N. V. Černobrovov

OCHRANA RELÉ

PIATE VYDANIE, UPRAVENÉ

Schválené Ministerstvom energetiky a elektrifikácie ZSSR

ako učebná pomôcka pre študentov energetiky

a technické školy energetického stavebníctva

„ENERGIA“ MOSKVA 1974

MDT 621.316..925 (075)

Černobrovov N.V.

Ch-49 Ochrana relé. Učebnica pre technické školy. Ed. 5., revidované a dodatočné M., „Energia“, 1974. 680 s. S chorými.

Kniha skúma reléové ochrany elektrických sietí, zariadení elektrárne a rozvodných prípojníc. Štvrté vydanie knihy vyšlo v r

Kniha je určená ako učebnica pre študentov energetických vysokých škôl a môžu ju využívať študenti elektrotechnických a energetických vysokých škôl, ako aj inžinieri a technici zaoberajúci sa prevádzkou, montážou a projektovaním reléových ochrán elektrární a sietí. .

30311-601 051(01)-74

Vydavateľstvo "Energia", 1974

PREDSLOV K PIATEMU VYDANIU

Reléová ochrana automaticky eliminuje poškodenie a abnormálne stavy v elektrickej časti energetických systémov a je najdôležitejšou automatizáciou zabezpečujúcou ich spoľahlivú a stabilnú prevádzku.

IN V moderných energetických systémoch význam reléovej ochrany narastá najmä v dôsledku rýchleho rastu výkonu energetických systémov, ich zjednocovania do jednotných elektricky prepojených systémov v rámci viacerých regiónov, celej krajiny, ba aj viacerých štátov.

Charakteristickým znakom moderných energetických systémov je rozvoj sietí vysokého a ultravysokého napätia, pomocou ktorých sa energetické systémy prepájajú a veľké toky elektrickej energie sa prenášajú z výkonných elektrární do veľkých odberných centier.

IN V Sovietskom zväze sa na báze 500 kV sietí vytvára Jednotný energetický systém krajiny (UES), budujú sa výkonné a dlhé prenosové vedenia. 500-750 kV a v blízkej budúcnosti sa plánuje vytvorenie ešte výkonnejších prenosov 1150 kV striedavého prúdu a 1500 kV jednosmerného prúdu, budujú sa najväčšie tepelné, hydraulické a jadrové elektrárne a kapacita energetických blokov je zvyšujúci sa. V súlade s tým sa zvyšuje výkon elektrických rozvodní, konfigurácia elektrických sietí sa stáva zložitejšou a zvyšuje sa ich zaťaženie.

Rastúce zaťaženie, zväčšovanie dĺžky elektrických prenosových vedení a sprísňujúce sa požiadavky na stabilitu energetických sústav komplikujú prevádzkové podmienky reléovej ochrany a zvyšujú požiadavky na jej rýchlosť, citlivosť a spoľahlivosť. V tomto ohľade prebieha neustály proces vývoja a zdokonaľovania technológie reléovej ochrany, ktorého cieľom je vytvárať čoraz pokročilejšiu ochranu, ktorá spĺňa požiadavky modernej energetiky.

Vytvárajú sa a uvádzajú do prevádzky nové ochrany pre diaľkový prenos výkonu ultravysokého napätia, pre veľké generátory, transformátory a energetické jednotky. Vyvíjajú sa dištančné ochrany s komplexnými charakteristikami, ktoré umožňujú získať optimálne riešenie veľmi zložitého problému - spoľahlivé rozladenie ochrany proti záťaži a výkyvom pri zachovaní dostatočnej citlivosti pri skratoch. Hľadajú sa spôsoby, ako zlepšiť blokovanie proti výkyvom a poškodeniu napäťových obvodov. Zdokonaľujú sa metódy na vyhradenie porúch ochrán a spínačov. Trend opúšťania elektromechanických relé a prechodu na statické, bezkontaktné systémy je čoraz zreteľnejší.

V tomto ohľade je široko používaný v reléových ochranných zariadeniach pre polovodičové zariadenia (diódy, tranzistory, tyristory). Vyvíjajú sa konštrukcie relé založené na magnetických prvkoch. Uskutočňujú sa pokusy použiť kontaktné relé, ktoré sú spoľahlivejšie ako bežné elektromechanické konštrukcie. Takéto relé zahŕňajú zapečatené magneticky ovládané kontakty (jazýčkové spínače), čo sú relé bez kotvy (používané vo výpočtovej technike). Vyznačujú sa vysokou rýchlosťou, spoľahlivosťou a malými rozmermi. Zvažuje sa možnosť použitia digitálneho počítača na vykonávanie funkcií ochrany relé.

Je stále viac potrebné používať digitálny počítač na výpočet nastavení ochrany, pretože takéto výpočty v moderných energetických systémoch sú veľmi pracné a časovo náročné.

V súvislosti so zvyšovaním skratových prúdov spôsobených zvyšovaním výrobnej kapacity energetických sústav sa stávajú aktuálne otázky presnosti transformácie primárnych prúdov napájajúcich meracie prvky reléovej ochrany. Na vyriešenie tohto problému sa uskutočňujú štúdie o správaní prúdových transformátorov, skúmajú sa možnosti zvýšenia ich presnosti, vyvíjajú sa praktické metódy na výpočet chýb prúdových transformátorov a vyvíjajú sa nové, presnejšie metódy transformácie primárnych prúdov. hľadal.

Pri príprave na opätovné vydanie knihy sa autor snažil reflektovať nový vývoj domácej techniky v oblastiach jej vývoja uvedených vyššie. Kniha obsahuje nové ochrany a technické riešenia, ktoré už našli uplatnenie v praxi alebo majú reálnu perspektívu uplatnenia. S prihliadnutím na to boli vykonané zmeny a doplnenia v tretej kapitole, venovanej prúdovým transformátorom, v kapitole pätnástej, ktorá stanovuje zásady ochrany generátora, a v kapitole sedemnástej, ktorá sa týka ochrany blokov. V zostávajúcich kapitolách boli vykonané zmeny a spresnenia, ktorých cieľom je najmä zlepšenie prezentácie.

Autor vyjadruje vďaku recenzentke knihy T. N. Dorodnovej za množstvo užitočných pripomienok. Autor žiada, aby všetky priania a pripomienky boli zaslané na adresu: 113114, Moskva, nábrežie Shlyuzovaya, 10, vydavateľstvo "Energia".

PRVÁ KAPITOLA

VŠEOBECNÉ KONCEPTY O OCHRANE RELÉ

1-1.ÚČEL OCHRANY RELÉ

V energetických systémoch môže dôjsť k poškodeniu a abnormálnym prevádzkovým stavom elektrických zariadení elektrární a rozvodní, ich rozvádzačov, elektrických vedení a elektrických inštalácií spotrebiteľov elektrickej energie.

Poškodenie je vo väčšine prípadov sprevádzané výrazným zvýšením prúdu a hlbokým poklesom napätia v prvkoch energetického systému.

Zvýšený prúd vytvára veľké množstvo tepla, spôsobuje deštrukciu v mieste poruchy a nebezpečné zahrievanie nepoškodených vedení a zariadení, ktorými tento prúd prechádza.

Zníženie napätia narúša normálnu prevádzku spotrebiteľov elektriny a stabilitu paralelnej prevádzky generátorov a energetického systému ako celku.

Abnormálne podmienky zvyčajne vedú k odchýlkam hodnôt napätia, prúdu a frekvencie od prípustných hodnôt. Pri znížení frekvencie a napätia existuje nebezpečenstvo narušenia normálnej prevádzky spotrebiteľov a stability energetického systému a zvýšenie napätia a prúdu hrozí poškodením zariadení a elektrických vedení.

Poškodenie teda narúša činnosť elektrizačnej sústavy a spotrebiteľov elektriny a abnormálne podmienky vytvárajú možnosť poškodenia alebo narušenia elektrizačnej sústavy.

Na zabezpečenie normálnej prevádzky energetického systému a spotrebiteľov elektriny je potrebné čo najrýchlejšie identifikovať a oddeliť miesto poškodenia od nepoškodenej siete, čím sa obnovia normálne prevádzkové podmienky a zastaví sa deštrukcia v mieste poškodenia.

Nebezpečným následkom abnormálnych režimov sa dá predísť aj vtedy, ak sa včas zistí odchýlka od normálneho režimu a prijmú sa opatrenia na jej odstránenie (napríklad zníženie prúdu pri jeho zvyšovaní, zníženie napätia pri jeho zvýšení atď.). ).

V tejto súvislosti je potrebné vytvoriť a používať automatické zariadenia, ktoré vykonávajú tieto operácie a chránia systém a jeho prvky pred nebezpečnými následkami poškodenia a abnormálnych podmienok.

Spočiatku sa ako taká ochrana používali poistky. Ako však rástol výkon a napätie elektrických inštalácií a ich spínacie obvody sa stávali zložitejšími, tento spôsob ochrany sa stal nedostatočným, a preto boli vytvorené ochranné zariadenia pomocou špeciálnych automatov - relé, nazývaných reléová ochrana.

Ochrana relé je hlavným typom elektrickej automatizácie, bez ktorej nie je možné normálne a spoľahlivé fungovanie moderných energetických systémov.

