N. V. Tschernobrowow

RELAISSCHUTZ

FÜNFTE AUFLAGE, ÜBERARBEITET

Genehmigt vom Ministerium für Energie und Elektrifizierung der UdSSR

als Lehrmittel für Energiestudierende

und Fachschulen für Energiebau

„ENERGIE“ MOSKAU 1974

UDC 621.316..925 (075)

Chernobrovov N.V.

Ch-49 Relaisschutz. Lehrbuch für technische Schulen. Ed. 5., überarbeitet und zusätzlich M., „Energie“, 1974. 680 S. Mit krank.

Das Buch untersucht den Relaisschutz von Stromnetzen, Kraftwerksausrüstung und Verteilungssammelschienen. Die vierte Auflage des Buches erschien in

Das Buch ist als Lehrbuch für Studenten von Hochschulen für Energietechnik gedacht und kann von Studenten von Universitäten für Elektrotechnik und Energietechnik sowie von Ingenieuren und Technikern verwendet werden, die sich mit dem Betrieb, der Installation und dem Entwurf des Relaisschutzes von Kraftwerken und Netzwerken befassen .

30311-601 051(01)-74

Verlag „Energie“, 1974

VORWORT ZUR FÜNFTEN AUFLAGE

Der Relaisschutz beseitigt automatisch Schäden und anormale Zustände im elektrischen Teil von Energiesystemen und ist die wichtigste Automatisierung, die deren zuverlässigen und stabilen Betrieb gewährleistet.

IN In modernen Energiesystemen nimmt die Bedeutung des Relaisschutzes aufgrund des schnellen Leistungswachstums von Energiesystemen und ihrer Vereinigung zu einzelnen elektrisch verbundenen Systemen in mehreren Regionen, im ganzen Land und sogar in mehreren Staaten zu.

Charakteristisch für moderne Energiesysteme ist die Entwicklung von Hoch- und Höchstspannungsnetzen, mit deren Hilfe Energiesysteme miteinander verbunden und große elektrische Energieströme von leistungsstarken Kraftwerken zu großen Verbrauchszentren übertragen werden.

IN In der Sowjetunion wird auf der Grundlage von 500-kV-Netzen das Einheitliche Energiesystem des Landes (UES) geschaffen und leistungsstarke und lange Übertragungsleitungen gebaut 500-750 kV, und in naher Zukunft ist geplant, noch leistungsfähigere Übertragungen von 1150 kV Wechselstrom und 1500 kV Gleichstrom zu schaffen, die größten thermischen, hydraulischen und nuklearen Kraftwerke werden gebaut, und die Kapazität der Kraftwerke steigt zunehmend. Dementsprechend steigt die Leistung der Umspannwerke, die Konfiguration der Stromnetze wird komplexer und ihre Belastung steigt.

Wachsende Lasten, zunehmende Länge von Stromübertragungsleitungen und strengere Anforderungen an die Stabilität von Stromsystemen erschweren die Betriebsbedingungen des Relaisschutzes und erhöhen die Anforderungen an seine Geschwindigkeit, Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit. In diesem Zusammenhang gibt es einen kontinuierlichen Prozess der Entwicklung und Verbesserung der Relaisschutztechnologie, der darauf abzielt, einen immer fortschrittlicheren Schutz zu schaffen, der den Anforderungen der modernen Energie entspricht.

Für die Fernübertragung von Höchstspannungen, für große Generatoren, Transformatoren und Leistungseinheiten werden neue Schutzeinrichtungen geschaffen und in Betrieb genommen. Es werden Distanzschutze mit komplexen Eigenschaften entwickelt, die es ermöglichen, eine optimale Lösung für ein sehr komplexes Problem zu finden – eine zuverlässige Verstimmung des Schutzes gegen Last und Schwankungen bei gleichzeitiger Beibehaltung einer ausreichenden Empfindlichkeit bei Kurzschlüssen. Es wird nach Möglichkeiten gesucht, die Blockierung gegen Schwankungen und Schäden in Spannungskreisen zu verbessern. Die Methoden zur Reservierung von Ausfällen von Schutzeinrichtungen und Schaltern werden verbessert. Der Trend zum Verzicht auf elektromechanische Relais und zum Umstieg auf statische, berührungslose Systeme wird immer deutlicher.

In diesem Zusammenhang wird es häufig in Relaisschutzgeräten für Halbleiterbauelemente (Dioden, Transistoren, Thyristoren) eingesetzt. Es werden Relaisdesigns entwickelt, die auf magnetischen Elementen basieren. Es wird versucht, Kontaktrelais zu verwenden, die zuverlässiger sind als herkömmliche elektromechanische Konstruktionen. Solche Relais umfassen versiegelte magnetisch gesteuerte Kontakte (Reed-Schalter), bei denen es sich um ankerlose Relais handelt (die in der Computertechnik verwendet werden). Sie zeichnen sich durch hohe Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und geringe Größe aus. Es wird über die Möglichkeit nachgedacht, einen Digitalrechner zur Ausführung von Relaisschutzfunktionen einzusetzen.

Es wird immer notwendiger, zur Berechnung von Schutzeinstellungen einen digitalen Computer einzusetzen, da solche Berechnungen in modernen Energiesystemen sehr arbeitsintensiv und zeitaufwändig sind.

Im Zusammenhang mit dem Anstieg der Kurzschlussströme, der durch eine Erhöhung der Erzeugungskapazität von Energiesystemen verursacht wird, werden Fragen der Genauigkeit der Umwandlung der Primärströme, die die Messelemente des Relaisschutzes versorgen, relevant. Um dieses Problem zu lösen, werden Untersuchungen zum Verhalten von Stromwandlern durchgeführt, Möglichkeiten zur Erhöhung ihrer Genauigkeit untersucht, praktische Methoden zur Berechnung der Fehler von Stromwandlern entwickelt und neue, genauere Methoden zur Transformation von Primärströmen entwickelt gesucht.

In Vorbereitung auf die Neuauflage des Buches versuchte der Autor, neue Entwicklungen in der Haustechnik in den oben aufgeführten Entwicklungsbereichen widerzuspiegeln. Das Buch enthält neue Schutzmaßnahmen und technische Lösungen, die bereits in der Praxis Anwendung gefunden haben oder eine echte Aussicht auf Anwendung haben. Vor diesem Hintergrund wurden Änderungen und Ergänzungen im dritten Kapitel, das den Stromwandlern gewidmet ist, im Kapitel fünfzehn, das die Grundsätze des Generatorschutzes darlegt, und im Kapitel siebzehn, das den Schutz von Geräten betrifft, vorgenommen. In den verbleibenden Kapiteln wurden Änderungen und Klarstellungen vorgenommen, die hauptsächlich auf eine Verbesserung der Präsentation abzielen.

Der Autor dankt dem Buchrezensenten T. N. Dorodnova für eine Reihe nützlicher Kommentare. Der Autor bittet darum, alle Wünsche und Kommentare an die Adresse 113114, Moskau, Shlyuzovaya-Damm, 10, Verlag „Energia“ zu senden.

KAPITEL ERST

ALLGEMEINE KONZEPTE ZUM RELAISSCHUTZ

1-1. ZWECK DES RELAISSCHUTZES

In Energiesystemen können Schäden und anormale Betriebszustände der elektrischen Ausrüstung von Kraftwerken und Umspannwerken, deren Schaltanlagen, Stromleitungen und Elektroinstallationen von Verbrauchern elektrischer Energie auftreten.

Schäden gehen in den meisten Fällen mit einem deutlichen Anstieg des Stroms und einem starken Spannungsabfall in den Elementen des Stromnetzes einher.

Der erhöhte Strom erzeugt eine große Wärmemenge, die zur Zerstörung an der Fehlerstelle und zur gefährlichen Erwärmung unbeschädigter Leitungen und Geräte führt, durch die dieser Strom fließt.

Ein Spannungsabfall stört den normalen Betrieb der Stromverbraucher und die Stabilität des Parallelbetriebs von Generatoren und des gesamten Stromnetzes.

Abnormale Bedingungen führen in der Regel zu Abweichungen der Spannungs-, Strom- und Frequenzwerte von den zulässigen Werten. Wenn Frequenz und Spannung sinken, besteht die Gefahr einer Störung des normalen Betriebs der Verbraucher und der Stabilität des Stromnetzes, und ein Anstieg von Spannung und Strom droht, Geräte und Stromleitungen zu beschädigen.

Somit stört ein Schaden den Betrieb des Stromnetzes und der Stromverbraucher, und anormale Bedingungen schaffen die Möglichkeit einer Beschädigung oder Unterbrechung des Stromnetzes.

Um den normalen Betrieb des Energiesystems und der Stromverbraucher sicherzustellen, ist es notwendig, den Schadensort so schnell wie möglich zu identifizieren und vom unbeschädigten Netz zu trennen, um so die normalen Betriebsbedingungen wiederherzustellen und die Zerstörung am Schadensort zu stoppen.

Die gefährlichen Folgen abnormaler Modi können auch verhindert werden, wenn eine Abweichung vom Normalmodus rechtzeitig erkannt und Maßnahmen zu deren Beseitigung ergriffen werden (z. B. Strom reduzieren, wenn er ansteigt, Spannung senken, wenn er ansteigt usw.). ).

In diesem Zusammenhang besteht die Notwendigkeit, automatische Geräte zu entwickeln und zu verwenden, die diese Vorgänge ausführen und das System und seine Elemente vor den gefährlichen Folgen von Schäden und anormalen Bedingungen schützen.

Als Schutz dienten zunächst Sicherungen. Da jedoch die Leistung und Spannung elektrischer Anlagen zunahm und ihre Schaltkreise komplexer wurden, wurde diese Schutzmethode unzureichend, weshalb Schutzvorrichtungen mit speziellen Automaten geschaffen wurden – Relais, sogenannte Relaisschutz.

Der Relaisschutz ist die wichtigste Art der elektrischen Automatisierung, ohne die ein normaler und zuverlässiger Betrieb moderner Energiesysteme nicht möglich ist.

Es überwacht kontinuierlich den Zustand und den Betriebsmodus aller Elemente des Energiesystems und reagiert auf das Auftreten von Schäden und anormalen Bedingungen.

