2.4.2. Селективность

Селективность – это высшее свойство защиты, обеспечивающее отключение только поврежденного элемента, т.е. при КЗ в точке К1 – отключиться должен Q3 (рис. 2.8), в точке К2 – отключиться должен Q2, в точке К3 – отключиться должен Q4.

Различают защиты с абсолютной и относительной селективностью.

Защиты, которые принципиально могут срабатывать только в случае КЗ на защищаемом элементе, называют абсолютно селективными (газовая, земляная защита РУ-3,3 кВ, дифференциальная защита).

Защиты, которые могут срабатывать в качестве резервных при КЗ на смежных элементах, называют относительно селективными. Пример такой защиты – максимальная токовая защита (МТЗ). Так, при КЗ в точке К1, если не сработает защита выключателя Q₃ или откажет сам выключатель Q₃, может срабатывать защита выключателя Q1 (рис.2.8). Обычно относительная селективность обеспечивается подбором выдержек времени, нарастающих по мере приближения к источнику.

2.4.3. Надежность

Свойство защиты выполнять заданные функции в заданном объеме при определенных условиях эксплуатации называется надежностью.

Приведем определение некоторых терминов надежности:

• отказ (нарушение работоспособности);

• повреждение (нарушение исправности);

• среднее время восстановления нормальной работы линии;

• параметр потока отказов – (t);

• наработка на отказ (среднее время между двумя отказами) –

Вероятность безотказной работы релейной защиты принято вычислять по формуле:

где  - интенсивность отказов, 1/час.

В случае малых  вероятность противоположного события (отказа) может быть определена по выражению: Q = t.

Общий вид графика вероятности отказа приведен на рис. 2.10.

Рассмотрим пример: Пусть  = 2×10^-6 1/час, тогда вероятность отказа одной защиты в течение года (t = 8760 час) может быть определена по формуле Q = t = 2×10^-6×8760 = 0,02.

Для оценки функционирования РЗ используется обобщенный усредненный статистический показатель  ее работы. Он представляет собой выраженное в процентах отношение:

где – число правильных срабатываний защиты,

– число излишних срабатываний защиты,

– число ложных срабатываний защиты,

– число отказов срабатываний защиты.

В табл. 2.3 приведены данные, как изменялся процент эффективности действия релейной защиты в СССР.

Таблица 2.3

Процент эффективности действия рз в ссср

год	, %
1931	75
1944	98
1946	99

Примеры параметров надежности для ряда защит приведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4

Параметры надежности для некоторых защит и предохранителей

Вид защиты		ос,1/год	ТО,С, лет
Максимальная токовая защита ВЛ 10 кВ	-	0,2	5
Предохранитель 10 кВ	-	0,05	20
Дифференциально-фазная защита 110кВ	0,981	0,002	500
Газовая защита 110кВ	0,784	0,0001	10000

Отказы защит могут привести к возникновению системной аварии. Причины, способствующие возникновению и развитию аварии:

• многократное КЗ в основной схеме;

• большое число неправильных действий автоматики, особенно АВР, при различных системах напряжения.

В табл. 2.5 приведены краткие сведения о крупных системных авариях, происходивших в ряде энергосистем мира.

Таблица 2.5

Крупные системные аварии в зарубежных электроустановках

Энергосистема	Дата	Снижение Рн		Недоотпуск эл.эн., млн.кВтч, 	Показатель тяжести аварии, Тсист	Время восстановления нагрузки
		Тыс. МВт	%Рнор			50%	90%
Consolidated Edison (США)	13.07.77	5,9	100	100	17	18	26
Швеция	27.12.83	11,4	67	23,8	1,4	1,3	5,2
США	14.08.03	60000	100			12	24

Удельный ущерб от недоотпуска эл. энергии – 0,6 руб/кВтч.

Подробнее описание крупнейших зарубежных аварий см. Совалов С.Д., Семенов В.Э. «Послеаварийное управление ЭС», М.: Энергосистема, 1988г. – 416с.

При выполнении релейной защиты электрических систем, в том числе линий, приходится считаться с возможностью отказов защиты или выключателя поврежденного элемента. Поэтому предусматривается резервирование. Возможны два основных, принципиально различных способа резервирования: дальнее, выполняемое защитами с относительной селективностью смежных с поврежденным элементов, и ближнее, выполняемое защитами электроустановки, на которой произошел отказ.

Ближнее резервирование защиты – в случае отказа срабатывания или неработоспособности защиты поврежденного элемента, КЗ ликвидируется действием другой защиты этого элемента на отключение его выключения через УРОВ – устройство резервирования при отказе выключателей.

Дальнее резервирование – в случае отказа срабатывания защиты или выключателя КЗ ликвидируется действием защит элементов, смежных с поврежденными на отключение выключателей этих элементов.

Полноценное ближнее резервирование – при отказе одной защиты селективно отключает другая (за исключением отказа постоянного тока, электромагнитного отключения или цепей управления выключателей).

Условно ближнее резервирование - например, ЭПЗ 1636-67 или ЭПЗ 1644-78. Каждая из защит, установленная на эти линии, может быть разделена на два отдельных комплекта. В сетях 110 кВ часто не обеспечено ближнее резервирование, здесь используется условно ближнее резервирование. Существует четыре варианта решений по ВЛ 110 кВ:

1) Отдельная основная быстродействующая защита ДФЗ-201 или ДЗЛ-2 и резервная ступенчатая защита (ЭПЗ 1636-67) – 40,9 %;

2) Установка панели ступенчатых защит типа ЭПЗ 1636-67 в сочетании с высокочастотной блокировкой (ЭПЗ 1643-69) – 17,2 %;

3) На ВЛ с 2-х сторонним питанием установка комплекта ступенчатых защит, который содержит 3-х ступенчатую ДЗ от многофазных КЗ и 3-4-х ступенчатую токовую защиту нулевой последовательности (например, панели ЭПЗ 1636-67) – 41,9%;

4) Установка на тупиковых линиях с односторонним питанием панели ступенчатых защит, выполненной в виде простых токовых.