N. V. Černobrovov

RELEJNA ZAŠTITA

PETO IZDANJE, REVIZIRANO

Odobreno od strane Ministarstva energetike i elektrifikacije SSSR-a

kao pomoć u nastavi za studente energetike

i energetske građevinske tehničke škole

“ENERGIJA” MOSKVA 1974

UDK 621.316..925 (075)

Černobrovov N.V.

Ch-49 Relejna zaštita. Udžbenik za tehničke škole. ur. 5., revidirano i dodatni M., “Energija”, 1974. 680 str. S bolesnim.

U knjizi je obrađena relejna zaštita električnih mreža, opreme elektrana i razvodnih sabirnica. godine izašlo je četvrto izdanje knjige

Knjiga je namijenjena kao udžbenik studentima elektrotehničkih visokih škola, a mogu je koristiti studenti elektrotehnike i elektroenergetike, kao i inženjeri i tehničari uključeni u pogon, montažu i projektiranje relejne zaštite elektroenergetskih postrojenja i mreža. .

30311-601 051(01)-74

Izdavačka kuća "Energija", 1974

PREDGOVOR PETOM IZDANJU

Relejna zaštita automatski otklanja oštećenja i nenormalna stanja u elektroenergetskom dijelu elektroenergetskih sustava i najvažnija je automatika koja osigurava njihov pouzdan i stabilan rad.

U U suvremenim energetskim sustavima značaj relejne zaštite posebno raste zbog brzog rasta snage energetskih sustava, njihovog objedinjavanja u jedinstvene električno povezane sustave unutar više regija, cijele zemlje, pa čak i nekoliko država.

Karakteristika suvremenih energetskih sustava je razvoj mreža visokog i ultravisokog napona, pomoću kojih se energetski sustavi međusobno povezuju i prenose veliki tokovi električne energije od moćnih elektrana do velikih potrošačkih centara.

U U Sovjetskom Savezu, na temelju mreža od 500 kV, stvara se Jedinstveni energetski sustav zemlje (UES), grade se snažni i dugi dalekovodi 500-750 kV, au skoroj budućnosti planira se stvoriti još snažniji prijenosnici 1150 kV izmjenične struje i 1500 kV istosmjerne struje, grade se najveće termo, hidrauličke i nuklearne elektrane, a kapacitet energetskih jedinica je povećavajući se. Sukladno tome, snaga trafostanica raste, konfiguracija električnih mreža postaje složenija i njihovo opterećenje se povećava.

Rastuća opterećenja, povećanje duljine dalekovoda i pooštravanje zahtjeva za stabilnošću elektroenergetskih sustava kompliciraju uvjete rada relejne zaštite i povećavaju zahtjeve za njezinu brzinu, osjetljivost i pouzdanost. S tim u vezi, kontinuirano se odvija proces razvoja i usavršavanja tehnologije relejne zaštite, s ciljem stvaranja sve naprednije zaštite koja zadovoljava zahtjeve suvremene energetike.

Izrađuju se i puštaju u rad nove zaštite za prijenos električne energije ultravisokog napona na velike udaljenosti, za velike generatore, transformatore i agregate. Razvijaju se distantne zaštite složenih karakteristika koje omogućuju postizanje optimalnog rješenja vrlo složenog problema - pouzdanog odgađanja zaštite od opterećenja i ljuljanja uz zadržavanje dovoljne osjetljivosti kod kratkih spojeva. Traže se načini poboljšanja blokade protiv oscilacija i oštećenja u naponskim krugovima. Unapređuju se metode rezerviranja kvarova zaštita i sklopki. Trend napuštanja elektromehaničkih releja i prelaska na statičke, beskontaktne sustave postaje sve jasniji.

U tom smislu, naširoko se koristi u relejnim zaštitnim uređajima za poluvodičke uređaje (diode, tranzistori, tiristori). Razvijaju se dizajni releja temeljeni na magnetskim elementima. Pokušava se koristiti kontaktne releje koji su pouzdaniji od konvencionalnih elektromehaničkih dizajna. Takvi releji uključuju zapečaćene magnetski kontrolirane kontakte (reed prekidače), koji su releji bez sidra (koriste se u računalnoj tehnologiji). Karakterizira ih velika brzina, pouzdanost i mala veličina. Razmatra se mogućnost korištenja digitalnog računala za obavljanje funkcija relejne zaštite.

Sve je nužnije korištenje digitalnog računala za izračunavanje postavki zaštite, budući da su takvi proračuni u modernim elektroenergetskim sustavima vrlo radno intenzivni i dugotrajni.

U vezi s povećanjem struja kratkog spoja uzrokovanih povećanjem proizvodnog kapaciteta elektroenergetskih sustava, pitanja točnosti transformacije primarnih struja koje napajaju mjerne elemente relejne zaštite postaju relevantna. Da bi se riješio ovaj problem, provode se studije o ponašanju strujnih transformatora, proučavaju se mogućnosti povećanja njihove točnosti, razvijaju se praktične metode za proračun pogrešaka strujnih transformatora, a razvijaju se i nove, preciznije metode za transformaciju primarnih struja. tražio.

U pripremi za ponovno izdanje knjige, autor je nastojao odraziti nova dostignuća u domaćoj tehnologiji u gore navedenim područjima njezina razvoja. Knjiga uključuje nove zaštite i tehnička rješenja koja su već našla primjenu u praksi ili imaju realnu perspektivu primjene. Imajući to u vidu, izmjene i dopune su napravljene u trećem poglavlju, posvećenom strujnim transformatorima, u poglavlju petnaest, koje postavlja načela zaštite generatora, iu poglavlju sedamnaest, koje se odnosi na zaštitu jedinica. Promjene i pojašnjenja su napravljena u preostalim poglavljima, uglavnom s ciljem poboljšanja prezentacije.

Autor izražava zahvalnost recenzentici knjige T. N. Dorodnovoj na nizu korisnih komentara. Autor traži da se sve želje i komentari šalju na adresu: 113114, Moskva, Shlyuzovaya nasip, 10, Izdavačka kuća "Energia".

POGLAVLJE PRVO

OPĆI POJMOVI O RELEJNOJ ZAŠTITI

1-1.NAMJENA RELEJNE ZAŠTITE

U energetskim sustavima može doći do oštećenja i neuobičajenih uvjeta rada električne opreme elektrana i trafostanica, njihove sklopne opreme, vodova i električnih instalacija potrošača električne energije.

Oštećenje je u većini slučajeva popraćeno značajnim povećanjem struje i dubokim smanjenjem napona u elementima elektroenergetskog sustava.

Povećana struja stvara veliku količinu topline, uzrokujući razaranje na mjestu kvara i opasno zagrijavanje neoštećenih vodova i opreme kroz koju ta struja prolazi.

Pad napona remeti normalan rad potrošača električne energije i stabilnost paralelnog rada generatora i elektroenergetskog sustava u cjelini.

Nenormalni uvjeti obično dovode do odstupanja vrijednosti napona, struje i frekvencije od dopuštenih vrijednosti. Smanjenjem frekvencije i napona postoji opasnost od poremećaja normalnog rada potrošača i stabilnosti elektroenergetskog sustava, a povećanjem napona i struje prijeti oštećenje opreme i vodova.

Dakle, oštećenja remete rad elektroenergetskog sustava i potrošača električne energije, a nenormalni uvjeti stvaraju mogućnost oštećenja ili poremećaja elektroenergetskog sustava.

Za osiguranje normalnog rada energetskog sustava i potrošača električne energije potrebno je što brže identificirati i odvojiti mjesto oštećenja od neoštećene mreže, čime bi se uspostavili normalni pogonski uvjeti i zaustavila destrukcija na mjestu oštećenja.

Opasne posljedice nenormalnih načina rada također se mogu spriječiti ako se odstupanje od normalnog načina rada otkrije na vrijeme i poduzmu mjere za njegovo uklanjanje (na primjer, smanjite struju kada se poveća, smanjite napon kada se poveća itd. ).

S tim u vezi, javlja se potreba za stvaranjem i korištenjem automatskih uređaja koji obavljaju ove operacije i štite sustav i njegove elemente od opasnih posljedica oštećenja i nenormalnih uvjeta.

U početku su kao takva zaštita korišteni osigurači. Međutim, kako su snaga i napon električnih instalacija rasli, a sklopni krugovi postajali sve složeniji, ovaj način zaštite je postao nedovoljan, zbog čega su stvoreni zaštitni uređaji pomoću posebnih automata - releja, nazvanih relejna zaštita.

Relejna zaštita je glavna vrsta električne automatizacije, bez koje je nemoguć normalan i pouzdan rad modernih energetskih sustava.

Kontinuirano prati stanje i način rada svih elemenata EES-a te reagira na pojavu kvarova i nenormalnih stanja.