Wenn ein Schaden auftritt, identifiziert der Schutz den beschädigten Bereich und trennt ihn vom System, indem er auf spezielle Leistungsschalter einwirkt, die Fehlerströme unterbrechen sollen.

Wenn ungewöhnliche Bedingungen auftreten, identifiziert der Schutz diese und führt je nach Art des Verstoßes die zur Wiederherstellung normaler Bedingungen erforderlichen Maßnahmen durch oder sendet ein Signal an das diensthabende Personal.

In modernen elektrischen Systemen ist der Relaisschutz eng mit der elektrischen Automatisierung verbunden, die darauf ausgelegt ist, den Normalbetrieb schnell und automatisch wiederherzustellen und die Verbraucher mit Strom zu versorgen.

Zu den Hauptgeräten einer solchen Automatisierung gehören: automatische Wiedereinschaltung (AR), automatische Schalter für Notstromversorgungen und -geräte (AVR) und automatische Frequenzabschaltung (AFS).

Betrachten wir die wichtigsten Arten von Schäden und anormalen Zuständen, die in Elektroinstallationen auftreten, und deren Folgen genauer.

1-2. SCHÄDEN AN ELEKTROANLAGEN

Die meisten Fehler in elektrischen Anlagen führen zu Kurzschlüssen zwischen Phasen oder gegen Erde (Abbildung 1-1). In den Wicklungen elektrischer Maschinen und Transformatoren kommt es neben Kurzschlüssen auch zu Kurzschlüssen zwischen den Windungen einer Phase.

Die Hauptschadensursachen sind:

1) Verletzung der Isolierung spannungsführender Teile durch Alterung, unbefriedigenden Zustand, Überspannung, mechanische Beschädigung;

2) Schäden an Drähten und Stromleitungshalterungen, die durch deren unbefriedigenden Zustand, Eis, Orkanwinde, tanzende Drähte und andere Gründe verursacht werden;

3) Personalfehler im Betrieb (Ausschalten von Trennschaltern unter Last, Einschalten bei fälschlicherweise verlassener Erdung usw.).

Alle Schäden sind eine Folge von Konstruktionsfehlern oder Unvollkommenheiten der Ausrüstung, mangelhafter Herstellung, Installationsfehlern, Konstruktionsfehlern, unbefriedigender oder unsachgemäßer Pflege der Ausrüstung, anormalen Betriebsmodi der Ausrüstung, Betrieb der Ausrüstung unter Bedingungen, unter denen …

Roggen wird nicht berechnet. Daher kann ein Schaden nicht als unvermeidlich angesehen werden, aber gleichzeitig kann die Möglichkeit seines Auftretens nicht ignoriert werden.

Kurzschlüsse(k.z.) sind die gefährlichste und schwerste Schadensart. Mit Kurzschluss e. d.s. E der Stromquelle (Generator) wird durch den relativ geringen Widerstand von Generatoren, Transformatoren und Leitungen kurzgeschlossen (siehe Abb. 1-

1, a - d und f).

Daher in einem Kurzschlusskreis. d.s. Es entsteht ein großer Strom Ic, der Kurzschlussstrom genannt wird.

Kurzschlüsse werden je nach Anzahl der geschlossenen Phasen in dreiphasige, zweiphasige und einphasige Kurzschlüsse unterteilt; für Kurzschlüsse mit und ohne Erde; Kurzschlüsse an einem oder zwei Netzpunkten (Abb. 1-1).

Mit Kurzschluss Aufgrund eines Stromanstiegs erhöht sich der Spannungsabfall in den Systemelementen, was zu einem Spannungsabfall an allen Punkten des Netzwerks führt, da die Spannung in

beliebiger Punkt M (Abb. 1-2, a) UM - E-Ik zm, wobei E - e. d.s. Stromquelle und zM ist der Widerstand von der Stromquelle zum Punkt M.

Der stärkste Spannungsabfall tritt beim Kurzschluss auf. (Punkt K) und in unmittelbarer Nähe davon (Abb. 1-2, a). An Netzwerkpunkten, die vom Schadensort entfernt sind,

Die Spannung nimmt in geringerem Maße ab.

Tritt als Folge eines Kurzschlusses auf. Ein Anstieg des Stroms und ein Abfall der Spannung führen zu einer Reihe gefährlicher Folgen:

a) Kurzschlussstrom Ik setzt nach dem Joule-Lenz-Gesetz während der Zeit t Wärme Q = kIk 2 rt im aktiven Widerstand r des Stromkreises frei, den es durchläuft.

An der Schadensstelle erzeugen diese Hitze und die Flamme des Lichtbogens große Zerstörungen, die umso größer sind, je größer der Strom Ik und die Zeit t sind.

Beim Durchgang durch unbeschädigte Geräte und Stromleitungen entsteht Kurzschlussstrom. Ik erhitzt sie über den zulässigen Grenzwert hinaus, was zu Schäden an der Isolierung und unter Spannung stehenden Teilen führen kann.

b) Spannungsreduzierung bei Kurzschluss. stört die Arbeit der Verbraucher.

Der Hauptstromverbraucher sind asynchrone Elektromotoren.

Daher kann bei einem starken Spannungsabfall das Drehmoment von Elektromotoren geringer sein als das Widerstandsmoment der Mechanismen, was zu deren Stillstand führt.

Auch der normale Betrieb von Beleuchtungsanlagen, die den zweiten wesentlichen Teil der Stromverbraucher ausmachen, wird bei Spannungsabfall gestört.

Rechen- und Steuerungsmaschinen, die in letzter Zeit weit verbreitet sind, reagieren besonders empfindlich auf Spannungsabfälle.

c) Die zweitschwerste Folge eines Spannungsabfalls ist eine Verletzung der Stabilität des Parallelbetriebs von Generatoren. Dies kann zum Zusammenbruch des Systems und zum Stromausfall aller Verbraucher führen.

Die Gründe für diesen Zerfall lassen sich am Beispiel des in Abb. dargestellten Systems erklären. 1-2, geb. Im Normalbetrieb wird das mechanische Drehmoment der Turbinen durch das durch die elektrische Last der Generatoren erzeugte Gegendrehmoment ausgeglichen, wodurch die Drehzahl aller Turbogeneratoren konstant und gleich synchron ist. Wenn ein Kurzschluss auftritt Am Punkt K an den Sammelschienen des Kraftwerks A wird die Spannung an ihnen gleich Null, wodurch auch die elektrische Belastung und damit das Gegendrehmoment der Generatoren gleich Null wird. Gleichzeitig gelangt die gleiche Menge Dampf (oder Wasser) in die Turbine und ihr Drehmoment bleibt unverändert. Infolgedessen beginnt die Drehzahl des Turbogenerators schnell anzusteigen, da der Turbinendrehzahlregler langsam wirkt und die Beschleunigung der Drehung der Turbogeneratoren der Station A nicht verhindern kann.

Die Generatoren an Station B befinden sich in einem anderen Zustand. Sie sind weit vom Punkt K entfernt, sodass die Spannung an ihren Bussen möglicherweise nahezu normal ist. Aufgrund der Tatsache, dass die Generatoren des Kraftwerks A entladen sind, fällt die gesamte Last des Systems auf die Generatoren des Kraftwerks B, was zu einer Überlastung und Reduzierung der Drehzahl führen kann. Also als Folge eines Kurzschlusses. die Drehzahl der Generatoren der Kraftwerke A und B wird unterschiedlich, was zu einer Störung ihres Synchronbetriebs führt.

Mit einem langen Kurzschluss. Es kann auch eine Verletzung der Stabilität asynchroner Elektrizität vorliegen

Motoren. Wenn die Spannung sinkt, verringert sich die Drehzahl von Asynchron-Elektromotoren.

Überschreitet der Schlupf einen kritischen Wert, gerät der Motor in einen instabilen Betriebsbereich, er überschlägt sich und bremst vollständig ab.

Mit zunehmendem Schlupf erhöht sich die Blindleistungsaufnahme von Asynchronmotoren, was nach dem Abschalten zu einem Kurzschluss führen kann. zu einem Mangel an Blindleistung und in der Folge zu einem lawinenartigen Spannungsabfall im Gesamtsystem und der Einstellung seines Betriebs.

Unfälle mit einer Verletzung der Stabilität des Systems sind hinsichtlich der Schadenshöhe an der Stromversorgung am schwerwiegendsten.

Berücksichtigte Folgen eines Kurzschlusses. Bestätigen Sie die oben getroffene Schlussfolgerung, dass es sich um einen schweren und gefährlichen Schadenstyp handelt, der eine schnelle Abschaltung erfordert (siehe § 1-4).

Erdschluss einer Phase in einem Netzwerk mit isoliertem oder geerdetem Neutralleiter

über den hohen Widerstand der Lichtbogenlöschspule (AGC) verbunden. In Abb. 1-1, d ist ersichtlich, dass ein Erdschluss keinen Kurzschluss verursacht, da z. d.s. Ea der beschädigten Phase A wird durch die Verbindung zur Erde, die am Punkt K erscheint, nicht überbrückt. Der resultierende Strom von 1A an der Schadensstelle wird durch die Kapazität C der Drähte gegenüber der Erde geschlossen und hat daher in der Regel einen kleinen Wert, beispielsweise mehrere zehn Ampere. Lineare Spannungen bleiben bei dieser Schädigungsart unverändert (siehe Kapitel 9).

Aus diesem Grund unterscheidet sich ein einphasiger Erdschluss in Netzen mit isoliertem Neutralleiter oder mit Erdung über einen DGK hinsichtlich seiner Folgen deutlich von einem Kurzschluss. Der Betrieb von Verbrauchern wird dadurch nicht beeinträchtigt und der Synchronbetrieb von Generatoren wird nicht gestört. Diese Art von Schaden erzeugt jedoch einen abnormalen Modus, der Überspannungen verursacht, was gefährlich ist, da die Isolierung zweier unbeschädigter Phasen gegenüber der Erde unterbrochen werden kann und ein einphasiger Erdschluss auf eine Phase übergeht -Kurzschluss zwischen Phase. (Abb. 1, f).

1-3. ABNORMALE MODI

Zu den anormalen Modi zählen solche, die mit Abweichungen von den zulässigen Werten für Strom, Spannung und Frequenz verbunden sind und eine Gefahr für die Ausrüstung oder den stabilen Betrieb des Stromnetzes darstellen.

