Типы измерительных трансформаторов. Измерительные трансформаторы подразделяют на два типа — трансформато­ры напряжения и трансформаторы тока. Первые служат для включения вольтметров и других приборов, реагиру­ющих на значение напряжения (например, катушек напряже­ния ваттметров, счетчиков, фазометров и различных реле). Вторые служат для включения амперметров и токовых катушек указанных приборов.

Трансформаторы тока служат для преобразования тока любого значения и напряжения в ток, удобный для измерения стандартными приборами (5 А), питания токовых обмоток реле, отключающих устройств, а также для изолирования приборов и обслуживающего персонала от высокого напряжения.

Насыщающиеся трансформаторы тока

В дифференциальной токовой защите для улучшения ее характеристик при переходных процессах применяются насыщающиеся трансформаторы тока (НТТ). На основе НТТ выполняют измеритель­ные реле двух разновидностей: с насыщающимися трансформаторами тока и с магнитным торможением. При внешних коротких замыканиях и при включениях, например, силовых трансформаторов возникает переходный процесс. Как в том, так и в другом случае защита действовать не должна. Однако ток переходного процесса воздействует на диффе­ренциальную защиту. В начальный момент он обычно содержит апе­риодическую слагающую. Она и используется для обеспечения недейст­вия защиты, имеющей НТТ.

14)Основные требования предъявляемые к устройствам релейной защиты.

селективность; чувствительность; быстродействие; надежность

15) Постоянный и переменный оперативный ток. Схемы с предварительно заряженными конденсаторами.

Для управления выключателями и питания устройств РЗА(релейная защита и автоматика) в электроустановках используются два вида оперативного тока: постоянный и переменный.

Постоянный оперативный ток

Основными источниками постоянного оперативного тока являются аккумуляторные батареи (АБ) с зарядными устройствами. Стандартными величинами номинальных напряжений постоянного оперативного тока приняты 24, 48, 110 и 220 В.

Для питания устройств РЗА, управления выключателями, аварийной и предупредительной сигнализации, а также других устройств, требующих независимого источника постоянного тока создаётся распределительная сеть (рисунок 12). Для заряда АБ используются зарядные агрегаты выпрямительные или электромашинные.

Распределительная сеть постоянного оперативного тока делится на отдельные участки так, чтобы повреждение на одном из них не нарушало работу других.

Все потребители оперативного тока делятся по степени их ответственности на категории. Наиболее ответственными потребителями являются цепи оперативного

тока релейной защиты, автоматики и катушек отключения выключателей, питаемые от шинок управления ШУ. Вторым очень важным участком являются цепи катушек включения, питаемые от отдельных шинок ШВ вследствие больших токов, потребляемых катушками включения масляных выключателей. Третьим, менее ответственным потребителем оперативного тока, является сигнализация, питающаяся от шинок ШС.

Обычно питание ответственных цепей осуществляется от двух аккумуляторных батарей работающих на разные секции щитов постоянного тока.

В распределительных сетях постоянного тока широко используется секционирование и резервирование.

На каждой линии, отходящей от шин щита постоянного тока, устанавливаются автоматические выключатели (или предохранители) осуществляющие защиту сети при к.з. на отходящих линиях.

Переменный оперативный ток

Для питания оперативных цепей переменным током используется ток или напряжение сети. При этом в качестве источников переменного оперативного тока служат: трансформаторы тока, трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд.

Трансформаторы тока являются надёжным источником питания оперативных цепей защит от к.з. При к.з. ток и напряжение на зажимах трансформатора тока увеличиваются и следовательно возрастает мощность трансформаторов тока чем обеспечивается надёжное питание оперативных цепей.

Схема питания оперативных цепей защиты переменным оперативным током непосредственно от трансформаторов тока показана на рисунке 14 а). В нормальном режиме катушка отключения выключателя 2 зашунтирована контактами реле 1 и ток в ней отсутствует. При к.з. реле 1 срабатывает, его контакты размыкаются, и ток от трансформаторов тока поступает в катушку отключения 2, приводя её в действие.