Kada dođe do oštećenja, zaštita identificira i odspaja oštećeno područje od sustava djelovanjem na posebne sklopke za napajanje dizajnirane za prekid struje kvara.

Kada se pojave nenormalni uvjeti, zaštita ih identificira i, ovisno o prirodi prekršaja, obavlja radnje potrebne za uspostavljanje normalnih uvjeta ili šalje signal dežurnom osoblju.

U modernim električnim sustavima, relejna zaštita je usko povezana s električnom automatizacijom, dizajnirana za brzo automatsko vraćanje normalnog rada i opskrbu potrošača energijom.

Glavni uređaji takve automatizacije uključuju: automatske reklozere (AR), automatske sklopke za pomoćno napajanje i opremu (AVR) i automatsko smanjenje frekvencije (AFS).

Razmotrimo detaljnije glavne vrste oštećenja i nenormalne uvjete koji se javljaju u električnim instalacijama i njihove posljedice.

1-2. ŠTETE NA ELEKTRIČNIM INSTALACIJAMA

Većina kvarova u električnim sustavima rezultira kratkim spojevima između faza ili s uzemljenjem (Slika 1-1). U namotima električnih strojeva i transformatora, osim kratkih spojeva, dolazi do kratkih spojeva između zavoja jedne faze.

Glavni uzroci oštećenja su:

1) kršenje izolacije dijelova pod naponom uzrokovano njegovim starenjem, nezadovoljavajućim stanjem, prenaponom, mehaničkim oštećenjima;

2) oštećenja žica i nosača dalekovoda uzrokovana njihovim nezadovoljavajućim stanjem, ledom, orkanskim vjetrovima, plesnim žicama i drugim razlozima;

3) pogreške osoblja tijekom rada (isključivanje rastavljača pod opterećenjem, njihovo uključivanje na pogrešno lijevo uzemljenje itd.).

Sve štete su posljedica nedostataka u dizajnu ili nesavršenosti opreme, nekvalitetne izrade, nedostataka u instalaciji, grešaka u dizajnu, nezadovoljavajućeg ili nepravilnog održavanja opreme, neuobičajenih načina rada opreme, rada opreme u uvjetima u kojima

raž to se ne računa. Stoga se šteta ne može smatrati neizbježnom, ali se istovremeno ne može zanemariti mogućnost njezina nastanka.

Kratki spojevi(k.z.) su najopasnija i najteža vrsta oštećenja. S kratkim spojem e. d.s. E izvora napajanja (generatora) je u kratkom spoju zbog relativno niskog otpora generatora, transformatora i vodova (vidi sl. 1-

1, a - d i f).

Stoga se u kratkom spoju. d.s. nastaje velika struja Ic, koja se naziva struja kratkog spoja.

Kratki spojevi se prema broju zatvorenih faza dijele na trofazne, dvofazne i jednofazne; za kratke spojeve sa i bez zemlje; kratki spojevi na jednoj ili dvije mrežne točke (slika 1-1).

S kratkim spojem zbog povećanja struje povećava se pad napona u elementima sustava, što dovodi do pada napona na svim točkama mreže, budući da napon u

bilo koja točka M (Sl. 1-2, a) UM - E-Ik zm, gdje je E - e. d.s. izvor struje, a zM je otpor od izvora struje do točke M.

Najveće smanjenje napona događa se kod kratkog spoja. (točka K) iu njegovoj neposrednoj blizini (Sl. 1-2, a). Na mrežnim točkama udaljenim od mjesta oštećenja,

napetost se smanjuje u manjoj mjeri.

Nastaje kao posljedica kratkog spoja. Povećanje struje i smanjenje napona dovode do niza opasnih posljedica:

a) Struja kratkog spoja Ik, prema Joule-Lenzovom zakonu, oslobađa toplinu Q = kIk 2 rt u aktivnom otporu r kruga kroz koji prolazi za vrijeme t.

Na mjestu oštećenja ta toplina i plamen električnog luka stvaraju velika razaranja čija je veličina to veća što su struja Ik i vrijeme t veći.

Prolazak kroz neoštećenu opremu i električne vodove, struja kratkog spoja. Ik ih zagrijava iznad dopuštene granice, što može uzrokovati oštećenje izolacije i dijelova pod naponom.

b) Smanjenje napona tijekom kratkog spoja. remeti rad potrošača.

Glavni potrošač električne energije su asinkroni elektromotori.

Stoga, s dubokim smanjenjem napona, rotacijski moment elektromotora može biti manji od momenta otpora mehanizama, što dovodi do njihovog zaustavljanja.

Smanjenjem napona poremećen je i normalan rad rasvjetnih instalacija, koje čine drugi značajan dio potrošača električne energije.

Računalni i upravljački strojevi, koji su nedavno široko uvedeni, posebno su osjetljivi na padove napona.

c) Druga, najteža posljedica pada napona je narušavanje stabilnosti paralelnog rada generatora. To može dovesti do kolapsa sustava i gubitka struje za sve njegove potrošače.

Razlozi ovog raspada mogu se objasniti na primjeru sustava prikazanog na sl. 1-2, b. U normalnom načinu rada, mehanički moment turbina je uravnotežen protudjelujućim momentom koji stvara električno opterećenje generatora, zbog čega je brzina vrtnje svih turbogeneratora konstantna i jednaka sinkronoj. Ako dođe do kratkog spoja u točki K na sabirnicama elektrane A napon na njima postat će jednak nuli, uslijed toga će električno opterećenje, a time i protudejstveni moment generatora, također postati jednak nuli. Istovremeno, ista količina pare (ili vode) ulazi u turbinu, a njen okretni moment ostaje nepromijenjen. Kao rezultat toga, brzina vrtnje turbogeneratora počet će brzo rasti, jer regulator brzine turbine djeluje sporo i neće moći spriječiti ubrzanje vrtnje turbogeneratora stanice A.

U drugačijim su uvjetima generatori na stanici B. Oni su daleko od točke K, pa bi napon na njihovim autobusima mogao biti blizu normalnog. Zbog činjenice da su generatori elektrane A neopterećeni, cjelokupno opterećenje sustava će pasti na generatore stanice B, što može dovesti do preopterećenja i smanjenja brzine vrtnje. Dakle, kao rezultat kratkog spoja. brzina vrtnje generatora elektrana A i B postaje različita, što dovodi do poremećaja njihovog sinkronog rada.

S dugim kratkim spojem. također može doći do kršenja stabilnosti asinkronog električnog

motori. Kada napon padne, brzina vrtnje asinkronih elektromotora se smanjuje.

Ako proklizavanje prijeđe kritičnu vrijednost, motor će otići u područje nestabilnog rada, prevrnuti će se i potpuno zakočiti.

S povećanjem klizanja povećava se jalova snaga koju troše asinkroni motori, što može dovesti do kratkog spoja nakon isključivanja. do manjka jalove snage i kao posljedica toga do lavinskog pada napona u cijelom sustavu i prestanka njegova rada.

Nesreće s narušavanjem stabilnosti sustava najteže su po veličini štete na opskrbi električnom energijom.

Razmotrene posljedice kratkog spoja. potvrđuju gornji zaključak da su teška i opasna vrsta oštećenja koja zahtijeva brzo isključivanje (vidi § 1-4).

Zemljospoj jedne faze u mreži s izoliranom nultom ili uzemljenom

spojen preko visokog otpora zavojnice za gašenje luka (AGC). Na sl. 1-1, d može se vidjeti da zemljospoj ne uzrokuje kratki spoj, jer e. d.s. Ea oštećene faze A nije ranžiran vezom sa zemljom koja se pojavljuje u točki K. Rezultirajuća struja 1A na mjestu oštećenja zatvorena je kroz kapacitet C žica u odnosu na uzemljenje i stoga, u pravilu, ima malu vrijednost, na primjer, nekoliko desetaka ampera. Linearni naponi s ovom vrstom oštećenja ostaju nepromijenjeni (vidi Poglavlje 9).

Zbog toga se po svojim posljedicama jednofazni zemljospoj u mrežama s izoliranom nultom ili uzemljenom preko DGK-a bitno razlikuje od kratkog spoja. Ne utječe na rad potrošača i ne remeti sinkroni rad generatora. Međutim, ova vrsta oštećenja stvara nenormalan način rada, uzrokujući prenapone, što je opasno sa stajališta mogućnosti pucanja izolacije u odnosu na uzemljenje dviju neoštećenih faza i prijelaza jednofaznog zemljospoja u fazu -fazni kratki spoj. (Slika 1, f).

1-3. NENORMALNI NAČINI

Nenormalni načini rada uključuju one povezane s odstupanjima od dopuštenih vrijednosti struje, napona i frekvencije koji su opasni za opremu ili stabilan rad elektroenergetskog sustava.