Betrachten wir die typischsten abnormalen Modi.

a) Geräteüberlastung durch einen Anstieg des Stroms über den Nennwert hinaus. Der Nennstrom ist der maximal zulässige Strom für einen bestimmten Stromkreis.

Bergbau für unbegrenzte Zeit.

Wenn der durch das Gerät fließende Strom den Nennwert überschreitet, übersteigt die Temperatur der stromführenden Teile und der Isolierung aufgrund der dadurch erzeugten zusätzlichen Wärme nach einiger Zeit den zulässigen Wert, was zu einem beschleunigten Verschleiß der Isolierung und deren Beschädigung führt. Die für den Durchgang erhöhter Ströme zulässige Zeit hängt von deren Stärke ab. Die Art dieser Abhängigkeit ist in Abb. dargestellt. 1-3 und wird durch die Konstruktion der Geräte und die Art der Isoliermaterialien bestimmt. Zur Warnung

Wenn das Gerät bei Überlastung beschädigt wird, müssen Maßnahmen zum Entladen oder Abschalten des Geräts ergriffen werden.

b) Schwingungen in Systemen treten auf, wenn die parallel arbeitenden Generatoren (oder Kraftwerke) A und B nicht synchron sind (Abb. 1-2, b). Beim Schwingen kommt es an jedem Punkt des Systems zu einer periodischen Änderung („Schwung“) von Strom und Spannung. Der Strom in allen Netzwerkelementen zwischen den Generatoren A und B, die nicht mehr synchronisiert sind, reicht von Null bis zu einem Maximalwert, der um ein Vielfaches höher ist als der Normalwert.

Verkleidung Die Spannung sinkt vom Normalwert auf einen bestimmten Mindestwert, der an jedem Punkt im Netz einen anderen Wert hat. Am Punkt C, dem elektrischen Schwingungszentrum, fällt sie auf Null, an anderen Punkten des Netzwerks sinkt die Spannung, bleibt aber über Null und steigt vom Schwingungszentrum C zu den Stromquellen A und B. Die Art der Schwingungsänderung Strom und Spannung ähneln einem Kurzschluss. Ein Anstieg des Stroms führt zu einer Erwärmung des Geräts und ein Abfall der Spannung stört den Betrieb aller Verbraucher des Systems. Schwingen ist ein sehr gefährlicher abnormaler Modus, der den Betrieb des gesamten Energiesystems beeinträchtigt.

c) Bei Hydrogeneratoren kommt es üblicherweise zu einem Spannungsanstieg über den zulässigen Wert, wenn deren Last plötzlich abgeschaltet wird. Der unbelastete Hydrogenerator erhöht die Drehzahl, was zu einer Erhöhung von e führt. d.s. Stator auf Werte, die für seine Isolierung gefährlich sind. Der Schutz sollte in solchen Fällen den Erregerstrom des Generators reduzieren oder ihn abschalten.

Ein für die Geräteisolierung gefährlicher Spannungsanstieg kann auch auftreten, wenn lange Stromleitungen mit hoher Kapazität einseitig ab- oder eingeschaltet werden.

Zusätzlich zu den genannten abnormalen Modi gibt es noch andere, deren Beseitigung durch den Relaisschutz möglich ist.

1-4. GRUNDANFORDERUNGEN AN DEN RELAISSCHUTZ

/. ANFORDERUNGEN AN DEN SCHUTZ AUS K. 3.

a) Selektivität

Selektivität oder Selektivität des Schutzes ist die Fähigkeit des Schutzes, sich bei einem Kurzschluss auszuschalten. nur der beschädigte Abschnitt des Netzwerks.

In Abb. 1-4 zeigen Beispiele für selektive Fehlerauslösung. Also mit Kurzschluss Am Punkt K 1 muss der Schutz die beschädigte Leitung mit eingeschaltetem Schalter B, d. h. dem Schalter, der dem Schadensort am nächsten liegt, abschalten. In diesem Fall bleiben alle Verbraucher, außer denen, die aus der beschädigten Leitung gespeist werden, in Betrieb.

Im Falle eines Kurzschlusses Am Punkt K2 soll bei punktueller Schutzeinwirkung die beschädigte Leitung I abgeschaltet werden, Leitung II bleibt in Betrieb. Während einer solchen Abschaltung bleiben alle Netzverbraucher mit Strom versorgt. Dieses Beispiel zeigt, dass, wenn eine Unterstation über mehrere Leitungen an das Netzwerk angeschlossen ist, eine selektive Abschaltung des Kurzschlusses erfolgt. Auf einer der Leitungen können Sie die Verbindung dieses Umspannwerks mit dem Netzwerk aufrechterhalten und so eine unterbrechungsfreie Stromversorgung der Verbraucher gewährleisten.

Daher ist die selektive Fehlerabschaltung die wichtigste Voraussetzung für die sichere Stromversorgung der Verbraucher. Nicht selektive Schutzmaßnahmen führen zur Entstehung von Unfällen. Wie weiter unten gezeigt wird, können nicht selektive Abschaltungen zulässig sein, jedoch nur in den Fällen, in denen dies aus Gründen der Notwendigkeit erforderlich ist und die Stromversorgung der Verbraucher nicht beeinträchtigt.

b) Aktionsgeschwindigkeit

Kurzschluss abschalten sollten so schnell wie möglich durchgeführt werden, um das Ausmaß der Gerätezerstörung zu begrenzen, die Effizienz der automatischen Wiederzuschaltung von Leitungen und Sammelschienen zu erhöhen, die Dauer der Spannungsreduzierung für Verbraucher zu verkürzen und die Stabilität des Parallelbetriebs von Generatoren, Kraftwerken usw. aufrechtzuerhalten Energiesystem als Ganzes. Die letzte der aufgeführten Bedingungen ist die wichtigste.

Zulässige Kurzschluss-Abschaltzeit (1-2, b) Die Aufrechterhaltung der Stabilität hängt von einer Reihe von Faktoren ab. Die wichtigste davon ist die Höhe der Restspannung an den Bussen von Kraftwerken und Umspannwerken, die Kraftwerke mit dem Stromnetz verbinden. Je niedriger die Restspannung ist, desto wahrscheinlicher ist die Instabilität und desto schneller muss der Kurzschluss abgeschaltet werden. Die schwerwiegendsten Stabilitätsbedingungen sind dreiphasige Kurzschlüsse. und zweiphasige Kurzschlüsse auf den Boden online mit einer gehörlosen Person

Erdungsneutral (Abb. 1-2, a und d), da bei diesen Schäden die größten Rückgänge aller verketteten Spannungen auftreten.

IN Moderne Energiesysteme erfordern eine sehr kurze Kurzschluss-Abschaltzeit, um die Stabilität aufrechtzuerhalten. Zum Beispiel auf Stromleitungen Bei 300-500-kV-Netzen muss der Fehler innerhalb von 0,1-0,12 s nach seinem Auftreten abgeschaltet werden, bei 110-220-kV-Netzen innerhalb von 0,15-0,3 s. In 6- und 10-kV-Verteilungsnetzen, die durch hohen Widerstand von Stromquellen getrennt sind, kommt es zu einem Kurzschluss. können über einen Zeitraum von ca. 1,5-3 s abgeschaltet werden, da sie keinen gefährlichen Spannungsabfall an den Generatoren verursachen und somit die Stabilität des Systems nicht beeinträchtigen. Eine genaue Abschätzung der zulässigen Ausfallzeit erfolgt durch hierfür durchgeführte spezielle Stabilitätsberechnungen.

IN als ungefähres Kriterium (Maß) für die Notwendigkeit des Einsatzes von Hochgeschwindigkeitsschutzregeln für den Bau elektrischer Anlagen (PUE) [L. 1] empfehlen die Bestimmung der Restspannung an den Sammelschienen von Kraftwerken und Umspannwerken bei dreiphasigen Kurzschlüssen. an dem für uns interessanten Netzwerkpunkt.Wenn die Restspannung ansteigt -

weniger als 60 % des Nennwerts beträgt, sollte zur Aufrechterhaltung der Stabilität eine schnelle Abschaltung verwendet werden Schäden beseitigen, d.h. Schnellschutz anwenden.

Die gesamte Fehlerabschaltzeit t open ist die Summe der Schutzauslösezeit

Sie t 3 und die Betriebszeit des Schalters t in, wodurch der Kurzschlussstrom unterbrochen wird, d.h. t aus =t a + t in. Um das Herunterfahren zu beschleunigen, ist es daher notwendig, die Wirkung sowohl des Schutzes als auch des Herunterfahrens zu beschleunigen.

Tel. Die gängigsten Schalter arbeiten mit einer Zeit von 0,15–0,06 s. Um die oben genannte Anforderung an die Abschaltung bei solchen Schaltern zu gewährleisten,

B. bei einem Kurzschluss mit t = 0,2 s, sollte der Schutz mit einer Zeit von 0,05–0,12 s ansprechen, und wenn es erforderlich ist, bei t = 0,12 s auszuschalten und der Schalter mit einer Zeit von 0,08 s anspricht, sollte der Schutz arbeiten sollte 0,04 s nicht überschreiten.

Schutzvorrichtungen, die bis zu 0,1–0,2 s lang wirken, gelten als schnell wirkend. Moderner Hochgeschwindigkeitsschutz kann mit einer Zeit von 0,02–0,04 s arbeiten.

Die Anforderung an die Geschwindigkeit ist in manchen Fällen eine entscheidende Bedingung, die die Stabilität des Parallelbetriebs von Kraftwerken und Energiesystemen gewährleistet.

Die Schaffung eines selektiven Hochgeschwindigkeitsschutzes ist eine wichtige und schwierige Aufgabe in der Relaisschutztechnik. Diese Schutzmaßnahmen sind recht komplex und teuer und sollten daher nur in Fällen eingesetzt werden, in denen einfachere Zeitverzögerungsschutzmaßnahmen nicht die erforderliche Wirkungsgeschwindigkeit bieten.

