N. V. Chernobrovov

حفاظت رله

ویرایش پنجم، بازنگری شده

تایید شده توسط وزارت انرژی و برق اتحاد جماهیر شوروی

به عنوان کمک آموزشی برای دانش آموزان انرژی

و دانشکده فنی ساختمان انرژی

"انرژی" مسکو 1974

UDC 621.316..925 (075)

چرنوبرووف N.V.

حفاظت رله Ch-49. کتاب درسی برای آموزشکده های فنی. اد. پنجم، تجدید نظر شده و اضافی م.، «انرژی»، 1974. 680 ص. با مریض

این کتاب به بررسی حفاظت رله ای شبکه های الکتریکی، تجهیزات نیروگاهی و شینه های توزیع می پردازد. چاپ چهارم کتاب در

این کتاب به عنوان یک کتاب درسی برای دانشجویان دانشکده های مهندسی قدرت در نظر گرفته شده است و می تواند برای دانشجویان دانشگاه های برق و برق و همچنین مهندسان و تکنسین های مرتبط با بهره برداری، نصب و طراحی حفاظت رله ای نیروگاه ها و شبکه ها مورد استفاده قرار گیرد. .

30311-601 051(01)-74

انتشارات "انرژی"، 1974

پیشگفتار چاپ پنجم

حفاظت رله ای به طور خودکار آسیب و شرایط غیرعادی در قسمت الکتریکی سیستم های قدرت را از بین می برد و مهمترین اتوماسیون تضمین کننده عملکرد مطمئن و پایدار آنها است.

که در در سیستم‌های انرژی مدرن، اهمیت حفاظت رله‌ای به‌ویژه به دلیل رشد سریع قدرت سیستم‌های انرژی، متحد شدن آنها به سیستم‌های متصل الکتریکی واحد در چندین منطقه، کل کشور و حتی چندین ایالت افزایش می‌یابد.

ویژگی سیستم های انرژی مدرن، توسعه شبکه های فشار قوی و فوق قوی است که به کمک آنها سیستم های انرژی به هم متصل شده و جریان های بزرگ انرژی الکتریکی از نیروگاه های قدرتمند به مراکز مصرف بزرگ منتقل می شود.

که در در اتحاد جماهیر شوروی، بر اساس شبکه های 500 کیلوولت، سیستم یکپارچه انرژی کشور (UES) ایجاد می شود، خطوط انتقال قدرتمند و طولانی ساخته می شود. 500-750 کیلو ولت و در آینده نزدیک برنامه ریزی شده است که انتقال قوی تری از جریان متناوب 1150 کیلو ولت و جریان مستقیم 1500 کیلو ولت ایجاد شود، بزرگترین نیروگاه های حرارتی، هیدرولیک و هسته ای در حال ساخت هستند و ظرفیت واحدهای برق در حال ساخت است. افزایش می یابد. بر این اساس، توان پست های برق افزایش می یابد، پیکربندی شبکه های الکتریکی پیچیده تر می شود و بار آنها افزایش می یابد.

بارهای در حال رشد، افزایش طول خطوط انتقال نیرو و سفت شدن الزامات برای پایداری سیستم های قدرت، شرایط عملیاتی حفاظت رله را پیچیده می کند و الزامات سرعت، حساسیت و قابلیت اطمینان آن را افزایش می دهد. در این راستا، روند مستمر توسعه و بهبود فناوری حفاظت رله، با هدف ایجاد حفاظت بیشتر و پیشرفته تر که نیازهای انرژی مدرن را برآورده می کند، وجود دارد.

حفاظ های جدیدی برای انتقال برق از راه دور ولتاژ فوق العاده بالا، برای ژنراتورهای بزرگ، ترانسفورماتورها و واحدهای برق در حال ایجاد و بهره برداری هستند. حفاظت های فاصله ای با ویژگی های پیچیده در حال توسعه است که امکان دستیابی به یک راه حل بهینه برای یک مشکل بسیار پیچیده را فراهم می کند - تنظیم قابل اعتماد حفاظت در برابر بار و نوسانات در حالی که حساسیت کافی را در طول اتصال کوتاه حفظ می کند. به دنبال راه هایی برای بهبود انسداد در برابر نوسانات و آسیب در مدارهای ولتاژ هستند. روش‌های رزرو خرابی محافظ‌ها و سوئیچ‌ها در حال بهبود است. روند به سمت کنار گذاشتن رله های الکترومکانیکی و سوئیچ به سیستم های استاتیک و غیر تماسی به طور فزاینده ای آشکار می شود.

در این راستا، به طور گسترده ای در دستگاه های حفاظت رله برای دستگاه های نیمه هادی (دیود، ترانزیستور، تریستور) استفاده می شود. طرح های رله بر اساس عناصر مغناطیسی در حال توسعه هستند. سعی می شود از رله های تماسی استفاده شود که قابل اعتمادتر از طرح های الکترومکانیکی معمولی هستند. چنین رله‌هایی شامل کنتاکت‌های کنترل‌شده مغناطیسی مهر و موم شده (سوئیچ‌های نی) هستند که رله‌های بدون لنگر (مورد استفاده در فناوری رایانه) هستند. آنها با سرعت بالا، قابلیت اطمینان و اندازه کوچک مشخص می شوند. امکان استفاده از کامپیوتر دیجیتال برای انجام عملکردهای حفاظت رله در حال بررسی است.

استفاده از رایانه دیجیتال برای محاسبه تنظیمات حفاظتی به طور فزاینده ای ضروری می شود، زیرا چنین محاسباتی در سیستم های قدرت مدرن بسیار کار بر و زمان بر است.

در ارتباط با افزایش جریان های اتصال کوتاه ناشی از افزایش ظرفیت تولید سیستم های قدرت، مسائل مربوط به دقت تبدیل جریان های اولیه تامین کننده عناصر اندازه گیری حفاظت رله مطرح می شود. برای حل این مشکل، مطالعاتی در مورد رفتار ترانسفورماتورهای جریان انجام می شود، احتمالات افزایش دقت آنها بررسی می شود، روش های عملی برای محاسبه خطاهای ترانسفورماتورهای جریان در حال توسعه است و روش های جدید و دقیق تر برای تبدیل جریان های اولیه در حال توسعه است. جستجو کرد.

در آماده سازی برای انتشار مجدد کتاب، نویسنده به دنبال بازتاب تحولات جدید در فناوری داخلی در زمینه های توسعه آن بود که در بالا ذکر شد. این کتاب شامل حفاظت ها و راه حل های فنی جدیدی است که قبلاً در عمل کاربرد پیدا کرده اند یا چشم انداز واقعی کاربرد دارند. با در نظر گرفتن این موضوع، در فصل سوم که به ترانسفورماتورهای جریان اختصاص دارد، به فصل پانزدهم که اصول حفاظت ژنراتورها را بیان می کند و فصل هفدهم مربوط به حفاظت واحدها، تغییرات و اضافاتی ایجاد شده است. تغییرات و شفاف‌سازی‌هایی در فصل‌های باقی‌مانده انجام شده است که عمدتاً با هدف بهبود ارائه است.

نویسنده از منتقد کتاب T. N. Dorodnova برای تعدادی از نظرات مفید تشکر می کند. نویسنده درخواست می کند که تمام خواسته ها و نظرات به آدرس: 113114، مسکو، خاکریز Shlyuzovaya، 10، انتشارات "Energia" ارسال شود.

فصل اول

مفاهیم کلی در مورد حفاظت رله

1-1.هدف حفاظت رله

در سیستم های انرژی ممکن است آسیب و شرایط عملکرد غیرعادی تجهیزات الکتریکی نیروگاه ها و پست ها، تابلو برق آنها، خطوط برق و تاسیسات الکتریکی مصرف کنندگان انرژی الکتریکی رخ دهد.

آسیب در بیشتر موارد با افزایش قابل توجه جریان و کاهش عمیق ولتاژ در عناصر سیستم قدرت همراه است.

جریان افزایش یافته مقدار زیادی گرما ایجاد می کند و باعث تخریب در محل خطا و گرم شدن خطرناک خطوط و تجهیزات سالمی می شود که این جریان از آن عبور می کند.

کاهش ولتاژ باعث اختلال در عملکرد عادی مصرف کنندگان برق و پایداری عملکرد موازی ژنراتورها و سیستم قدرت به طور کلی می شود.

شرایط غیرعادی معمولاً منجر به انحراف مقادیر ولتاژ، جریان و فرکانس از مقادیر مجاز می شود. هنگامی که فرکانس و ولتاژ کاهش می یابد، خطر اختلال در عملکرد عادی مصرف کنندگان و پایداری سیستم قدرت وجود دارد، در حالی که افزایش ولتاژ و جریان تهدید به آسیب رساندن به تجهیزات و خطوط برق می شود.

بدین ترتیب آسیب در عملکرد سیستم برق و مصرف کنندگان برق اختلال ایجاد می کند و شرایط غیرعادی امکان آسیب یا اختلال در سیستم برق را ایجاد می کند.

برای اطمینان از عملکرد عادی سیستم انرژی و مصرف کنندگان برق، لازم است محل آسیب را در سریع ترین زمان ممکن از شبکه سالم جدا کرده و از این طریق شرایط عملیاتی عادی را بازیابی و تخریب در محل آسیب متوقف شود.

اگر انحراف از حالت عادی به موقع تشخیص داده شود و اقداماتی برای رفع آن انجام شود (مثلاً کاهش جریان در هنگام افزایش، کاهش ولتاژ در هنگام افزایش و غیره) می توان از عواقب خطرناک حالت های غیرعادی نیز جلوگیری کرد. ).

در این راستا نیاز به ایجاد و استفاده از دستگاه های اتوماتیکی وجود دارد که این عملیات را انجام داده و سیستم و عناصر آن را از پیامدهای خطرناک آسیب و شرایط غیرعادی محافظت کنند.

در ابتدا از فیوزها به عنوان محافظ استفاده می شد. اما با افزایش قدرت و ولتاژ تاسیسات الکتریکی و پیچیده تر شدن مدارهای کلیدزنی آنها، این روش حفاظت ناکافی شد، به همین دلیل است که دستگاه های حفاظتی با استفاده از ماشین های اتوماتیک ویژه - رله ها، به نام حفاظت رله، ایجاد شدند.

حفاظت رله نوع اصلی اتوماسیون الکتریکی است که بدون آن عملکرد عادی و قابل اعتماد سیستم های انرژی مدرن غیرممکن است.