Nepretržite monitoruje stav a prevádzkový režim všetkých prvkov elektrizačnej sústavy a reaguje na vznik škôd a abnormálnych stavov.

Keď dôjde k poškodeniu, ochrana identifikuje a odpojí poškodenú oblasť od systému pôsobením na špeciálne výkonové spínače určené na prerušenie poruchových prúdov.

Keď sa vyskytnú abnormálne podmienky, ochrana ich identifikuje a v závislosti od povahy porušenia vykoná operácie potrebné na obnovenie normálnych podmienok alebo vyšle signál službukonajúcemu personálu.

V moderných elektrických systémoch ochrana relé úzko súvisí s elektrickou automatizáciou, ktorá je navrhnutá tak, aby rýchlo automaticky obnovila normálnu prevádzku a napájala spotrebiteľov.

Medzi hlavné zariadenia takejto automatizácie patria: automatické opätovné zapínanie (AR), automatické spínače pre záložné zdroje a zariadenia (AVR) a automatické znižovanie frekvencie (AFS).

Pozrime sa podrobnejšie na hlavné typy poškodení a abnormálnych stavov, ktoré sa vyskytujú v elektrických inštaláciách a ich dôsledky.

1-2. POŠKODENIA V ELEKTRICKÝCH INŠTALÁCIÁCH

Väčšina porúch v elektrických systémoch má za následok skraty medzi fázami alebo so zemou (obrázok 1-1). Vo vinutiach elektrických strojov a transformátorov sa okrem skratov vyskytujú aj skraty medzi závitmi jednej fázy.

Hlavné príčiny poškodenia sú:

1) porušenie izolácie živých častí spôsobené jej starnutím, nevyhovujúcim stavom, prepätím, mechanickým poškodením;

2) poškodenie drôtov a podpier elektrického vedenia spôsobené ich nevyhovujúcim stavom, ľadom, hurikánovým vetrom, tancujúcimi drôtmi a inými dôvodmi;

3) chyby personálu počas prevádzky (vypnutie odpojovačov pod záťažou, ich zapnutie na chybne ponechané uzemnenie atď.).

Všetky poškodenia sú dôsledkom konštrukčných chýb alebo nedokonalostí zariadenia, nekvalitnej výroby, chýb pri inštalácii, konštrukčných chýb, nedostatočnej alebo nesprávnej starostlivosti o zariadenie, abnormálnych prevádzkových režimov zariadenia, prevádzky zariadenia v podmienkach,

žito to sa nepočíta. Škodu preto nemožno považovať za nevyhnutnú, no zároveň nemožno ignorovať možnosť jej vzniku.

Skraty(k.z.) sú najnebezpečnejším a najzávažnejším druhom poškodenia. So skratom e. d.s. E zdroja energie (generátora) je skratovaný cez relatívne nízky odpor generátorov, transformátorov a vedení (pozri obr. 1-

1, a - d a f).

Preto v skratovanom obvode. d.s. vzniká veľký prúd Ic, nazývaný skratový prúd.

Skraty sú rozdelené na trojfázové, dvojfázové a jednofázové v závislosti od počtu uzavretých fáz; pre skraty so zemou a bez uzemnenia; skraty v jednom alebo dvoch bodoch siete (obr. 1-1).

So skratom v dôsledku zvýšenia prúdu sa zvyšuje pokles napätia v systémových prvkoch, čo vedie k zníženiu napätia vo všetkých bodoch siete, pretože napätie v

ľubovoľný bod M (obr. 1-2, a) UM - E-Ik zm, kde E - e. d.s. zdroj energie a zM je odpor medzi zdrojom energie a bodom M.

K najväčšiemu zníženiu napätia dochádza pri skrate. (bod K) a v jeho bezprostrednej blízkosti (obr. 1-2, a). V bodoch siete vzdialených od miesta poškodenia,

napätie klesá v menšej miere.

Vyskytuje sa v dôsledku skratu. Zvýšenie prúdu a zníženie napätia vedú k množstvu nebezpečných následkov:

a) Skratový prúd Ik podľa Joule-Lenzovho zákona uvoľňuje teplo Q = kIk 2 rt v aktívnom odpore r obvodu, ktorým prechádza za čas t.

V mieste poškodenia toto teplo a plameň elektrického oblúka spôsobujú veľkú deštrukciu, ktorej veľkosť je tým väčšia, čím väčší je prúd Ik a čas t.

Prechod cez nepoškodené zariadenia a elektrické vedenia, skratový prúd. Ik ich zahrieva nad povolenú hranicu, čo môže spôsobiť poškodenie izolácie a živých častí.

b) Zníženie napätia pri skrate. narúša prácu spotrebiteľov.

Hlavným spotrebiteľom elektrickej energie sú asynchrónne elektromotory.

Preto pri hlbokom poklese napätia môže byť rotačný moment elektromotorov menší ako odporový moment mechanizmov, čo vedie k ich zastaveniu.

Pri poklese napätia je narušená aj bežná prevádzka osvetľovacích zariadení, ktoré tvoria druhú významnú časť spotrebiteľov elektriny.

Na poklesy napätia sú obzvlášť citlivé výpočtové a riadiace stroje, ktoré boli v poslednej dobe široko zavedené.

c) Druhým, najzávažnejším dôsledkom poklesu napätia je narušenie stability paralelnej prevádzky generátorov. To môže viesť ku kolapsu systému a strate energie pre všetkých jeho spotrebiteľov.

Dôvody tohto rozpadu možno vysvetliť pomocou príkladu systému znázorneného na obr. 1-2, b. V normálnom režime je mechanický krútiaci moment turbín vyvážený protichodným krútiacim momentom vytváraným elektrickým zaťažením generátorov, v dôsledku čoho sú otáčky všetkých turbogenerátorov konštantné a rovnaké ako synchrónne. Ak dôjde ku skratu v bode K na prípojniciach elektrárne A sa napätie na nich rovná nule, v dôsledku čoho sa elektrické zaťaženie, a tým aj protichodný krútiaci moment generátorov, tiež rovná nule. Zároveň do turbíny vstupuje rovnaké množstvo pary (alebo vody) a jej krútiaci moment zostáva nezmenený. V dôsledku toho sa rýchlosť otáčania turbogenerátora začne rýchlo zvyšovať, pretože regulátor otáčok turbíny pôsobí pomaly a nebude schopný zabrániť zrýchleniu otáčania turbogenerátorov stanice A.

V iných podmienkach sú generátory na stanici B. Sú ďaleko od bodu K, takže napätie na ich zberniciach môže byť blízko normálu. Vzhľadom na to, že generátory elektrárne A sú nezaťažené, celá záťaž systému dopadne na generátory stanice B, ktoré môžu preťažiť a znížiť rýchlosť otáčania. Teda v dôsledku skratu. rýchlosť otáčania generátorov elektrární A a B sa mení, čo vedie k narušeniu ich synchrónnej prevádzky.

S dlhým skratom. môže dôjsť aj k porušeniu stability asynchrónneho elektrického

motory. Pri poklese napätia sa rýchlosť otáčania asynchrónnych elektromotorov znižuje.

Ak sklz prekročí kritickú hodnotu, motor prejde do oblasti nestabilnej prevádzky, prevráti sa a úplne zabrzdí.

S rastúcim sklzom sa zvyšuje jalový výkon spotrebovaný asynchrónnymi motormi, čo môže viesť ku skratu po vypnutí. k nedostatku jalového výkonu a v dôsledku toho k lavínovému poklesu napätia v celom systéme a zastaveniu jeho prevádzky.

Havárie s narušením stability sústavy sú najzávažnejšie z hľadiska výšky škôd spôsobených na napájacom zdroji.

Uvažované dôsledky skratu. potvrdiť vyššie uvedený záver, že ide o závažný a nebezpečný typ poškodenia, ktorý si vyžaduje rýchle odstavenie (pozri § 1-4).

Zemná porucha jednej fázy v sieti s izolovaným neutrálom alebo uzemnením

pripojený cez vysoký odpor cievky zhášania oblúka (AGC). Na obr. 1-1, d je možné vidieť, že zemná porucha nespôsobí skrat, pretože napr. d.s. Ea poškodenej fázy A nie je posunutá spojením so zemou, ktoré sa objavuje v bode K. Výsledný prúd 1A v mieste poškodenia je uzavretý cez kapacitu C vodičov voči zemi, a preto má spravidla malú hodnotu, napríklad niekoľko desiatok ampérov. Lineárne napätia pri tomto type poškodenia zostávajú nezmenené (pozri kapitolu 9).

Z tohto dôvodu sa jednofázová zemná porucha v sieťach s izolovaným neutrálom alebo uzemnená cez DGK výrazne líši od skratu. Neovplyvňuje prevádzku spotrebičov a nenarúša synchrónnu prevádzku generátorov. Tento typ poškodenia však vytvára abnormálny režim, spôsobujúci prepätia, čo je nebezpečné z hľadiska možnosti pretrhnutia izolácie voči zemi dvoch nepoškodených fáz a prechodu jednofázového zemného spojenia na fázu. -fázový skrat. (obr. 1, f).