Однако трансформаторы тока не обеспечивают необходимой мощности при повреждениях и ненормальных режимах, не сопровождающихся увеличением тока. Их нельзя использовать для питания устройств релейной защиты от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, защит от витковых замыканий электрических машин и для защит от ненормальных режимов электроустановок, таких как повышение или понижение напряжения и понижение частоты. В этих случаях в качестве источников оперативного тока должны использоваться трансформаторы напряжения или трансформаторы собственных нужд.

16)Причины повреждения электроустановок(эу)

Итак, основными причинами повреждений в электрических установках являются:

• перегрузка сети;

• низкое напряжение;

• работа электрической машины на двух фазах;

• перенапряжение;

• импульсное перенапряжение коммутационных процессов;

• длительный срок эксплуатации электроустановки;

• механические повреждения при монтаже и ремонте.

• ошибки самого персонала (к примеру, невнимательность или же незнание схемы).

17)Источники оперативного тока для устройств, выполненных на полупроводниках. Стабилизаторы, конверторы

Источники оперативного тока осуществляют питание цепей дистанционного управления выключателями, устройств РЗ, автоматики и других средств управления.

Питание оперативных цепей управления, цепей РЗ и других устройств, от которых зависит отключение поврежденных элементов энергосистемы и ликвидация ненормальных режимов, должно отличаться особой надежностью. Поэтому главное требование, которому должен отвечать источник оперативного тока, состоит в том, чтобы во время любых повреждений и ненормальных режимов напряжение источника оперативного тока и его мощность всегда имели достаточное значение как для безотказного действия устройств РЗ, автоматики, телемеханики и сигнализации, так и для надежного отключения и включения соответствующих выключателей.

Для питания оперативных цепей применяются источники постоянного и переменного тока.

Постоянный оперативный ток. В качестве источника постоянного тока служат аккумуляторные батареи с номинальным напряжением 220-110 В; на небольших подстанциях иногда применяются батареи 48 В. От аккумуляторных батарей осуществляется централизованное питание всех устройств РЗ, автоматики, цепей управления и сигнализации.

На подстанциях распределительных сетей могут применять­ся следующие виды оперативного тока и их источники:

постоянный — аккумуляторные батареи;

переменный — измерительные трансформаторы тока ТТ и трансформаторы напряжения TH, а также трансформаторы соб­ственных нужд ТСН;

выпрямленный — блоки питания (токовые БПТ и напряжения БПН) и другие выпрямительные устройства;

ток разряда конденсаторов — предварительно заряженные конденсаторы, собранные в блоки БК, совместно с блоками для заряда конденсаторов УЗ или БПЗ.

Стабилиза́тор то́ка — электронное устройство, которое автоматически поддерживает заданную силу электрического тока в цепи при изменении нагрузки в электрической цепи (обычно в небольших пределах).

Термин конвертер или также преобразователь постоянного тока обычно относится к электронному преобразователю напряжения, предназначенному для изменения величины постоянного напряжения или тока, как правило, для преобразования между различными системами питания постоянного тока. Для коммутации используются транзисторы и диоды, в качестве накопителей энергии при преобразовании используются катушки и конденсаторы, а для гальванической развязки используются импульсные трансформаторы. Преобразователи постоянного тока в постоянный используются в импульсных источниках питания, таких как блоки питания ПК, ноутбуки, мобильные телефоны и их блоки питания, зарядные устройства и различная другая бытовая электроника. Главное их преимущество заключается не только в высокой эффективности, но и в малом весе и габаритах.

18)Реле направления мощности.

Реле направления мощности (РНМ) реагируют на значение и знак мощности S, подведенной к их зажимам. Они используются в схемах в качестве органа, который по направлению (знаку) мощности, протекающей по защищаемому элементу, определяет место, в котором произошло повреждение – на защищаемом элементе или на других присоединениях, отходящих от шин подстанции.

Для того чтобы определить направление мощности, передаваемой по контролируемой электрической сети, в месте установки защиты используют специальное реле — реле направления мощности.

19) Токовая отсечка. Токовая отсечка без выдержки и с выдержкой времени.