به طور مداوم وضعیت و حالت عملکرد کلیه عناصر سیستم قدرت را کنترل می کند و به وقوع آسیب و شرایط غیرعادی پاسخ می دهد.

هنگامی که آسیب رخ می دهد، حفاظت ناحیه آسیب دیده را با عمل بر روی کلیدهای برق ویژه ای که برای قطع جریان های خطا طراحی شده اند، شناسایی و از سیستم جدا می کند.

هنگامی که شرایط غیرعادی رخ می دهد، حفاظت آنها را شناسایی می کند و بسته به ماهیت تخلف، عملیات لازم برای بازگرداندن شرایط عادی را انجام می دهد یا سیگنالی را برای پرسنل وظیفه ارسال می کند.

در سیستم های الکتریکی مدرن، حفاظت رله ارتباط نزدیکی با اتوماسیون الکتریکی دارد، که برای بازیابی سریع خودکار عملیات عادی و تامین برق مصرف کنندگان طراحی شده است.

دستگاه های اصلی چنین اتوماسیونی عبارتند از: بازگیرهای خودکار (AR)، سوئیچ های خودکار برای منابع تغذیه و تجهیزات پشتیبان (AVR) و ریزش فرکانس خودکار (AFS).

اجازه دهید انواع اصلی آسیب ها و شرایط غیرعادی که در تاسیسات الکتریکی رخ می دهد و پیامدهای آنها را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.

1-2. آسیب در تاسیسات برقی

بیشتر خطاها در سیستم های الکتریکی منجر به اتصال کوتاه بین فازها یا به زمین می شود (شکل 1-1). در سیم پیچی ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتورها علاوه بر اتصال کوتاه، بین پیچ های یک فاز، اتصال کوتاه نیز وجود دارد.

علل اصلی آسیب عبارتند از:

1) نقض عایق قطعات زنده ناشی از پیری، وضعیت نامناسب، اضافه ولتاژ، آسیب مکانیکی.

2) آسیب به سیم ها و تکیه گاه های خطوط برق ناشی از وضعیت نامناسب آنها، یخ، بادهای طوفانی، سیم های رقص و دلایل دیگر.

3) خطاهای پرسنل در حین عملیات (خاموش کردن جدا کننده ها تحت بار، روشن کردن آنها به زمین به اشتباه سمت چپ و غیره).

تمامی آسیب‌ها ناشی از ایرادات طراحی یا عیوب تجهیزات، تولید بی کیفیت، نقص نصب، خطاهای طراحی، مراقبت نامناسب یا نامناسب از تجهیزات، حالت‌های عملکرد غیرعادی تجهیزات، عملکرد تجهیزات در شرایطی است که

چاودار محاسبه نمی شود. بنابراین نمی توان خسارت را اجتناب ناپذیر دانست، اما در عین حال امکان وقوع آن را نیز نادیده گرفت.

اتصالات کوتاه(ک.ز) خطرناک ترین و شدیدترین نوع آسیب هستند. با اتصال کوتاه ه. d.s. E منبع برق (ژنراتور) از طریق مقاومت نسبتاً کم ژنراتورها، ترانسفورماتورها و خطوط اتصال کوتاه دارد (شکل 1- را ببینید.

1، a - d و f).

بنابراین، در یک مدار اتصال کوتاه. d.s. یک جریان بزرگ Ic به وجود می آید که به آن جریان اتصال کوتاه می گویند.

مدارهای کوتاه بسته به تعداد فازهای بسته به سه فاز، دو فاز و تک فاز تقسیم می شوند. برای اتصال کوتاه با و بدون زمین؛ اتصال کوتاه در یک یا دو نقطه شبکه (شکل 1-1).

با اتصال کوتاه به دلیل افزایش جریان، افت ولتاژ در عناصر سیستم افزایش می یابد که منجر به کاهش ولتاژ در تمام نقاط شبکه می شود، زیرا ولتاژ در

هر نقطه M (شکل 1-2، a) UM - E-Ik zm، جایی که E - e. d.s. منبع تغذیه، و zM مقاومت منبع تغذیه تا نقطه M است.

بیشترین کاهش ولتاژ در اتصال کوتاه رخ می دهد. (نقطه K) و در مجاورت آن (شکل 1-2، a). در نقاط شبکه دور از محل آسیب،

تنش به میزان کمتری کاهش می یابد.

در نتیجه اتصال کوتاه رخ می دهد. افزایش جریان و کاهش ولتاژ منجر به تعدادی عواقب خطرناک می شود:

الف) جریان اتصال کوتاه Ik، طبق قانون ژول-لنز، گرما Q = kIk 2 rt را در مقاومت فعال r مداری که در طول زمان t از آن عبور می کند، آزاد می کند.

در محل آسیب، این گرما و شعله قوس الکتریکی تخریب بزرگی ایجاد می کند که اندازه آن بیشتر است، جریان Ik و زمان t بیشتر است.

عبور از تجهیزات سالم و خطوط برق، جریان اتصال کوتاه. Ik آنها را بالاتر از حد مجاز گرم می کند که می تواند باعث آسیب به عایق و قطعات زنده شود.

ب) کاهش ولتاژ در هنگام اتصال کوتاه. کار مصرف کنندگان را مختل می کند.

مصرف کننده اصلی برق موتورهای الکتریکی ناهمزمان هستند.

بنابراین با کاهش عمیق ولتاژ ممکن است گشتاور دورانی الکتروموتورها کمتر از ممان مقاومتی مکانیزم ها باشد که منجر به توقف آنها می شود.

عملکرد عادی تاسیسات روشنایی که دومین بخش قابل توجه مصرف کنندگان برق را تشکیل می دهند نیز با کاهش ولتاژ مختل می شود.

ماشین های محاسباتی و کنترلی که اخیراً به طور گسترده معرفی شده اند، به ویژه به افت ولتاژ حساس هستند.

ج) دومین و شدیدترین پیامد کاهش ولتاژ، نقض پایداری عملکرد موازی ژنراتورها است. این می تواند منجر به فروپاشی سیستم و از دست دادن برق برای تمام مصرف کنندگان آن شود.

دلایل این فروپاشی را می توان با استفاده از مثالی از سیستم نشان داده شده در شکل توضیح داد. 1-2، ب. در حالت عادی، گشتاور مکانیکی توربین ها توسط گشتاور متقابل ایجاد شده توسط بار الکتریکی ژنراتورها متعادل می شود که در نتیجه سرعت چرخش تمامی توربوژنراتورها ثابت و برابر با سنکرون است. اگر اتصال کوتاه رخ دهد در نقطه K در شینه های نیروگاه A، ولتاژ روی آنها برابر با صفر می شود، در نتیجه بار الکتریکی و بنابراین گشتاور متقابل ژنراتورها نیز برابر با صفر می شود. در همان زمان، همان مقدار بخار (یا آب) وارد توربین می شود و گشتاور آن بدون تغییر باقی می ماند. در نتیجه، سرعت چرخش توربوژنراتور به سرعت شروع به افزایش می کند، زیرا تنظیم کننده سرعت توربین به کندی عمل می کند و نمی تواند از شتاب چرخش توربوژنراتورهای ایستگاه A جلوگیری کند.

ژنراتورهای ایستگاه B در شرایط متفاوتی قرار دارند، آنها از نقطه K دور هستند، بنابراین ولتاژ اتوبوس های آنها ممکن است نزدیک به نرمال باشد. با توجه به اینکه ژنراتورهای نیروگاه A تخلیه می شوند، کل بار سیستم بر روی ژنراتورهای ایستگاه B می افتد که ممکن است بار اضافی و سرعت چرخش کاهش یابد. بنابراین، در نتیجه اتصال کوتاه. سرعت چرخش ژنراتورهای نیروگاه های A و B متفاوت می شود که منجر به اختلال در عملکرد همزمان آنها می شود.

با اتصال کوتاه طولانی همچنین ممکن است نقض پایداری الکتریکی ناهمزمان وجود داشته باشد

موتورها هنگامی که ولتاژ کاهش می یابد، سرعت چرخش موتورهای الکتریکی ناهمزمان کاهش می یابد.

اگر لغزش از یک مقدار بحرانی فراتر رود، موتور وارد منطقه ای با عملکرد ناپایدار می شود، غلت می خورد و کاملاً ترمز می کند.

با افزایش لغزش، توان راکتیو مصرف شده توسط موتورهای ناهمزمان افزایش می یابد که می تواند منجر به اتصال کوتاه پس از خاموش شدن شود. به کمبود توان راکتیو و در نتیجه کاهش ولتاژ بهمن مانند در کل سیستم و توقف عملکرد آن.

تصادفات با نقض پایداری سیستم از نظر میزان آسیب وارده به منبع تغذیه شدیدترین هستند.

عواقب در نظر گرفته شده اتصال کوتاه نتیجه گیری فوق را تأیید کنید که آنها یک نوع آسیب جدی و خطرناک هستند که نیاز به خاموش شدن سریع دارند (به بند 1-4 مراجعه کنید).

خطای زمین یک فاز در یک شبکه با یک نول جدا شده یا به زمین

از طریق مقاومت بالای سیم پیچ خاموش کننده قوس (AGC) متصل می شود. در شکل 1-1، d می توان دید که خطای زمین باعث اتصال کوتاه نمی شود، زیرا e. d.s. Ea فاز آسیب دیده A با اتصال به زمین که در نقطه K ظاهر می شود، شنت نمی شود. جریان حاصل از 1A در نقطه آسیب از طریق ظرفیت C سیم ها نسبت به زمین بسته می شود و بنابراین، به عنوان یک قاعده، مقدار کمی دارد، به عنوان مثال، چند ده آمپر. ولتاژهای خطی با این نوع آسیب بدون تغییر باقی می مانند (به فصل 9 مراجعه کنید).

با توجه به این، از نظر پیامدهای آن، یک خطای زمین تک فاز در شبکه های با یک خنثی ایزوله یا زمین شده از طریق یک DGK به طور قابل توجهی با اتصال کوتاه متفاوت است. بر عملکرد مصرف کنندگان تأثیر نمی گذارد و عملکرد همزمان ژنراتورها را مختل نمی کند. اما این نوع آسیب حالتی غیرعادی ایجاد می کند و باعث اضافه ولتاژ می شود که از نظر احتمال شکستن عایق نسبت به زمین دو فاز سالم و انتقال خطای زمین تک فاز به فاز خطرناک است. اتصال کوتاه به فاز (شکل 1، f).