Razmotrimo najtipičnije abnormalne modove.

a) Preopterećenje opreme uzrokovano povećanjem struje iznad nazivne vrijednosti. Nazivna struja je najveća dopuštena struja za određeni krug.

rudarenje na neograničeno vrijeme.

Ako struja koja prolazi kroz opremu prelazi nazivnu vrijednost, tada zbog dodatne topline koju stvara, temperatura dijelova pod naponom i izolacije nakon nekog vremena prelazi dopuštenu vrijednost, što dovodi do ubrzanog trošenja izolacije i njenog oštećenja. Vrijeme dopušteno za prolaz povećanih struja ovisi o njihovoj veličini. Priroda ove ovisnosti prikazana je na sl. 1-3 i određena je izvedbom opreme i vrstom izolacijskih materijala. Za upozorenje

oštećenja opreme kada je preopterećena, potrebno je poduzeti mjere za istovar ili isključivanje opreme.

b) Oscilacije u sustavima nastaju kada generatori (ili elektrane) A i B koji rade paralelno nisu sinkronizirani (slika 1-2, b). Kod njihanja dolazi do periodične promjene ("ljuljanja") struje i napona u svakoj točki sustava. Struja u svim elementima mreže koji povezuju generatore A i B koji su izašli iz sinkronizacije kreće se od nule do maksimalne vrijednosti, višestruko veće od normalne vrijednosti.

prerušavanje Napon pada od normalne do određene minimalne vrijednosti, koja ima različitu vrijednost u svakoj točki mreže. U točki C, koja se zove središte električnog njihanja, pada na nulu, u drugim točkama mreže napon pada, ali ostaje iznad nule, povećavajući se od središta njihanja C do izvora energije A i B. Priroda promjene u njihanju struje i napona sličan je kratkom spoju . Povećanje struje uzrokuje zagrijavanje opreme, a smanjenje napona remeti rad svih potrošača sustava. Ljuljanje je vrlo opasan abnormalni način rada koji utječe na rad cijelog energetskog sustava.

c) Do porasta napona iznad dopuštene vrijednosti obično dolazi na hidrogeneratorima kada im se naglo isključi opterećenje. Neopterećeni hidrogenerator povećava brzinu vrtnje, što uzrokuje povećanje e. d.s. stator na vrijednosti opasne za njegovu izolaciju. Zaštita u takvim slučajevima treba smanjiti uzbudnu struju generatora ili ga isključiti.

Porast napona koji je opasan za izolaciju opreme također može nastati kada se dugi vodovi velikog kapaciteta isključe ili jednostrano uključe.

Uz navedene nenormalne načine rada, postoje i drugi, čije je uklanjanje moguće pomoću relejne zaštite.

1-4. OSNOVNI ZAHTJEVI ZA RELEJNU ZAŠTITU

/. UVJETI ZAŠTITE OD K. 3.

a) Selektivnost

Selektivnost ili selektivnost zaštite je sposobnost zaštite da se isključi tijekom kratkog spoja. samo oštećeni dio mreže.

Na sl. 1-4 prikazuju primjere selektivnog okidanja greške. Dakle, s kratkim spojem u točki K 1 zaštita mora odspojiti oštećeni vod s sklopkom B unutra, tj. sklopkom najbližom mjestu oštećenja. U tom slučaju svi potrošači, osim onih koji se napajaju iz oštećenog voda, ostaju u pogonu.

U slučaju kratkog spoja u točki K2 selektivnim djelovanjem zaštite oštećeni vod I treba isključiti, vod II ostaje u pogonu. Tijekom takvog gašenja svi mrežni potrošači zadržavaju napajanje. Ovaj primjer pokazuje da ako je trafostanica spojena na mrežu s nekoliko vodova, onda selektivno isključivanje kratkog spoja. na jednoj od linija omogućuje vam održavanje veze ove trafostanice s mrežom, čime se osigurava neprekinuto napajanje potrošača.

Dakle, selektivno isključivanje kvarova je glavni uvjet za osiguranje pouzdanog napajanja potrošača. Neselektivno djelovanje zaštite dovodi do razvoja nesreća. Kao što će biti prikazano u nastavku, neselektivna isključenja mogu biti dopuštena, ali samo u slučajevima kada to diktira potreba i ne utječe na napajanje potrošača.

b) Brzina djelovanja

Isključivanje kratkog spoja treba provesti što je brže moguće kako bi se ograničio opseg uništenja opreme, povećala učinkovitost automatskog ponovnog spajanja vodova i sabirnica, smanjilo trajanje redukcije napona za potrošače i održala stabilnost paralelnog rada generatora, elektrana i elektroenergetski sustav u cjelini. Posljednji od navedenih uvjeta je glavni.

Dopušteno vrijeme prekida kratkog spoja (1-2, b) prema uvjetu održavanja stabilnosti ovisi o nizu čimbenika. Najvažniji od njih je visina zaostalog napona na sabirnicama elektrana i čvorišnih trafostanica koje povezuju elektrane s elektroenergetskim sustavom. Što je niži preostali napon, to je vjerojatnija nestabilnost i, stoga, brže treba isključiti kratki spoj. Najstroži uvjeti stabilnosti su trofazni kratki spojevi. i dvofazni kratki spojevi do zemlje online s gluhom osobom

neutralni uzemljenje (sl. 1-2, a i d), budući da kod ovih oštećenja dolazi do najvećih padova svih međufaznih napona.

U Moderni elektroenergetski sustavi zahtijevaju vrlo kratko vrijeme prekida kratkog spoja kako bi održali stabilnost. Na primjer, na dalekovodima 300-500 kV potrebno je isključiti kvar unutar 0,1-0,12 s nakon njegove pojave, au mrežama 110-220 kV - unutar 0,15-0,3 s. U distribucijskim mrežama 6 i 10 kV, odvojenim od izvora napajanja visokim otporom, kratki spoj. mogu se isključiti u vremenu od otprilike 1,5-3 s, budući da ne uzrokuju opasan pad napona na generatorima i stoga ne utječu na stabilnost sustava. Točna procjena dopuštenog vremena ispada napravljena je pomoću posebnih proračuna stabilnosti koji se provode u tu svrhu.

U kao približni kriterij (mjera) potrebe korištenja zaštite od velike brzine Pravila za izgradnju električnih instalacija (PUE) [L. 1] preporučuju određivanje zaostalog napona na sabirnicama elektrana i centralnih trafostanica tijekom trofaznih kratkih spojeva. na točki mreže koja nas zanima.Ako preostali napon primi -

manji od 60% nominalne vrijednosti, tada se za održavanje stabilnosti treba koristiti brzo isključivanje oštećenja, odnosno primijeniti brzodjelujuću zaštitu.

Ukupno vrijeme isključenja kvara t open je zbroj vremena rada zaštite

you t 3 i vrijeme rada sklopke t in, prekidanje struje kratkog spoja, tj. t off =t a + t in. Dakle, za ubrzanje gašenja potrebno je ubrzati djelovanje i zaštite i gašenja.

tel. Najčešći prekidači rade s vremenom od 0,15-0,06 s. Kako bi se osigurao gornji zahtjev za odspajanje s takvim sklopkama,

kratkog spoja, npr. s t = 0,2 s, zaštita treba djelovati s vremenom od 0,05-0,12 s, a ako je potrebno isključiti s t = 0,12 s i sklopka radi s vremenom od 0,08 s rad zaštite ne smije prelaziti 0,04 s.

Zaštite koje rade do 0,1-0,2 s smatraju se brzodjelujućim. Moderna zaštita velike brzine može raditi s vremenom od 0,02-0,04 s.

Zahtjev za brzinom je u nekim slučajevima odlučujući uvjet koji osigurava stabilnost paralelnog rada elektrana i elektroenergetskih sustava.

Stvaranje selektivne brze zaštite važan je i težak zadatak u tehnologiji relejne zaštite. Ove zaštite su dosta složene i skupe, pa ih treba koristiti samo u slučajevima kada jednostavnije vremenske zaštite ne daju potrebnu brzinu djelovanja.

Radi jednostavnosti, dopušteno je koristiti jednostavne brze zaštite koje ne daju potrebnu selektivnost. U ovom slučaju, za ispravljanje neselektivnosti, koristi se automatsko ponovno uključivanje, koje brzo ponovno uključuje neselektivno isključeni dio sustava.

c) Osjetljivost

Ime: Mikroprocesorska automatika i relejna zaštita elektroenergetskih sustava, 2. izdanje
Izdavač: ID MPEI
Dyakov A.F., Ovcharenko N.I.
ISBN: 978-5-383-00467-8
Godina: 2010
Stranice: 336
Format: pdf, djvu
Veličina: 69,2 MB
Jezik: ruski

O knjizi:
U knjizi Mikroprocesorska automatizacija i relejna zaštita elektroenergetskih sustava govori o elektroenergetskim sustavima - način rada, principi rada. Pruža strukturne i višenamjenske dijagrame mikroprocesorskih uređaja za hitnu automatizaciju i relejnu zaštitu najsuvremenijih ruskih razvoja.