Der Einfachheit halber ist die Verwendung einfacher Hochgeschwindigkeitsschutzmaßnahmen zulässig, die nicht die erforderliche Selektivität bieten. In diesem Fall wird zur Korrektur der Nichtselektivität eine automatische Wiedereinschaltung verwendet, die den nicht selektiv abgeschalteten Teil des Systems schnell wieder einschaltet.

c) Empfindlichkeit

Name: Mikroprozessorautomatisierung und Relaisschutz elektrischer Energiesysteme, 2. Auflage
Herausgeber: MPEI-ID
Dyakov A.F., Ovcharenko N.I.
ISBN: 978-5-383-00467-8
Jahr: 2010
Seiten: 336
Format: pdf, djvu
Größe: 69,2 MB
Sprache: Russisch

Über das Buch:
Im Buch Mikroprozessorautomatisierung und Relaisschutz elektrischer Energiesysteme spricht über elektrische Energiesysteme – Funktionsweise, Funktionsprinzipien. Es bietet Struktur- und Multifunktionsdiagramme von Mikroprozessorgeräten für die Notfallautomatisierung und den Relaisschutz der modernsten russischen Entwicklungen.

Vorwort
Einführung
Kapitel zuerst. Messende Umwandlung von Betriebsparametern in Informationssignale der Mikroprozessorautomatisierung und des Relaisschutzes elektrischer Systeme
1.1. Zweck und Arten der Maßumrechnung
1.2. Software-Messwandler für Informationsparameter von Eingangssignalen
1.3. Software-Messwandler für Wirk- und Blindleistung
1.4. Softwarefilter für symmetrische Komponenten
Fragen zum Selbsttest
Kapitel Zwei. Automatische Mikroprozessor-Synchronisierer
2.1. Automatische Synchronisierer für Synchrongeneratoren
2.2. Automatischer Mikroprozessor-Synchronisator Typ AS-M
2.3. Automatischer Mikroprozessor-Synchronisator vom Typ „Sprint-M“.
Fragen zum Selbsttest
Kapitel drei. Automatische Mikroprozessor-Erregungsregler für Synchrongeneratoren
3.1. Moderne Erregung von Generatoren
3.2. Allgemeines Funktionsdiagramm der automatischen Erregersteuerung
3.3. Mikroprozessor-Automatikregler für die Thyristor-Erregung von Synchrongeneratoren
3.4. Software-Messelemente von Mikroprozessorreglern
3.5. Merkmale des mikroprozessorgesteuerten automatischen Erregerreglers KOSUR-Ts
3.6. Merkmale der digitalen Steuerung von Erregerthyristoren
3.7. Funktionsalgorithmus und Blockdiagramm von Mikroprozessor-Erregungsreglern
3.8. Adaptive automatische Erregungsregler
Fragen zum Selbsttest
Kapitel Vier. Automatische Mikroprozessorsteuerung der Erregung von Asynchrongeneratoren
4.1. Merkmale der Erregung und Erregungssteuerung eines Asynchrongenerators
4.2. Algorithmus für die Funktionsweise des automatischen Reglers
4.3. Automatisches Mikroprozessor-Steuerungssystem für Erregung und Leistung eines Asynchrongenerators
Fragen zum Selbsttest
Kapitel fünf. Automatische Regelung der Drehzahl und Wirkleistung von Synchrongeneratoren
5.1. Merkmale der automatischen Frequenz- und Leistungsregelung
5.2. Automatische Drehzahl- und Wirkleistungsregler mit Mikroprozessor
5.3. Automatisches Mikroprozessorsystem zur Regelung der Frequenz und Leistung von Turbogeneratoren
Fragen zum Selbsttest
Kapitel sechs. Automatische Spannungs- und Blindleistungsregler für synchrone und statische Kompensatoren
6.l. Merkmale der Betriebsarten synchroner und statischer Kompensatoren
6.2. Anregung moderner Synchronkompensatoren
6.3. Automatische Blindleistungsregler für Synchronkompensatoren
6.4. Automatische Blindleistungsregler für statische Kompensatoren
6.5. Mikroprozessorsteuerung der bürstenlosen Erregung leistungsstarker Synchron-Elektromotoren
Fragen zum Selbsttest
Kapitel sieben. Mikroprozessor-Relaisschutz und Automatisierung des Hilfsbedarfs von Kraftwerken und Stromnetzen mit einer Spannung von 6-35 kV
7.1. Arten von Mikroprozessorgeräten
7.2. Software-Messelemente mit Relaiswirkung
7.3. Mikroprozessorkomplexe STC „Mekhanotronika“
7.4. Mikroprozessorterminals von JSC RADIUS Avtomatika
7.5. Klemmen „IC „BRESLER“
7.6. Merkmale des Distanzschutzes und der automatischen Wiederverbindung von 35-kV-Leitungen
7.7. Automatischer Frequenzabwurf und Frequenzneustart
7.8. Beschleunigtes automatisches Einschalten der Reserve
Fragen zum Selbsttest
Kapitel acht. Integrierter Mikroprozessor-Relaisschutz und Automatisierung von Synchrongeneratoren und Transformatoren
8.1. Typen und Funktionen
8.2. Mikroprozessorschutz und Automatisierung von Synchrongeneratoren und Transformatoren
8.3. Merkmale des integrierten Mikroprozessorschutzes
8.4. Merkmale der Mikroprozessorautomatisierung integriert mit Schutz
8.5. Mikroprozessorschutz und Automatisierung von Transformatoren
8.b. Merkmale des Mikroprozessorschutzes und der Automatisierung von Transformatoren STC „Mekhanotronika“
8.7. Mikroprozessorschutz von Transformatoren „IC „Bresler“
8.8. Mikroprozessorschutz und Automatisierung von Sirius-Transformatoren
8.9. Merkmale des Mikroprozessorschutzes und der Automatisierung von Hoch- und Höchstspannungs-Spartransformatoren 000 KKW „EKRA“
Fragen zum Selbsttest
Kapitel Neun. Mikroprozessor-Relaisschutz für Hoch- und Höchstspannungsleitungen
9.1. Typen und Funktionen. Einheitliche Terminals
9.2. Richtungsgerichteter Hochfrequenzschutz mit Mikroprozessorfilter
9.3. Mikroprozessorbasierter Differenzphasen-Hochfrequenzschutz
9.4. Mikroprozessor-Phasendifferentialschutzklemmen
9.5. Mikroprozessorbasierter distanz- und stromgerichteter Nullsystemschutz von Stromleitungen
Fragen zum Selbsttest
Kapitel zehn. Mikroprozessorbasierte Notfallautomatisierung für Hoch- und Höchstspannungsleitungen
10.1. Arten der Mikroprozessorautomatisierung
10.2. Automatischer Neustart des Mikroprozessors
10.3. Automatischer einphasiger Software-Neustart
10.4. Mikroprozessorgerät zur Überwachung des Erlöschens des Lichtbogens und der erfolgreichen Aktivierung der einseitig abgeschalteten Phase
10.5. Aktion des automatischen einphasigen Neustarts
10.6. Mikroprozessorautomatisierung der Spannungsanstiegsgrenzen
10.7. Mikroprozessorbasierte automatische Geräte zur Identifizierung von Fehlerorten in Stromleitungen
10.8. Automatischer Rekorder elektromagnetischer Transienten
Fragen zum Selbsttest
Kapitel Elf. Mikroprozessorautomatisierung zur Vermeidung von Instabilität
11.1. Merkmale der Mikroprozessorimplementierung der automatischen Dosierung und Speicherung von Notfallkontrollmaßnahmen
11.2. Mikroprozessorbasiertes Automatisierungspanel zur Stabilitätskontrolle
11.3. Mikroprozessor-Software- und Hardwarekomplex zur automatischen Dosierung und Speicherung von Notfallkontrollmaßnahmen
11.4. Mikroprozessor-Notsteuergerät SMART-PA
11.5. Funktionsweise und Entwicklung der Mikroprozessorautomatisierung zur Vermeidung von Instabilität
Fragen zum Selbsttest
Kapitel zwölf. Mikroprozessorautomatisierung zur Eliminierung des asynchronen Modus
12.1. Zweck und Arten von automatischen Geräten
12.2. Elektrische Anzeichen des asynchronen Modus
12.3. Optionen für die Mikroprozessorautomatisierung zur Eliminierung des asynchronen Modus
12.4. Mikroprozessorautomatisierung 000 „ABB Automation“
12.5. Mikroprozessorautomatisierung der Far Eastern State Technical University
12.6. Mikroprozessorautomatisierung JSC „Institut „Energosetproekt““
Fragen zum Selbsttest
Kapitel dreizehn. Automatisierte Steuerungssysteme für Kraftwerke und Energiesysteme
13.1. Zweck und Grundsätze der Umsetzung der automatisierten Steuerung von Kraftwerken
13.2. Automatisiertes Mikroprozessor-Steuerungssystem für Wasserkraftwerke
13.3. Automatisiertes Mikroprozessor-Steuerungssystem für Wärmekraftwerke
13.4. Technische Umsetzung eines automatisierten Steuerungssystems für den elektrischen Teil von Wärmekraftwerken
13.5. Digitales automatisches System zur Steuerung von Frequenz und Wirkleistung des Stromnetzes
Fragen zum Selbsttest
Referenzliste

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n1.doc

R E L E Y N A Y

SCHUTZ

FÜNFTE AUSGABE,

RECYCELT

Vom Ministerium genehmigt

Energie und Elektrifizierung der UdSSR

Als Lehrmittel

Für Energiestudenten

Und Fachschulen für Energiebau
„ENERGIE“ MOSKAU 1974
6P2.11

UDC 621.316..925 (075)

Chernobrovov N.V.

Kapitel 49 Relaisschutz. Lehrbuch für technische Schulen.

Ed. 5., überarbeitet und zusätzlich M., „Energie“, 1974. 680 S. Mit krank.
Das Buch untersucht den Relaisschutz von Stromnetzen, Kraftwerksausrüstung und Verteilungssammelschienen. Die vierte Auflage des Buches erschien 1971.

Das Buch ist als Lehrbuch für Studenten von Hochschulen für Energietechnik gedacht und kann von Studenten von Universitäten für Elektrotechnik und Energietechnik sowie von Ingenieuren und Technikern verwendet werden, die sich mit dem Betrieb, der Installation und dem Entwurf des Relaisschutzes von Kraftwerken und Netzwerken befassen .
30311-601

051(01)-74

75-74 6P2.11

Verlag „Energie“, 1974.