1-3. ABNORMÁLNE REŽIMY

Abnormálne režimy zahŕňajú režimy spojené s odchýlkami od prípustných hodnôt prúdu, napätia a frekvencie, ktoré sú nebezpečné pre zariadenie alebo stabilnú prevádzku energetického systému.

Uvažujme o najtypickejších abnormálnych režimoch.

a) Preťaženie zariadenia spôsobené zvýšením prúdu nad menovitú hodnotu. Menovitý prúd je maximálny povolený prúd pre daný obvod.

ťažby na neobmedzený čas.

Ak prúd prechádzajúci zariadením prekročí menovitú hodnotu, potom v dôsledku dodatočného tepla, ktoré vytvára, teplota živých častí a izolácie po určitom čase prekročí prípustnú hodnotu, čo vedie k zrýchlenému opotrebovaniu izolácie a jej poškodeniu. Čas povolený na prechod zvýšených prúdov závisí od ich veľkosti. Charakter tejto závislosti je znázornený na obr. 1-3 a je určená konštrukciou zariadenia a typom izolačných materiálov. Pre varovanie

poškodenie zariadenia pri jeho preťažení je potrebné vykonať opatrenia na vyloženie alebo vypnutie zariadenia.

b) K osciláciám v systémoch dochádza, keď generátory (alebo elektrárne) A a B pracujúce paralelne nie sú synchronizované (obr. 1-2, b). Pri kývaní dochádza v každom bode systému k periodickej zmene („hojdaniu“) prúdu a napätia. Prúd vo všetkých prvkoch siete spájajúcich generátory A a B, ktoré vypadli zo synchronizácie, sa pohybuje od nuly po maximálnu hodnotu, mnohokrát vyššiu ako je normálna hodnota.

prestrojiť sa Napätie klesne z normálu na určitú minimálnu hodnotu, ktorá má v každom bode siete inú hodnotu. V bode C, ktorý sa nazýva elektrické centrum výkyvu, klesne na nulu, v ostatných bodoch siete napätie klesne, ale zostane nad nulou, pričom sa zvýši od stredu výkyvu C k zdrojom energie A a B. Charakter zmeny výkyvu prúd a napätie je podobné skratu . Zvýšenie prúdu spôsobuje zahrievanie zariadenia a zníženie napätia narúša prevádzku všetkých spotrebiteľov systému. Húpanie je veľmi nebezpečný abnormálny režim, ktorý ovplyvňuje chod celého energetického systému.

c) K zvýšeniu napätia nad prípustnú hodnotu dochádza na hydrogenerátoroch zvyčajne pri náhlom vypnutí ich záťaže. Nezaťažený hydrogenerátor zvyšuje rýchlosť otáčania, čo spôsobuje zvýšenie e. d.s. statora na hodnoty nebezpečné pre jeho izoláciu. Ochrana v takýchto prípadoch by mala znížiť budiaci prúd generátora alebo ho vypnúť.

K zvýšeniu napätia, ktoré je nebezpečné pre izoláciu zariadenia, môže dôjsť aj pri jednostrannom vypnutí alebo zapnutí dlhých elektrických vedení s vysokou kapacitou.

Okrem uvedených abnormálnych režimov existujú aj iné, ktorých odstránenie je možné pomocou ochrany relé.

1-4. ZÁKLADNÉ POŽIADAVKY NA OCHRANU RELÉ

/. POŽIADAVKY NA OCHRANU PRED K. 3.

a) Selektivita

Selektivita alebo selektivita ochrany je schopnosť ochrany vypnúť počas skratu. iba poškodenú časť siete.

Na obr. 1-4 znázorňujú príklady selektívneho vypínania poruchy. Takže so skratom v bode K 1 musí ochrana odpojiť poškodené vedenie so spínačom B, t.j. spínačom najbližšie k miestu poškodenia. V tomto prípade zostanú v prevádzke všetci spotrebitelia okrem tých, ktoré sú napájané z poškodeného vedenia.

V prípade skratu v bode K2 pri selektívnom pôsobení ochrany treba vypnúť poškodené vedenie I, vedenie II zostáva v prevádzke. Počas takéhoto vypnutia si všetci spotrebitelia siete zachovajú energiu. Tento príklad ukazuje, že ak je rozvodňa pripojená k sieti niekoľkými linkami, potom dôjde k selektívnemu vypnutiu skratu. na jednej z liniek vám umožňuje zachovať spojenie tejto rozvodne so sieťou, čím sa zabezpečí neprerušené napájanie spotrebiteľov.

Selektívne vypínanie porúch je teda hlavnou podmienkou zabezpečenia spoľahlivého napájania spotrebiteľov. Neselektívne pôsobenie ochrany vedie k rozvoju nehôd. Ako bude uvedené nižšie, neselektívne vypnutia môžu byť povolené, ale iba v prípadoch, keď je to nevyhnutné a neovplyvňuje to napájanie spotrebiteľov.

b) Rýchlosť konania

Vypnutie skratu by sa malo vykonať čo najrýchlejšie, aby sa obmedzil rozsah zničenia zariadení, zvýšila sa účinnosť automatického prepájania vedení a prípojníc, skrátila sa doba znižovania napätia pre spotrebiteľov a zachovala sa stabilita paralelnej prevádzky generátorov, elektrární a energetický systém ako celok. Posledná z uvedených podmienok je hlavná.

Prípustná doba skratového odpojenia (1-2, b) podľa podmienky udržania stability závisí od množstva faktorov. Najdôležitejšou z nich je výška zvyškového napätia na zberniciach elektrární a uzlov spájajúcich elektrárne s elektrizačnou sústavou. Čím je zvyškové napätie nižšie, tým je nestabilita pravdepodobnejšia, a preto je potrebné skrat vypnúť rýchlejšie. Najzávažnejšie z hľadiska podmienok stability sú trojfázové skraty. a dvojfázové skraty na zem online s nepočujúcou osobou

zemný neutrál (obr. 1-2, a a d), pretože pri týchto poškodeniach dochádza k najväčším poklesom všetkých fázových napätí.

IN Moderné energetické systémy vyžadujú na udržanie stability veľmi krátky čas skratového odpojenia. Napríklad na elektrických vedeniach 300-500 kV je potrebné odpojiť poruchu do 0,1-0,12 s po jej vzniku a v sieťach 110-220 kV - do 0,15-0,3 s. V rozvodných sieťach 6 a 10 kV, oddelených od zdrojov energie vysokým odporom, skrat. môžu byť vypnuté po dobu približne 1,5-3 s, pretože nespôsobujú nebezpečný pokles napätia na generátoroch a teda neovplyvňujú stabilitu systému. Presné posúdenie prípustnej doby odstávky sa vykonáva pomocou špeciálnych výpočtov stability vykonaných na tento účel.

IN ako približné kritérium (opatrenie) potreby použitia vysokorýchlostnej ochrany Pravidlá pre výstavbu elektrických inštalácií (PUE) [L. 1] odporúčajú určiť zvyškové napätie na zberniciach elektrární a centrálnych rozvodní pri trojfázových skratoch. v bode siete, ktorý nás zaujíma.Ak zvyškové napätie dostane -

je menej ako 60 % nominálnej hodnoty, potom by sa na udržanie stability malo použiť rýchle vypnutie poškodenie, t.j. použite rýchlo pôsobiacu ochranu.

Celkový čas vypnutia poruchy t open je súčet prevádzkového času ochrany

you t 3 a prevádzkový čas spínača t in, prerušenie skratového prúdu, t.j. t off = t a + t in. Na urýchlenie vypnutia je teda potrebné urýchliť činnosť ochrany aj vypnutia.

tel. Najbežnejšie spínače pracujú s časom 0,15-0,06 s. Aby sa zabezpečila vyššie uvedená požiadavka na odpojenie s takýmito spínačmi,

skrat, napríklad s t = 0,2 s, ochrana by mala pracovať s časom 0,05-0,12 s a ak je potrebné vypnúť s t = 0,12 s a spínač pracuje s časom prevádzky ochrany 0,08 s by nemala presiahnuť 0,04 s.

Ochrany pôsobiace do 0,1-0,2 s sa považujú za rýchlo pôsobiace. Moderná vysokorýchlostná ochrana môže pracovať s časom 0,02-0,04 s.

Požiadavka na rýchlosť je v niektorých prípadoch určujúcou podmienkou, ktorá zabezpečuje stabilitu paralelnej prevádzky elektrární a energetických sústav.

Vytvorenie selektívnej vysokorýchlostnej ochrany je dôležitá a náročná úloha v technológii ochrany relé. Tieto ochrany sú pomerne zložité a drahé, preto by sa mali používať iba v prípadoch, keď jednoduchšie ochrany s časovým oneskorením nezabezpečujú požadovanú rýchlosť pôsobenia.