Predgovor
Uvod
Prvo poglavlje. Mjerna pretvorba pogonskih parametara u informacijske signale mikroprocesorske automatike i relejne zaštite električnih sustava
1.1. Svrha i vrste pretvorbe mjerenja
1.2. Programski mjerni pretvarači informacijskih parametara ulaznih signala
1.3. Programski mjerni pretvarači djelatne i jalove snage
1.4. Softverski filtri za simetrične komponente
Pitanja za samotestiranje
Drugo poglavlje. Mikroprocesorski automatski sinkronizatori
2.1. Automatski sinkronizatori za sinkrone generatore
2.2. Mikroprocesorski automatski sinkronizator tipa AS-M
2.3. Mikroprocesorski automatski sinkronizator tipa "Sprint-M".
Pitanja za samotestiranje
Treće poglavlje. Mikroprocesorski automatski regulatori uzbude za sinkrone generatore
3.1. Suvremena pobuda generatora
3.2. Opća funkcionalna shema automatske regulacije uzbude
3.3. Mikroprocesorski automatski regulatori tiristorske pobude sinkronih generatora
3.4. Programski mjerni elementi mikroprocesorskih regulatora
3.5. Značajke mikroprocesorskog automatskog regulatora uzbude KOSUR-Ts
3.6. Značajke digitalnog upravljanja tiristora pobude
3.7. Algoritam rada i blok shema mikroprocesorskih regulatora pobude
3.8. Adaptivni automatski regulatori uzbude
Pitanja za samotestiranje
Četvrto poglavlje. Mikroprocesorsko automatsko upravljanje pobudom asinkronih generatora
4.1. Značajke uzbude i regulacije uzbude asinkroniziranog generatora
4.2. Algoritam za funkcioniranje automatskog regulatora
4.3. Mikroprocesorski sustav automatskog upravljanja uzbudom i snagom asinkroniziranog generatora
Pitanja za samotestiranje
Peto poglavlje. Automatska regulacija brzine vrtnje i djelatne snage sinkronih generatora
5.1. Značajke automatske regulacije frekvencije i snage
5.2. Mikroprocesorski automatski regulatori brzine i aktivne snage
5.3. Mikroprocesorski automatski sustav za regulaciju frekvencije i snage turbogeneratora
Pitanja za samotestiranje
Šesto poglavlje. Automatski regulatori napona i jalove snage sinkronih i statičkih kompenzatora
6.l. Značajke načina rada sinkronih i statičkih kompenzatora
6.2. Uzbuda suvremenih sinkronih kompenzatora
6.3. Automatski regulatori jalove snage za sinkrone kompenzatore
6.4. Automatski regulatori jalove snage za statičke kompenzatore
6.5. Mikroprocesorsko upravljanje pobudom bez četkica snažnih sinkronih elektromotora
Pitanja za samotestiranje
Sedmo poglavlje. Mikroprocesorska relejna zaštita i automatizacija pomoćnih potreba elektrana i električnih mreža napona 6-35 kV
7.1. Vrste mikroprocesorskih uređaja
7.2. Programski mjerni elementi relejnog djelovanja
7.3. Mikroprocesorski kompleksi STC "Mehanotronika"
7.4. Mikroprocesorski terminali JSC RADIUS Avtomatika
7.5. Terminali "IC "BRESLER"
7.6. Značajke distantne zaštite i automatskog ponovnog spajanja vodova 35 kV
7.7. Automatsko smanjenje frekvencije i ponovno pokretanje frekvencije
7.8. Ubrzano automatsko uključivanje rezerve
Pitanja za samotestiranje
Osmo poglavlje. Integrirana mikroprocesorska relejna zaštita i automatizacija sinkronih generatora i transformatora
8.1. Vrste i značajke
8.2. Mikroprocesorska zaštita i automatizacija sinkronih generatora i transformatora
8.3. Značajke integrirane zaštite mikroprocesora
8.4. Značajke mikroprocesorske automatizacije integrirane sa zaštitom
8.5. Mikroprocesorska zaštita i automatizacija transformatora
8.b. Značajke mikroprocesorske zaštite i automatizacije transformatora STC "Mehanotronika"
8.7. Mikroprocesorska zaštita transformatora "IC "Bresler"
8.8. Mikroprocesorska zaštita i automatizacija transformatora tipa Sirius
8.9. Značajke mikroprocesorske zaštite i automatizacije autotransformatora visokog i ultravisokog napona 000 NPP "EKRA"
Pitanja za samotestiranje
Deveto poglavlje. Mikroprocesorska relejna zaštita vodova visokog i ekstra visokog napona
9.1. Vrste i značajke. Unificirani terminali
9.2. Visokofrekventna usmjerena zaštita filtra mikroprocesora
9.3. Diferencijalno-fazna visokofrekventna zaštita bazirana na mikroprocesoru
9.4. Stezaljke fazne diferencijalne zaštite mikroprocesora
9.5. Mikroprocesorski distancirana i strujno usmjerena zaštita vodova nulte sekvence
Pitanja za samotestiranje
Deseto poglavlje. Automatizacija u hitnim slučajevima temeljena na mikroprocesorima za vodove visokog i ultra visokog napona
10.1. Vrste mikroprocesorske automatizacije
10.2. Automatsko ponovno pokretanje mikroprocesora
10.3. Softversko automatsko jednofazno ponovno pokretanje
10.4. Mikroprocesorski uređaj za praćenje gašenja električnog luka i uspješnog aktiviranja isključene faze s jedne strane
10.5. Radnja automatskog jednofaznog ponovnog pokretanja
10.6. Mikroprocesorska automatizacija granica porasta napona
10.7. Mikroprocesorski automatizirani uređaji za prepoznavanje mjesta kvarova na električnim vodovima
10.8. Automatski snimač elektromagnetskih prijelaza
Pitanja za samotestiranje
Jedanaesto poglavlje. Automatizacija mikroprocesora za sprječavanje nestabilnosti
11.1. Značajke mikroprocesorske implementacije automatskog doziranja i pohranjivanja hitnih kontrolnih radnji
11.2. Automatizirana ploča za kontrolu stabilnosti temeljena na mikroprocesoru
11.3. Mikroprocesorski programski i hardverski kompleks za automatsko doziranje i pohranjivanje hitnih kontrolnih radnji
11.4. Mikroprocesorski uređaj za hitnu kontrolu SMART-PA
11.5. Funkcioniranje i razvoj mikroprocesorske automatike za sprječavanje nestabilnosti
Pitanja za samotestiranje
Dvanaesto poglavlje. Automatizacija mikroprocesora za eliminaciju asinkronog načina rada
12.1. Namjena i vrste automatskih uređaja
12.2. Električni znakovi asinkronog načina rada
12.3. Mogućnosti automatizacije mikroprocesora za eliminaciju asinkronog načina rada
12.4. Mikroprocesorska automatizacija 000 "ABB Automation"
12.5. Mikroprocesorska automatizacija Dalekoistočnog državnog tehničkog sveučilišta
12.6. Mikroprocesorska automatizacija JSC "Institut "Energosetproekt"
Pitanja za samotestiranje
Poglavlje trinaesto. Automatizirani sustavi upravljanja elektranama i elektroenergetskim sustavima
13.1. Svrha i principi provedbe automatiziranog upravljanja elektranama
13.2. Mikroprocesorski automatizirani sustav upravljanja hidroelektranama
13.3. Mikroprocesorski automatizirani sustav upravljanja termoenergetskim postrojenjima
13.4. Tehnička izvedba sustava automatiziranog upravljanja elektroenergetskim dijelom termoenergetskih postrojenja
13.5. Digitalni automatski sustav za regulaciju frekvencije i djelatne snage elektroenergetskog sustava
Pitanja za samotestiranje
Bibliografija

(Dokument)

n1.doc

R E L E Y N A Y

ZAŠTITA

PETO IZDANJE,

RECIKLIRANO

Odobreno od strane Ministarstva

Energija i elektrifikacija SSSR-a

Kao pomoćno sredstvo u nastavi

Za studente energetike

I energetske građevinske tehničke škole
“ENERGIJA” MOSKVA 1974
6P2.11

UDK 621.316..925 (075)

Černobrovov N.V.