VORWORT ZUR FÜNFTEN AUFLAGE
Der Relaisschutz beseitigt automatisch Schäden und anormale Zustände im elektrischen Teil von Energiesystemen und ist die wichtigste Automatisierung, die deren zuverlässigen und stabilen Betrieb gewährleistet.

In modernen Energiesystemen nimmt die Bedeutung des Relaisschutzes aufgrund des schnellen Leistungswachstums von Energiesystemen und ihrer Vereinigung zu einzelnen elektrisch verbundenen Systemen in mehreren Regionen, im ganzen Land und sogar in mehreren Staaten zu.

Charakteristisch für moderne Energiesysteme ist die Entwicklung von Hoch- und Höchstspannungsnetzen, mit deren Hilfe Energiesysteme miteinander verbunden und große elektrische Energieströme von leistungsstarken Kraftwerken zu großen Verbrauchszentren übertragen werden.

In der Sowjetunion wird auf der Grundlage von 500-kV-Netzen das Einheitliche Energiesystem des Landes (UES) geschaffen, leistungsstarke und erweiterte Übertragungen von 500-750 kV gebaut und in naher Zukunft geplant Noch leistungsfähigere Übertragungen von 1150-kV-Wechselstrom und 1500-kV-Gleichstrom, die größten thermischen, hydraulischen und nuklearen Kraftwerke, die Leistung der Energieeinheiten nimmt zu. Dementsprechend steigt die Leistung der Umspannwerke, die Konfiguration der Stromnetze wird komplexer und ihre Belastung steigt.

Wachsende Lasten, zunehmende Länge von Stromübertragungsleitungen und strengere Anforderungen an die Stabilität von Stromsystemen erschweren die Betriebsbedingungen des Relaisschutzes und erhöhen die Anforderungen an seine Geschwindigkeit, Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit. In diesem Zusammenhang gibt es einen kontinuierlichen Prozess der Entwicklung und Verbesserung der Relaisschutztechnologie, der darauf abzielt, einen immer fortschrittlicheren Schutz zu schaffen, der den Anforderungen der modernen Energie entspricht.

Für die Fernübertragung von Höchstspannungen, für große Generatoren, Transformatoren und Leistungseinheiten werden neue Schutzeinrichtungen geschaffen und in Betrieb genommen. Es werden Distanzschutze mit komplexen Eigenschaften entwickelt, die es ermöglichen, eine optimale Lösung für ein sehr komplexes Problem zu finden – eine zuverlässige Verstimmung des Schutzes gegen Last und Schwankungen bei gleichzeitiger Beibehaltung einer ausreichenden Empfindlichkeit bei Kurzschlüssen. Es wird nach Möglichkeiten gesucht, die Blockierung gegen Schwankungen und Schäden in Spannungskreisen zu verbessern. Die Methoden zur Reservierung von Ausfällen von Schutzeinrichtungen und Schaltern werden verbessert. Der Trend zum Verzicht auf elektromechanische Relais und zum Umstieg auf statische, berührungslose Systeme wird immer deutlicher.

In diesem Zusammenhang wird es häufig in Relaisschutzgeräten für Halbleiterbauelemente (Dioden, Transistoren, Thyristoren) eingesetzt. Es werden Relaisdesigns entwickelt, die auf magnetischen Elementen basieren. Es wird versucht, Kontaktrelais zu verwenden, die zuverlässiger sind als herkömmliche elektromechanische Konstruktionen. Solche Relais umfassen versiegelte magnetisch gesteuerte Kontakte (Reed-Schalter), bei denen es sich um ankerlose Relais handelt (die in der Computertechnik verwendet werden). Sie zeichnen sich durch hohe Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und geringe Größe aus. Es wird über die Möglichkeit nachgedacht, einen Digitalrechner zur Ausführung von Relaisschutzfunktionen einzusetzen.

Es wird immer notwendiger, zur Berechnung von Schutzeinstellungen einen digitalen Computer einzusetzen, da solche Berechnungen in modernen Energiesystemen sehr arbeitsintensiv und zeitaufwändig sind.

Im Zusammenhang mit dem Anstieg der Kurzschlussströme, der durch eine Erhöhung der Erzeugungskapazität von Energiesystemen verursacht wird, werden Fragen der Genauigkeit der Umwandlung der Primärströme, die die Messelemente des Relaisschutzes versorgen, relevant. Um dieses Problem zu lösen, werden Untersuchungen zum Verhalten von Stromwandlern durchgeführt, Möglichkeiten zur Erhöhung ihrer Genauigkeit untersucht, praktische Methoden zur Berechnung der Fehler von Stromwandlern entwickelt und neue, genauere Methoden zur Transformation von Primärströmen entwickelt gesucht.

In Vorbereitung auf die Neuauflage des Buches versuchte der Autor, neue Entwicklungen in der Haustechnik in den oben aufgeführten Entwicklungsbereichen widerzuspiegeln. Das Buch enthält neue Schutzmaßnahmen und technische Lösungen, die bereits in der Praxis Anwendung gefunden haben oder eine echte Aussicht auf Anwendung haben. Vor diesem Hintergrund wurden Änderungen und Ergänzungen im dritten Kapitel, das den Stromwandlern gewidmet ist, im Kapitel fünfzehn, das die Grundsätze des Generatorschutzes darlegt, und im Kapitel siebzehn, das den Schutz von Geräten betrifft, vorgenommen. In den verbleibenden Kapiteln wurden Änderungen und Klarstellungen vorgenommen, die hauptsächlich auf eine Verbesserung der Präsentation abzielen.

Der Autor dankt dem Buchrezensenten T. N. Dorodnova für eine Reihe nützlicher Kommentare. Der Autor bittet darum, alle Wünsche und Kommentare an die Adresse 113114, Moskau, Shlyuzovaya-Damm, 10, Verlag „Energia“ zu senden.

1. 
   ZWECK DES RELAISSCHUTZES

In Energiesystemen können Schäden und anormale Betriebszustände der elektrischen Ausrüstung von Kraftwerken und Umspannwerken, deren Schaltanlagen, Stromleitungen und Elektroinstallationen von Verbrauchern elektrischer Energie auftreten.

Schäden gehen in den meisten Fällen mit einem deutlichen Anstieg des Stroms und einem starken Spannungsabfall in den Elementen des Stromnetzes einher.

Der erhöhte Strom erzeugt eine große Wärmemenge, die zur Zerstörung an der Fehlerstelle und zur gefährlichen Erwärmung unbeschädigter Leitungen und Geräte führt, durch die dieser Strom fließt.

Ein Spannungsabfall stört den normalen Betrieb der Stromverbraucher und die Stabilität des Parallelbetriebs von Generatoren und des gesamten Stromnetzes.

Abnormale Bedingungen führen in der Regel zu Abweichungen der Spannungs-, Strom- und Frequenzwerte von den zulässigen Werten. Wenn Frequenz und Spannung sinken, besteht die Gefahr einer Störung des normalen Betriebs der Verbraucher und der Stabilität des Stromnetzes, und ein Anstieg von Spannung und Strom droht, Geräte und Stromleitungen zu beschädigen.

Auf diese Weise, Schäden stören den Betrieb des Stromnetzes und der Stromverbraucher, und anormale Bedingungen können zu Schäden oder Störungen des Stromnetzes führen.

Um den normalen Betrieb des Energiesystems und der Stromverbraucher sicherzustellen, ist es notwendig, den Schadensort so schnell wie möglich zu identifizieren und vom unbeschädigten Netz zu trennen, um so die normalen Betriebsbedingungen wiederherzustellen und die Zerstörung am Schadensort zu stoppen.

Die gefährlichen Folgen abnormaler Modi können auch verhindert werden, wenn eine Abweichung vom Normalmodus rechtzeitig erkannt und Maßnahmen zu deren Beseitigung ergriffen werden (z. B. Strom reduzieren, wenn er ansteigt, Spannung senken, wenn er ansteigt usw.). ).

In diesem Zusammenhang besteht die Notwendigkeit, automatische Geräte zu entwickeln und zu verwenden, die diese Vorgänge ausführen und das System und seine Elemente vor den gefährlichen Folgen von Schäden und anormalen Bedingungen schützen.

Als Schutz dienten zunächst Sicherungen. Da jedoch die Leistung und Spannung elektrischer Anlagen zunahm und ihre Schaltkreise komplexer wurden, wurde diese Schutzmethode unzureichend, weshalb Schutzvorrichtungen mit speziellen Automaten geschaffen wurden – Relais, sogenannte Relaisschutz.

Der Relaisschutz ist die wichtigste Art der elektrischen Automatisierung, ohne die ein normaler und zuverlässiger Betrieb moderner Energiesysteme nicht möglich ist. Es überwacht kontinuierlich den Zustand und den Betriebsmodus aller Elemente des Energiesystems und reagiert auf das Auftreten von Schäden und anormalen Bedingungen.

Wenn ein Schaden auftritt, identifiziert der Schutz den beschädigten Bereich und trennt ihn vom System, indem er auf spezielle Leistungsschalter einwirkt, die Fehlerströme unterbrechen sollen.

Wenn ungewöhnliche Bedingungen auftreten, identifiziert der Schutz diese und führt je nach Art des Verstoßes die zur Wiederherstellung normaler Bedingungen erforderlichen Maßnahmen durch oder sendet ein Signal an das diensthabende Personal.

In modernen elektrischen Systemen ist der Relaisschutz eng mit der elektrischen Automatisierung verbunden, die darauf ausgelegt ist, den Normalbetrieb schnell und automatisch wiederherzustellen und die Verbraucher mit Strom zu versorgen.

Zu den Hauptgeräten einer solchen Automatisierung gehören: automatische Wiedereinschaltung (AR), automatische Schalter für Notstromversorgungen und -geräte (AVR) und automatische Frequenzabschaltung (AFS).

Betrachten wir die wichtigsten Arten von Schäden und anormalen Zuständen, die in Elektroinstallationen auftreten, und deren Folgen genauer.
1-2. SCHÄDEN AN ELEKTROANLAGEN

Die meisten Fehler in elektrischen Anlagen führen zu Kurzschlüssen zwischen Phasen oder gegen Erde (Abbildung 1-1). In den Wicklungen elektrischer Maschinen und Transformatoren kommt es neben Kurzschlüssen auch zu Kurzschlüssen zwischen den Windungen einer Phase.