Z dôvodu jednoduchosti je povolené používať jednoduché vysokorýchlostné ochrany, ktoré neposkytujú potrebnú selektivitu. V tomto prípade sa na korekciu neselektivity používa automatické opätovné zatvorenie, ktoré rýchlo zapne neselektívne odpojenú časť systému.

c) Citlivosť

Názov: Mikroprocesorová automatizácia a reléová ochrana elektrických systémov, 2. vydanie
Vydavateľ: ID MPEI
Dyakov A.F., Ovcharenko N.I.
ISBN: 978-5-383-00467-8
rok: 2010
Stránky: 336
Formát: pdf, djvu
Veľkosť: 69,2 MB
Jazyk: ruský

O knihe:
V knihe Mikroprocesorová automatizácia a reléová ochrana elektrických systémov hovorí o elektroenergetických sústavách - spôsobe fungovania, princípoch fungovania. Poskytuje štrukturálne a multifunkčné schémy mikroprocesorových zariadení pre núdzovú automatizáciu a reléovú ochranu najmodernejšieho ruského vývoja.

Predslov
Úvod
Prvá kapitola. Meranie prevodu prevádzkových parametrov na informačné signály mikroprocesorovej automatizácie a reléovej ochrany elektrických systémov
1.1. Účel a typy konverzie meraní
1.2. Softvérové ​​meracie prevodníky informačných parametrov vstupných signálov
1.3. Softvérové ​​meracie prevodníky činného a jalového výkonu
1.4. Softvérové ​​filtre pre symetrické komponenty
Samotestovacie otázky
Kapitola druhá. Mikroprocesorové automatické synchronizátory
2.1. Automatické synchronizátory pre synchrónne generátory
2.2. Mikroprocesorový automatický synchronizátor typu AS-M
2.3. Mikroprocesorový automatický synchronizátor typu "Sprint-M".
Samotestovacie otázky
Kapitola tri. Mikroprocesorové automatické regulátory budenia pre synchrónne generátory
3.1. Moderné budenie generátorov
3.2. Všeobecná funkčná schéma automatického riadenia budenia
3.3. Mikroprocesorové automatické regulátory budenia tyristorov synchrónnych generátorov
3.4. Softvérové ​​meracie prvky mikroprocesorových regulátorov
3.5. Vlastnosti mikroprocesorového automatického regulátora budenia KOSUR-Ts
3.6. Vlastnosti digitálneho riadenia tyristorov budiča
3.7. Funkčný algoritmus a bloková schéma mikroprocesorových regulátorov budenia
3.8. Adaptívne automatické regulátory budenia
Samotestovacie otázky
Kapitola štvrtá. Mikroprocesorové automatické riadenie budenia asynchronizovaných generátorov
4.1. Vlastnosti budenia a riadenia budenia asynchronizovaného generátora
4.2. Algoritmus fungovania automatického regulátora
4.3. Mikroprocesorový automatický riadiaci systém pre budenie a výkon asynchrónneho generátora
Samotestovacie otázky
Kapitola piata. Automatická regulácia otáčok a činného výkonu synchrónnych generátorov
5.1. Funkcie automatického riadenia frekvencie a výkonu
5.2. Mikroprocesorové automatické regulátory rýchlosti a aktívneho výkonu
5.3. Mikroprocesorový automatický systém na reguláciu frekvencie a výkonu turbogenerátorov
Samotestovacie otázky
Kapitola šiesta. Automatické regulátory napätia a jalového výkonu synchrónnych a statických kompenzátorov
6.l. Vlastnosti prevádzkových režimov synchrónnych a statických kompenzátorov
6.2. Budenie moderných synchrónnych kompenzátorov
6.3. Automatické regulátory jalového výkonu pre synchrónne kompenzátory
6.4. Automatické regulátory jalového výkonu pre statické kompenzátory
6.5. Mikroprocesorové riadenie bezkomutátorového budenia výkonných synchrónnych elektromotorov
Samotestovacie otázky
Kapitola siedma. Mikroprocesorová reléová ochrana a automatizácia pomocných potrieb elektrární a elektrických sietí s napätím 6-35 kV
7.1. Typy mikroprocesorových zariadení
7.2. Softvérové ​​meracie prvky relé
7.3. Mikroprocesorové komplexy STC "Mekhanotronika"
7.4. Mikroprocesorové terminály spoločnosti JSC RADIUS Avtomatika
7.5. Terminály "IC "BRESLER"
7.6. Vlastnosti dištančnej ochrany a automatického opätovného pripojenia 35 kV vedení
7.7. Automatické zníženie frekvencie a reštart frekvencie
7.8. Zrýchlené automatické zapínanie rezervy
Samotestovacie otázky
Kapitola ôsma. Integrovaná mikroprocesorová reléová ochrana a automatizácia synchrónnych generátorov a transformátorov
8.1. Typy a vlastnosti
8.2. Mikroprocesorová ochrana a automatizácia synchrónnych generátorov a transformátorov
8.3. Vlastnosti integrovanej ochrany mikroprocesora
8.4. Vlastnosti mikroprocesorovej automatizácie integrované s ochranou
8.5. Mikroprocesorová ochrana a automatizácia transformátorov
8.b. Vlastnosti mikroprocesorovej ochrany a automatizácie transformátorov STC "Mekhanotronika"
8.7. Mikroprocesorová ochrana transformátorov "IC "Bresler"
8.8. Mikroprocesorová ochrana a automatizácia transformátorov typu Sirius
8.9. Vlastnosti mikroprocesorovej ochrany a automatizácie vysokonapäťových a ultravysokonapäťových autotransformátorov 000 JE "EKRA"
Samotestovacie otázky
Kapitola deviata. Mikroprocesorová reléová ochrana vysokonapäťových a extra vysokonapäťových vedení
9.1. Typy a vlastnosti. Zjednotené terminály
9.2. Smerová vysokofrekvenčná ochrana mikroprocesorového filtra
9.3. Diferenčná fázová vysokofrekvenčná ochrana založená na mikroprocesore
9.4. Svorky fázovej diferenciálnej ochrany mikroprocesora
9.5. Mikroprocesorová dištančná a prúdovo riadená nulová sekvencia ochrany elektrických vedení
Samotestovacie otázky
Kapitola desiata. Mikroprocesorová núdzová automatizácia pre vysokonapäťové a ultravysoké elektrické vedenia
10.1. Typy mikroprocesorovej automatizácie
10.2. Automatický reštart mikroprocesora
10.3. Softvérový automatický jednofázový reštart
10.4. Mikroprocesorové zariadenie na monitorovanie zhasnutia elektrického oblúka a úspešnej aktivácie rozpojenej fázy na jednej strane
10.5. Činnosť automatického jednofázového reštartu
10.6. Mikroprocesorová automatizácia limitov nárastu napätia
10.7. Mikroprocesorové automatické zariadenia na identifikáciu miest porúch v elektrických vedeniach
10.8. Automatický záznamník elektromagnetických prechodových javov
Samotestovacie otázky
Jedenásta kapitola. Mikroprocesorová automatizácia na predchádzanie nestabilite
11.1. Vlastnosti mikroprocesorovej implementácie automatického dávkovania a ukladania núdzových riadiacich akcií
11.2. Panel automatizácie riadenia stability na báze mikroprocesora
11.3. Mikroprocesorový softvérový a hardvérový komplex na automatické dávkovanie a ukladanie núdzových kontrolných akcií
11.4. Mikroprocesorové núdzové ovládacie zariadenie SMART-PA
11.5. Fungovanie a vývoj mikroprocesorovej automatizácie na predchádzanie nestabilite
Samotestovacie otázky
Kapitola dvanásta. Mikroprocesorová automatizácia na elimináciu asynchrónneho režimu
12.1. Účel a typy automatických zariadení
12.2. Elektrické znaky asynchrónneho režimu
12.3. Možnosti pre automatizáciu mikroprocesorov na odstránenie asynchrónneho režimu
12.4. Mikroprocesorová automatizácia 000 "ABB Automation"
12.5. Mikroprocesorová automatizácia Štátnej technickej univerzity Ďalekého východu
12.6. Mikroprocesorová automatizácia JSC "Inštitút "Energosetproekt"
Samotestovacie otázky
Kapitola trinásta. Automatizované riadiace systémy pre elektrárne a energetické systémy
13.1. Účel a princípy implementácie automatizovaného riadenia elektrární
13.2. Mikroprocesorový automatizovaný riadiaci systém pre vodné elektrárne
13.3. Mikroprocesorový automatizovaný riadiaci systém pre tepelné elektrárne
13.4. Technická realizácia automatizovaného riadiaceho systému pre elektrickú časť tepelných elektrární
13.5. Digitálny automatický systém na riadenie frekvencie a činného výkonu elektrizačnej sústavy
Samotestovacie otázky
Bibliografia

(dokument)

n1.doc

R E L E Y N A Y

OCHRANA

PIATE VYDANIE,

RECYKLOVANÝ

Schválené ministerstvom

Energetika a elektrifikácia ZSSR

Ako učebná pomôcka

Pre študentov energetiky

A technické školy energetického stavebníctva
„ENERGIA“ MOSKVA 1974
6P2.11

MDT 621.316..925 (075)

Černobrovov N.V.

Ch-49 Ochrana relé. Učebnica pre technické školy.

Ed. 5., revidované a dodatočné M., „Energia“, 1974. 680 s. S chorými.
Kniha skúma reléové ochrany elektrických sietí, zariadení elektrárne a rozvodných prípojníc. Štvrté vydanie knihy vyšlo v roku 1971.

