Назначение РЗА в системах электроснабжения

Назначение автоматических устройств в системах электроснабжения

  Надежное и экономичное функционирование системы электроснабжения возможно только при автоматическом (без непосредственного участия человека-оператора) управлении. Автоматическое управление осуществляется комплексом автоматических управляющих устройств, среди которых первостепенное значение имеют устройства автоматической релейной защиты, действующие при повреждении электрических установок.

  Короткие замыкания (кз) и ненормальные режимы могут сопровождаться изменениями тока, напряжения, частоты, направления, мощности. Помимо короткого замыкания  может возникнуть: перенапряжение, утечка тока, выделение газа при разложении масла (под действием электрической дуги) внутри трансформатора и т.д. Релейную защиту можно выполнить действующей в зависимости от изменения одной или нескольких электрических величин.

Релейная защита — это вид автоматики, нашедший применение в системах электроснабжения раньше других автоматических устройств:

— устройство автоматического включения резерва (УАВР),

— устройство автоматического повторного включения (УАПВ),

— устройства автоматической частотной разгрузки (УАЧР), 

— устройства автоматического регулирования возбуждения синхронных генераторов (УАРВ),

—  устройства автоматического регулирования коэффициентов трансформации трансформаторов с УРПН (устройствами регулирования под нагрузкой).

   В системах электроснабжения применяются и другие устройства автоматики энергосистем, например автоматические устройства синхронизации генераторов, синхронных компенсаторов и электродвигателей, автоматические регуляторы частоты вращения и активной мощности синхронных генераторов.

   Для автоматического управления системой электроснабжения в целом и обеспечения экономичности нормальных режимов ее работы в настоящее время создается автоматизированная система управления (АСУ), построенная на основе использования цифровых универсальных и специализированных (управляющих) электронных вычислительных машин (ЭВМ).

 Должны удовлетворять ряду требований: селективность, чувствительность, быстродействие, надежность, достоверность.

 Селективность — свойство релейной защиты, действующей на отключение, определять поврежденный элемент и отключать только его.

  Если по принципу действия защита срабатывает только при коротких замыканиях на защищаемом элементе, то ее относят к защитам, обладающим абсолютной селективностью.

  Имеются защиты, которые действуют и как резервные, т. е. при повреждении на смежном элементе, если оно не отключается (относи тельная  селективность). Чувствительность РЗ — способность реагировать на возможные повреждения в минимальных режимах работы системы электроснабжения, когда изменения воздействующих величин минимальны.
Чувствительность защиты оценивают коэффициентом чувствительности, равным отношению значения воздействующей величины при повреждении в защищаемой зоне к установленному на защите значению параметра ее срабатывания.
Быстродействие защиты при коротком замыкании обеспечивает: уменьшение вероятности нарушения синхронной работы генераторов, компенсаторов и электродвигателей; снижение продолжительности работы электроприемников при пониженном напряжении; снижение торможения асинхронных электродвигателей и нарушений технологических процессов; уменьшение разрушений изоляции и токоведущих частей токами к.з.; снижение вероятности несчастных случаев; повышение эффективности УАПВ и УАВР.
Под надежностью применительно к релейной защите, автоматике и телемеханике понимают свойство этих устройств выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.
Достоверность оценивает качество передачи информации (абсолютная погрешность —  разность между значениями измеряемой величины, отсчитанными по шкале приемного измерительного прибора на ДП и шкале образцового прибора, установленного на КП). Смотри рис. ниже: трехступенчатая схема селективности с токами защиты и диаграммы токов короткого замыкания (КЗ):
 

 Выбор параметров максимальной токовой защиты

Выбор выдержки времени

Δt —  ступень селективности, t1=t2+Δt                                    

Выбор тока срабатывания

При выборе тока срабатывания защиты Iс.з необходимо исходить из условий возврата измерительного органа в начальное положение после его срабатывания при отключении внешнего короткого замыкания. Ток возврата защиты больше максимально возможного тока в линии Iз mах после отключения внешнего короткого замыкания , т. е. Iв.з > Iз mах.

 Ток Iз mах обычно больше длительно существующего максимального рабочего тока Iраб mах , что учитывается коэффициентом самозапуска kсз ≈2,5÷3. В связи с этим селективное действие защиты обеспечивается, если Iв.з > kс.зIраб mах или с учетом коэффициента запаса  kзап,

Iв.з = kс.зIраб mах kзап                                                       

Коэффициент запаса (погрешности реле, неточности расчета) kзап  = 1,1÷1,2.

Iс.з= kзап kс.зIраб mах/kв                                                    

Чувствительность максимальной токовой защиты характеризуется коэффициентом чувствительности,

kч=Iр / Iс. р                                                                      

Проверку чувствительности производят по минимальному току к. з. Iк min. . kч > 1,5(ПУЭ).

Продолжение раздела в РЗА →  Токовая отсечка со ступенчатой характеристикой выдержки времени.