Die Hauptschadensursachen sind:

1) Verletzung der Isolierung spannungsführender Teile durch Alterung, unbefriedigenden Zustand, Überspannung, mechanische Beschädigung;

2) Schäden an Drähten und Stützen von Stromleitungen, die durch deren unbefriedigenden Zustand, Eis, Orkanwinde, tanzende Drähte und andere Gründe verursacht werden;

3) Personalfehler während des Betriebs (Ausschalten von Trennschaltern unter Last, Einschalten bei fehlerhafter Erdung usw.).

Alle Schäden sind eine Folge von Konstruktionsfehlern oder Unvollkommenheiten des Geräts, schlechter Qualität seiner Herstellung, Installationsfehlern, Konstruktionsfehlern, unbefriedigender oder unsachgemäßer Pflege des Geräts, anormalen Betriebsmodi des Geräts, Betrieb des Geräts unter Bedingungen, für die es vorgesehen ist wurde nicht entworfen. Daher kann ein Schaden nicht als unvermeidlich angesehen werden, aber gleichzeitig kann die Möglichkeit seines Auftretens nicht ignoriert werden.
Kurzschlüsse(k.z.) sind die gefährlichste und schwerste Schadensart. Mit Kurzschluss e. d.s. E die Stromquelle (Generator) wird durch den relativ geringen Widerstand von Generatoren, Transformatoren und Leitungen kurzgeschlossen (siehe Abb. 1-1, a - G Und e).

Daher in einem Kurzschlusskreis. d.s. Es entsteht ein großer Strom ICH Zu, Kurzschlussstrom genannt.

Kurzschlüsse werden je nach Anzahl der geschlossenen Phasen in dreiphasige, zweiphasige und einphasige Kurzschlüsse unterteilt; für Kurzschlüsse mit und ohne Erde; Kurzschlüsse an einem oder zwei Netzpunkten (Abb. 1-1).

Mit Kurzschluss Aufgrund eines Stromanstiegs erhöht sich der Spannungsabfall in den Systemelementen, was zu einem Spannungsabfall an allen Punkten des Netzwerks führt, da die Spannung an jedem Punkt M (Abb. 1-2, a) U M - E-I k z m , wo E - e. d.s. Stromquelle und z M ist der Widerstand von der Stromquelle zum Punkt M.

Der stärkste Spannungsabfall tritt beim Kurzschluss auf. (Punkt K) und in unmittelbarer Nähe davon (Abb. 1-2, a). An vom Fehlerort entfernten Netzpunkten sinkt die Spannung in geringerem Maße.

Tritt als Folge eines Kurzschlusses auf. Ein Anstieg des Stroms und ein Abfall der Spannung führen zu einer Reihe gefährlicher Folgen:

A) Kurzschlussstrom I k setzt nach dem Joule-Lenz-Gesetz während der Zeit t Wärme Q = kI k 2 rt im aktiven Widerstand r des Stromkreises frei, den es durchläuft.

An der Schadensstelle erzeugen diese Hitze und die Flamme des Lichtbogens große Zerstörungen, die umso größer sind, je größer der Strom Ik und die Zeit t sind.

Beim Durchgang durch unbeschädigte Geräte und Stromleitungen entsteht Kurzschlussstrom. I k erhitzt sie über den zulässigen Grenzwert hinaus, was zu Schäden an der Isolierung und unter Spannung stehenden Teilen führen kann.

B) Spannungsreduzierung bei Kurzschluss. stört die Arbeit der Verbraucher.

Der Hauptstromverbraucher sind asynchrone Elektromotoren. Das Drehmoment der Motoren MD ist proportional zum Quadrat der Spannung U an ihren Klemmen: M d = kU 2.

Daher kann bei einem starken Spannungsabfall das Drehmoment von Elektromotoren geringer sein als das Widerstandsmoment der Mechanismen, was zu deren Stillstand führt.

Auch der normale Betrieb von Beleuchtungsanlagen, die den zweiten wesentlichen Teil der Stromverbraucher ausmachen, wird bei Spannungsabfall gestört.

Rechen- und Steuerungsmaschinen, die in letzter Zeit weit verbreitet sind, reagieren besonders empfindlich auf Spannungsabfälle.

C) Die zweitschwerste Folge eines Spannungsabfalls ist eine Verletzung der Stabilität des Parallelbetriebs von Generatoren. Dies kann zum Zusammenbruch des Systems und zum Stromausfall aller Verbraucher führen.

Die Gründe für diesen Zerfall lassen sich am Beispiel des in Abb. dargestellten Systems erklären. 1-2, B. Im Normalbetrieb wird das mechanische Drehmoment der Turbinen durch das durch die elektrische Last der Generatoren erzeugte Gegendrehmoment ausgeglichen, wodurch die Drehzahl aller Turbogeneratoren konstant und gleich synchron ist. Wenn ein Kurzschluss auftritt am Punkt K in der Nähe der Kraftwerksbusse A Die Spannung an ihnen wird Null, wodurch auch die elektrische Belastung und damit das Gegendrehmoment der Generatoren Null wird. Gleichzeitig gelangt die gleiche Menge Dampf (oder Wasser) in die Turbine und ihr Drehmoment bleibt unverändert. Infolgedessen beginnt die Rotationsgeschwindigkeit des Turbogenerators schnell anzusteigen, da der Turbinengeschwindigkeitsregler langsam arbeitet und die Beschleunigung der Rotation der Turbogeneratoren der Station nicht verhindern kann A.

Die Stationsgeneratoren sind in unterschiedlichem Zustand IN. Sie sind weit vom Punkt K entfernt, sodass die Spannung an ihren Bussen nahezu normal sein kann. Aufgrund der Tatsache, dass Kraftwerksgeneratoren A Im entladenen Zustand fällt die gesamte Last des Systems auf die Generatoren der Station B, was zu einer Überlastung und Reduzierung der Drehzahl führen kann. Also als Folge eines Kurzschlusses. Drehzahl von Kraftwerksgeneratoren A Und IN wird anders, was zu einer Störung ihres synchronen Betriebs führt.

Mit einem langen Kurzschluss. Auch die Stabilität des Betriebs von Asynchron-Elektromotoren kann gestört sein. Wenn die Spannung sinkt, verringert sich die Drehzahl von Asynchron-Elektromotoren.

Überschreitet der Schlupf einen kritischen Wert, gerät der Motor in einen instabilen Betriebsbereich, er überschlägt sich und bremst vollständig ab.

Mit zunehmendem Schlupf erhöht sich die Blindleistungsaufnahme von Asynchronmotoren, was nach dem Abschalten zu einem Kurzschluss führen kann. zu einem Mangel an Blindleistung und in der Folge zu einem lawinenartigen Spannungsabfall im Gesamtsystem und der Einstellung seines Betriebs.

Unfälle mit einer Verletzung der Stabilität des Systems sind hinsichtlich der Schadenshöhe an der Stromversorgung am schwerwiegendsten.

Berücksichtigte Folgen eines Kurzschlusses. Bestätigen Sie die oben getroffene Schlussfolgerung, dass es sich um einen schweren und gefährlichen Schadenstyp handelt, der eine schnelle Abschaltung erfordert (siehe § 1-4).

Erdschluss einer Phase in einem Netzwerk mit isoliertem Neutralleiter oder eine über einen hohen Widerstand geerdete Lichtbogenlöschspule (AEC). In Abb. 1-1, d ist ersichtlich, dass ein Erdschluss keinen Kurzschluss verursacht, da z. d.s. Ea der beschädigten Phase A wird durch die Verbindung zur Erde, die am Punkt K erscheint, nicht überbrückt. Der resultierende Strom von 1 A an der Schadensstelle wird durch die Kapazität C der Drähte gegenüber der Erde geschlossen und hat daher in der Regel einen kleinen Wert, beispielsweise mehrere zehn Ampere. Lineare Spannungen bleiben bei dieser Schädigungsart unverändert (siehe Kapitel 9).

Aus diesem Grund unterscheidet sich ein einphasiger Erdschluss in Netzen mit isoliertem Neutralleiter oder mit Erdung über einen DGK hinsichtlich seiner Folgen deutlich von einem Kurzschluss. Der Betrieb von Verbrauchern wird dadurch nicht beeinträchtigt und der Synchronbetrieb von Generatoren wird nicht gestört. Diese Art von Schaden erzeugt jedoch einen abnormalen Modus, der Überspannungen verursacht, was gefährlich ist, da die Isolierung zweier unbeschädigter Phasen gegenüber der Erde unterbrochen werden kann und ein einphasiger Erdschluss auf eine Phase übergeht -Kurzschluss zwischen Phase. (Abb. 1, f).
1-3. ABNORMALE MODI
Zu den anormalen Modi zählen solche, die mit Abweichungen von den zulässigen Werten für Strom, Spannung und Frequenz verbunden sind und eine Gefahr für die Ausrüstung oder den stabilen Betrieb des Stromnetzes darstellen.

Betrachten wir die typischsten abnormalen Modi.

A) Geräteüberlastung durch einen Anstieg des Stroms über den Nennwert hinaus. Der Nennstrom ist der für dieses Gerät maximal zulässige Strom für einen unbegrenzten Zeitraum.

Wenn der durch das Gerät fließende Strom den Nennwert überschreitet, übersteigt die Temperatur der stromführenden Teile und der Isolierung aufgrund der dadurch erzeugten zusätzlichen Wärme nach einiger Zeit den zulässigen Wert, was zu einem beschleunigten Verschleiß der Isolierung und deren Beschädigung führt. Die für den Durchgang erhöhter Ströme zulässige Zeit hängt davon ab

von ihrer Größe. Die Art dieser Abhängigkeit ist in Abb. dargestellt. 1-3 und wird durch die Konstruktion der Geräte und die Art der Isoliermaterialien bestimmt. Um Schäden an Geräten bei Überlastung zu vermeiden, müssen Maßnahmen zum Entladen oder Abschalten der Geräte getroffen werden.