Kniha je určená ako učebnica pre študentov energetických vysokých škôl a môžu ju využívať študenti elektrotechnických a energetických vysokých škôl, ako aj inžinieri a technici zaoberajúci sa prevádzkou, montážou a projektovaním reléových ochrán elektrární a sietí. .
30311-601

051(01)-74

75-74 6P2.11

Vydavateľstvo "Energia", 1974.

PREDSLOV K PIATEMU VYDANIU
Reléová ochrana automaticky eliminuje poškodenie a abnormálne stavy v elektrickej časti energetických systémov a je najdôležitejšou automatizáciou zabezpečujúcou ich spoľahlivú a stabilnú prevádzku.

V moderných energetických systémoch význam reléovej ochrany narastá najmä v dôsledku rýchleho rastu výkonu energetických systémov, ich zjednocovania do jednotných elektricky prepojených systémov v rámci viacerých regiónov, celej krajiny, ba aj viacerých štátov.

Charakteristickým znakom moderných energetických systémov je rozvoj sietí vysokého a ultravysokého napätia, pomocou ktorých sa energetické systémy prepájajú a veľké toky elektrickej energie sa prenášajú z výkonných elektrární do veľkých odberných centier.

V Sovietskom zväze sa na báze 500 kV sietí vytvára Jednotný energetický systém krajiny (UES), budujú sa výkonné a rozšírené prenosy 500-750 kV a v blízkej budúcnosti sa plánuje vytvorenie ešte výkonnejšie prenosy 1150 kV striedavý prúd a 1500 kV jednosmerný prúd, najväčšie tepelné, hydraulické a jadrové elektrárne, zvyšuje sa výkon energetických blokov. V súlade s tým sa zvyšuje výkon elektrických rozvodní, konfigurácia elektrických sietí sa stáva zložitejšou a zvyšuje sa ich zaťaženie.

Rastúce zaťaženie, zväčšovanie dĺžky elektrických prenosových vedení a sprísňujúce sa požiadavky na stabilitu energetických sústav komplikujú prevádzkové podmienky reléovej ochrany a zvyšujú požiadavky na jej rýchlosť, citlivosť a spoľahlivosť. V tomto ohľade prebieha neustály proces vývoja a zdokonaľovania technológie reléovej ochrany, ktorého cieľom je vytvárať čoraz pokročilejšiu ochranu, ktorá spĺňa požiadavky modernej energetiky.

Vytvárajú sa a uvádzajú do prevádzky nové ochrany pre diaľkový prenos výkonu ultravysokého napätia, pre veľké generátory, transformátory a energetické jednotky. Vyvíjajú sa dištančné ochrany s komplexnými charakteristikami, ktoré umožňujú získať optimálne riešenie veľmi zložitého problému - spoľahlivé rozladenie ochrany proti záťaži a výkyvom pri zachovaní dostatočnej citlivosti pri skratoch. Hľadajú sa spôsoby, ako zlepšiť blokovanie proti výkyvom a poškodeniu napäťových obvodov. Zdokonaľujú sa metódy na vyhradenie porúch ochrán a spínačov. Trend opúšťania elektromechanických relé a prechodu na statické, bezkontaktné systémy je čoraz zreteľnejší.

V tomto ohľade je široko používaný v reléových ochranných zariadeniach pre polovodičové zariadenia (diódy, tranzistory, tyristory). Vyvíjajú sa konštrukcie relé založené na magnetických prvkoch. Uskutočňujú sa pokusy použiť kontaktné relé, ktoré sú spoľahlivejšie ako bežné elektromechanické konštrukcie. Takéto relé zahŕňajú zapečatené magneticky ovládané kontakty (jazýčkové spínače), čo sú relé bez kotvy (používané vo výpočtovej technike). Vyznačujú sa vysokou rýchlosťou, spoľahlivosťou a malými rozmermi. Zvažuje sa možnosť použitia digitálneho počítača na vykonávanie funkcií ochrany relé.

Je stále viac potrebné používať digitálny počítač na výpočet nastavení ochrany, pretože takéto výpočty v moderných energetických systémoch sú veľmi pracné a časovo náročné.

V súvislosti so zvyšovaním skratových prúdov spôsobených zvyšovaním výrobnej kapacity energetických sústav sa stávajú aktuálne otázky presnosti transformácie primárnych prúdov napájajúcich meracie prvky reléovej ochrany. Na vyriešenie tohto problému sa uskutočňujú štúdie o správaní prúdových transformátorov, skúmajú sa možnosti zvýšenia ich presnosti, vyvíjajú sa praktické metódy na výpočet chýb prúdových transformátorov a vyvíjajú sa nové, presnejšie metódy transformácie primárnych prúdov. hľadal.

Pri príprave na opätovné vydanie knihy sa autor snažil reflektovať nový vývoj domácej techniky v oblastiach jej vývoja uvedených vyššie. Kniha obsahuje nové ochrany a technické riešenia, ktoré už našli uplatnenie v praxi alebo majú reálnu perspektívu uplatnenia. S prihliadnutím na to boli vykonané zmeny a doplnenia v tretej kapitole, venovanej prúdovým transformátorom, v kapitole pätnástej, ktorá stanovuje zásady ochrany generátora, a v kapitole sedemnástej, ktorá sa týka ochrany blokov. V zostávajúcich kapitolách boli vykonané zmeny a spresnenia, ktorých cieľom je najmä zlepšenie prezentácie.

Autor vyjadruje vďaku recenzentke knihy T. N. Dorodnovej za množstvo užitočných pripomienok. Autor žiada, aby všetky priania a pripomienky boli zaslané na adresu: 113114, Moskva, nábrežie Shlyuzovaya, 10, vydavateľstvo "Energia".

1. 
   ÚČEL OCHRANY RELÉ

V energetických systémoch môže dôjsť k poškodeniu a abnormálnym prevádzkovým stavom elektrických zariadení elektrární a rozvodní, ich rozvádzačov, elektrických vedení a elektrických inštalácií spotrebiteľov elektrickej energie.

Poškodenie je vo väčšine prípadov sprevádzané výrazným zvýšením prúdu a hlbokým poklesom napätia v prvkoch energetického systému.

Zvýšený prúd vytvára veľké množstvo tepla, spôsobuje deštrukciu v mieste poruchy a nebezpečné zahrievanie nepoškodených vedení a zariadení, ktorými tento prúd prechádza.

Zníženie napätia narúša normálnu prevádzku spotrebiteľov elektriny a stabilitu paralelnej prevádzky generátorov a energetického systému ako celku.

Abnormálne podmienky zvyčajne vedú k odchýlkam hodnôt napätia, prúdu a frekvencie od prípustných hodnôt. Pri znížení frekvencie a napätia existuje nebezpečenstvo narušenia normálnej prevádzky spotrebiteľov a stability energetického systému a zvýšenie napätia a prúdu hrozí poškodením zariadení a elektrických vedení.

teda poškodenie narúša prevádzku elektrizačnej sústavy a spotrebiteľov elektriny a abnormálne podmienky vytvárajú možnosť poškodenia alebo narušenia elektrizačnej sústavy.

Na zabezpečenie normálnej prevádzky energetického systému a spotrebiteľov elektriny je potrebné čo najrýchlejšie identifikovať a oddeliť miesto poškodenia od nepoškodenej siete, čím sa obnovia normálne prevádzkové podmienky a zastaví sa deštrukcia v mieste poškodenia.

Nebezpečným následkom abnormálnych režimov sa dá predísť aj vtedy, ak sa včas zistí odchýlka od normálneho režimu a prijmú sa opatrenia na jej odstránenie (napríklad zníženie prúdu pri jeho zvyšovaní, zníženie napätia pri jeho zvýšení atď.). ).

V tejto súvislosti je potrebné vytvoriť a používať automatické zariadenia, ktoré vykonávajú tieto operácie a chránia systém a jeho prvky pred nebezpečnými následkami poškodenia a abnormálnych podmienok.

Spočiatku sa ako taká ochrana používali poistky. Ako však rástol výkon a napätie elektrických inštalácií a ich spínacie obvody sa stávali zložitejšími, tento spôsob ochrany sa stal nedostatočným, a preto boli vytvorené ochranné zariadenia pomocou špeciálnych automatov - relé, nazývaných reléová ochrana.

Ochrana relé je hlavným typom elektrickej automatizácie, bez ktorej nie je možné normálne a spoľahlivé fungovanie moderných energetických systémov. Nepretržite monitoruje stav a prevádzkový režim všetkých prvkov elektrizačnej sústavy a reaguje na vznik škôd a abnormálnych stavov.

Keď dôjde k poškodeniu, ochrana identifikuje a odpojí poškodenú oblasť od systému pôsobením na špeciálne výkonové spínače určené na prerušenie poruchových prúdov.

Keď sa vyskytnú abnormálne podmienky, ochrana ich identifikuje a v závislosti od povahy porušenia vykoná operácie potrebné na obnovenie normálnych podmienok alebo vyšle signál službukonajúcemu personálu.

V moderných elektrických systémoch ochrana relé úzko súvisí s elektrickou automatizáciou, ktorá je navrhnutá tak, aby rýchlo automaticky obnovila normálnu prevádzku a napájala spotrebiteľov.