1-3. حالت های غیر عادی

حالت های غیرعادی شامل مواردی است که با انحراف از مقادیر مجاز جریان، ولتاژ و فرکانس مرتبط است که برای تجهیزات یا عملکرد پایدار سیستم قدرت خطرناک است.

بیایید معمولی ترین حالت های غیر طبیعی را در نظر بگیریم.

الف) اضافه بار تجهیزات ناشی از افزایش جریان بالاتر از مقدار نامی. جریان نامی حداکثر جریان مجاز برای یک مدار معین است.

استخراج برای مدت نامحدود

اگر جریان عبوری از تجهیزات بیش از مقدار نامی باشد، به دلیل گرمای اضافی ایجاد شده توسط آن، دمای قطعات زنده و عایق پس از مدتی از مقدار مجاز فراتر می رود که منجر به تسریع سایش عایق و آسیب آن می شود. زمان مجاز برای عبور جریان های افزایش یافته به بزرگی آنها بستگی دارد. ماهیت این وابستگی در شکل نشان داده شده است. 1-3 و با توجه به طراحی تجهیزات و نوع مواد عایق تعیین می شود. برای اخطار

آسیب به تجهیزات در هنگام بارگیری بیش از حد، لازم است اقداماتی برای تخلیه یا خاموش کردن تجهیزات انجام شود.

ب) نوسانات در سیستم ها زمانی رخ می دهد که ژنراتورها (یا نیروگاه های) A و B که به صورت موازی کار می کنند از همگامی خارج باشند (شکل 1-2، b). هنگام نوسان، یک تغییر دوره ای ("نوسان") جریان و ولتاژ در هر نقطه از سیستم رخ می دهد. جریان در تمام عناصر شبکه که ژنراتورهای A و B را به هم متصل می‌کنند و از همگام‌سازی خارج شده‌اند، از صفر تا یک مقدار حداکثر، چندین برابر بیشتر از مقدار عادی متغیر است.

مبدل کردن ولتاژ از حالت نرمال به حداقل مقدار معینی کاهش می یابد که در هر نقطه از شبکه مقدار متفاوتی دارد. در نقطه C که مرکز نوسان الکتریکی نامیده می شود، به صفر می رسد، در سایر نقاط شبکه ولتاژ کاهش می یابد، اما بالای صفر باقی می ماند و از مرکز نوسان C به منابع برق A و B افزایش می یابد. ماهیت تغییر در نوسان. جریان و ولتاژ مشابه یک اتصال کوتاه است. افزایش جریان باعث گرم شدن تجهیزات می شود و کاهش ولتاژ باعث اختلال در عملکرد تمام مصرف کنندگان سیستم می شود. چرخش یک حالت غیر طبیعی بسیار خطرناک است که بر عملکرد کل سیستم انرژی تأثیر می گذارد.

ج) افزایش ولتاژ بالاتر از مقدار مجاز معمولاً در هیدروژنراتورها زمانی رخ می دهد که بار آنها به طور ناگهانی خاموش شود. هیدروژنراتور بدون بار سرعت چرخش را افزایش می دهد که باعث افزایش e. d.s. استاتور به مقادیر خطرناک برای عایق بودن آن. حفاظت در چنین مواردی باید جریان تحریک ژنراتور را کاهش دهد یا آن را خاموش کند.

افزایش ولتاژی که برای عایق بندی تجهیزات خطرناک است نیز می تواند زمانی رخ دهد که خطوط برق طولانی با ظرفیت خازن بالا به صورت یک طرفه خاموش یا روشن شوند.

علاوه بر حالت های غیر طبیعی ذکر شده، موارد دیگری نیز وجود دارد که حذف آنها با استفاده از حفاظت رله امکان پذیر است.

1-4. الزامات اساسی برای حفاظت رله

/. الزامات حفاظت از K. 3.

الف) گزینش پذیری

گزینش پذیری یا گزینش پذیری حفاظت، توانایی خاموش شدن حفاظت در هنگام اتصال کوتاه است. فقط بخش آسیب دیده شبکه

در شکل 1-4 نمونه هایی از قطع خطای انتخابی را نشان می دهد. بنابراین، با اتصال کوتاه در نقطه K 1، محافظ باید خط آسیب دیده را با سوئیچ B قطع کند، یعنی سوئیچ نزدیک به محل آسیب است. در این حالت، تمام مصرف کنندگان، به جز مصرف کنندگانی که از خط آسیب دیده تغذیه می شوند، فعال باقی می مانند.

در صورت اتصال کوتاه در نقطه K2، با عملکرد انتخابی حفاظت، خط آسیب دیده I باید خاموش شود، خط II همچنان فعال است. در طول چنین خاموشی، تمام مصرف کنندگان شبکه برق را حفظ می کنند. این مثال نشان می دهد که اگر یک پست توسط چندین خط به شبکه متصل شود، اتصال کوتاه قطعی انتخابی است. در یکی از خطوط به شما امکان می دهد اتصال این پست را با شبکه حفظ کنید و از این طریق از تامین برق بی وقفه برای مصرف کنندگان اطمینان حاصل کنید.

بنابراین، خاموش کردن انتخابی خطاها شرط اصلی برای اطمینان از منبع تغذیه مطمئن برای مصرف کنندگان است. اقدام غیر انتخابی حفاظت منجر به توسعه حوادث می شود. همانطور که در زیر نشان داده خواهد شد، خاموش کردن غیرانتخابی ممکن است مجاز باشد، اما فقط در مواردی که این امر بر اساس ضرورت دیکته شده باشد و بر منبع تغذیه مصرف کنندگان تأثیری نداشته باشد.

ب) سرعت عمل

قطع کردن اتصال کوتاه باید در سریع ترین زمان ممکن برای محدود کردن میزان تخریب تجهیزات، افزایش راندمان اتصال مجدد خودکار خطوط و شین ها، کاهش مدت زمان کاهش ولتاژ برای مصرف کنندگان و حفظ پایداری عملکرد موازی ژنراتورها، نیروگاه ها و سیستم قدرت به عنوان یک کل آخرین مورد از شرایط ذکر شده اصلی ترین است.

زمان قطع اتصال کوتاه مجاز (1-2، ب) با توجه به شرایط حفظ ثبات به تعدادی از عوامل بستگی دارد. مهم ترین آنها میزان ولتاژ باقیمانده در باس های نیروگاه ها و پست های هاب اتصال نیروگاه ها به سیستم برق است. هر چه ولتاژ باقیمانده کمتر باشد، احتمال ناپایداری بیشتر است و بنابراین، اتصال کوتاه سریعتر باید قطع شود. شدیدترین آنها از نظر شرایط پایداری اتصال کوتاه سه فاز است. و اتصال کوتاه دو فاز به زمینآنلاین با یک فرد ناشنوا

زمین نول (شکل 1-2، a و d)، زیرا با این آسیب ها بیشترین کاهش در تمام ولتاژهای فاز به فاز رخ می دهد.

که در سیستم های برق مدرن برای حفظ پایداری نیاز به زمان قطع اتصال کوتاه بسیار کوتاه دارند. به عنوان مثال، در خطوط برق 300-500 کیلو ولت لازم است خطا را در 0.1-0.12 ثانیه پس از وقوع آن قطع کنید و در شبکه های 110-220 کیلو ولت - در عرض 0.15-0.3 ثانیه. در شبکه های توزیع 6 و 10 کیلوولت، با مقاومت بالا، اتصال کوتاه از منابع برق جدا شده است. می توان در یک دوره تقریباً 1.5-3 ثانیه خاموش کرد، زیرا آنها باعث افت خطرناک ولتاژ در ژنراتورها نمی شوند و بنابراین بر پایداری سیستم تأثیر نمی گذارند. ارزیابی دقیق زمان خاموشی مجاز با استفاده از محاسبات پایداری ویژه انجام شده برای این منظور انجام می شود.

که در به عنوان یک معیار تقریبی (اندازه گیری) نیاز به استفاده از قوانین حفاظت با سرعت بالا برای ساخت تاسیسات الکتریکی (PUE) [L. 1] تعیین ولتاژ باقیمانده در اتوبوس های نیروگاه ها و پست های مرکزی در طول اتصال کوتاه سه فاز توصیه می شود. در نقطه شبکه مورد علاقه ما.اگر ولتاژ باقیمانده دریافت شود -

کمتر از 60 درصد مقدار اسمی است، پس برای حفظ ثبات باید از خاموش شدن سریع استفاده کرد. آسیب، یعنی اعمال حفاظت سریع الاثر.

کل زمان خاموش شدن عیب t باز، مجموع زمان عملیات حفاظتی است

شما t 3 و زمان کار کلید t in، قطع جریان اتصال کوتاه، یعنی t off =t a + t in. بنابراین، برای سرعت بخشیدن به خاموش شدن، باید سرعت عمل حفاظت و خاموش شدن را تسریع کرد.

تلفن رایج ترین سوئیچ ها با زمان 0.15-0.06 ثانیه کار می کنند. به منظور اطمینان از الزام فوق برای قطع اتصال با این سوئیچ ها،

اتصال کوتاه، به عنوان مثال، با t = 0.2 s، حفاظت باید با زمان 0.05-0.12 ثانیه کار کند و در صورت نیاز به خاموش شدن با t = 0.12 ثانیه و سوئیچ با زمان عملیات حفاظتی 0.08 ثانیه کار می کند. نباید از 0.04 ثانیه تجاوز کند.

حفاظت هایی که تا 0.1-0.2 ثانیه کار می کنند سریع الاثر در نظر گرفته می شوند. حفاظت مدرن با سرعت بالا می تواند با زمان 0.02-0.04 ثانیه کار کند.

نیاز به سرعت در برخی موارد یک شرط تعیین کننده است که پایداری عملکرد موازی نیروگاه ها و سیستم های قدرت را تضمین می کند.

ایجاد حفاظت انتخابی با سرعت بالا یک کار مهم و دشوار در فناوری حفاظت رله است. این محافظ ها بسیار پیچیده و گران هستند، بنابراین باید فقط در مواردی استفاده شوند که حفاظت های تاخیر زمانی ساده تر، سرعت عمل لازم را فراهم نمی کنند.

به منظور سادگی، استفاده از محافظ های ساده با سرعت بالا مجاز است که گزینش پذیری لازم را فراهم نمی کند. در این حالت برای تصحیح غیر انتخابی بودن، از بسته شدن مجدد خودکار استفاده می شود که به سرعت بخش غیرانتخابی سیستم را برمی گرداند.