Ch-49 Relejna zaštita. Udžbenik za tehničke škole.

ur. 5., revidirano i dodatni M., “Energija”, 1974. 680 str. S bolesnim.
U knjizi je obrađena relejna zaštita električnih mreža, opreme elektrana i razvodnih sabirnica. Četvrto izdanje knjige objavljeno je 1971. godine.

Knjiga je namijenjena kao udžbenik studentima elektrotehničkih visokih škola, a mogu je koristiti studenti elektrotehnike i elektroenergetike, kao i inženjeri i tehničari uključeni u pogon, montažu i projektiranje relejne zaštite elektroenergetskih postrojenja i mreža. .
30311-601

051(01)-74

75-74 6P2.11

Izdavačka kuća "Energija", 1974.

PREDGOVOR PETOM IZDANJU
Relejna zaštita automatski otklanja oštećenja i nenormalna stanja u elektroenergetskom dijelu elektroenergetskih sustava i najvažnija je automatika koja osigurava njihov pouzdan i stabilan rad.

U suvremenim energetskim sustavima značaj relejne zaštite posebno raste zbog brzog rasta snage energetskih sustava, njihovog objedinjavanja u jedinstvene električno povezane sustave unutar više regija, cijele zemlje, pa čak i nekoliko država.

Karakteristika suvremenih energetskih sustava je razvoj mreža visokog i ultravisokog napona, pomoću kojih se energetski sustavi međusobno povezuju i prenose veliki tokovi električne energije od moćnih elektrana do velikih potrošačkih centara.

U Sovjetskom Savezu, na temelju mreža od 500 kV, stvara se Jedinstveni energetski sustav zemlje (UES), grade se snažni i prošireni prijenosi od 500-750 kV, au bliskoj budućnosti planira se stvoriti još snažniji prijenosnici 1150 kV izmjenične struje i 1500 kV istosmjerne struje, najveće termo, hidrauličke i nuklearne elektrane, povećava se snaga energetskih jedinica. Sukladno tome, snaga trafostanica raste, konfiguracija električnih mreža postaje složenija i njihovo opterećenje se povećava.

Rastuća opterećenja, povećanje duljine dalekovoda i pooštravanje zahtjeva za stabilnošću elektroenergetskih sustava kompliciraju uvjete rada relejne zaštite i povećavaju zahtjeve za njezinu brzinu, osjetljivost i pouzdanost. S tim u vezi, kontinuirano se odvija proces razvoja i usavršavanja tehnologije relejne zaštite, s ciljem stvaranja sve naprednije zaštite koja zadovoljava zahtjeve suvremene energetike.

Izrađuju se i puštaju u rad nove zaštite za prijenos električne energije ultravisokog napona na velike udaljenosti, za velike generatore, transformatore i agregate. Razvijaju se distantne zaštite složenih karakteristika koje omogućuju postizanje optimalnog rješenja vrlo složenog problema - pouzdanog odgađanja zaštite od opterećenja i ljuljanja uz zadržavanje dovoljne osjetljivosti kod kratkih spojeva. Traže se načini poboljšanja blokade protiv oscilacija i oštećenja u naponskim krugovima. Unapređuju se metode rezerviranja kvarova zaštita i sklopki. Trend napuštanja elektromehaničkih releja i prelaska na statičke, beskontaktne sustave postaje sve jasniji.

U tom smislu, naširoko se koristi u relejnim zaštitnim uređajima za poluvodičke uređaje (diode, tranzistori, tiristori). Razvijaju se dizajni releja temeljeni na magnetskim elementima. Pokušava se koristiti kontaktne releje koji su pouzdaniji od konvencionalnih elektromehaničkih dizajna. Takvi releji uključuju zapečaćene magnetski kontrolirane kontakte (reed prekidače), koji su releji bez sidra (koriste se u računalnoj tehnologiji). Karakterizira ih velika brzina, pouzdanost i mala veličina. Razmatra se mogućnost korištenja digitalnog računala za obavljanje funkcija relejne zaštite.

Sve je nužnije korištenje digitalnog računala za izračunavanje postavki zaštite, budući da su takvi proračuni u modernim elektroenergetskim sustavima vrlo radno intenzivni i dugotrajni.

U vezi s povećanjem struja kratkog spoja uzrokovanih povećanjem proizvodnog kapaciteta elektroenergetskih sustava, pitanja točnosti transformacije primarnih struja koje napajaju mjerne elemente relejne zaštite postaju relevantna. Da bi se riješio ovaj problem, provode se studije o ponašanju strujnih transformatora, proučavaju se mogućnosti povećanja njihove točnosti, razvijaju se praktične metode za proračun pogrešaka strujnih transformatora, a razvijaju se i nove, preciznije metode za transformaciju primarnih struja. tražio.

U pripremi za ponovno izdanje knjige, autor je nastojao odraziti nova dostignuća u domaćoj tehnologiji u gore navedenim područjima njezina razvoja. Knjiga uključuje nove zaštite i tehnička rješenja koja su već našla primjenu u praksi ili imaju realnu perspektivu primjene. Imajući to u vidu, izmjene i dopune su napravljene u trećem poglavlju, posvećenom strujnim transformatorima, u poglavlju petnaest, koje postavlja načela zaštite generatora, iu poglavlju sedamnaest, koje se odnosi na zaštitu jedinica. Promjene i pojašnjenja su napravljena u preostalim poglavljima, uglavnom s ciljem poboljšanja prezentacije.

Autor izražava zahvalnost recenzentici knjige T. N. Dorodnovoj na nizu korisnih komentara. Autor traži da se sve želje i komentari šalju na adresu: 113114, Moskva, Shlyuzovaya nasip, 10, Izdavačka kuća "Energia".

1. 
   NAMJENA RELEJNE ZAŠTITE

U energetskim sustavima može doći do oštećenja i neuobičajenih uvjeta rada električne opreme elektrana i trafostanica, njihove sklopne opreme, vodova i električnih instalacija potrošača električne energije.

Oštećenje je u većini slučajeva popraćeno značajnim povećanjem struje i dubokim smanjenjem napona u elementima elektroenergetskog sustava.

Povećana struja stvara veliku količinu topline, uzrokujući razaranje na mjestu kvara i opasno zagrijavanje neoštećenih vodova i opreme kroz koju ta struja prolazi.

Pad napona remeti normalan rad potrošača električne energije i stabilnost paralelnog rada generatora i elektroenergetskog sustava u cjelini.

Nenormalni uvjeti obično dovode do odstupanja vrijednosti napona, struje i frekvencije od dopuštenih vrijednosti. Smanjenjem frekvencije i napona postoji opasnost od poremećaja normalnog rada potrošača i stabilnosti elektroenergetskog sustava, a povećanjem napona i struje prijeti oštećenje opreme i vodova.

Tako, oštećenja remete rad elektroenergetskog sustava i potrošača električne energije, a nenormalni uvjeti stvaraju mogućnost oštećenja ili poremećaja elektroenergetskog sustava.

Za osiguranje normalnog rada energetskog sustava i potrošača električne energije potrebno je što brže identificirati i odvojiti mjesto oštećenja od neoštećene mreže, čime bi se uspostavili normalni pogonski uvjeti i zaustavila destrukcija na mjestu oštećenja.

Opasne posljedice nenormalnih načina rada također se mogu spriječiti ako se odstupanje od normalnog načina rada otkrije na vrijeme i poduzmu mjere za njegovo uklanjanje (na primjer, smanjite struju kada se poveća, smanjite napon kada se poveća itd. ).

S tim u vezi, javlja se potreba za stvaranjem i korištenjem automatskih uređaja koji obavljaju ove operacije i štite sustav i njegove elemente od opasnih posljedica oštećenja i nenormalnih uvjeta.

U početku su kao takva zaštita korišteni osigurači. Međutim, kako su snaga i napon električnih instalacija rasli, a sklopni krugovi postajali sve složeniji, ovaj način zaštite je postao nedovoljan, zbog čega su stvoreni zaštitni uređaji pomoću posebnih automata - releja, nazvanih relejna zaštita.

Relejna zaštita je glavna vrsta električne automatizacije, bez koje je nemoguć normalan i pouzdan rad modernih energetskih sustava. Kontinuirano prati stanje i način rada svih elemenata EES-a te reagira na pojavu kvarova i nenormalnih stanja.

Kada dođe do oštećenja, zaštita identificira i odspaja oštećeno područje od sustava djelovanjem na posebne sklopke za napajanje dizajnirane za prekid struje kvara.

Kada se pojave nenormalni uvjeti, zaštita ih identificira i, ovisno o prirodi prekršaja, obavlja radnje potrebne za uspostavljanje normalnih uvjeta ili šalje signal dežurnom osoblju.

U modernim električnim sustavima, relejna zaštita je usko povezana s električnom automatizacijom, dizajnirana za brzo automatsko vraćanje normalnog rada i opskrbu potrošača energijom.