Medzi hlavné zariadenia takejto automatizácie patria: automatické opätovné zapínanie (AR), automatické spínače pre záložné zdroje a zariadenia (AVR) a automatické znižovanie frekvencie (AFS).

Pozrime sa podrobnejšie na hlavné typy poškodení a abnormálnych stavov, ktoré sa vyskytujú v elektrických inštaláciách a ich dôsledky.
1-2. POŠKODENIA V ELEKTRICKÝCH INŠTALÁCIÁCH

Väčšina porúch v elektrických systémoch má za následok skraty medzi fázami alebo so zemou (obrázok 1-1). Vo vinutiach elektrických strojov a transformátorov sa okrem skratov vyskytujú aj skraty medzi závitmi jednej fázy.

Hlavné príčiny poškodenia sú:

1) porušenie izolácie živých častí spôsobené jej starnutím, nevyhovujúcim stavom, prepätím, mechanickým poškodením;

2) poškodenie drôtov a podpier elektrického vedenia v dôsledku ich nevyhovujúceho stavu, ľadu, hurikánových vetrov, tancujúcich drôtov a iných príčin;

3) chyby personálu počas prevádzky (vypnutie odpojovačov pod záťažou, ich zapnutie na chybne ponechané uzemnenie atď.).

Všetky poškodenia sú dôsledkom konštrukčných chýb alebo nedokonalostí zariadenia, nízkej kvality jeho výroby, montážnych chýb, konštrukčných chýb, nedostatočnej alebo nesprávnej starostlivosti o zariadenie, abnormálnych prevádzkových režimov zariadenia, prevádzky zariadenia v podmienkach, pre ktoré nebol navrhnutý. Škodu preto nemožno považovať za nevyhnutnú, no zároveň nemožno ignorovať možnosť jej vzniku.
Skraty(k.z.) sú najnebezpečnejším a najzávažnejším druhom poškodenia. So skratom e. d.s. E zdroj energie (generátor) je skratovaný cez relatívne nízky odpor generátorov, transformátorov a vedení (pozri obr. 1-1, a - G A e).

Preto v skratovanom obvode. d.s. vzniká veľký prúd ja Komu, nazývaný skratový prúd.

Skraty sú rozdelené na trojfázové, dvojfázové a jednofázové v závislosti od počtu uzavretých fáz; pre skraty so zemou a bez uzemnenia; skraty v jednom alebo dvoch bodoch siete (obr. 1-1).

So skratom v dôsledku zvýšenia prúdu sa zvyšuje pokles napätia v prvkoch systému, čo vedie k zníženiu napätia vo všetkých bodoch siete, pretože napätie v ktoromkoľvek bode M (obr. 1-2, a) U M - E-I k z m , kde E - e. d.s. zdroj energie a z M je odpor medzi zdrojom energie a bodom M.

K najväčšiemu zníženiu napätia dochádza pri skrate. (bod K) a v jeho bezprostrednej blízkosti (obr. 1-2, a). V bodoch siete vzdialených od miesta poruchy napätie klesá v menšej miere.

Vyskytuje sa v dôsledku skratu. Zvýšenie prúdu a zníženie napätia vedú k množstvu nebezpečných následkov:

A) Skratový prúd I k podľa Joule-Lenzovho zákona uvoľňuje teplo Q = kI k 2 rt v aktívnom odpore r obvodu, ktorým prechádza za čas t.

V mieste poškodenia toto teplo a plameň elektrického oblúka spôsobujú veľkú deštrukciu, ktorej veľkosť je tým väčšia, čím väčší je prúd Ik a čas t.

Prechod cez nepoškodené zariadenia a elektrické vedenia, skratový prúd. I k ich ohrieva nad prípustnú hranicu, čo môže spôsobiť poškodenie izolácie a živých častí.

B) Zníženie napätia pri skrate. narúša prácu spotrebiteľov.

Hlavným spotrebiteľom elektrickej energie sú asynchrónne elektromotory. Točivý moment motorov MD je úmerný druhej mocnine napätia U na ich svorkách: M d = kU 2.

Preto pri hlbokom poklese napätia môže byť rotačný moment elektromotorov menší ako odporový moment mechanizmov, čo vedie k ich zastaveniu.

Pri poklese napätia je narušená aj bežná prevádzka osvetľovacích zariadení, ktoré tvoria druhú významnú časť spotrebiteľov elektriny.

Na poklesy napätia sú obzvlášť citlivé výpočtové a riadiace stroje, ktoré boli v poslednej dobe široko zavedené.

C) Druhým, najvážnejším dôsledkom poklesu napätia je narušenie stability paralelnej prevádzky generátorov. To môže viesť ku kolapsu systému a strate energie pre všetkých jeho spotrebiteľov.

Dôvody tohto rozpadu možno vysvetliť pomocou príkladu systému znázorneného na obr. 1-2, b. V normálnom režime je mechanický krútiaci moment turbín vyvážený protichodným krútiacim momentom vytváraným elektrickým zaťažením generátorov, v dôsledku čoho sú otáčky všetkých turbogenerátorov konštantné a rovnaké ako synchrónne. Ak dôjde ku skratu v bode K pri autobusoch elektrárne A napätie na nich bude nulové, v dôsledku čoho sa elektrické zaťaženie, a tým aj protichodný krútiaci moment generátorov, tiež vynuluje. Zároveň do turbíny vstupuje rovnaké množstvo pary (alebo vody) a jej krútiaci moment zostáva nezmenený. V dôsledku toho sa rýchlosť otáčania turbogenerátora začne rýchlo zvyšovať, pretože regulátor otáčok turbíny pôsobí pomaly a nebude schopný zabrániť zrýchleniu otáčania turbogenerátorov stanice. A.

Staničné generátory sú v rôznych podmienkach IN. Sú ďaleko od bodu K, takže napätie na ich zberniciach môže byť blízko normálu. Vzhľadom k tomu, že generátory elektrárne A nezaťažené, celé zaťaženie systému dopadne na generátory stanice B, ktoré môžu preťažiť a znížiť rýchlosť otáčania. Teda v dôsledku skratu. rýchlosť otáčania generátorov elektrárne A A IN sa stáva odlišným, čo vedie k narušeniu ich synchrónnej prevádzky.

S dlhým skratom. Stabilita prevádzky asynchrónnych elektromotorov môže byť tiež narušená. Pri poklese napätia sa rýchlosť otáčania asynchrónnych elektromotorov znižuje.

Ak sklz prekročí kritickú hodnotu, motor prejde do oblasti nestabilnej prevádzky, prevráti sa a úplne zabrzdí.

S rastúcim sklzom sa zvyšuje jalový výkon spotrebovaný asynchrónnymi motormi, čo môže viesť ku skratu po vypnutí. k nedostatku jalového výkonu a v dôsledku toho k lavínovému poklesu napätia v celom systéme a zastaveniu jeho prevádzky.

Havárie s narušením stability sústavy sú najzávažnejšie z hľadiska výšky škôd spôsobených na napájacom zdroji.

Uvažované dôsledky skratu. potvrdiť vyššie uvedený záver, že ide o závažný a nebezpečný typ poškodenia, ktorý si vyžaduje rýchle odstavenie (pozri § 1-4).

Zemná porucha jednej fázy v sieti s izolovaným neutrálom alebo cievka na zhášanie oblúka (AEC) uzemnená cez vysoký odpor. Na obr. 1-1, d je možné vidieť, že zemná porucha nespôsobí skrat, pretože napr. d.s. Ea poškodenej fázy A nie je posunutá spojením so zemou, ktoré sa objavuje v bode K. Výsledný prúd 1 A v mieste poškodenia je uzavretý cez kapacitu C vodičov voči zemi, a preto má spravidla malú hodnotu, napríklad niekoľko desiatok ampérov. Lineárne napätia pri tomto type poškodenia zostávajú nezmenené (pozri kapitolu 9).

Z tohto dôvodu sa jednofázová zemná porucha v sieťach s izolovaným neutrálom alebo uzemnená cez DGK výrazne líši od skratu. Neovplyvňuje prevádzku spotrebičov a nenarúša synchrónnu prevádzku generátorov. Tento typ poškodenia však vytvára abnormálny režim, spôsobujúci prepätia, čo je nebezpečné z hľadiska možnosti pretrhnutia izolácie voči zemi dvoch nepoškodených fáz a prechodu jednofázového zemného spojenia na fázu. -fázový skrat. (obr. 1, f).
1-3. ABNORMÁLNE REŽIMY
Abnormálne režimy zahŕňajú režimy spojené s odchýlkami od prípustných hodnôt prúdu, napätia a frekvencie, ktoré sú nebezpečné pre zariadenie alebo stabilnú prevádzku energetického systému.

Uvažujme o najtypickejších abnormálnych režimoch.

A) Preťaženie zariadenia spôsobené zvýšením prúdu nad menovitú hodnotu. Menovitý prúd je maximálny povolený prúd pre toto zariadenie na neobmedzený čas.