ج) حساسیت

نام:اتوماسیون ریزپردازنده و حفاظت رله سیستم های قدرت الکتریکی، ویرایش دوم
ناشر:شناسه MPEI
دیاکوف A.F.، Ovcharenko N.I.
شابک: 978-5-383-00467-8
سال: 2010
صفحات: 336
قالب: pdf، djvu
اندازه: 69.2 مگابایت
زبان:روسی

درباره کتاب:
در کتاب اتوماسیون ریزپردازنده و حفاظت رله سیستم های قدرت الکتریکیدر مورد سیستم های قدرت الکتریکی صحبت می کند - روش های عملیات، اصول عملیات. این نمودارهای ساختاری و چند منظوره دستگاه های ریزپردازنده را برای اتوماسیون اضطراری و حفاظت رله از مدرن ترین پیشرفت های روسیه ارائه می دهد.

پیشگفتار
معرفی
فصل اول. اندازه گیری تبدیل پارامترهای عملیاتی به سیگنال های اطلاعات اتوماسیون ریزپردازنده و حفاظت رله سیستم های الکتریکی
1.1. هدف و انواع تبدیل اندازه گیری
1.2. نرم افزار مبدل های اندازه گیری پارامترهای اطلاعات سیگنال های ورودی
1.3. نرم افزار مبدل های اندازه گیری توان اکتیو و راکتیو
1.4. فیلترهای نرم افزاری برای اجزای متقارن
سوالات خودآزمایی
فصل دوم. همگام سازهای خودکار ریزپردازنده
2.1. همگام سازهای خودکار برای ژنراتورهای سنکرون
2.2. سنکرونایزر ریزپردازنده اتوماتیک نوع AS-M
2.3. ریزپردازنده سنکرونایزر خودکار "Sprint-M" نوع
سوالات خودآزمایی
فصل سه. تنظیم کننده های تحریک خودکار ریزپردازنده برای ژنراتورهای سنکرون
3.1. تحریک مدرن ژنراتورها
3.2. نمودار عملکرد کلی کنترل خودکار تحریک
3.3. تنظیم کننده های خودکار ریزپردازنده تحریک تریستور ژنراتورهای سنکرون
3.4. نرم افزار عناصر اندازه گیری تنظیم کننده های ریزپردازنده
3.5. ویژگی های تنظیم کننده تحریک خودکار ریزپردازنده KOSUR-Ts
3.6. ویژگی های کنترل دیجیتال تریستورهای محرک
3.7. الگوریتم عملکرد و بلوک دیاگرام تنظیم کننده های تحریک ریزپردازنده
3.8. کنترل کننده های تحریک خودکار تطبیقی
سوالات خودآزمایی
فصل چهار. کنترل خودکار ریزپردازنده تحریک ژنراتورهای ناهمزمان
4.1. ویژگی های کنترل تحریک و تحریک یک ژنراتور ناهمزمان
4.2. الگوریتم برای عملکرد تنظیم کننده خودکار
4.3. سیستم کنترل خودکار ریزپردازنده برای تحریک و توان یک ژنراتور ناهمزمان
سوالات خودآزمایی
فصل پنجم. تنظیم خودکار سرعت چرخش و توان فعال ژنراتورهای سنکرون
5.1. ویژگی های کنترل فرکانس و توان خودکار
5.2. ریزپردازنده سرعت اتوماتیک و کنترل کننده قدرت فعال
5.3. سیستم ریزپردازنده اتوماتیک برای تنظیم فرکانس و توان توربوژنراتورها
سوالات خودآزمایی
فصل ششم. تنظیم کننده های ولتاژ و توان راکتیو اتوماتیک برای جبران کننده های سنکرون و استاتیک
6.l. ویژگی های حالت های عملکرد جبران کننده های سنکرون و استاتیک
6.2. تحریک جبران کننده های سنکرون مدرن
6.3. کنترل کننده های توان راکتیو خودکار برای جبران کننده های سنکرون
6.4. کنترل کننده های توان راکتیو خودکار برای جبران کننده های استاتیکی
6.5. کنترل ریزپردازنده تحریک بدون جاروبک موتورهای الکتریکی قدرتمند سنکرون
سوالات خودآزمایی
فصل هفتم. حفاظت رله ریزپردازنده و اتوماسیون نیازهای کمکی نیروگاه ها و شبکه های الکتریکی با ولتاژ 6-35 کیلو ولت
7.1. انواع دستگاه های ریزپردازنده
7.2. عناصر اندازه گیری نرم افزار عمل رله
7.3. مجتمع های ریزپردازنده STC "Mekhanotronika"
7.4. پایانه های ریزپردازنده JSC RADIUS Avtomatika
7.5. پایانه های "IC "BRESLER"
7.6. ویژگی های حفاظت از راه دور و اتصال مجدد خودکار خطوط 35 کیلو ولت
7.7. ریزش فرکانس خودکار و راه اندازی مجدد فرکانس
7.8. تسریع روشن شدن خودکار ذخیره
سوالات خودآزمایی
فصل هشتم. حفاظت رله ریزپردازنده یکپارچه و اتوماسیون ژنراتورها و ترانسفورماتورهای سنکرون
8.1. انواع و ویژگی ها
8.2. حفاظت ریزپردازنده و اتوماسیون ژنراتورها و ترانسفورماتورهای سنکرون
8.3. ویژگی های حفاظت یکپارچه ریزپردازنده
8.4. ویژگی های اتوماسیون ریزپردازنده یکپارچه با حفاظت
8.5. حفاظت ریزپردازنده و اتوماسیون ترانسفورماتورها
8.b. ویژگی های حفاظت ریزپردازنده و اتوماسیون ترانسفورماتورهای STC "Mekhanotronika"
8.7. حفاظت ریزپردازنده ترانسفورماتور "IC "Bresler"
8.8. حفاظت ریزپردازنده و اتوماسیون ترانسفورماتورهای نوع سیریوس
8.9. ویژگی های حفاظت ریزپردازنده و اتوماسیون اتوترانسفورماتورهای فشار قوی و فوق بالا 000 NPP "EKRA"
سوالات خودآزمایی
فصل نهم. حفاظت رله ریزپردازنده خطوط برق فشار قوی و فوق العاده بالا
9.1. انواع و ویژگی ها. پایانه های یکپارچه
9.2. فیلتر ریزپردازنده جهت حفاظت فرکانس بالا
9.3. حفاظت فرکانس بالا فاز دیفرانسیل مبتنی بر ریزپردازنده
9.4. پایانه های حفاظت دیفرانسیل فاز ریزپردازنده
9.5. حفاظت از خطوط برق مبتنی بر فاصله و ترتیب جریان صفر مبتنی بر ریزپردازنده
سوالات خودآزمایی
فصل دهم. اتوماسیون اضطراری مبتنی بر ریزپردازنده برای خطوط برق با ولتاژ بالا و فوق بالا
10.1. انواع اتوماسیون ریزپردازنده
10.2. راه اندازی مجدد خودکار ریزپردازنده
10.3. راه اندازی مجدد خودکار تک فاز نرم افزار
10.4. دستگاه ریزپردازنده برای نظارت بر خاموش شدن قوس الکتریکی و فعال سازی موفقیت آمیز فاز قطع شده در یک طرف
10.5. عمل راه اندازی مجدد خودکار تک فاز
10.6. اتوماسیون ریزپردازنده محدودیت های افزایش ولتاژ
10.7. دستگاه های خودکار مبتنی بر ریزپردازنده برای شناسایی مکان های خطا در خطوط برق
10.8. ضبط خودکار گذراهای الکترومغناطیسی
سوالات خودآزمایی
فصل یازدهم. اتوماسیون ریزپردازنده برای جلوگیری از ناپایداری
11.1. ویژگی های اجرای ریزپردازنده دوز خودکار و ذخیره اقدامات کنترل اضطراری
11.2. پانل اتوماسیون کنترل پایداری مبتنی بر ریزپردازنده
11.3. مجموعه نرم افزار و سخت افزار ریزپردازنده برای دوز خودکار و ذخیره اقدامات کنترل اضطراری
11.4. دستگاه کنترل اضطراری ریزپردازنده SMART-PA
11.5. عملکرد و توسعه اتوماسیون ریزپردازنده برای جلوگیری از ناپایداری
سوالات خودآزمایی
فصل دوازدهم. اتوماسیون ریزپردازنده برای حذف حالت ناهمزمان
12.1. هدف و انواع دستگاه های اتوماتیک
12.2. علائم الکتریکی حالت ناهمزمان
12.3. گزینه هایی برای اتوماسیون ریزپردازنده برای حذف حالت ناهمزمان
12.4. اتوماسیون ریزپردازنده 000 "ABB Automation"
12.5. اتوماسیون ریزپردازنده دانشگاه فنی ایالتی خاور دور
12.6. اتوماسیون ریزپردازنده JSC "Institute "Energosetproekt"
سوالات خودآزمایی
فصل سیزدهم. سیستم های کنترل خودکار نیروگاه ها و سیستم های قدرت
13.1. هدف و اصول اجرای کنترل خودکار نیروگاه ها
13.2. سیستم کنترل خودکار ریزپردازنده برای نیروگاه های برق آبی
13.3. سیستم کنترل خودکار ریزپردازنده برای نیروگاه های حرارتی
13.4. اجرای فنی سیستم کنترل خودکار بخش الکتریکی نیروگاه های حرارتی
13.5. سیستم دیجیتال اتوماتیک برای کنترل فرکانس و توان فعال سیستم برق
سوالات خودآزمایی
کتابشناسی - فهرست کتب

(سند)

n1.doc

R E L E Y N A Y

حفاظت

ویرایش پنجم،

بازیافت شده

مورد تایید وزارت

انرژی و برق رسانی اتحاد جماهیر شوروی

به عنوان کمک آموزشی

برای دانشجویان انرژی

و آموزشکده های فنی ساختمان انرژی
"انرژی" مسکو 1974
6P2.11

UDC 621.316..925 (075)

چرنوبرووف N.V.

چ-49حفاظت رله. کتاب درسی برای آموزشکده های فنی.

اد. پنجم، تجدید نظر شده و اضافی م.، «انرژی»، 1974. 680 ص. با مریض
این کتاب به بررسی حفاظت رله ای شبکه های الکتریکی، تجهیزات نیروگاهی و شینه های توزیع می پردازد. چاپ چهارم کتاب در سال 1971 منتشر شد.

این کتاب به عنوان یک کتاب درسی برای دانشجویان دانشکده های مهندسی قدرت در نظر گرفته شده است و می تواند برای دانشجویان دانشگاه های برق و برق و همچنین مهندسان و تکنسین های مرتبط با بهره برداری، نصب و طراحی حفاظت رله ای نیروگاه ها و شبکه ها مورد استفاده قرار گیرد. .
30311-601

051(01)-74

75-74 6P2.11

انتشارات "انرژی"، 1974.