Glavni uređaji takve automatizacije uključuju: automatske reklozere (AR), automatske sklopke za pomoćno napajanje i opremu (AVR) i automatsko smanjenje frekvencije (AFS).

Razmotrimo detaljnije glavne vrste oštećenja i nenormalne uvjete koji se javljaju u električnim instalacijama i njihove posljedice.
1-2. ŠTETE NA ELEKTRIČNIM INSTALACIJAMA

Većina kvarova u električnim sustavima rezultira kratkim spojevima između faza ili s uzemljenjem (Slika 1-1). U namotima električnih strojeva i transformatora, osim kratkih spojeva, dolazi do kratkih spojeva između zavoja jedne faze.

Glavni uzroci oštećenja su:

1) kršenje izolacije dijelova pod naponom uzrokovano njegovim starenjem, nezadovoljavajućim stanjem, prenaponom, mehaničkim oštećenjima;

2) oštećenja žica i nosača vodova uzrokovana njihovim nezadovoljavajućim stanjem, ledom, orkanskim vjetrom, plesom žica i drugim razlozima;

3) pogreške osoblja tijekom rada (isključivanje rastavljača pod opterećenjem, njihovo uključivanje na pogrešno lijevo uzemljenje itd.).

Sve štete su posljedica nedostataka u dizajnu ili nesavršenosti opreme, loše kvalitete njezine izrade, nedostataka u montaži, pogrešaka u dizajnu, nezadovoljavajućeg ili nepravilnog održavanja opreme, neuobičajenih načina rada opreme, rada opreme u uvjetima za koje je nije bio dizajniran. Stoga se šteta ne može smatrati neizbježnom, ali se istovremeno ne može zanemariti mogućnost njezina nastanka.
Kratki spojevi(k.z.) su najopasnija i najteža vrsta oštećenja. S kratkim spojem e. d.s. E izvor napajanja (generator) je u kratkom spoju zbog relativno niskog otpora generatora, transformatora i vodova (vidi sl. 1-1, a - G I e).

Stoga se u kratkom spoju. d.s. javlja se velika struja ja Do, koja se naziva struja kratkog spoja.

Kratki spojevi se prema broju zatvorenih faza dijele na trofazne, dvofazne i jednofazne; za kratke spojeve sa i bez zemlje; kratki spojevi na jednoj ili dvije mrežne točke (slika 1-1).

S kratkim spojem zbog povećanja struje povećava se pad napona u elementima sustava, što dovodi do smanjenja napona u svim točkama mreže, budući da je napon u bilo kojoj točki M (Sl. 1-2, a) U M - E-I k z m , gdje je E - e. d.s. izvor struje, a z M je otpor od izvora struje do točke M.

Najveće smanjenje napona događa se kod kratkog spoja. (točka K) iu njegovoj neposrednoj blizini (Sl. 1-2, a). Na mrežnim točkama udaljenim od mjesta kvara napon se smanjuje u manjoj mjeri.

Nastaje kao posljedica kratkog spoja. Povećanje struje i smanjenje napona dovode do niza opasnih posljedica:

A) Struja kratkog spoja I k, prema Joule-Lenzovom zakonu, oslobađa toplinu Q = kI k 2 rt u aktivnom otporu r kruga kroz koji prolazi za vrijeme t.

Na mjestu oštećenja ta toplina i plamen električnog luka stvaraju velika razaranja čija je veličina to veća što je struja Ik i vrijeme t veće.

Prolazak kroz neoštećenu opremu i električne vodove, struja kratkog spoja. I k ih zagrijava iznad dopuštene granice, što može uzrokovati oštećenje izolacije i dijelova pod naponom.

B) Smanjenje napona tijekom kratkog spoja. remeti rad potrošača.

Glavni potrošač električne energije su asinkroni elektromotori. Okretni moment motora MD proporcionalan je kvadratu napona U na njihovim stezaljkama: M d = kU 2.

Stoga, s dubokim smanjenjem napona, rotacijski moment elektromotora može biti manji od momenta otpora mehanizama, što dovodi do njihovog zaustavljanja.

Smanjenjem napona poremećen je i normalan rad rasvjetnih instalacija, koje čine drugi značajan dio potrošača električne energije.

Računalni i upravljački strojevi, koji su nedavno široko uvedeni, posebno su osjetljivi na padove napona.

C) Druga, najteža posljedica pada napona je kršenje stabilnosti paralelnog rada generatora. To može dovesti do kolapsa sustava i gubitka struje za sve njegove potrošače.

Razlozi ovog raspada mogu se objasniti na primjeru sustava prikazanog na sl. 1-2, b. U normalnom načinu rada, mehanički moment turbina je uravnotežen protudjelujućim momentom koji stvara električno opterećenje generatora, zbog čega je brzina vrtnje svih turbogeneratora konstantna i jednaka sinkronoj. Ako dođe do kratkog spoja na točki K kod autobusa elektrane A napon na njima postat će jednak nuli, uslijed čega će električno opterećenje, a time i protudjelujući moment generatora, također postati jednaki nuli. Istovremeno, ista količina pare (ili vode) ulazi u turbinu, a njen okretni moment ostaje nepromijenjen. Kao rezultat toga, brzina vrtnje turbogeneratora počet će brzo rasti, budući da regulator brzine turbine djeluje sporo i neće moći spriječiti ubrzanje vrtnje turbogeneratora stanice. A.

Generatori stanice su u različitim uvjetima U. Daleko su od točke K, pa napon na njihovim autobusima zna biti blizu normalnog. S obzirom na to da generatori elektrana A neopterećen, cjelokupno opterećenje sustava pada na generatore stanice B, što može dovesti do preopterećenja i smanjenja brzine vrtnje. Dakle, kao rezultat kratkog spoja. brzina vrtnje generatora elektrane A I U postaje drugačiji, što dovodi do poremećaja njihovog sinkronog rada.

S dugim kratkim spojem. Stabilnost rada asinkronih elektromotora također može biti poremećena. Kada napon padne, brzina vrtnje asinkronih elektromotora se smanjuje.

Ako proklizavanje prijeđe kritičnu vrijednost, motor će otići u područje nestabilnog rada, prevrnuti će se i potpuno zakočiti.

S povećanjem klizanja povećava se jalova snaga koju troše asinkroni motori, što može dovesti do kratkog spoja nakon isključivanja. do manjka jalove snage i kao posljedica toga do lavinskog pada napona u cijelom sustavu i prestanka njegova rada.

Nesreće s narušavanjem stabilnosti sustava najteže su po veličini štete na opskrbi električnom energijom.

Razmotrene posljedice kratkog spoja. potvrđuju gornji zaključak da su teška i opasna vrsta oštećenja koja zahtijeva brzo isključivanje (vidi § 1-4).

Zemljospoj jedne faze u mreži s izoliranom neutralnom nulom ili svitak za gašenje luka (AEC) uzemljen preko visokog otpora. Na sl. 1-1, d može se vidjeti da zemljospoj ne uzrokuje kratki spoj, jer e. d.s. Ea oštećene faze A nije ranžiran vezom sa zemljom koja se pojavljuje u točki K. Rezultirajuća struja od 1 A na mjestu oštećenja zatvorena je kroz kapacitet C žica u odnosu na zemlju i stoga, u pravilu, ima malu vrijednost, na primjer, nekoliko desetaka ampera. Linearni naponi s ovom vrstom oštećenja ostaju nepromijenjeni (vidi Poglavlje 9).

Zbog toga se po svojim posljedicama jednofazni zemljospoj u mrežama s izoliranom nultom ili uzemljenom preko DGK-a bitno razlikuje od kratkog spoja. Ne utječe na rad potrošača i ne remeti sinkroni rad generatora. Međutim, ova vrsta oštećenja stvara nenormalan način rada, uzrokujući prenapone, što je opasno sa stajališta mogućnosti pucanja izolacije u odnosu na uzemljenje dviju neoštećenih faza i prijelaza jednofaznog zemljospoja u fazu -fazni kratki spoj. (Slika 1, f).
1-3. NENORMALNI NAČINI
Nenormalni načini rada uključuju one povezane s odstupanjima od dopuštenih vrijednosti struje, napona i frekvencije koji su opasni za opremu ili stabilan rad elektroenergetskog sustava.

Razmotrimo najtipičnije abnormalne modove.

A) Preopterećenje opreme uzrokovano povećanjem struje iznad nazivne vrijednosti. Nazivna struja je najveća dopuštena struja za ovu opremu neograničeno vrijeme.