B) Schwingungen in Systemen treten auf, wenn parallel laufende Generatoren (oder Kraftwerke) nicht synchron sind. A Und IN(Abb. 1-2, B). Beim Schwingen kommt es an jedem Punkt des Systems zu einer periodischen Änderung („Schwung“) von Strom und Spannung. Strom in allen Netzwerkelementen, die Generatoren verbinden, ist nicht synchronisiert A Und IN, schwankt von Null bis zu einem Maximalwert, der um ein Vielfaches höher ist als der Normalwert. Die Spannung sinkt vom Normalwert auf einen bestimmten Mindestwert, der an jedem Punkt im Netz einen anderen Wert hat. Am Punkt MIT, Das sogenannte elektrische Schwingzentrum fällt auf Null, an anderen Punkten des Netzwerks sinkt die Spannung, bleibt aber über Null und steigt vom Schwingzentrum an MIT zu Netzteilen A Und IN. Von der Art der Strom- und Spannungsänderung her ähnelt der Spannungshub einem Kurzschluss. Ein Anstieg des Stroms führt zu einer Erwärmung des Geräts und ein Abfall der Spannung stört den Betrieb aller Verbraucher des Systems. Schwingen ist ein sehr gefährlicher abnormaler Modus, der den Betrieb des gesamten Energiesystems beeinträchtigt.

C) Bei Hydrogeneratoren kommt es üblicherweise zu einem Spannungsanstieg über den zulässigen Wert, wenn deren Last plötzlich abgeschaltet wird. Der unbelastete Hydrogenerator erhöht die Drehzahl, was zu einer Erhöhung von e führt. d.s. Stator auf Werte, die für seine Isolierung gefährlich sind. Der Schutz sollte in solchen Fällen den Erregerstrom des Generators reduzieren oder ihn abschalten.

Ein für die Geräteisolierung gefährlicher Spannungsanstieg kann auch auftreten, wenn lange Stromleitungen mit hoher Kapazität einseitig ab- oder eingeschaltet werden.

Zusätzlich zu den genannten abnormalen Modi gibt es noch andere, deren Beseitigung durch den Relaisschutz möglich ist.
1-4. GRUNDANFORDERUNGEN AN DEN RELAISSCHUTZ
/. ANFORDERUNGEN AN DEN SCHUTZ AUS K. 3.
a) Selektivität

Selektivität oder Selektivität des Schutzes ist die Fähigkeit des Schutzes, sich bei einem Kurzschluss auszuschalten. nur der beschädigte Abschnitt des Netzwerks.

In Abb. 1-4 zeigen Beispiele für selektive Fehlerauslösung. Also mit Kurzschluss am Punkt ZU 1 Der Schutz muss die beschädigte Leitung mit einem Schalter trennen IN V , d. h. der Schalter, der dem Ort des Schadens am nächsten liegt. In diesem Fall bleiben alle Verbraucher, außer denen, die aus der beschädigten Leitung gespeist werden, in Betrieb.

Im Falle eines Kurzschlusses Am Punkt K 2 sollte bei punktueller Schutzwirkung die beschädigte Leitung abgeklemmt werden ICH, Linie II bleibt in Arbeit. Während einer solchen Abschaltung bleiben alle Netzverbraucher mit Strom versorgt. Dieses Beispiel zeigt, dass, wenn eine Unterstation über mehrere Leitungen an das Netzwerk angeschlossen ist, eine selektive Abschaltung des Kurzschlusses erfolgt. Auf einer der Leitungen können Sie die Verbindung dieses Umspannwerks mit dem Netzwerk aufrechterhalten und so eine unterbrechungsfreie Stromversorgung der Verbraucher gewährleisten.

Daher ist die selektive Fehlerabschaltung die wichtigste Voraussetzung für die sichere Stromversorgung der Verbraucher. Nicht selektive Schutzmaßnahmen führen zur Entstehung von Unfällen. Wie weiter unten gezeigt wird, können nicht selektive Abschaltungen zulässig sein, jedoch nur in den Fällen, in denen dies aus Gründen der Notwendigkeit erforderlich ist und die Stromversorgung der Verbraucher nicht beeinträchtigt.
b) Aktionsgeschwindigkeit

Kurzschluss abschalten sollten so schnell wie möglich durchgeführt werden, um das Ausmaß der Gerätezerstörung zu begrenzen, die Effizienz der automatischen Wiederzuschaltung von Leitungen und Sammelschienen zu erhöhen, die Dauer der Spannungsreduzierung für Verbraucher zu verkürzen und die Stabilität des Parallelbetriebs von Generatoren, Kraftwerken usw. aufrechtzuerhalten Energiesystem als Ganzes. Die letzte der aufgeführten Bedingungen ist die wichtigste.

Zulässige Kurzschluss-Abschaltzeit (1-2, B) Die Aufrechterhaltung der Stabilität hängt von einer Reihe von Faktoren ab. Die wichtigste davon ist die Höhe der Restspannung an den Bussen von Kraftwerken und Umspannwerken, die Kraftwerke mit dem Stromnetz verbinden. Je niedriger die Restspannung ist, desto wahrscheinlicher ist die Instabilität und desto schneller muss der Kurzschluss abgeschaltet werden. Die schwerwiegendsten Stabilitätsbedingungen sind dreiphasige Kurzschlüsse. und zweiphasige Kurzschlüsse auf den Boden in einem Netz mit fest geerdetem Neutralleiter (Abb. 1-2, a und d), da bei diesen Schäden die größten Abfälle aller verketteten Spannungen auftreten.

In modernen Energiesystemen ist zur Aufrechterhaltung der Stabilität eine sehr kurze Kurzschluss-Abschaltzeit erforderlich. So ist es beispielsweise auf 300-500-kV-Stromleitungen erforderlich, den Fehler innerhalb von 0,1-0,12 s nach seinem Auftreten abzuschalten, und in 110-220-kV-Netzen innerhalb von 0,15-0,3 s. In 6- und 10-kV-Verteilungsnetzen, die durch hohen Widerstand von Stromquellen getrennt sind, kommt es zu einem Kurzschluss. können über einen Zeitraum von ca. 1,5-3 s abgeschaltet werden, da sie keinen gefährlichen Spannungsabfall an den Generatoren verursachen und somit die Stabilität des Systems nicht beeinträchtigen. Eine genaue Abschätzung der zulässigen Ausfallzeit erfolgt durch hierfür durchgeführte spezielle Stabilitätsberechnungen.

Als ungefähres Kriterium (Maß) für die Notwendigkeit der Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsschutzes gelten die Electrical Installation Rules (PUE) [L. 1] empfehlen die Bestimmung der Restspannung an den Sammelschienen von Kraftwerken und Umspannwerken bei dreiphasigen Kurzschlüssen. an dem für uns interessanten Netzwerkpunkt. Wenn die Restspannung weniger als 60 % der Nennspannung beträgt, sollte zur Aufrechterhaltung der Stabilität eine Schnellabschaltung erfolgen. Schäden beseitigen, d.h. Schnellschutz anwenden.

Gesamtschaden-Abschaltzeit T offen besteht aus der Schutzbetriebszeit T 3 und Betriebszeit des Schalters T V , Unterbrechen des Kurzschlussstroms, d.h. T aus = T A + T V. Um die Abschaltung zu beschleunigen, ist es daher notwendig, die Wirkung sowohl des Schutzes als auch der Leistungsschalter zu beschleunigen. Die gängigsten Schalter arbeiten mit einer Zeit von 0,15–0,06 s.

Um bei derartigen Schaltern die obige Anforderung zu gewährleisten, muss beispielsweise der Kurzschluss mit abgeschaltet werden T =0,2 s, der Schutz sollte mit einer Zeit von 0,05-0,12 s arbeiten und sich bei Bedarf mit ausschalten T = 0,12 s und Schaltwirkung ab 0,08 s, die Schutzauslösezeit sollte 0,04 s nicht überschreiten.

Schutzvorrichtungen, die bis zu 0,1–0,2 s lang wirken, gelten als schnell wirkend. Moderner Hochgeschwindigkeitsschutz kann mit einer Zeit von 0,02–0,04 s arbeiten.

Die Anforderung an die Geschwindigkeit ist in manchen Fällen eine entscheidende Bedingung, die die Stabilität des Parallelbetriebs von Kraftwerken und Energiesystemen gewährleistet.

Die Schaffung eines selektiven Hochgeschwindigkeitsschutzes ist eine wichtige und schwierige Aufgabe in der Relaisschutztechnik. Diese Schutzmaßnahmen sind recht komplex und teuer und sollten daher nur in Fällen eingesetzt werden, in denen einfachere Zeitverzögerungsschutzmaßnahmen nicht die erforderliche Wirkungsgeschwindigkeit bieten.

Der Einfachheit halber ist die Verwendung einfacher Hochgeschwindigkeitsschutzmaßnahmen zulässig, die nicht die erforderliche Selektivität bieten. In diesem Fall wird zur Korrektur der Nichtselektivität eine automatische Wiedereinschaltung verwendet, die den nicht selektiv abgeschalteten Teil des Systems schnell wieder einschaltet.
c) Empfindlichkeit
Damit der Schutz auf Abweichungen vom Normalmodus reagieren kann, die während eines Kurzschlusses auftreten. (Stromanstieg, Spannungsabfall usw.) muss innerhalb des festgelegten Wirkungsbereichs eine gewisse Empfindlichkeit aufweisen. Jeder Schutz (z. B. ICH in Abb. 1-5) sollte den Schaden in diesem Bereich deaktivieren AB, zu dessen Schutz es installiert ist (erster Schutzabschnitt). ICH) und muss außerdem im Kurzschlussfall eingreifen. im nächsten, zweiten Abschnitt Sonne, durch Schutz geschützt II. Die Schutzwirkung im zweiten Abschnitt wird als Fernredundanz bezeichnet. Es ist notwendig, den Kurzschluss zu unterbrechen. für den Fall, dass Schutz II oder Schutzschalter Sonne funktioniert aufgrund einer Fehlfunktion nicht. Die Reservierung des nächsten Standortes ist eine wichtige Voraussetzung. Wenn es nicht erfüllt ist, dann mit einem Kurzschluss. Standort auf Sonne und Ausfall seines Schutzes oder Schalters, bleibt der Schaden bestehen, was zu einer Unterbrechung des Betriebs der Verbraucher im gesamten Netzwerk führt.

