напряжению, что исключает ложную работу защиты.

Шкафы ввода и секционирования КРУ СЭЩ-61М на токи 2000÷3150А можно использовать для ввода больших токов в КРУ СЭЩ-63. Они могут устанавливаться в любом месте ряда шкафов КРУ. Следует иметь в виду, что при установке в одном ряду распредустройства из СЭЩ-63 и шкафа СЭЩ-61М из-за разной глубины шкафов выравнивание шкафов производиться по сборным шинам, т.е. по задней стенке

При 2-х рядном расположении КРУ рекомендуется принимать в ближайшем ряду со стороны силового трансформатора в ячейке ввода обратную фазировку, в дальнем ряду в ячейке ввода — прямую фазировку.

Релейная защита

Релейная защита (РЗ) — комплекс автоматических устройств, предназначенных для быстрого (при повреждениях) выявления и отделения от электроэнергетической системы повреждённых элементов этой электроэнергетической системы в аварийных ситуациях с целью обеспечения нормальной работы всей системы. Действия средств релейной защиты организованы по принципу непрерывной оценки технического состояния отдельных контролируемых элементов электроэнергетических систем. Релейная защита осуществляет непрерывный контроль состояния всех элементов электроэнергетической системы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений РЗ должна выявить повреждённый участок и отключить его от электроэнергетической системы, воздействуя на специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения (короткого замыкания).

Общие сведения

Основным назначением релейной защиты явялется выявление повреждений в энергосистеме и формирование управляющих воздействий для отключения выключателей и отделения повреждённого элемента от электрической сети.

Дополнительным назначением релейной защиты является выявление утяжелённых режимов работы элементов энергосистемы и выдача сигнала об этом оперативному персоналу.

На каждом из элементов энергосистемы в общем случае должны быть установлены основная и резервная защиты. Основной называют ту защиту, которая должна действовать раньше других при внутренних повреждениях в защищаемом элементе. Резервной называют ту защиту, действие которой предусмотрено вместо основной защищаемого и смежных элементов, а также при отказе действия выключателя.

Поколения устройств

Все устройства релейной защиты, установленные на линиях электропередач 110-500 кВ, можно разделить на несколько поколений:

• 1 поколение — электромеханические защиты. Выпускались в СССР длительное время, примерно с 1940-х до 1990-х годов. Установлены на абсолютном большинстве всех линий 110—500 кВ.
• 2 поколение — электронные защиты. Выпускались только в 1990-х годах. Поэтому установлены на небольшом количестве линий 110—500 кВ.
• 3 поколение — микропроцессорные защиты. Появились в России примерно с конца 1990-х годов, то есть, практически в 21 веке.

Назначение релейной защиты

Релейная защита — часть электрической автоматики, предназначенная для выявления и автоматического отключения поврежденного электрооборудования.

В виде исключения к устройствам РЗ относятся некоторые устройства, предназначенные не для выявления и отключения поврежденного электрооборудования, а для выявления ненормальных режимов работы электрооборудования (например, защита от перегрузки трансформатора).

Кроме того, в некоторых случаях, не требующих быстрого автоматического отключения поврежденного оборудования, устройства РЗ могут действовать не на отключение, а на сигнал (например, защита от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью).

Требования к релейной защите

К устройствам релейной защиты, действующим на отключение предъявляются четыре основных требования:

• Селективность.
• Чувствительность.
• Быстродействие.
• Надёжность.

Селективное действие

Селективное действие — это такое действие релейной защиты, при котором обеспечивается отключение только повреждённого элемента энергосистемы. Релейная защита может иметь два вида селективности:

• Абсолютную селективность. Защиты с абсолютной селективностью действуют принципиально только при повреждениях в их зоне. При повреждении соседних элементов энергосистемы такие защиты принципиально не работают.
• Относительную селективность. Защиты с относительной селективностью могут действовать при повреждениях не только в своей, но и в соседней зоне.

Для обеспечения селективного действия релейной защиты с относительной селективностью, такие защиты как правило, выполняются с выдержками времени, что является их недостатком. А защиты с абсолютной селективностью, как правило, выполняются без выдержки времени, что является их достоинством.