Ak prúd prechádzajúci zariadením prekročí menovitú hodnotu, potom v dôsledku dodatočného tepla, ktoré vytvára, teplota živých častí a izolácie po určitom čase prekročí prípustnú hodnotu, čo vedie k zrýchlenému opotrebovaniu izolácie a jej poškodeniu. Čas povolený na prechod zvýšených prúdov závisí

od ich veľkosti. Charakter tejto závislosti je znázornený na obr. 1-3 a je určená konštrukciou zariadenia a typom izolačných materiálov. Aby sa predišlo poškodeniu zariadenia pri jeho preťažení, musia sa vykonať opatrenia na vyloženie alebo vypnutie zariadenia.

B) K osciláciám v systémoch dochádza, keď paralelne bežiace generátory (alebo elektrárne) nie sú synchronizované. A A IN(Obr. 1-2, b). Pri kývaní dochádza v každom bode systému k periodickej zmene („hojdaniu“) prúdu a napätia. Prúd vo všetkých prvkoch siete spájajúcich generátory nie je synchronizovaný A A IN, kolíše od nuly po maximálnu hodnotu mnohonásobne vyššiu ako je normálna hodnota. Napätie klesne z normálu na určitú minimálnu hodnotu, ktorá má v každom bode siete inú hodnotu. Na mieste S, nazývané elektrické centrum výkyvu, klesne na nulu, v iných bodoch siete napätie klesá, ale zostáva nad nulou a zvyšuje sa od stredu výkyvu S na napájacie zdroje A A IN. Z hľadiska povahy zmeny prúdu a napätia je výkyv podobný skratu. Zvýšenie prúdu spôsobuje zahrievanie zariadenia a zníženie napätia narúša prevádzku všetkých spotrebiteľov systému. Húpanie je veľmi nebezpečný abnormálny režim, ktorý ovplyvňuje chod celého energetického systému.

C) K zvýšeniu napätia nad prípustnú hodnotu dochádza na hydrogenerátoroch zvyčajne pri náhlom vypnutí ich záťaže. Nezaťažený hydrogenerátor zvyšuje rýchlosť otáčania, čo spôsobuje zvýšenie e. d.s. statora na hodnoty nebezpečné pre jeho izoláciu. Ochrana v takýchto prípadoch by mala znížiť budiaci prúd generátora alebo ho vypnúť.

K zvýšeniu napätia, ktoré je nebezpečné pre izoláciu zariadenia, môže dôjsť aj pri jednostrannom vypnutí alebo zapnutí dlhých elektrických vedení s vysokou kapacitou.

Okrem uvedených abnormálnych režimov existujú aj iné, ktorých odstránenie je možné pomocou ochrany relé.
1-4. ZÁKLADNÉ POŽIADAVKY NA OCHRANU RELÉ
/. POŽIADAVKY NA OCHRANU PRED K. 3.
a) Selektivita

Selektivita alebo selektivita ochrany je schopnosť ochrany vypnúť počas skratu. iba poškodenú časť siete.

Na obr. 1-4 znázorňujú príklady selektívneho vypínania poruchy. Takže so skratom v bode TO 1 ochrana musí poškodené vedenie odpojiť vypínačom IN V , t.j. spínač najbližšie k miestu poškodenia. V tomto prípade zostanú v prevádzke všetci spotrebitelia okrem tých, ktoré sú napájané z poškodeného vedenia.

V prípade skratu v bode K 2 by sa pri selektívnom pôsobení ochrany malo odpojiť poškodené vedenie ja, riadok II zostáva v práci. Počas takéhoto vypnutia si všetci spotrebitelia siete zachovajú energiu. Tento príklad ukazuje, že ak je rozvodňa pripojená k sieti niekoľkými linkami, potom dôjde k selektívnemu vypnutiu skratu. na jednej z liniek vám umožňuje zachovať spojenie tejto rozvodne so sieťou, čím sa zabezpečí neprerušené napájanie spotrebiteľov.

Selektívne vypínanie porúch je teda hlavnou podmienkou zabezpečenia spoľahlivého napájania spotrebiteľov. Neselektívne pôsobenie ochrany vedie k rozvoju nehôd. Ako bude uvedené nižšie, neselektívne vypnutia môžu byť povolené, ale iba v prípadoch, keď je to nevyhnutné a neovplyvňuje to napájanie spotrebiteľov.
b) Rýchlosť konania

Vypnutie skratu by sa malo vykonať čo najrýchlejšie, aby sa obmedzil rozsah zničenia zariadení, zvýšila sa účinnosť automatického prepájania vedení a prípojníc, skrátila sa doba znižovania napätia pre spotrebiteľov a zachovala sa stabilita paralelnej prevádzky generátorov, elektrární a energetický systém ako celok. Posledná z uvedených podmienok je hlavná.

Prípustná doba skratového odpojenia (1-2, b) podľa podmienky udržania stability závisí od množstva faktorov. Najdôležitejšou z nich je výška zvyškového napätia na zberniciach elektrární a uzlov spájajúcich elektrárne s elektrizačnou sústavou. Čím je zvyškové napätie nižšie, tým je nestabilita pravdepodobnejšia, a preto je potrebné skrat vypnúť rýchlejšie. Najzávažnejšie z hľadiska podmienok stability sú trojfázové skraty. a dvojfázové skraty na zem v sieti s pevne uzemneným neutrálom (obr. 1-2, a a d), pretože pri týchto poškodeniach dochádza k najväčším poklesom všetkých fázových napätí.

V moderných energetických systémoch je na udržanie stability potrebný veľmi krátky čas skratového odpojenia. Napríklad na elektrických vedeniach 300 - 500 kV je potrebné poruchu odpojiť do 0,1 - 0,12 s po jej výskyte a v sieťach 110 - 220 kV - do 0,15 - 0,3 s. V rozvodných sieťach 6 a 10 kV, oddelených od zdrojov energie vysokým odporom, skrat. môžu byť vypnuté po dobu približne 1,5-3 s, pretože nespôsobujú nebezpečný pokles napätia na generátoroch a teda neovplyvňujú stabilitu systému. Presné posúdenie prípustnej doby odstávky sa vykonáva pomocou špeciálnych výpočtov stability vykonaných na tento účel.

Ako približné kritérium (mieru) potreby použitia vysokorýchlostnej ochrany sú uvedené pravidlá elektrickej inštalácie (PUE) [L. 1] odporúčajú určiť zvyškové napätie na zberniciach elektrární a centrálnych rozvodní pri trojfázových skratoch. v bode siete, ktorý nás zaujíma. Ak je zvyškové napätie menšie ako 60 % menovitého napätia, na udržanie stability by sa malo použiť rýchle vypnutie. poškodenie, t.j. použite rýchlo pôsobiacu ochranu.

Celková doba vypnutia poškodenia t OTVORENÉ pozostáva z prevádzkového času ochrany t 3 a prevádzková doba spínača t V , prerušenie skratového prúdu, t.j. t vypnuté = t a + t V. Na urýchlenie vypnutia je teda potrebné urýchliť činnosť ochrany aj ističov. Najbežnejšie spínače pracujú s časom 0,15-0,06 s.

Aby sa pri takýchto spínačoch zabezpečila vyššie uvedená požiadavka na odpojenie skratu, napr t =0,2 s, ochrana by mala fungovať s časom 0,05-0,12 s a ak je to potrebné, vypnúť pomocou t = 0,12 s a spínacia činnosť od 0,08 s, doba prevádzky ochrany by nemala presiahnuť 0,04 s.

Ochrany pôsobiace do 0,1-0,2 s sa považujú za rýchlo pôsobiace. Moderná vysokorýchlostná ochrana môže pracovať s časom 0,02-0,04 s.

Požiadavka na rýchlosť je v niektorých prípadoch určujúcou podmienkou, ktorá zabezpečuje stabilitu paralelnej prevádzky elektrární a energetických sústav.

Vytvorenie selektívnej vysokorýchlostnej ochrany je dôležitá a náročná úloha v technológii ochrany relé. Tieto ochrany sú pomerne zložité a drahé, preto by sa mali používať iba v prípadoch, keď jednoduchšie ochrany s časovým oneskorením nezabezpečujú požadovanú rýchlosť pôsobenia.

Z dôvodu jednoduchosti je povolené používať jednoduché vysokorýchlostné ochrany, ktoré neposkytujú potrebnú selektivitu. V tomto prípade sa na korekciu neselektivity používa automatické opätovné zatvorenie, ktoré rýchlo zapne neselektívne odpojenú časť systému.
c) Citlivosť
Aby ochrana reagovala na odchýlky od normálneho režimu, ku ktorým dochádza pri skrate. (zvýšenie prúdu, zníženie napätia a pod.), musí mať určitú citlivosť v rámci stanovenej zóny svojho pôsobenia. Každá ochrana (napr. ja na obr. 1-5) by malo zabrániť poškodeniu v tejto oblasti AB, na ochranu ktorých je nainštalovaný (prvá časť ochrany ja), a navyše musí konať v prípade skratu. na ďalšej, druhej časti slnko, chránené ochranou II. Pôsobenie ochrany v druhej sekcii sa nazýva redundancia s dlhým dosahom. Je potrebné odpojiť skrat. v prípade, že ochrana II alebo istič slnko nebude fungovať kvôli poruche. Rezervácia ďalšej lokality je dôležitou požiadavkou. Ak nie je splnená, tak so skratom. Poloha zapnutá slnko a zlyhanie jeho ochrany alebo prepínača, poškodenie zostane neodpojené, čo povedie k narušeniu prevádzky spotrebiteľov v celej sieti.