پیشگفتار چاپ پنجم
حفاظت رله ای به طور خودکار آسیب و شرایط غیرعادی در قسمت الکتریکی سیستم های قدرت را از بین می برد و مهمترین اتوماسیون تضمین کننده عملکرد مطمئن و پایدار آنها است.

در سیستم‌های انرژی مدرن، اهمیت حفاظت رله‌ای به‌ویژه به دلیل رشد سریع قدرت سیستم‌های انرژی، متحد شدن آنها به سیستم‌های متصل الکتریکی واحد در چندین منطقه، کل کشور و حتی چندین ایالت افزایش می‌یابد.

ویژگی سیستم های انرژی مدرن، توسعه شبکه های فشار قوی و فوق قوی است که به کمک آنها سیستم های انرژی به هم متصل شده و جریان های بزرگ انرژی الکتریکی از نیروگاه های قدرتمند به مراکز مصرف بزرگ منتقل می شود.

در اتحاد جماهیر شوروی، بر اساس شبکه های 500 کیلوولت، سیستم یکپارچه انرژی کشور (UES) ایجاد می شود، انتقال قدرتمند و توسعه یافته 500-750 کیلو ولت ساخته می شود و در آینده نزدیک برنامه ریزی شده است که ایجاد شود. حتی انتقال قوی تر از 1150 کیلوولت جریان متناوب و 1500 کیلو ولت جریان مستقیم، بزرگترین نیروگاه های حرارتی، هیدرولیک و هسته ای، قدرت واحدهای انرژی در حال افزایش است. بر این اساس، توان پست های برق افزایش می یابد، پیکربندی شبکه های الکتریکی پیچیده تر می شود و بار آنها افزایش می یابد.

بارهای در حال رشد، افزایش طول خطوط انتقال نیرو و سفت شدن الزامات برای پایداری سیستم های قدرت، شرایط عملیاتی حفاظت رله را پیچیده می کند و الزامات سرعت، حساسیت و قابلیت اطمینان آن را افزایش می دهد. در این راستا، روند مستمر توسعه و بهبود فناوری حفاظت رله، با هدف ایجاد حفاظت بیشتر و پیشرفته تر که نیازهای انرژی مدرن را برآورده می کند، وجود دارد.

حفاظ های جدیدی برای انتقال برق از راه دور ولتاژ فوق العاده بالا، برای ژنراتورهای بزرگ، ترانسفورماتورها و واحدهای برق در حال ایجاد و بهره برداری هستند. حفاظت های فاصله ای با ویژگی های پیچیده در حال توسعه است که امکان دستیابی به یک راه حل بهینه برای یک مشکل بسیار پیچیده را فراهم می کند - تنظیم قابل اعتماد حفاظت در برابر بار و نوسانات در حالی که حساسیت کافی را در طول اتصال کوتاه حفظ می کند. به دنبال راه هایی برای بهبود انسداد در برابر نوسانات و آسیب در مدارهای ولتاژ هستند. روش‌های رزرو خرابی محافظ‌ها و سوئیچ‌ها در حال بهبود است. روند به سمت کنار گذاشتن رله های الکترومکانیکی و سوئیچ به سیستم های استاتیک و غیر تماسی به طور فزاینده ای آشکار می شود.

در این راستا، به طور گسترده ای در دستگاه های حفاظت رله برای دستگاه های نیمه هادی (دیود، ترانزیستور، تریستور) استفاده می شود. طرح های رله بر اساس عناصر مغناطیسی در حال توسعه هستند. سعی می شود از رله های تماسی استفاده شود که قابل اعتمادتر از طرح های الکترومکانیکی معمولی هستند. چنین رله‌هایی شامل کنتاکت‌های کنترل‌شده مغناطیسی مهر و موم شده (سوئیچ‌های نی) هستند که رله‌های بدون لنگر (مورد استفاده در فناوری رایانه) هستند. آنها با سرعت بالا، قابلیت اطمینان و اندازه کوچک مشخص می شوند. امکان استفاده از کامپیوتر دیجیتال برای انجام عملکردهای حفاظت رله در حال بررسی است.

استفاده از رایانه دیجیتال برای محاسبه تنظیمات حفاظتی به طور فزاینده ای ضروری می شود، زیرا چنین محاسباتی در سیستم های قدرت مدرن بسیار کار بر و زمان بر است.

در ارتباط با افزایش جریان های اتصال کوتاه ناشی از افزایش ظرفیت تولید سیستم های قدرت، مسائل مربوط به دقت تبدیل جریان های اولیه تامین کننده عناصر اندازه گیری حفاظت رله مطرح می شود. برای حل این مشکل مطالعاتی در مورد رفتار ترانسفورماتورهای جریان انجام می شود، امکان افزایش دقت آنها بررسی می شود، روش های عملی برای محاسبه خطاهای ترانسفورماتورهای جریان در حال توسعه است و روش های جدید و دقیق تر تبدیل جریان های اولیه در حال جستجو

در آماده سازی برای انتشار مجدد کتاب، نویسنده به دنبال بازتاب تحولات جدید در فناوری داخلی در زمینه های توسعه آن بود که در بالا ذکر شد. این کتاب شامل حفاظت ها و راه حل های فنی جدیدی است که قبلاً در عمل کاربرد پیدا کرده اند یا چشم انداز واقعی کاربرد دارند. با در نظر گرفتن این موضوع، در فصل سوم که به ترانسفورماتورهای جریان اختصاص دارد، به فصل پانزدهم که اصول حفاظت ژنراتورها را بیان می کند و فصل هفدهم مربوط به حفاظت واحدها، تغییرات و اضافاتی ایجاد شده است. تغییرات و شفاف‌سازی‌هایی در فصل‌های باقی‌مانده انجام شده است که عمدتاً با هدف بهبود ارائه است.

نویسنده از منتقد کتاب T. N. Dorodnova برای تعدادی از نظرات مفید تشکر می کند. نویسنده درخواست می کند که تمام خواسته ها و نظرات به آدرس: 113114، مسکو، خاکریز Shlyuzovaya، 10، انتشارات "Energia" ارسال شود.

1. 
   هدف از حفاظت رله

در سیستم های انرژی ممکن است آسیب و شرایط عملکرد غیرعادی تجهیزات الکتریکی نیروگاه ها و پست ها، تابلو برق آنها، خطوط برق و تاسیسات الکتریکی مصرف کنندگان انرژی الکتریکی رخ دهد.

آسیب در بیشتر موارد با افزایش قابل توجه جریان و کاهش عمیق ولتاژ در عناصر سیستم قدرت همراه است.

جریان افزایش یافته مقدار زیادی گرما ایجاد می کند و باعث تخریب در محل خطا و گرم شدن خطرناک خطوط و تجهیزات سالمی می شود که این جریان از آن عبور می کند.

کاهش ولتاژ باعث اختلال در عملکرد عادی مصرف کنندگان برق و پایداری عملکرد موازی ژنراتورها و سیستم قدرت به طور کلی می شود.

شرایط غیرعادی معمولاً منجر به انحراف مقادیر ولتاژ، جریان و فرکانس از مقادیر مجاز می شود. هنگامی که فرکانس و ولتاژ کاهش می یابد، خطر اختلال در عملکرد عادی مصرف کنندگان و پایداری سیستم قدرت وجود دارد، در حالی که افزایش ولتاژ و جریان تهدید به آسیب رساندن به تجهیزات و خطوط برق می شود.

بدین ترتیب، آسیب باعث اختلال در عملکرد سیستم برق و مصرف کنندگان برق می شود و شرایط غیرعادی امکان آسیب یا اختلال در سیستم برق را ایجاد می کند.

برای اطمینان از عملکرد عادی سیستم انرژی و مصرف کنندگان برق، لازم است محل آسیب را در سریع ترین زمان ممکن از شبکه سالم جدا کرده و از این طریق شرایط عملیاتی عادی را بازیابی و تخریب در محل آسیب متوقف شود.

اگر انحراف از حالت عادی به موقع تشخیص داده شود و اقداماتی برای رفع آن انجام شود (مثلاً کاهش جریان در هنگام افزایش، کاهش ولتاژ در هنگام افزایش و غیره) می توان از عواقب خطرناک حالت های غیرعادی نیز جلوگیری کرد. ).

در این راستا نیاز به ایجاد و استفاده از دستگاه های اتوماتیکی وجود دارد که این عملیات را انجام داده و سیستم و عناصر آن را از پیامدهای خطرناک آسیب و شرایط غیرعادی محافظت کنند.

در ابتدا از فیوزها به عنوان محافظ استفاده می شد. اما با افزایش قدرت و ولتاژ تاسیسات الکتریکی و پیچیده تر شدن مدارهای کلیدزنی آنها، این روش حفاظت ناکافی شد، به همین دلیل است که دستگاه های حفاظتی با استفاده از ماشین های اتوماتیک ویژه - رله ها، به نام حفاظت رله، ایجاد شدند.

حفاظت رله نوع اصلی اتوماسیون الکتریکی است که بدون آن عملکرد عادی و قابل اعتماد سیستم های انرژی مدرن غیرممکن است.به طور مداوم وضعیت و حالت عملکرد کلیه عناصر سیستم قدرت را کنترل می کند و به وقوع آسیب و شرایط غیرعادی پاسخ می دهد.

هنگامی که آسیب رخ می دهد، حفاظت ناحیه آسیب دیده را با عمل بر روی کلیدهای برق ویژه ای که برای قطع جریان های خطا طراحی شده اند، شناسایی و از سیستم جدا می کند.

هنگامی که شرایط غیرعادی رخ می دهد، حفاظت آنها را شناسایی می کند و بسته به ماهیت تخلف، عملیات لازم برای بازگرداندن شرایط عادی را انجام می دهد یا سیگنالی را برای پرسنل وظیفه ارسال می کند.

در سیستم های الکتریکی مدرن، حفاظت رله ارتباط نزدیکی با اتوماسیون الکتریکی دارد، که برای بازیابی سریع خودکار عملیات عادی و تامین برق مصرف کنندگان طراحی شده است.

دستگاه های اصلی چنین اتوماسیونی عبارتند از: بازگیرهای خودکار (AR)، سوئیچ های خودکار برای منابع تغذیه و تجهیزات پشتیبان (AVR) و ریزش فرکانس خودکار (AFS).

