CC BY
2УДК 627.7
Пушко Е.В.
студент 2 курса Энергетического факультета напр. подг.
«Электроэнергетика и электротехника 13.04.02 Амурский государственный университет (г. Благовещенск, Россия)
ВОЗМОЖНЫЙ ВЫБОР РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СЕТЯХ
Аннотация: в работе рассмотрена возможные варианты выбора релейной защиты и автоматики в энергетических сетях
Ключевые слова: релейная защита, автоматическая защита, ток короткого замыкания, элемент сети, защита, трансформатор.
Для уменьшения размеров повреждения и предотвращения развития аварии при протекании токов КЗ в элементах электроснабжения, устанавливают совокупность автоматических устройств, называемых релейной защитой и обеспечивающих с заданной степенью быстродействия отключение поврежденного элемента или сети.
Основные требования, предъявляемые к релейной защите, следующие: надежное отключение всех видов повреждений, чувствительность защиты, избирательность (селективность) действия - отключение только поврежденных участков, простота схем, быстродействие, наличие сигнализации о повреждениях.
Защита силовых трансформаторов.
Для защиты трансформаторов от короткого замыкания между фазами, на землю и от витковых замыканий одной фазы применим дифференциальную защиту.
1596
Основное преимущество дифференциальных защит трансформаторов состоит в том, что они обеспечивают быстрое и селективное отключение повреждений как в самом трансформаторе, так и на его выводах и токоведущих частях к его выключателям.
Для защиты от внутренних повреждений трансформаторов, предусмотрим газовую защиту, которая реагирует на повреждения трансформатора, возникающие внутри его бака.
На трансформаторе, наряду с защитами, действующими при повреждении в трансформаторе и его соединениях, предусматриваются резервные защиты для срабатывания при внешних коротких замыканиях. Для этой цели воспользуемся максимальной токовой защитой.
Для защиты от перегрузок применим токовую защиту от перегрузок.
Защита шин
Для быстрого отключения короткого замыкания применим токовую отсечку. От междуфазных коротких замыканий используется отсечка без выдержки времени. От двойных коротких замыканий на землю и двухфазных на землю в одной точке применяется селективная двухступенчатая защита, токовая отсечка без выдержки времени и максимальная токовая защита.
От замыканий на землю применим токовую защиту нулевой последовательности.
Защита кабельных линии
От многофазных замыканий защита линии выполняется двухступенчатой: максимальная защита (резервная МТЗ с выдержкой времени) и токовая отсечка (основная защита без выдержки времени).
От однофазных замыканий с действием на сигнал применим токовую защиту нулевой последовательности, реагирующую на первые гармоники тока КЗ или сумму всех гармоник.
Для отключения повреждений, сопровождающихся отказом выключателя, предусмотрим специальное устройство резервирования при
1597
отказе выключателей (УРОВ), отключающее выключатели других электрических цепей, продолжающих питать короткие замыкания
При автоматизации подстанции предусмотрим необходимый минимум следующего оборудования
- Автоматическое включение резервного питания и оборудования (АВР),
- Автоматическое повторное включение (АПВ) на отходящих кабельных и воздушных линий.
Автоматическое включение резервного питания и оборудования (АВР)
Устройства автоматического включения резерва (АВР) находит широкое применение в системе собственных нужд подстанций. Назначение АВР состоит в том, чтобы при авариях, когда по тем или иным причинам исчезает напряжение на одной системе (секции) сборных шин, опознать сложившуюся аварийную ситуацию и без вмешательства персонала автоматически восстановить электроснабжение потребителей от резервного источника питания. Исчезновение напряжения на шинах нагрузки может быть вызвано короткими замыканиями в питающей сети высшего напряжения, в рабочем трансформаторе, на его шинах низшего напряжения и в присоединенной к шинам распределительной сети, а также произвольным отключением одного выключателя рабочего трансформатора.
Схемы УАВР должны удовлетворять изложенным ниже основным требованиям:
- Находиться в состоянии постоянной готовности к действию и срабатывать при прекращении питания потребителей по любой причине и наличии нормального напряжения на другом, резервное для данных потребителей источнике питания. Чтобы не допустить включения резервного источника на короткое замыкание, линия рабочего источника к моменту действия УАВР должна быть отключена выключателем со стороны шин потребителей. Отключенное состояние этого выключателя контролируется его вспомогательными контактами или реле положения, и эти контакты должны быть использованы в схеме включения выключателя резервного источника.