Защиты с относительной селективностью могут использоваться для обеспечения дальнего резервирования, а защиты с абсолютной селективностью — нет.

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.

В общем случае время отключения повреждённого элемента равно:

где [math]t_<\text<откл>>[/math] — время отключения; [math]t_<\text<ср.з>>[/math] — собственное время срабатывания защиты; [math]t_<\text<з>>[/math] — выдержка времени, установленная на защите; [math]t_<\text<выкл>>[/math] — собственное время срабатывания выключателя; [math]t_<\text<д>>[/math] — время горения дуги в выключателе.

Длительное существование режима КЗ может привести к следующим отрицательным последствиям:

1. Увеличение объема повреждения оборудования (чем дольше горит — тем больше выгорит).
2. Повреждение другого оборудования, по которому протекает ток КЗ.
3. Нарушение работы потребителей (из-за пониженного напряжения вблизи точки КЗ).
4. Нарушение устойчивости работы генераторов, электростанций, энергосистем.

Поэтому устройства РЗ должны выявлять и отключать поврежденное оборудование как можно быстрее. Практически времена срабатывания устройств РЗ находятся в диапазоне от сотых долей секунды до нескольких секунд.

С точки зрения быстродействия все защиты разделяются на два вида:

1. Защиты без выдержки времени: не имеют замедления с помощью реле времени. Юридически считается время срабатывания защиты ноль секунд, фактически у каждой защиты имеется собственное время срабатывания, не равное нулю. Ориентировочные собственные времена срабатывания защит:
   • электромеханические защиты: tСЗ ≈ 50-100 мсек.
   • электронные защиты: tСЗ ≈ 30-40 мсек.
   • микропроцессорные защиты: tСЗ ≈ 20-40 мсек.
2. Защиты с выдержкой времени: имеют замедление срабатывания с помощью реле времени. Выдержка времени защит составляет примерно от 0,3 до 9 сек.
   • В сетях 35 кВ и ниже вполне допустимо отключение повреждения с выдержкой времени до нескольких секунд.
   • В сети 110—220 кВ короткие замыкания отключаются устройствами РЗ, как правило, с временем, не превышающим одной секунды.
   • В сети 500 кВ, как правило, любое КЗ в любой точке отключается без выдержки времени.

Чувствительность

Релейная защита должна реагировать только на повреждение защищаемого элемента энергосистемы, а в случаях когда это предусмотрено, то и на соседних элементах.

Чувствительность устройства РЗ — способность устройства РЗ реагировать на возникновение КЗ или ненормального режима работы оборудования.

Устройство РЗ должно срабатывать:

1. При повреждении в любой точке защищаемого оборудования.
2. Во всех режимах работы защищаемого оборудования и энергосистемы.
3. При всех видах повреждений защищаемого оборудования, при которых данное устройство РЗ должно работать.

Имеются устройства РЗ, предназначенные для работы при всех видах повреждений, и имеются устройства РЗ, предназначенные для работы только при определенных видах повреждений (например, защита от трёхфазных КЗ, защита от междуфазных КЗ, защита от несимметричных КЗ, защита от КЗ на землю).

Надёжность

Надежность устройств РЗ — способность устройств выполнять заданные функции при заданных условиях эксплуатации.

Классификация неправильных случаев работы устройств РЗ:

1. Излишнее срабатывание защиты — когда через защиту протекал ток КЗ, но защита не должна была сработать. Например, при КЗ на одной линии электропередачи правильно сработала защита данной линии и отключила поврежденную линию, но одновременно с этим излишне сработала защита на другой линии и также отключила её.
2. Ложное срабатывание защиты — когда защита сработала при отсутствии тока КЗ, например, в нормальном режиме.
3. Отказ в срабатывании защиты — когда при КЗ на защищаемом элементе энергосистемы защита должна была сработать, но не сработала.

Излишнее и ложное срабатывания устройств РЗ в некоторой степени исправляются устройствами АПВ (излишне или ложно отключенная линия через несколько секунд включается от устройства АПВ) Отказ в срабатывании защиты приводит к тяжелым последствиям: развитие аварии, увеличение объёма повреждений. Поэтому когда речь идет о надежности устройств РЗ, основное внимание обращается на предотвращение именно отказов устройств РЗ, а не излишних и ложных срабатываний. И повышение надёжности работы устройств РЗ — это снижение вероятности их отказов.

