Назначение, требования и принципы релейной зашиты

Система электроснабжения промышленного предприятия образована мно­жеством электроустановок, в процессе эксплуатации которых по различным причинам могут возникать повреждения, грозящие аварией, порчей дорого­стоящего оборудования и материалов или расстройством сложного технологи­ческого процесса. Развитие повреждения может быть приостановлено быст­рым отключением поврежденного участка при помощи специальных устройств релейной защиты. Наиболее опасный вид повреждений — короткие замыкания, при которых релейная защита действует на отключение. Таким образом основное назначение релейной защиты состоит в быстром отключе­нии поврежденного участка от неповрежденной части электрической сети.

Кроме повреждений могут иметь место ненормальные режимы работы: пе­регрузка, падение напряжения, понижение частоты, выделение газа или по­нижение уровня масла в расширителе трансформатора, замыкание на землю одной фазы в сети с изолированной нейтралью и др. При этом нет необходи­мости в немедленном отключении оборудования, так как эти явления не представляют непосредственной опасности для оборудования и могут самоус­траняться. В этом случае преждевременное отключение может принести вред, а не пользу. Второе назначение релейной защиты — воспринимать нарушения нормальных режимов работы оборудования, давать предупредительнй сигнал обслуживающему персоналу или производить отключение оборудования с вы­держкой времени.

Требования к релейной защите: быстродействие; селективность или изби­рательность; чувствительность; надежность.

Быстродействие — быстрое отключение поврежденного участка, предот­вращающее или уменьшающее размеры повреждения и расстройство работы потребителей неповрежденной части. В основном время отключения находит­ся в пределах 0,06-0,15 с, когда напряжение понижается в неповрежденной части до 60-70 % от номинального допускается 0,5-1 с (рис. 14.1).

Селективность или избирательность — способность защиты определять ме­сто повреждения и отключать только ближайший к нему выключатель. Если по какой-либо причине ближайший к месту повреждения участок не отклю­чится, то должен отключиться выключатель следующий к источнику питания.

Глава 14. Релейная защита в системе электроснабжения предприятия

L

Рис. 14.1. Пояснение принципа быстродействия релейной защиты при коротком замыкании (КЗ)

Различают защиты с абсолютной се­лективностью, относительной и неселективные.

—*-/, с

к-

Защиты с абсолютной селективностью срабатывают на участке, где они установле­ны. Обычно принцип их действия основан на сравнении комплексов токов или их фаз в начале и конце защищаемого участка. К таким защитам относится, например, диф­ференциальная (быстродействующая защи­та). Защиты с относительной селективнос­тью срабатывают при коротком замыкании как на защищаемом участке, так и на предыдущем (защиты с выдержкой времени: токовые, токовые направлен­ные, дистанционные). Неселективные защиты предусматривают специально.

Принцип селективности релейной защиты можно пояснить на примере схемы рис. 14.2. При коротком замыкании в точке К1 должен отключиться с помощью средств релейной защиты выключатель Q2, что обеспечивает селек­тивность. Если одновременно с Q2 релейная защита отключит и Q4 (теряет питание двигатель Ml), а то и Q5, то теряют питание все двигатели. Такое действие и называется неселективным.

Чувствительность — способность релейной защиты реагировать на воз­можные повреждения при минимальных режимах работы системы электро­снабжения (минимальное изменение воздействующей величины) характеризу­ется коэффициентом чувствительности:

где I$_min) — минимальное значение тока двухфазного короткого замыкания в конце защищаемого участка; /_сз — ток срабатывания защиты.

Для токовых отсечек K,_t должен быть больше 2, для максимальных токовых защит АГ_Ч > 1,5.

Надежность — свойство правильно и безотказно действовать на отключе­ние поврежденного оборудования (обеспечивается возможно более простой схемой).

оо-

Q3

<м)

Q1

-снэ

<?2

Рис. 14.2. Пояснение прин­ципа селективности

14.1. Назначения, требования и принципы релейной защиты

	Лшх	Y ^вых А у * * возвр г------------------------ 1 1
Релейная
		характери-' стика

Катушка реле

вх сраб

Рис. 14.3. Релейная характеристика

Рис. 14.4. Ток срабатывания защиты {а) и ток срабатывания реле (б)

Хотя электроника получает широкое распространение, релейная защита, основанная на электромеханических реле остается основной на многих пред­приятиях. Проходная характеристика такой релейной защиты — релейная, элементы которой имеют различные свойства при одной основной характе­ристике (рис. 14.3). При достижении параметра Х_т значения ^ ₆ реле сра­батывает, замыкает свои контакты и появляется параметр Х_вых. С уменьшени­ем Л^до значения Х_ю реле возвращается в исходное состояние.