اجازه دهید انواع اصلی آسیب ها و شرایط غیرعادی که در تاسیسات الکتریکی رخ می دهد و پیامدهای آنها را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.
1-2. آسیب در تاسیسات برقی

بیشتر خطاها در سیستم های الکتریکی منجر به اتصال کوتاه بین فازها یا به زمین می شود (شکل 1-1). در سیم پیچی ماشین های الکتریکی و ترانسفورماتورها علاوه بر اتصال کوتاه، بین پیچ های یک فاز، اتصال کوتاه نیز وجود دارد.

علل اصلی آسیب عبارتند از:

1) نقض عایق قطعات زنده ناشی از پیری، وضعیت نامناسب، اضافه ولتاژ، آسیب مکانیکی.

2) آسیب به سیم ها و تکیه گاه های خطوط برق ناشی از وضعیت نامناسب آنها، یخ، بادهای طوفانی، سیم های رقص و دلایل دیگر.

3) خطاهای پرسنل در حین عملیات (خاموش کردن جدا کننده ها تحت بار، روشن کردن آنها به زمین به اشتباه سمت چپ و غیره).

تمام آسیب ها نتیجه نقص طراحی یا نقص تجهیزات، کیفیت نامناسب ساخت آن، نقص نصب، خطاهای طراحی، مراقبت نامناسب یا نامناسب از تجهیزات، حالت های عملکرد غیرعادی تجهیزات، عملکرد تجهیزات در شرایطی است که برای آن وجود دارد. طراحی نشده بود بنابراین نمی توان خسارت را اجتناب ناپذیر دانست، اما در عین حال امکان وقوع آن را نیز نادیده گرفت.
اتصالات کوتاه(ک.ز) خطرناک ترین و شدیدترین نوع آسیب هستند. با اتصال کوتاه ه. d.s. Eمنبع تغذیه (ژنراتور) از طریق مقاومت نسبتاً کم ژنراتورها، ترانسفورماتورها و خطوط اتصال کوتاه می یابد (شکل 1-1، a - را ببینید. جیو ه)

بنابراین، در یک مدار اتصال کوتاه. d.s. یک جریان بزرگ رخ می دهد من به، جریان اتصال کوتاه نامیده می شود.

مدارهای کوتاه بسته به تعداد فازهای بسته به سه فاز، دو فاز و تک فاز تقسیم می شوند. برای اتصال کوتاه با و بدون زمین؛ اتصال کوتاه در یک یا دو نقطه شبکه (شکل 1-1).

با اتصال کوتاه به دلیل افزایش جریان، افت ولتاژ در عناصر سیستم افزایش می یابد، که منجر به کاهش ولتاژ در تمام نقاط شبکه می شود، زیرا ولتاژ در هر نقطه M (شکل 1-2، a) U M - E-I k z m ، جایی که E - e. d.s. منبع تغذیه، و z M مقاومت منبع تغذیه به نقطه M است.

بیشترین کاهش ولتاژ در اتصال کوتاه رخ می دهد. (نقطه K) و در مجاورت آن (شکل 1-2، a). در نقاط شبکه دور از محل خطا، ولتاژ به میزان کمتری کاهش می یابد.

در نتیجه اتصال کوتاه رخ می دهد. افزایش جریان و کاهش ولتاژ منجر به تعدادی عواقب خطرناک می شود:

الف) جریان اتصال کوتاه I k طبق قانون ژول-لنز گرما Q = kI k 2 rt را در مقاومت فعال r مداری که در طول زمان t از آن عبور می کند آزاد می کند.

در محل آسیب، این گرما و شعله قوس الکتریکی تخریب بزرگی ایجاد می کند که اندازه آن بیشتر است، جریان Ik و زمان t بیشتر است.

عبور از تجهیزات سالم و خطوط برق، جریان اتصال کوتاه. I k آنها را بالاتر از حد مجاز گرم می کند که می تواند باعث آسیب به عایق و قطعات زنده شود.

ب) کاهش ولتاژ در هنگام اتصال کوتاه. کار مصرف کنندگان را مختل می کند.

مصرف کننده اصلی برق موتورهای الکتریکی ناهمزمان هستند. گشتاور چرخشی موتورهای MD متناسب با مجذور ولتاژ U در پایانه های آنها است: Md = kU 2.

بنابراین با کاهش عمیق ولتاژ ممکن است گشتاور دورانی الکتروموتورها کمتر از ممان مقاومتی مکانیزم ها باشد که منجر به توقف آنها می شود.

عملکرد عادی تاسیسات روشنایی که دومین بخش قابل توجه مصرف کنندگان برق را تشکیل می دهند نیز با کاهش ولتاژ مختل می شود.

ماشین های محاسباتی و کنترلی که اخیراً به طور گسترده معرفی شده اند، به ویژه به افت ولتاژ حساس هستند.

ج) دومین و شدیدترین پیامد کاهش ولتاژ، نقض پایداری عملکرد موازی ژنراتورها است. این می تواند منجر به فروپاشی سیستم و از دست دادن برق برای تمام مصرف کنندگان آن شود.

دلایل این فروپاشی را می توان با استفاده از مثالی از سیستم نشان داده شده در شکل توضیح داد. 1-2، بدر حالت عادی، گشتاور مکانیکی توربین ها توسط گشتاور متقابل ایجاد شده توسط بار الکتریکی ژنراتورها متعادل می شود که در نتیجه سرعت چرخش تمامی توربوژنراتورها ثابت و برابر با سنکرون است. اگر اتصال کوتاه رخ دهد در نقطه K نزدیک اتوبوس های نیروگاه آولتاژ دو طرف آنها صفر می شود و در نتیجه بار الکتریکی و در نتیجه گشتاور متقابل ژنراتورها نیز صفر می شود. در همان زمان، همان مقدار بخار (یا آب) وارد توربین می شود و گشتاور آن بدون تغییر باقی می ماند. در نتیجه، سرعت چرخش توربو ژنراتور به سرعت شروع به افزایش خواهد کرد، زیرا تنظیم کننده سرعت توربین به کندی عمل می کند و نمی تواند از شتاب چرخش توربوژنراتورهای ایستگاه جلوگیری کند. آ.

ژنراتورهای ایستگاه در شرایط متفاوتی هستند که در.آنها از نقطه K فاصله دارند، بنابراین ولتاژ اتوبوس های آنها می تواند نزدیک به حالت عادی باشد. با توجه به اینکه ژنراتورهای نیروگاهی آتخلیه، کل بار سیستم بر روی ژنراتورهای ایستگاه B خواهد افتاد که ممکن است اضافه بار و کاهش سرعت چرخش را کاهش دهد. بنابراین، در نتیجه اتصال کوتاه. سرعت چرخش ژنراتورهای نیروگاهی آو که درمتفاوت می شود، که منجر به اختلال در عملکرد همزمان آنها می شود.

با اتصال کوتاه طولانی پایداری عملکرد موتورهای الکتریکی ناهمزمان نیز ممکن است مختل شود. هنگامی که ولتاژ کاهش می یابد، سرعت چرخش موتورهای الکتریکی ناهمزمان کاهش می یابد.

اگر لغزش از یک مقدار بحرانی فراتر رود، موتور وارد منطقه ای با عملکرد ناپایدار می شود، غلت می خورد و کاملاً ترمز می کند.

با افزایش لغزش، توان راکتیو مصرف شده توسط موتورهای ناهمزمان افزایش می یابد که می تواند منجر به اتصال کوتاه پس از خاموش شدن شود. به کمبود توان راکتیو و در نتیجه کاهش ولتاژ بهمن مانند در کل سیستم و توقف عملکرد آن.

تصادفات با نقض پایداری سیستم از نظر میزان آسیب وارده به منبع تغذیه شدیدترین هستند.

عواقب در نظر گرفته شده اتصال کوتاه نتیجه گیری فوق را تأیید کنید که آنها یک نوع آسیب جدی و خطرناک هستند که نیاز به خاموش شدن سریع دارند (به بند 1-4 مراجعه کنید).

خطای زمین یک فاز در شبکه با نول ایزولهیا یک سیم پیچ خاموش کننده قوس (AEC) که از طریق یک مقاومت بالا به زمین متصل شده است. در شکل 1-1، d می توان دید که خطای زمین باعث اتصال کوتاه نمی شود، زیرا e. d.s. Ea فاز آسیب دیده A با اتصال به زمین که در نقطه K ظاهر می شود، شنت نمی شود. جریان حاصل از 1 A در نقطه آسیب از طریق ظرفیت C سیم ها نسبت به زمین بسته می شود و بنابراین، به عنوان یک قاعده، مقدار کمی دارد، به عنوان مثال، چند ده آمپر. ولتاژهای خطی با این نوع آسیب بدون تغییر باقی می مانند (به فصل 9 مراجعه کنید).

با توجه به این، از نظر پیامدهای آن، یک خطای زمین تک فاز در شبکه های با یک خنثی ایزوله یا زمین شده از طریق یک DGK به طور قابل توجهی با اتصال کوتاه متفاوت است. بر عملکرد مصرف کنندگان تأثیر نمی گذارد و عملکرد همزمان ژنراتورها را مختل نمی کند. اما این نوع آسیب حالتی غیرعادی ایجاد می کند و باعث اضافه ولتاژ می شود که از نظر احتمال شکستن عایق نسبت به زمین دو فاز سالم و انتقال خطای زمین تک فاز به فاز خطرناک است. اتصال کوتاه به فاز (شکل 1، f).
1-3. حالت های غیر عادی
حالت های غیرعادی شامل مواردی است که با انحراف از مقادیر مجاز جریان، ولتاژ و فرکانس مرتبط است که برای تجهیزات یا عملکرد پایدار سیستم قدرت خطرناک است.

بیایید معمولی ترین حالت های غیر طبیعی را در نظر بگیریم.

الف) اضافه بار تجهیزات ناشی از افزایش جریان بالاتر از مقدار نامی. جریان نامی حداکثر جریان مجاز برای این تجهیزات برای مدت نامحدود است.

اگر جریان عبوری از تجهیزات بیش از مقدار نامی باشد، به دلیل گرمای اضافی ایجاد شده توسط آن، دمای قطعات زنده و عایق پس از مدتی از مقدار مجاز فراتر می رود که منجر به تسریع سایش عایق و آسیب آن می شود. زمان مجاز برای عبور جریان افزایش یافته بستگی دارد

از اندازه آنها ماهیت این وابستگی در شکل نشان داده شده است. 1-3 و با توجه به طراحی تجهیزات و نوع مواد عایق تعیین می شود. برای جلوگیری از آسیب دیدن تجهیزات در هنگام بارگیری بیش از حد، باید اقداماتی برای تخلیه یا خاموش کردن تجهیزات انجام شود.