Для предотвращения отказов защит применяются следующие технические мероприятия:

1. Ближнее резервирование защит.
2. Дальнее резервирование защит.

При ближнем резервировании защит для защиты одного элемента энергосистемы применяется не одно устройство РЗ, а два устройства РЗ: основная защита и резервная защита. Основной защитой называется защита, имеющая минимальное время срабатывания. Резервной называется защита, имеющая большее время срабатывания.

Недостатки ближнего резервирования защит:

1. Требуются дополнительные затраты на установку резервных защит.
2. Ближнее резервирование может оказаться неэффективным, например, при исчезновении оперативного тока на подстанции или при отсутствии сжатого воздуха для воздушных выключателей.

При дальнем резервировании защит устройство РЗ, предназначенное для защиты одного элемента энергосистемы, является резервной защитой для другого элемента энергосистемы.

Дальнее резервирование плохо тем, что при отказе защиты на одной ВЛ происходит погашение всей подстанции. Но зато, во-первых, не требуется дополнительных затрат, так как для дальнего резервирования используются существующие защиты, а во-вторых, дальнее резервирование обеспечивает отключение повреждения даже при полной неработоспособности выключателей и защит на подстанции, от которой отходит поврежденная линия.

Перечень базовых функций защит

В соотвествие со стандартом [1] выделяют следующие функции релейной защиты:

Номер функции	Тип функции
21	Дистанционная защита, фазная
21G	Дистанционная защита от замыканий на землю
21P	Дистанционная защита от междуфазных замыканий
21N	Дистанционная защита от замыканий на землю
21FL	Определение места повреждения
25	Контроль синхронизма
27	Контроль минимального напряжения
27P	Контроль снижения фазного напряжения
27X	Контроль снижения напряжения собственных нужд
32	Контроль направления мощности
32F	Прямое направление мощности
32R	Обратное направление мощности
37	Контроль минимального тока или мощности
49	Тепловая перегрузка
50	Максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени
50BF	Устройство резервного отключения выключателя
51	Максимальная токовая защита с зависимой выдержкой времени
59	Защита от перенапряжения
67	Токовая направленная защита
68	Блокировка при качаниях мощности
79	Автоматическое повторное включение
87	Дифференциальная токовая защита

Литература

1. Чернобровов Н. В., Семенов В. А. «Релейная защита энергетических систем»: Учеб. пособие для техникумов. — М.: Энергоатомиздат, 1998. −800с.: ил.

2. Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1989.

Требования к релейной защите

К устройствам релейной защиты предъявляют 4 основных требования:

1. Селективность – способность отключать только поврежденный участок сети.

Основное условие для обеспечения надёжного электроснабжения потребителей.

2. Быстродействие – главное условие для сохранения устойчивости параллельной работы генераторов. Уменьшается время снижения напряжения у потребителей, повышается эффективность АПВ, уменьшается ущерб для оборудования.

Критерий – остаточное напряжение не менее 60 % от номинального. Кроме того, нужно учитывать и время срабатывания выключателей:

tоткл=tз+tв, (1.1)

где tз – время действия защиты,

tв – время отключения выключателя – 0,15…0,06 с.

Быстродействующей считается защита, имеющая диапазон срабатывания – 0,1…0,2 с, самые быстродействующие – 0,02…0,04 с.

В ряде случаев требование быстродействия является определяющим.

Быстродействующие защиты могут быть и неселективными, для исправления неселективности используется АПВ.

3. Чувствительность – для реагирования на отклонения от нормального режима.

Резервирование следующего участка – важное требование. Если защита по принципу своего действия не работает за пределами основной зоны, ставят специальную резервную защиту.

Чувствительность защиты должна быть такой, чтобы она действовала при КЗ в конце установленной зоны действия в минимальном режиме системы.

Чувствительность защиты характеризуется коэффициентом чувствительности kч:

где Iк.мин – минимальный ток КЗ,

Iс.з – ток срабатывания защиты.

4. Надежность. Защита должна безотказно работать при КЗ в пределах установленной для неё зоны и не должна ложно срабатывать в режимах, при которых её работа не предусматривается.