Рассмотрим параметры релейной защиты на примере токовой (рис. 14.4):

1) ток срабатывания защиты /_сз — минимальный ток в фазах защищаемо­го элемента, при котором защита срабатывает;

2) ток срабатывания реле /_с — ток, проходящий в реле при первичном то­ке, соответствующем току срабатывания защиты;

3) ток возврата защиты /_вз — максимальный ток в фазах защищаемого эле­мента, при котором защита приходит в исходное состояние;

4) ток возврата реле / (соответствующий /_вз) — ток, протекающий через реле;

5) коэффициент возврата &_в= /_вр//_ср = /_в.₃//_с.₃ ~ 0,8-:-0,85.
Реле классифицируют:

- по функциональному назначению: измерительные (реле тока, напряже­ния, мощности, частоты и др.), логические (реле времени, промежуточные, указательные);

- по способу включения в первичную цепь (рис. 14.5): первичные и вто­ричные;

- по способу воздействия (рис. 14.6): прямого и косвенного действия;

- по принципу действия: максимальное (срабатывание при увеличении контролируемого параметра) и минимальное (срабатывание — при уменьше­нии).

Преимущество первичных реле заключается в простоте монтажа; недоста­ток — предназначение для цепей с большими токами. Вторичное реле под­ключают через трансформатор тока (напряжения). Стандартный вторичный ток 5 А (реже 1 А). Преимущество вторичных реле — применение стандарт­ных катушек и безопасность работы; недостаток — наличие трансформаторов тока, влияющих на точность работы реле.

У реле прямого действия в нормальном состоянии сила натяжения пружи­ны F_n (2) больше силы притяжения электромагнита F₃ и выключатель Q замк-

Глава 14. Релейная защита в системе электроснабжения предприятия

6-10 кВ

Первичное реле

Вторичное реле

Рис. 14.5. Способы включе­ния реле

нут. При коротком замыкании в точке К1 ток в первичной и, соответственно, во вторичной цепях увеличивается до значения тока срабатывания реле. Ре­ле / срабатывает при значении F₃ > F_n, сердечник втягивается и освобождает­ся защелка 3, Q отключается под действием пружины 4. Реле встраивается не­посредственно в привод выключателя и применяется в токовых защитах сетей до 35 кВ.

У реле косвенного действия в нормальном состоянии сила натяжения пру­жины F_n больше силы притяжения электромагнита F₃, и выключатель Q замк­нут. При коротком замыкании в точке К1 ток увеличивается и соответствен­но возрастает ток через катушку реле КА. Реле замыкает свой контакт КА1. Получает питание электромагнит отключения YAT и сила притяжения элект­ромагнита становится больше силы натяжения пружины F₃ > F_n. Размыкает­ся защелка 3. Пружиной 4 выключатель отключается. При отключении вы­ключателя по механической связи отключатся нормально замкнутые контакты

4 \ —crev	|A	Q	3
>j vJSSj	h-		A^v

Рис. 14.6. Реле пря­мого (а) и косвенного действия (б)

14.2. Релейная защита трансформаторов понизительных подстанций (5УР) 435

Рис. 14.7. Принцип действия электромагнитных реле:

а — с втягивающимся якорем; б — с поворотным якорем; в — с поперечным движением якоря: 1 — электромагнит; 2 — стальной подвижный якорь магнита; 3 — подвижный контакт на якоре; 4 — неподвижный контакт; 5 — противодействующая пружина; 6 — упор

' в цепи электромагнита SQ и разорвут цепь YAT. Электромагнит отключится.

Недостаток схемы — необходимость в оперативном токе; достоинство — по­требление меньшей мощности реле и, следовательно, более точная работа. Схема применяется в релейной защите сетей ПО кВ и выше.

' Существует три основные разновидности электромагнитных реле

(рис. 14.7). Проходящий по обмотке электромагнита ток /_р создает намагни­чивающую силу /_pw_p, под действием которой возникает магнитный поток Ф, замыкающийся через сердечник электромагнита, воздушный зазор и якорь, который намагничивается и в результате этого притягивается к полюсу элек­тромагнита. Переместившись в конечное положение, якорь своим подвижным

i контактом 3 замыкает неподвижные контакты реле 4. Начальное положение

якоря ограничивается упором 6.

Дата добавления: 2015-07-17