Ako struja koja prolazi kroz opremu prelazi nazivnu vrijednost, tada zbog dodatne topline koju stvara, temperatura dijelova pod naponom i izolacije nakon nekog vremena prelazi dopuštenu vrijednost, što dovodi do ubrzanog trošenja izolacije i njenog oštećenja. Dopušteno vrijeme za prolaz povećanih struja ovisi

od njihove veličine. Priroda ove ovisnosti prikazana je na sl. 1-3 i određena je izvedbom opreme i vrstom izolacijskih materijala. Kako biste spriječili oštećenje opreme kada je preopterećena, moraju se poduzeti mjere za istovar ili isključivanje opreme.

B) Oscilacije u sustavima nastaju kada generatori (ili elektrane) koji rade paralelno nisu sinkronizirani. A I U(Sl. 1-2, b). Kod njihanja dolazi do periodične promjene ("ljuljanja") struje i napona u svakoj točki sustava. Struja u svim elementima mreže koji povezuju generatore nije sinkronizirana A I U, fluktuira od nule do maksimalne vrijednosti mnogo puta veće od normalne vrijednosti. Napon pada od normalne do određene minimalne vrijednosti, koja ima različitu vrijednost u svakoj točki mreže. U točki S, nazvan električnim središtem njihanja, pada na nulu, na drugim točkama mreže napon pada, ali ostaje iznad nule, povećavajući se od središta njihanja S do izvora napajanja A I U.Što se tiče prirode promjene struje i napona, njihanje je slično kratkom spoju. Povećanje struje uzrokuje zagrijavanje opreme, a smanjenje napona remeti rad svih potrošača sustava. Ljuljanje je vrlo opasan abnormalni način rada koji utječe na rad cijelog energetskog sustava.

C) Do porasta napona iznad dopuštene vrijednosti obično dolazi na hidrogeneratorima kada im se naglo isključi opterećenje. Neopterećeni hidrogenerator povećava brzinu vrtnje, što uzrokuje povećanje e. d.s. stator na vrijednosti opasne za njegovu izolaciju. Zaštita u takvim slučajevima treba smanjiti uzbudnu struju generatora ili ga isključiti.

Porast napona koji je opasan za izolaciju opreme također može nastati kada se dugi vodovi velikog kapaciteta isključe ili jednostrano uključe.

Uz navedene nenormalne načine rada, postoje i drugi, čije je uklanjanje moguće pomoću relejne zaštite.
1-4. OSNOVNI ZAHTJEVI ZA RELEJNU ZAŠTITU
/. UVJETI ZAŠTITE OD K. 3.
a) Selektivnost

Selektivnost ili selektivnost zaštite je sposobnost zaštite da se isključi tijekom kratkog spoja. samo oštećeni dio mreže.

Na sl. 1-4 prikazuju primjere selektivnog okidanja greške. Dakle, s kratkim spojem u točki DO 1 zaštita mora prekidačem odspojiti oštećeni vod U V , tj. prekidač koji je najbliži mjestu oštećenja. U tom slučaju svi potrošači, osim onih koji se napajaju iz oštećenog voda, ostaju u pogonu.

U slučaju kratkog spoja u točki K 2 selektivnim djelovanjem zaštite treba odvojiti oštećeni vod ja, crta II ostaje na poslu. Tijekom takvog gašenja svi mrežni potrošači zadržavaju napajanje. Ovaj primjer pokazuje da ako je trafostanica spojena na mrežu s nekoliko vodova, onda selektivno isključivanje kratkog spoja. na jednoj od linija omogućuje vam održavanje veze ove trafostanice s mrežom, čime se osigurava neprekinuto napajanje potrošača.

Dakle, selektivno isključivanje kvarova je glavni uvjet za osiguranje pouzdanog napajanja potrošača. Neselektivno djelovanje zaštite dovodi do razvoja nesreća. Kao što će biti prikazano u nastavku, neselektivna isključenja mogu biti dopuštena, ali samo u slučajevima kada to diktira potreba i ne utječe na napajanje potrošača.
b) Brzina djelovanja

Isključivanje kratkog spoja treba provesti što je brže moguće kako bi se ograničio opseg uništenja opreme, povećala učinkovitost automatskog ponovnog spajanja vodova i sabirnica, smanjilo trajanje redukcije napona za potrošače i održala stabilnost paralelnog rada generatora, elektrana i elektroenergetski sustav u cjelini. Posljednji od navedenih uvjeta je glavni.

Dopušteno vrijeme prekida kratkog spoja (1-2, b) prema uvjetu održavanja stabilnosti ovisi o nizu čimbenika. Najvažniji od njih je visina zaostalog napona na sabirnicama elektrana i čvorišnih trafostanica koje povezuju elektrane s elektroenergetskim sustavom. Što je niži preostali napon, to je vjerojatnija nestabilnost i, stoga, brže treba isključiti kratki spoj. Najstroži uvjeti stabilnosti su trofazni kratki spojevi. i dvofazni kratki spojevi do zemlje u mreži s čvrsto uzemljenom nultom (sl. 1-2, a i d), budući da s tim oštećenjima dolazi do najvećih padova svih međufaznih napona.

U modernim elektroenergetskim sustavima, za održavanje stabilnosti, potrebno je vrlo kratko vrijeme prekida kratkog spoja. Tako je, na primjer, na dalekovodima 300-500 kV potrebno isključiti kvar unutar 0,1-0,12 s nakon što se pojavi, au mrežama 110-220 kV - unutar 0,15-0,3 s. U distribucijskim mrežama 6 i 10 kV, odvojenim od izvora napajanja visokim otporom, kratki spoj. mogu se isključiti u vremenu od otprilike 1,5-3 s, budući da ne uzrokuju opasan pad napona na generatorima i stoga ne utječu na stabilnost sustava. Točna procjena dopuštenog vremena ispada napravljena je pomoću posebnih proračuna stabilnosti koji se provode u tu svrhu.

Kao približni kriterij (mjera) potrebe za korištenjem zaštite od velike brzine, Pravila električne instalacije (PUE) [L. 1] preporučuju određivanje zaostalog napona na sabirnicama elektrana i centralnih trafostanica tijekom trofaznih kratkih spojeva. na točki mreže koja nas zanima. Ako je preostali napon manji od 60% nazivnog napona, potrebno je koristiti brzo isključivanje radi održavanja stabilnosti. oštećenja, odnosno primijeniti brzodjelujuću zaštitu.

Vrijeme isključivanja ukupne štete t otvoren sastoji se od vremena rada zaštite t 3 i vrijeme rada prekidača t V , prekidanje struje kratkog spoja, tj. t isključeno = t a + t V. Dakle, za ubrzanje isključivanja potrebno je ubrzati djelovanje i zaštite i prekidača. Najčešći prekidači rade s vremenom od 0,15-0,06 s.

Kako bi se s takvim sklopkama osigurao gornji zahtjev za odvajanje kratkog spoja, na primjer, s t =0,2 s, zaštita treba raditi s vremenom od 0,05-0,12 s, a po potrebi isključiti s t = 0,12 s i djelovanje sklopke od 0,08 s, vrijeme rada zaštite ne bi trebalo prelaziti 0,04 s.

Zaštite koje rade do 0,1-0,2 s smatraju se brzodjelujućim. Moderna zaštita velike brzine može raditi s vremenom od 0,02-0,04 s.

Zahtjev za brzinom je u nekim slučajevima odlučujući uvjet koji osigurava stabilnost paralelnog rada elektrana i elektroenergetskih sustava.

Stvaranje selektivne brze zaštite važan je i težak zadatak u tehnologiji relejne zaštite. Ove zaštite su dosta složene i skupe, pa ih treba koristiti samo u slučajevima kada jednostavnije vremenske zaštite ne daju potrebnu brzinu djelovanja.

Radi jednostavnosti, dopušteno je koristiti jednostavne brze zaštite koje ne daju potrebnu selektivnost. U ovom slučaju, za ispravljanje neselektivnosti, koristi se automatsko ponovno uključivanje, koje brzo ponovno uključuje neselektivno isključeni dio sustava.
c) Osjetljivost
Kako bi zaštita reagirala na odstupanja od normalnog načina rada koja se javljaju tijekom kratkog spoja. (povećanje struje, pad napona i sl.), mora imati određenu osjetljivost unutar utvrđene zone svog djelovanja. Svaka zaštita (npr. ja na sl. 1-5) treba onemogućiti oštećenje u tom području AB, za čiju zaštitu se postavlja (prvi dio zaštite ja), a osim toga mora djelovati u slučaju kratkog spoja. na sljedećoj, drugoj dionici Sunce, zaštićen zaštitom II. Radnja zaštite u drugom odjeljku naziva se redundancija velikog dometa. Potrebno je odvojiti kratki spoj. u slučaju da zaštita II ili strujni prekidač Sunce neće raditi zbog kvara. Rezervacija sljedeće stranice važan je uvjet. Ako nije ispunjeno, onda s kratkim spojem. Lokacija uključena Sunce i kvara njegove zaštite ili sklopke, oštećenje će ostati neisključeno, što će dovesti do poremećaja rada potrošača u cijeloj mreži.