Schutzmaßnahme ICH bei Kurzschluss im dritten Abschnitt ist nicht erforderlich, da bei Ausfall des Schutzes des dritten Abschnitts oder seines Schalters der Schutz ansprechen muss II. Ein gleichzeitiges Versagen des Schutzes in zwei Abschnitten (dritter und zweiter) ist unwahrscheinlich und wird daher nicht berücksichtigt.

Einige Schutzarten wirken aufgrund ihres Wirkprinzips nicht über den ersten Abschnitt hinaus. Die Empfindlichkeit solcher Schutzvorrichtungen sollte deren zuverlässige Funktion im ersten Abschnitt gewährleisten. Um in diesem Fall die Redundanz des zweiten Abschnitts zu gewährleisten, wird ein zusätzlicher Schutz installiert, der als Backup bezeichnet wird.

Jeder Schutz muss nicht nur bei einem Metallkurzschluss funktionieren, sondern auch bei Kurzschlüssen durch einen durch einen Lichtbogen verursachten Übergangswiderstand.

Die Empfindlichkeit des Schutzes muss so bemessen sein, dass er im Kurzschlussfall wirksam werden kann. in minimalen Systemmodi, d. h. in solchen Modi, in denen die Änderung des Wertes, auf den der Schutz reagiert (Strom, Spannung usw.), am kleinsten ist. Wenn beispielsweise an Station A (Abb. 1-5) ein oder mehrere Generatoren abgeschaltet werden, beträgt der Kurzschlussstrom. wird abnehmen, aber die Empfindlichkeit des Schutzes sollte ausreichen, um in diesem Mindestmodus zu arbeiten.

Daher muss die Empfindlichkeit des Schutzes so sein, dass er auch bei einem Kurzschluss funktioniert. am Ende der dafür eingerichteten Zone im Minimalsystemmodus und bei Kurzschlüssen durch einen Lichtbogen.

Die Schutzempfindlichkeit wird üblicherweise durch den Empfindlichkeitskoeffizienten charakterisiert Zu H : Für Schutzeinrichtungen, die auf Kurzschlussströme reagieren,

d) Zuverlässigkeit

Das ist die Anforderung an die Zuverlässigkeit Schutz mussarbeiten zuverlässig im Kurzschlussfall. innerhalb der dafür festgelegten GrenzenZonen und sollten in den Modi, in denen nicht falsch funktionierenihre Arbeit ist nicht vorgesehen.

Das Erfordernis der Zuverlässigkeit ist sehr wichtig. Die Nichtbetätigung oder fehlerhafte Bedienung eines Schutzes führt immer zu weiteren Abschaltungen und manchmal zu Unfällen auf Systemebene.

Zum Beispiel bei Kurzschluss am Punkt ZU(Abb. 1-6) und Schutzversagen IN 1 Der Schutz wird funktionieren VZ, Dadurch werden die Unterstationen // und /// zusätzlich abgeschaltet und bei Fehlbedienung im normalen Schutzmodus UM 4 infolge einer Leitungsunterbrechung L4 Verbraucher von Umspannwerken /, //, /// und IV. Somit wird ein unzuverlässiger Schutz selbst zur Unfallquelle.

Die Zuverlässigkeit des Schutzes wird durch die Einfachheit des Stromkreises, die Reduzierung der Anzahl der darin enthaltenen Relais und Kontakte, die Einfachheit des Designs und die Qualität der Herstellung der Relais und anderer Geräte, die Qualität der Installationsmaterialien und die Installation selbst gewährleistet und Kontaktverbindungen prüfen und im Betrieb pflegen.

Kürzlich wurden Methoden zur Bewertung und Analyse der Zuverlässigkeit von Relaisschutzgeräten mithilfe der Wahrscheinlichkeitstheorie entwickelt [L. 33],

In der UdSSR werden die allgemeinen Grundsätze des Relaisschutzes durch die PUE [L. 1, typische Relaisschutzschemata und ihre Berechnung – „Richtlinien für den Relaisschutz“ [L. 2-61.

II. ANFORDERUNGEN AN DEN SCHUTZ VOR ANORMALEN ALPENXMODI

Diese Schutzvorrichtungen sowie der Kurzschlussschutz müssen über Selektivität, ausreichende Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit verfügen. Eine schnelle Wirkung dieser Schutzmaßnahmen ist jedoch in der Regel nicht erforderlich.

Die Dauer des Schutzes vor abnormalen Bedingungen hängt von der Art des Modus und seinen Folgen ab. Häufig sind abnormale Zustände kurzfristiger Natur und werden von selbst behoben, beispielsweise eine kurzfristige Überlastung beim Starten eines Asynchron-Elektromotors. In solchen Fällen ist eine schnelle Abschaltung nicht nur unnötig, sondern kann auch zu Schäden für die Verbraucher führen. Daher sollte eine Geräteabschaltung im abnormalen Modus nur dann durchgeführt werden, wenn eine tatsächliche Gefahr für die geschützte Ausrüstung besteht, d. h. in den meisten Fällen mit einer Zeitverzögerung.

In Fällen, in denen die Beseitigung anormaler Zustände durch das diensthabende Personal durchgeführt werden kann, kann der Schutz vor anormalen Zuständen nur mit Auswirkungen auf das Signal erfolgen.

1-5. SCHUTZELEMENTE, RELAIS UND IHRE VIELFALT

Typischerweise bestehen Relaisschutzgeräte aus mehreren Relais, die nach einem bestimmten Schaltkreis miteinander verbunden sind.

Ein Relais ist ein automatisches Gerät, das bei einem bestimmten Wert des auf es wirkenden Eingangswerts in Aktion tritt (ausgelöst wird).

In der Relaistechnik werden Relais mit Kontakten – elektromechanisch, kontaktlos – auf Halbleitern oder auf ferromagnetischen Elementen eingesetzt. Die ersten schließen oder öffnen bei Auslösung die Kontakte. Zum zweiten - bei einem bestimmten Wert der Eingangsmenge X Der Ausgabewert ändert sich schlagartig ja, zum Beispiel Spannung (Abb. 1-7, A).

Jeder Schutzsatz und seine Schaltung sind in zwei Teile unterteilt: reaktiv und logisch.

Der reagierende (oder messende) Teil ist der Hauptteil. Er besteht aus Hauptrelais, die kontinuierlich Informationen über den Zustand des geschützten Elements empfangen und auf Schäden oder abnormale Bedingungen reagieren, indem sie entsprechende Befehle an den logischen Teil des Schutzes senden.

Der logische (oder operative) Teil ist ein Hilfsteil; er nimmt die Befehle des reagierenden Teils wahr und führt, wenn ihr Wert, ihre Reihenfolge und ihre Kombination einem bestimmten Programm entsprechen, vorprogrammierte Operationen aus und liefert einen Steuerimpuls zum Ausschalten der Leistungsschalter. Der logische Teil kann mithilfe elektromechanischer Relais oder Schaltungen mithilfe elektronischer Geräte – Röhren oder Halbleiter – implementiert werden.

Entsprechend dieser Einteilung der Schutzgeräte werden auch die Relais in zwei Gruppen eingeteilt: die Hauptrelais, die auf Schäden reagieren, und die Hilfsrelais, die auf Befehl der ersteren reagieren und im logischen Teil des Stromkreises verwendet werden.

Ein Zeichen für das Auftreten eines Kurzschlusses. kann als Stromerhöhung dienen ICH, Spannungsabfall U und eine Abnahme des Widerstands des geschützten Bereichs, gekennzeichnet durch das Verhältnis von Spannung zu Strom an einem bestimmten Punkt im Netzwerk: z= U/ ICH.

Als ansprechende Relais kommen dementsprechend zum Einsatz: Stromrelais, die auf den aktuellen Wert reagieren; Spannungsrelais, die auf Spannungspegel reagieren, und Widerstandsrelais, die auf Widerstandsänderungen reagieren.

In Kombination mit den angegebenen Relais werden häufig Leistungsrelais verwendet, die auf die Größe und Richtung (Vorzeichen) der durch den Schutzinstallationsort fließenden Kurzschlussleistung reagieren.

Relais, die arbeiten, wenn der Wert, auf den sie reagieren, ansteigt, werden als Maximum bezeichnet, und Relais, die ansprechen, wenn dieser Wert abnimmt, werden als Minimum bezeichnet.

Zum Schutz vor anormalen Bedingungen sowie zum Schutz vor Kurzschlüssen werden Strom- und Spannungsrelais verwendet. Erstere dienen als Relais, die auf Überlastung reagieren, und letztere – auf einen gefährlichen Spannungsanstieg oder -abfall im Netz. Darüber hinaus kommen eine Reihe spezieller Relais zum Einsatz, beispielsweise Frequenzrelais, die bei unzulässiger Frequenzabnahme oder -erhöhung ansprechen; Thermorelais, die auf einen Anstieg der durch den Strom bei Überlastung erzeugten Wärme reagieren, und einige andere.

Zu den Hilfsrelais zählen: Zeitrelais, die zur Verlangsamung des Schutzes dienen; Anzeigerelais – zur Signalisierung und Aufzeichnung der Schutzwirkung; Zwischenrelais, die die Wirkung der Hauptrelais an offene Leistungsschalter übertragen und zur gegenseitigen Kommunikation zwischen Schutzelementen dienen.

Jedes Relais kann in zwei Teile unterteilt werden: Erfassen und Ausführen. Das Sensorelement in elektromechanischen Strukturen verfügt über eine Wicklung, die je nach Relaistyp (Strom oder Spannung) vom Strom oder der Spannung des geschützten Elements gespeist wird.

Leistungsrelais und Widerstandsrelais haben zwei Wicklungen (Strom und Spannung). Über die Wicklungen des Relais nimmt es eine Änderung der elektrischen Größe wahr, auf die es reagiert.

Das Betätigungselement eines elektromechanischen Relais ist ein bewegliches System, das sich unter dem Einfluss der vom Sensorelement erzeugten Kräfte bewegt und auf die Relaiskontakte einwirkt, wodurch diese geschlossen oder geöffnet werden.

Es gibt auch Relais, bei denen das bewegliche System direkt mechanisch wirkt, um den Schalter zu öffnen; solche Relais haben keine Kontakte.