ب) نوسانات در سیستم ها زمانی رخ می دهد که ژنراتورها (یا نیروگاه ها) که به صورت موازی کار می کنند از همگامی خارج شوند. آو که در(شکل 1-2، ب).هنگام نوسان، یک تغییر دوره ای ("نوسان") جریان و ولتاژ در هر نقطه از سیستم رخ می دهد. جریان در تمام عناصر شبکه اتصال ژنراتورهای خارج از هماهنگی آو که در،از صفر تا یک مقدار حداکثر چندین برابر بیشتر از مقدار معمولی در نوسان است. ولتاژ از حالت نرمال به حداقل مقدار معینی کاهش می یابد که در هر نقطه از شبکه مقدار متفاوتی دارد. در نقطه با،مرکز نوسان الکتریکی نامیده می شود، به صفر می رسد، در سایر نقاط شبکه ولتاژ کاهش می یابد، اما بالای صفر باقی می ماند و از مرکز نوسان افزایش می یابد. بابه منابع تغذیه آو که در.از نظر ماهیت تغییر در جریان و ولتاژ، نوسان شبیه یک اتصال کوتاه است. افزایش جریان باعث گرم شدن تجهیزات می شود و کاهش ولتاژ باعث اختلال در عملکرد تمام مصرف کنندگان سیستم می شود. چرخش یک حالت غیر طبیعی بسیار خطرناک است که بر عملکرد کل سیستم انرژی تأثیر می گذارد.

ج) افزایش ولتاژ بالاتر از مقدار مجاز معمولاً در هیدروژنراتورها زمانی اتفاق می افتد که بار آنها به طور ناگهانی خاموش شود. هیدروژنراتور بدون بار سرعت چرخش را افزایش می دهد که باعث افزایش e. d.s. استاتور به مقادیر خطرناک برای عایق بودن آن. حفاظت در چنین مواردی باید جریان تحریک ژنراتور را کاهش دهد یا آن را خاموش کند.

افزایش ولتاژی که برای عایق بندی تجهیزات خطرناک است نیز می تواند زمانی رخ دهد که خطوط برق طولانی با ظرفیت خازن بالا به صورت یک طرفه خاموش یا روشن شوند.

علاوه بر حالت های غیر طبیعی ذکر شده، موارد دیگری نیز وجود دارد که حذف آنها با استفاده از حفاظت رله امکان پذیر است.
1-4. الزامات اساسی برای حفاظت رله
/. الزامات حفاظت از K. 3.
الف) گزینش پذیری

گزینش پذیری یا گزینش پذیری حفاظت، توانایی خاموش شدن حفاظت در هنگام اتصال کوتاه است. فقط بخش آسیب دیده شبکه

در شکل 1-4 نمونه هایی از قطع خطای انتخابی را نشان می دهد. بنابراین، با اتصال کوتاه در نقطه به 1 محافظ باید خط آسیب دیده را با یک سوئیچ جدا کند که در V , یعنی سوئیچ نزدیک به محل آسیب. در این حالت، تمام مصرف کنندگان، به جز مصرف کنندگانی که از خط آسیب دیده تغذیه می شوند، فعال باقی می مانند.

در صورت اتصال کوتاه در نقطه K 2، با اقدام انتخابی حفاظت، خط آسیب دیده باید قطع شود من، خط II در کار باقی می ماند در طول چنین خاموشی، تمام مصرف کنندگان شبکه برق را حفظ می کنند. این مثال نشان می دهد که اگر یک پست توسط چندین خط به شبکه متصل شود، اتصال کوتاه قطعی انتخابی است. در یکی از خطوط به شما امکان می دهد اتصال این پست را با شبکه حفظ کنید و از این طریق از تامین برق بی وقفه برای مصرف کنندگان اطمینان حاصل کنید.

بنابراین، خاموش کردن انتخابی خطاها شرط اصلی برای اطمینان از منبع تغذیه مطمئن برای مصرف کنندگان است.اقدام غیر انتخابی حفاظت منجر به توسعه حوادث می شود. همانطور که در زیر نشان داده خواهد شد، خاموش کردن غیرانتخابی ممکن است مجاز باشد، اما فقط در مواردی که این امر بر اساس ضرورت دیکته شده باشد و بر منبع تغذیه مصرف کنندگان تأثیری نداشته باشد.
ب) سرعت عمل

قطع کردن اتصال کوتاه باید در سریع ترین زمان ممکن برای محدود کردن میزان تخریب تجهیزات، افزایش راندمان اتصال مجدد خودکار خطوط و شین ها، کاهش مدت زمان کاهش ولتاژ برای مصرف کنندگان و حفظ پایداری عملکرد موازی ژنراتورها، نیروگاه ها و سیستم قدرت به عنوان یک کل آخرین مورد از شرایط ذکر شده اصلی ترین است.

زمان قطع اتصال کوتاه مجاز (1-2، ب)با توجه به شرایط حفظ ثبات به تعدادی از عوامل بستگی دارد. مهم ترین آنها میزان ولتاژ باقیمانده در باس های نیروگاه ها و پست های هاب اتصال نیروگاه ها به سیستم برق است. هر چه ولتاژ باقیمانده کمتر باشد، احتمال ناپایداری بیشتر است و بنابراین، اتصال کوتاه سریعتر باید قطع شود. شدیدترین آنها از نظر شرایط پایداری اتصال کوتاه سه فاز است. و اتصال کوتاه دو فاز به زمیندر شبکه ای با یک نول زمینی جامد (شکل 1-2، a و d)، زیرا با این آسیب ها بیشترین کاهش در تمام ولتاژهای فاز به فاز رخ می دهد.

در سیستم های قدرت مدرن، برای حفظ پایداری، زمان قطع اتصال کوتاه بسیار کوتاه مورد نیاز است. بنابراین، به عنوان مثال، در خطوط برق 300-500 کیلو ولت، لازم است خطا را در عرض 0.1-0.12 ثانیه پس از وقوع آن قطع کنید، و در شبکه های 110-220 کیلوولت - در عرض 0.15-0.3 ثانیه. در شبکه های توزیع 6 و 10 کیلوولت، با مقاومت بالا، اتصال کوتاه از منابع برق جدا شده است. می توان در یک دوره تقریباً 1.5-3 ثانیه خاموش کرد، زیرا آنها باعث افت خطرناک ولتاژ در ژنراتورها نمی شوند و بنابراین بر پایداری سیستم تأثیر نمی گذارند. ارزیابی دقیق زمان خاموشی مجاز با استفاده از محاسبات پایداری ویژه انجام شده برای این منظور انجام می شود.

به عنوان یک معیار تقریبی (اندازه گیری) نیاز به استفاده از حفاظت با سرعت بالا، قوانین نصب برق (PUE) [L. 1] تعیین ولتاژ باقیمانده در اتوبوس های نیروگاه ها و پست های مرکزی در طول اتصال کوتاه سه فاز توصیه می شود. در نقطه شبکه مورد علاقه ما. اگر ولتاژ باقیمانده کمتر از 60 درصد ولتاژ نامی باشد، برای حفظ پایداری باید از خاموش شدن سریع استفاده کرد.آسیب، یعنی اعمال حفاظت سریع الاثر.

زمان خاموش شدن کل آسیب تی باز کن شامل زمان عملیات حفاظتی است تی 3 و زمان کارکرد سوئیچ تی V , قطع جریان اتصال کوتاه، یعنی. تی خاموش = تی آ + تی V. بنابراین، برای سرعت بخشیدن به خاموش شدن، لازم است که عملکرد هر دو محافظ و قطع کننده مدار تسریع شود. رایج ترین سوئیچ ها با زمان 0.15-0.06 ثانیه کار می کنند.

به منظور اطمینان از چنین سوئیچ هایی الزام فوق برای قطع اتصال کوتاه، به عنوان مثال، با تی = 0.2 ثانیه، حفاظت باید با زمان 0.05-0.12 ثانیه عمل کند و در صورت لزوم، با خاموش کردن تی = 0.12 ثانیه و عملکرد سوئیچ از 0.08 ثانیه، زمان عملیات حفاظتی نباید از 0.04 ثانیه تجاوز کند.

حفاظت هایی که تا 0.1-0.2 ثانیه کار می کنند سریع الاثر در نظر گرفته می شوند. حفاظت مدرن با سرعت بالا می تواند با زمان 0.02-0.04 ثانیه کار کند.

نیاز به سرعت در برخی موارد یک شرط تعیین کننده است که پایداری عملکرد موازی نیروگاه ها و سیستم های قدرت را تضمین می کند.

ایجاد حفاظت انتخابی با سرعت بالا یک کار مهم و دشوار در فناوری حفاظت رله است. این محافظ ها بسیار پیچیده و گران هستند، بنابراین باید فقط در مواردی استفاده شوند که حفاظت های تاخیر زمانی ساده تر، سرعت عمل لازم را فراهم نمی کنند.

به منظور سادگی، استفاده از محافظ های ساده با سرعت بالا مجاز است که گزینش پذیری لازم را فراهم نمی کند. در این حالت برای تصحیح غیر انتخابی بودن، از بسته شدن مجدد خودکار استفاده می شود که به سرعت بخش غیرانتخابی سیستم را برمی گرداند.
ج) حساسیت
برای اینکه محافظ به انحرافات از حالت عادی که در طول اتصال کوتاه رخ می دهد پاسخ دهد. (افزایش جریان، کاهش ولتاژ، و غیره)، باید حساسیت خاصی در محدوده تعیین شده عمل خود داشته باشد. هر حفاظت (به عنوان مثال، مندر شکل 1-5) باید آسیب را در آن ناحیه غیرفعال کند AB،برای محافظت از آن نصب شده است (بخش اول حفاظت من، و علاوه بر این، باید در صورت اتصال کوتاه عمل کند. در بخش بعدی، دوم آفتاب،محافظت شده توسط حفاظت II. عمل حفاظت در بخش دوم، افزونگی دوربرد نامیده می شود. لازم است اتصال کوتاه را قطع کنید. در صورت حفاظت II یا مدار شکن آفتاببه دلیل نقص کار نمی کند. رزرو سایت بعدی یک الزام مهم است.اگر برآورده نشد، با اتصال کوتاه. مکان روشن است آفتابو خرابی محافظ یا سوئیچ آن، آسیب قطع نشده باقی می ماند که منجر به اختلال در عملکرد مصرف کنندگان در سراسر شبکه می شود.