Djelovanje zaštite ja kod kratkog spoja u trećoj sekciji nije potrebna, jer ako zaštita treće sekcije ili njezina sklopka zakaže, zaštita mora djelovati II. Istovremeni kvar zaštite u dva odjeljka (treći i drugi) je malo vjerojatan, pa se takav slučaj ne uzima u obzir.

Neke vrste zaštite, zbog principa svog djelovanja, ne djeluju dalje od prvog odjeljka. Osjetljivost takvih zaštita trebala bi osigurati njihov pouzdan rad unutar prvog dijela. Kako bi se osigurala redundancija drugog odjeljka u ovom slučaju, instalirana je dodatna zaštita, nazvana backup.

Svaka zaštita mora djelovati ne samo s metalnim kratkim spojem, već i s kratkim spojevima kroz prijelazni otpor uzrokovan električnim lukom.

Osjetljivost zaštite mora biti takva da može djelovati u slučaju kratkog spoja. u minimalnim načinima rada sustava, tj. u takvim načinima rada kada će promjena vrijednosti na koju zaštita reagira (struja, napon, itd.) biti najmanja. Na primjer, ako je na stanici A (sl. 1-5) jedan ili više generatora isključeno, tada struja kratkog spoja. smanjit će se, ali osjetljivost zaštite trebala bi biti dovoljna za rad u ovom minimalnom načinu rada.

Dakle, osjetljivost zaštite mora biti takva da djeluje tijekom kratkog spoja. na kraju zone uspostavljene za njega u minimalnom načinu rada sustava i tijekom kratkih spojeva kroz električni luk.

Osjetljivost zaštite obično se karakterizira koeficijentom osjetljivosti Do h : Za zaštite koje reagiraju na struju kratkog spoja,

d) Pouzdanost

Zahtjev za pouzdanost je taj zaštita morarade pouzdano tijekom kratkog spoja. unutar za to utvrđenih granicazonama i ne bi trebali raditi neispravno u režimima u kojimanjen rad nije predviđen.

Zahtjev pouzdanosti je vrlo važan. Neuspjeh u radu ili neispravan rad bilo koje zaštite uvijek dovodi do dodatnih isključenja, a ponekad i do nesreća na razini sustava.

Na primjer, s kratkim spojem u točki DO(Sl. 1-6) i kvar zaštite U 1 zaštita će djelovati VZ, zbog toga se trafostanice // i /// dodatno isključuju, au slučaju neispravnog rada u normalnom načinu zaštite U 4 kao rezultat prekida vodova L4 potrošači trafostanica /, //, /// i IV. Tako i sama nepouzdana zaštita postaje izvor nesreća.

Pouzdanost zaštite osigurana je jednostavnošću strujnog kruga, smanjenjem broja releja i kontakata u njemu, jednostavnošću dizajna i kvalitetom izrade releja i druge opreme, kvalitetom materijala za ugradnju, samom ugradnjom i kontaktne veze, kao i njega tijekom rada.

Nedavno su razvijene metode za procjenu i analizu pouzdanosti uređaja relejne zaštite pomoću teorije vjerojatnosti [L. 33],

U SSSR-u, opća načela relejne zaštite regulirana su PUE [L. 1, tipske sheme relejne zaštite i njihov proračun - “Smjernice za relejnu zaštitu” [L. 2-61.

II. ZAHTJEVI ZA ZAŠTITU OD ABNORMALNIH ALPAxNAČINI RADA

Ove zaštite, kao i zaštite od kratkog spoja, moraju imati selektivnost, dovoljnu osjetljivost i pouzdanost. Ali brzina djelovanja ovih zaštita, u pravilu, nije potrebna.

Trajanje zaštite od nenormalnih uvjeta ovisi o prirodi načina rada i njegovih posljedica. Često su nenormalni uvjeti kratkotrajne prirode i eliminiraju se sami, na primjer, kratkotrajno preopterećenje pri pokretanju asinkronog elektromotora. U takvim slučajevima, brzo isključivanje nije samo nepotrebno, već može uzrokovati štetu potrošačima. Stoga, isključivanje opreme u nenormalnom načinu rada treba provesti samo kada postoji stvarna opasnost za zaštićenu opremu, tj. u većini slučajeva s vremenskom odgodom.

U slučajevima kada otklanjanje izvanrednih stanja može izvršiti dežurno osoblje, zaštita od izvanrednih stanja može se provoditi s djelovanjem samo na signal.

1-5. ZAŠTITNI ELEMENTI, RELEJI I NJIHOVE VRSTE

Obično se relejni zaštitni uređaji sastoje od nekoliko releja koji su međusobno povezani prema određenom krugu.

Relej je automatski uređaj koji se aktivira (okida) pri određenoj vrijednosti ulazne vrijednosti koja na njega djeluje.

U relejnoj tehnici koriste se releji s kontaktima - elektromehanički, beskontaktni - na poluvodičima ili na feromagnetskim elementima. Prvi zatvaraju ili otvaraju kontakte kada se aktiviraju. Za drugu - pri određenoj vrijednosti ulazne količine x izlazna vrijednost se naglo mijenja y, na primjer napon (Sl. 1-7, A).

Svaki sklop zaštite i njegov sklop podijeljeni su u dva dijela: reaktivni i logički.

Reakcijski (ili mjerni) dio je glavni, sastoji se od glavnih releja koji kontinuirano primaju informacije o stanju štićenog elementa i reagiraju na oštećenja ili nenormalna stanja slanjem odgovarajućih naredbi logičkom dijelu zaštite.

Logički dio (ili operativni) je pomoćni; on percipira naredbe reaktivnog dijela i, ako njihova vrijednost, redoslijed i kombinacija odgovaraju zadanom programu, izvodi unaprijed programirane operacije i daje upravljački impuls za isključivanje prekidača. Logički dio može se implementirati pomoću elektromehaničkih releja ili krugova pomoću elektroničkih uređaja - cijevi ili poluvodiča.

U skladu s ovom podjelom zaštitnih uređaja i releji se dijele u dvije skupine: glavne, koji reagiraju na kvar, i pomoćne, koji djeluju po naredbi prvih i koriste se u logičkom dijelu strujnog kruga.

Znak pojave kratkog spoja. može poslužiti kao povećanje struje ja, pad napona U i smanjenje otpora zaštićenog područja, karakteriziran omjerom napona i struje u danoj točki mreže: z= U/ ja.

Sukladno tome, kao responzivni releji koriste se: strujni releji koji reagiraju na vrijednost struje; naponski releji, koji reagiraju na razine napona, i otporni releji, koji reagiraju na promjene otpora.

U kombinaciji s navedenim relejima često se koriste releji snage koji reagiraju na veličinu i smjer (predznak) struje kratkog spoja koja prolazi kroz mjesto instalacije zaštite.

Releji koji rade kada se poveća vrijednost na koju reagiraju nazivaju se maksimalni, a releji koji rade kada se ta vrijednost smanjuje nazivaju se min.

Za zaštitu od nenormalnih uvjeta, kao i za zaštitu od kratkog spoja, koriste se strujni i naponski releji. Prvi služe kao releji koji reagiraju na preopterećenje, a drugi - na opasno povećanje ili smanjenje napona u mreži. Osim toga, koristi se niz posebnih releja, na primjer, frekvencijski releji koji rade u slučaju neprihvatljivog smanjenja ili povećanja frekvencije; toplinski releji koji reagiraju na povećanje topline koju stvara struja tijekom preopterećenja i neki drugi.

U pomoćne releje spadaju: vremenski releji, koji služe za usporavanje zaštite; indikatorski releji - za signalizaciju i snimanje djelovanja zaštite; srednji releji, koji prenose djelovanje glavnih releja na otvorene prekidače i služe za međusobnu komunikaciju između zaštitnih elemenata.

Svaki relej se može podijeliti na dva dijela: senzorski i izvršni. Osjetljivi element u elektromehaničkim konstrukcijama ima namot koji se napaja strujom ili naponom štićenog elementa, ovisno o vrsti releja (strujni ili naponski).

Energetski releji i otporni releji imaju dva namota (strujni i naponski). Kroz namote releja, on opaža promjenu električne količine na koju reagira.

Element pokretača elektromehaničkog releja je pokretni sustav koji, krećući se pod utjecajem sila koje stvara osjetni element, djeluje na kontakte releja, uzrokujući njihovo zatvaranje ili otvaranje.

Postoje i releji u kojima pokretni sustav djeluje izravno mehanički na otvaranje sklopke; takvi releji nemaju kontakte.