1598
Признаком прекращения питания является исчезновение напряжения на шинах потребителей, поэтому воздействующей величиной устройства АВР обычно является напряжение. При снижении напряжения до определенного значения УАВР приходит в действие.
- Иметь минимально возможное время срабатывания tabp. Это необходимо для сокращения продолжительности перерыва питания потребителей и обеспечения самозапуска электродвигателей. Минимальное время определяется необходимостью исключить срабатывания УАВР при коротких замыканиях на элементах сети, связанных с рабочим источником питания, если при этом напряжение на резервируемых шинах станет ниже напряжения срабатывания устройства АВР. Эти повреждения отключаются быстродействующими защитами поврежденных элементов. При выборе выдержки времени необходимо также согласовывать действие УАВР с действием УАПВ и с действием других устройств АВР, расположенных ближе к рабочему источнику питания.
- Обладать однократностью действия, что необходимо для предотвращения многократного включения резервного источника на устойчивое короткое замыкание.
- Обеспечивать вместе с защитой быстрое отключение резервного источника питания и его потребителей от поврежденной резервируемой секции шин и тем самым сохранять их нормальную работу. Для этого предусматривается ускорение защиты после АВР.
- Не допускать опасных несинхронных включений синхронных электродвигателей и перегрузок оборудования.
На стороне ВН устройство АВР должно подключать резервный источник питания при исчезновении напряжения на шинах рабочего источника по любой причине. Предусматривается, что устройство АВР воздушных линий работает совместно с АПВ питающих подстанций.
1599
УАВР должно контролировать наличие напряжения на резервном источнике, отключенное состояние рабочего источника и быть отстроенным от максимальных токовых защит по времени.
Автоматическое повторное включение (АПВ)
Практический опыт эксплуатации энергосистем показывает, что значительная часть отключений оборудования релейной защиты вызывается нарушением изоляции высокого напряжения. При снятии напряжения с поврежденной цепи электрическая прочность изоляции в месте повреждения быстро восстанавливается и цепь может быть вновь включена в работу без осмотра и ремонта.
Согласно Правилам устройств электроустановок (ПУЭ) обязательно применение АПВ на всех воздушных и смешанных (кабельно-воздушных) линиях напряжением выше 1 кВ. Автоматическое повторное включение восстанавливает нормальную схему сети также и в тех случаях, когда отключение выключателя происходит вследствие ошибок персонала или ложного действия релейной защиты. Неустойчивые КЗ часто возникают не только на ВЛ, но и на шинах подстанций. Поэтому на подстанциях, оборудованных быстродействующей защитой шин, также применяется АПВ, которое производит повторную подачу напряжения на шины в случае их отключения релейной защитой, АПВ шин имеет высокую эффективность, поскольку каждый случай успешного действия предотвращает аварийное отключение целой подстанции или ее части.
УАПВ - устройство автоматического повторного включения, предназначенное для автоматического ввода в работу электрического оборудования (после его преднамеренного отключения) с целью повышения надежности электроснабжения потребителей. Устройства АПВ работают в едином комплексе с релейной защитой.
Предусматривается АПВ шин среднего напряжения с пуском от несоответствия положения выключателя с положением ключа управления и запретом АПВ при ра-боте защит трансформатора от внутренних повреждений.
1600
На отходящих кабельных линиях предусматриваем АПВ однократного действия с пуском от несоответствия положения выключателя и ключа управления (или реле фиксации). При этом целесообразно предусмотреть ускорение ступеней, защиты с выдержками времени после АПВ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Релейная защита и автоматика электроэнергетических систем // Э.А. Киреева, С.А. Цырук. - М.: Академия, 2013. - 288 c;
2. Нормы времени на техническое обслуживание устройств релейной защиты и автоматики. - М.: Энергия, 2014. - 116 c;
3. Релейная защита и автоматика в электрических сетях. - М.: Альвис, 2012. - 640 c
Pushko E.V.
Amur State University (Blagoveshchensk, Russia)
POSSIBLE CHOICE OF RELAY PROTECTION AND AUTOMATION IN ENERGY NETWORKS
Abstract: the paper considers possible options for choosing relay protection and automation in energy networks.
Keywords: relay protection, automatic protection, short circuit current, network element, protection, transformer.
1601