Ochranná akcia ja pri skrate v tretej sekcii sa nevyžaduje, pretože ak zlyhá ochrana tretej sekcie alebo jej spínač, ochrana musí fungovať II. Súčasné zlyhanie ochrany v dvoch sekciách (tretej a druhej) je nepravdepodobné, a preto sa takýto prípad neberie do úvahy.

Niektoré typy ochrany vzhľadom na princíp svojho pôsobenia nefungujú nad rámec prvej časti. Citlivosť takýchto ochrán by mala zabezpečiť ich spoľahlivú činnosť v rámci prvej sekcie. Na zabezpečenie redundancie druhej sekcie je v tomto prípade nainštalovaná dodatočná ochrana, nazývaná záloha.

Každá ochrana musí fungovať nielen s kovovým skratom, ale aj so skratmi cez prechodový odpor spôsobený elektrickým oblúkom.

Citlivosť ochrany musí byť taká, aby mohla pôsobiť v prípade skratu. v minimálnych systémových režimoch, teda v takých režimoch, kedy zmena hodnoty, na ktorú ochrana reaguje (prúd, napätie a pod.), bude najmenšia. Napríklad, ak na stanici A (obr. 1-5) je vypnutý jeden alebo viac generátorov, potom skratový prúd. sa zníži, ale citlivosť ochrany by mala byť dostatočná na prevádzku v tomto minimálnom režime.

Citlivosť ochrany teda musí byť taká, aby fungovala pri skrate. na konci zóny preň zriadenej v režime minimálneho systému a pri skratoch cez elektrický oblúk.

Citlivosť ochrany je zvyčajne charakterizovaná koeficientom citlivosti Komu h : Pre ochrany, ktoré reagujú na skratový prúd,

d) Spoľahlivosť

Požiadavka spoľahlivosti je taká ochrana musípri skrate fungujú spoľahlivo. v medziach na to stanovenýchzóny a nemali by fungovať nesprávne v režimoch, v ktorýchs jej prácou sa nepočíta.

Požiadavka spoľahlivosti je veľmi dôležitá. Nefunkčnosť alebo nesprávna činnosť akejkoľvek ochrany vždy vedie k dodatočným odstávkam a niekedy k nehodám na úrovni systému.

Napríklad pri skrate v bode TO(Obr. 1-6) a zlyhanie ochrany V 1 ochrana bude fungovať VZ, v dôsledku toho sú rozvodne // a /// dodatočne vypnuté a v prípade nesprávnej prevádzky v normálnom režime ochrany AT 4 v dôsledku odpojenia vedenia L4 spotrebiteľov rozvodní /, //, /// a IV. Zdrojom nehôd sa tak stáva samotná nespoľahlivá ochrana.

Spoľahlivosť ochrany je zabezpečená jednoduchosťou obvodu, znížením počtu relé a kontaktov v ňom, jednoduchosťou konštrukcie a kvalitou výroby relé a ďalších zariadení, kvalitou inštalačných materiálov, samotnou inštaláciou a kontaktné pripojenia, ako aj starostlivosť oň počas prevádzky.

Nedávno boli vyvinuté metódy na hodnotenie a analýzu spoľahlivosti reléových ochranných zariadení pomocou teórie pravdepodobnosti [L. 33],

V ZSSR sú všeobecné princípy ochrany relé upravené PUE [L. 1, typické schémy ochrany relé a ich výpočet - „Smernice pre ochranu relé“ [L. 2-61.

II. POŽIADAVKY NA OCHRANU PRED ABNORMÁLNYMI ALPAMIXMODES

Tieto ochrany, ako aj ochrana proti skratu, musia mať selektivitu, dostatočnú citlivosť a spoľahlivosť. Rýchlosť pôsobenia týchto ochrán sa však spravidla nevyžaduje.

Trvanie ochrany pred abnormálnymi podmienkami závisí od povahy režimu a jeho následkov. Abnormálne stavy sú často krátkodobého charakteru a sú eliminované samy o sebe, napríklad krátkodobé preťaženie pri štartovaní asynchrónneho elektromotora. V takýchto prípadoch je rýchle vypnutie nielen zbytočné, ale môže spôsobiť ujmu spotrebiteľom. Vypnutie zariadenia v abnormálnom režime by sa preto malo vykonávať iba vtedy, keď existuje skutočné nebezpečenstvo pre chránené zariadenie, t.j. vo väčšine prípadov s časovým oneskorením.

V prípadoch, keď odstránenie abnormálnych stavov môže vykonať službukonajúci personál, možno vykonať ochranu pred abnormálnymi podmienkami iba s účinkom na signál.

1-5. OCHRANNÉ PRVKY, RELÉ A ICH ODRODY

Reléové ochranné zariadenia sa zvyčajne skladajú z niekoľkých relé spojených navzájom podľa špecifického obvodu.

Relé je automatické zariadenie, ktoré prichádza do činnosti (spúšťa sa) pri určitej hodnote vstupnej hodnoty, ktorá naň pôsobí.

V reléovej technike sa používajú relé s kontaktmi - elektromechanické, bezkontaktné - na polovodičoch alebo na feromagnetických prvkoch. Prvé z nich pri spustení zatvoria alebo otvoria kontakty. Pre druhú - pri určitej hodnote vstupnej veličiny X výstupná hodnota sa náhle zmení y, napríklad napätie (obr. 1-7, A).

Každá ochranná súprava a jej obvod sú rozdelené na dve časti: reaktívnu a logickú.

Reakčná (alebo meracia) časť je hlavná, tvoria ju hlavné relé, ktoré nepretržite prijímajú informácie o stave chráneného prvku a reagujú na poškodenie alebo abnormálne stavy posielaním príslušných príkazov do logickej časti ochrany.

Logická časť (alebo operačná) je pomocná, vníma povely reagujúcej časti a ak ich hodnota, postupnosť a kombinácia zodpovedá danému programu, vykoná vopred naprogramované operácie a vydá riadiaci impulz na vypnutie ističov. Logická časť môže byť realizovaná pomocou elektromechanických relé alebo obvodov pomocou elektronických zariadení - trubicových alebo polovodičových.

V súlade s týmto rozdelením ochranných zariadení sú relé tiež rozdelené do dvoch skupín: hlavné, ktoré reagujú na poškodenie, a pomocné, ktoré pôsobia na príkaz prvého a používajú sa v logickej časti obvodu.

Znak vzhľadu skratu. môže slúžiť ako zvýšenie prúdu ja, pokles napätia U a zníženie odporu chráneného priestoru, charakterizované pomerom napätia k prúdu v danom bode siete: z= U/ ja.

V súlade s tým sa ako citlivé relé používajú: prúdové relé, ktoré reagujú na aktuálnu hodnotu; napäťové relé, ktoré reagujú na úrovne napätia a odporové relé, ktoré reagujú na zmeny odporu.

V kombinácii s uvedenými relé sa často používajú výkonové relé, ktoré reagujú na veľkosť a smer (znamienko) skratového výkonu prechádzajúceho miestom inštalácie ochrany.

Relé, ktoré pracujú pri zvýšení hodnoty, na ktorú reagujú, sa nazývajú maximálne a relé, ktoré pracujú, keď sa táto hodnota znižuje, sa nazývajú min.

Na ochranu pred abnormálnymi podmienkami, ako aj na ochranu pred skratmi sa používajú prúdové a napäťové relé. Prvé slúžia ako relé, ktoré reagujú na preťaženie, a druhé - na nebezpečné zvýšenie alebo zníženie napätia v sieti. Okrem toho sa používa množstvo špeciálnych relé, napríklad frekvenčné relé, ktoré pracujú v prípade neprijateľného zníženia alebo zvýšenia frekvencie; tepelné relé, ktoré reagujú na zvýšenie tepla generovaného prúdom počas preťaženia a niektoré ďalšie.

Medzi pomocné relé patria: časové relé, ktoré slúžia na spomalenie ochrany; indikačné relé - na signalizáciu a záznam činnosti ochrany; medziľahlé relé, prenášajúce činnosť hlavných relé na vypnuté ističe a slúžiace na vzájomnú komunikáciu medzi ochrannými prvkami.

Každé relé možno rozdeliť na dve časti: snímanie a spúšťanie. Snímací prvok v elektromechanických konštrukciách má vinutie, ktoré je napájané prúdom alebo napätím chráneného prvku v závislosti od typu relé (prúd alebo napätie).

Výkonové relé a odporové relé majú dve vinutia (prúdové a napäťové). Cez vinutia relé vníma zmenu elektrickej veličiny, na ktorú reaguje.

Akčný člen elektromechanického relé je pohyblivý systém, ktorý pri pohybe pod vplyvom síl vytvorených snímacím prvkom pôsobí na kontakty relé a spôsobuje ich zatvorenie alebo otvorenie.

Existujú tiež relé, v ktorých pohyblivý systém pôsobí priamo mechanicky na otvorenie spínača; takéto relé nemajú kontakty.