اقدام حفاظتی مندر اتصال کوتاه در بخش سوم مورد نیاز نیست، زیرا اگر حفاظت از بخش سوم یا سوئیچ آن از کار بیفتد، حفاظت باید عمل کند II. خرابی همزمان حفاظت در دو بخش (سوم و دوم) بعید است و بنابراین چنین موردی در نظر گرفته نمی شود.

برخی از انواع حفاظت، به دلیل اصل عمل خود، فراتر از بخش اول کار نمی کنند. حساسیت چنین محافظ هایی باید عملکرد قابل اعتماد آنها را در بخش اول تضمین کند. برای اطمینان از افزونگی بخش دوم در این مورد، حفاظت اضافی نصب می شود که به آن پشتیبان می گویند.

هر محافظ باید نه تنها با یک اتصال کوتاه فلزی، بلکه با اتصال کوتاه از طریق مقاومت انتقال ناشی از قوس الکتریکی نیز کار کند.

حساسیت محافظ باید به حدی باشد که در صورت اتصال کوتاه بتواند عمل کند. در حالت های حداقل سیستم، یعنی در چنین حالت هایی که تغییر در مقداری که حفاظت به آن پاسخ می دهد (جریان، ولتاژ و غیره) کوچکترین خواهد بود. به عنوان مثال، اگر در ایستگاه A (شکل 1-5) یک یا چند ژنراتور خاموش باشد، جریان اتصال کوتاه است. کاهش می یابد، اما حساسیت محافظ باید برای کار در این حالت حداقل کافی باشد.

بنابراین، حساسیت محافظ باید به حدی باشد که در طول اتصال کوتاه عمل کند. در انتهای منطقه ایجاد شده برای آن در حالت حداقل سیستم و در هنگام اتصال کوتاه از طریق قوس الکتریکی.

حساسیت حفاظت معمولاً با ضریب حساسیت مشخص می شود به ساعت : برای حفاظت هایی که به جریان اتصال کوتاه پاسخ می دهند،

د) قابلیت اطمینان

الزامات قابلیت اطمینان این است حفاظت بایددر هنگام اتصال کوتاه به طور قابل اعتماد کار کنید. در حدود تعیین شده برای آنمناطق و نباید در حالت هایی که در آن به اشتباه عمل کنندکار او در نظر گرفته نشده است.

نیاز به قابلیت اطمینان بسیار مهم است. عمل نکردن یا عملکرد نادرست هر گونه حفاظتی همیشه منجر به خاموش شدن بیشتر و گاهی اوقات منجر به حوادث در سطح سیستم می شود.

مثلا با اتصال کوتاه در نقطه به(شکل 1-6) و شکست حفاظت در 1حفاظت کار خواهد کرد VZ،در نتیجه پست های // و /// علاوه بر این خاموش می شوند و در صورت عملکرد نادرست در حالت حفاظت عادی در ساعت 4در نتیجه قطع شدن خط L4مصرف کنندگان پست های /، //، /// و IV. بنابراین، حفاظت غیرقابل اعتماد خود منبع حوادث می شود.

قابلیت اطمینان حفاظت با سادگی مدار، کاهش تعداد رله ها و تماس ها در آن، سادگی طراحی و کیفیت ساخت رله ها و سایر تجهیزات، کیفیت مواد نصب و راه اندازی، خود نصب تضمین می شود. و اتصالات تماس، و همچنین مراقبت از آن در طول عملیات.

اخیراً روش‌هایی برای ارزیابی و تحلیل قابلیت اطمینان دستگاه‌های حفاظت رله با استفاده از نظریه احتمال توسعه داده شده است [L. 33]،

در اتحاد جماهیر شوروی، اصول کلی حفاظت رله توسط PUE [L. 1، طرح های حفاظتی معمولی رله و محاسبه آنها - "راهنمای حفاظت رله" [L. 2-61.

II. الزامات حفاظت در برابر آلپ های غیرعادیایکسحالت ها

این حفاظت ها و همچنین حفاظت در برابر اتصال کوتاه باید دارای گزینش پذیری، حساسیت کافی و قابلیت اطمینان باشند. اما سرعت عمل از این حفاظت ها، به عنوان یک قاعده، مورد نیاز نیست.

مدت زمان محافظت در برابر شرایط غیرعادی به ماهیت حالت و پیامدهای آن بستگی دارد. اغلب شرایط غیرعادی ماهیت کوتاه مدت دارند و به خودی خود از بین می روند، به عنوان مثال، اضافه بار کوتاه مدت هنگام راه اندازی یک موتور الکتریکی ناهمزمان. در چنین مواردی، خاموش شدن سریع نه تنها ضروری نیست، بلکه ممکن است به مصرف کنندگان آسیب برساند. بنابراین، خاموش کردن تجهیزات در حالت غیرعادی باید تنها زمانی انجام شود که خطر واقعی برای تجهیزات محافظت شده وجود داشته باشد، یعنی در بیشتر موارد با تاخیر زمانی.

در مواردی که حذف شرایط غیرعادی می تواند توسط پرسنل وظیفه انجام شود، محافظت در برابر شرایط غیرعادی می تواند تنها با تأثیر روی سیگنال انجام شود.

1-5. عناصر حفاظتی، رله ها و انواع آنها

به طور معمول، دستگاه های حفاظت رله از چندین رله تشکیل شده است که طبق یک مدار خاص به یکدیگر متصل می شوند.

رله یک دستگاه خودکار است که با مقدار معینی از مقدار ورودی که روی آن اثر می‌کند وارد عمل می‌شود.

در فن آوری رله، رله های با تماس - الکترومکانیکی، بدون تماس - در نیمه هادی ها یا عناصر فرومغناطیسی استفاده می شود. اولین ها هنگام فعال شدن، مخاطبین را بسته یا باز می کنند. برای دوم - در مقدار معینی از مقدار ورودی ایکسمقدار خروجی به طور ناگهانی تغییر می کند y،به عنوان مثال ولتاژ (شکل 1-7، آ).

هر مجموعه حفاظتی و مدار آن به دو بخش راکتیو و منطقی تقسیم می شود.

بخش واکنش دهنده (یا اندازه گیری) اصلی است، از رله های اصلی تشکیل شده است که به طور مداوم اطلاعاتی در مورد وضعیت عنصر محافظت شده دریافت می کند و با ارسال دستورات مناسب به قسمت منطقی حفاظت در برابر آسیب یا شرایط غیرعادی واکنش نشان می دهد.

بخش منطقی (یا عملیاتی) کمکی است؛ دستورات بخش واکنش‌دهنده را درک می‌کند و اگر مقدار، توالی و ترکیب آنها با یک برنامه مشخص مطابقت داشته باشد، عملیات از پیش برنامه‌ریزی‌شده را انجام می‌دهد و یک پالس کنترلی برای خاموش کردن کلیدهای مدار ارائه می‌کند. بخش منطقی را می توان با استفاده از رله یا مدارهای الکترومکانیکی با استفاده از دستگاه های الکترونیکی - لوله یا نیمه هادی پیاده سازی کرد.

مطابق با این تقسیم بندی وسایل حفاظتی، رله ها نیز به دو گروه تقسیم می شوند: رله های اصلی که به آسیب پاسخ می دهند و کمکی که به دستور اولی عمل می کنند و در قسمت منطقی مدار استفاده می شوند.

نشانه ای از ظهور یک اتصال کوتاه. می تواند به عنوان افزایش جریان عمل کند من، افت ولتاژ U و کاهش مقاومت ناحیه حفاظت شده که با نسبت ولتاژ به جریان در یک نقطه معین از شبکه مشخص می شود: z= U/ من.

بر این اساس، موارد زیر به عنوان رله های پاسخگو استفاده می شوند: رله های جریانی که به مقدار جریان پاسخ می دهند. رله های ولتاژ که به سطوح ولتاژ پاسخ می دهند و رله های مقاومتی که به تغییرات مقاومت پاسخ می دهند.

در ترکیب با رله های نشان داده شده، اغلب از رله های قدرت استفاده می شود که به بزرگی و جهت (علامت) برق اتصال کوتاه عبوری از محل نصب حفاظت پاسخ می دهند.

رله هایی که با افزایش مقدار واکنش نشان می دهند حداکثر و رله هایی که با کاهش این مقدار کار می کنند حداقل نامیده می شوند.

برای محافظت در برابر شرایط غیرعادی و همچنین برای محافظت در برابر اتصال کوتاه از رله های جریان و ولتاژ استفاده می شود. اولی به عنوان رله ای عمل می کند که به اضافه بار پاسخ می دهد و دومی - به افزایش یا کاهش خطرناک ولتاژ در شبکه. علاوه بر این، تعدادی از رله های ویژه استفاده می شود، به عنوان مثال، رله های فرکانس که در صورت کاهش یا افزایش غیرقابل قبول فرکانس کار می کنند. رله های حرارتی که به افزایش گرمای تولید شده توسط جریان در هنگام اضافه بار پاسخ می دهند و برخی دیگر.

رله های کمکی عبارتند از: رله های زمان، که برای کاهش سرعت حفاظت عمل می کنند. رله های نشانگر - برای سیگنال دهی و ضبط اقدامات حفاظتی. رله های میانی، عمل رله های اصلی را به قطع کننده های مدار باز منتقل می کنند و برای ارتباط متقابل بین عناصر حفاظتی خدمت می کنند.

هر رله را می توان به دو بخش تشخیص و اجرا تقسیم کرد. عنصر حسگر در سازه های الکترومکانیکی دارای سیم پیچی است که بسته به نوع رله (جریان یا ولتاژ) از جریان یا ولتاژ عنصر محافظت شده تغذیه می شود.

رله های قدرت و رله های مقاومتی دارای دو سیم پیچ (جریان و ولتاژ) هستند. از طریق سیم‌پیچ‌های رله، تغییری در کمیت الکتریکی که به آن واکنش نشان می‌دهد را درک می‌کند.

عنصر محرک یک رله الکترومکانیکی یک سیستم متحرک است که تحت تأثیر نیروهای ایجاد شده توسط عنصر حسگر حرکت می کند و بر روی کنتاکت های رله اثر می گذارد و باعث بسته شدن یا باز شدن آنها می شود.

همچنین رله هایی وجود دارند که در آنها سیستم متحرک مستقیماً به صورت مکانیکی عمل می کند تا کلید را باز کند؛ این گونه رله ها کنتاکت ندارند.