Токовая отсечка – это разновидность максимальной токовой защиты с ограниченной зоной действия, предназначенная для быстрого отключения короткого замыкания. Отсечки бывают мгновенные и с малой выдержкой времени до 0,6 секунд. Отличие отсечки от мтз в отсутствии у токовой отсечки реле времени.

Селективность действия токовой отсечки достигается ограничением ее зоны действия. Эта защита отстраивается от тока КЗ в конце защищаемой линии или места, до которого она должна действовать. Ниже рассмотрим принцип действия различных токовых отсечек и их расчет.

При протекании в сети электрического тока ее элементы начинают нагреваться. Это так называемая рабочая температура, позволяющая функционировать в течение длительного времени в обычном режиме. При коротком замыкании в сети происходит значительное возрастание силы тока. Как правило, это приводит к возгораниям, разрушениям и прочим негативным последствиям.Эту функцию берет токовая осечка.

Работа защиты на защищаемом участке обеспечивается тем, что ток в линии увеличивается по мере приближения места повреждения к источнику питания. Время срабатываниятоковой отсечки складывается из времени действия токового и промежуточного реле и составляет tотс = 0,04 - 0,06 с.

На трансформаторах малой мощности (ниже 6,3 мВА), работающих одиночно, как правило, в качестве основной защиты вместо диф. защиты, устанавливается мгновенная токовая отсечка.

Токовая отсечка является самой простой быстродействующей защитой от повреждений в трансформаторе, однако имеет существенный недостаток – реагирует только на большие токи к.з. и охватывает своей зоной действия лишь часть трансформатора со стороны источника питания.

Отсечка является разновидностью токовой защиты, позволяющей обеспечить быстрое отключение КЗ. Токовые отсечки подразделяются на отсечки мгновенного действия и отсечки с выдержкой времени.

Токовые отсечки применяются как в радиальной сети с односторонним питанием, так и в сети, имеющей двустороннее питание.

Мгновенная токовая отсечка (МТО). Выбор тока срабатывания и оценка чувствительности.

Мгновенной токовой отсечкой называется защита, отключающая защищаемый объект без выдержки времени при превышении током, протекающим по объекту, тока срабатывания защиты.

Селективность МТО может быть обеспечена соответствующим выбором тока срабатывания. Селективность отсечки достигается ограничением ее зоны работы так, чтобы отсечка не действовала при КЗ на смежных участках сети.

Токовая отсечка с выдержкой времени (ТОВВ). Выбор тока срабатывания и оценка чувствительности.

Чтобы выполнить защиту всей линии с минимальным временем действия, применяется отсечка с выдержкой времени.

Токовая отсечка с выдержкой времени дополняет МТО и обеспечивает защиту от коротких замыканий в конце линии, где мгновенная отсечка имеет мертвую зону, т.е. резервирует МТО.

Селективность ТОВВ может быть обеспечена соответствующим выбором тока срабатывания и соответствующим выбором выдержки времени на отключение.

Для обеспечения селективности:

1. защита действует на отключение с выдержкой времени (эта выдержка времени для всех ТОВВ в сети обычно равна ступени селективности    – наименьшей выдержке времени обеспечивающей селективное действие защиты)

2. выбирают соответствующим образом ток срабатывания

Ток срабатывания второй ступени защиты производится по условию отстройки от токов срабатывания первой ступени защиты предыдущего участка и по условию отстройки от токов трехфазного КЗ за понижающим трансформатором приемной подстанции (предполагается что за трансформатором есть защита какой-то линии, которая имеет большую выдержку времени следовательно возможно неселективное срабатывание ТОВВ) . За расчетное значение тока срабатывания принимается большее значение.

20)Защита трансформатора от перегрузки.

Все оборудование, которое используется в силовых установках должно быть надежно защищено от образования кратковременных перегрузок. Защита трансформатора от перенапряжений может потребоваться, чтобы проверить, какие нагрузки сможет выдержать устройство. Для защиты обычно специалисты используют предохранители. Если один трансформатор выполнит аварийное завершение работы, тогда другие устройства смогут полностью компенсировать номинальное напряжение. Именно этот процесс позволит обеспечить надежную работу устройства.

Теперь мы решили предоставить вашему вниманию основные виды защиты силовых трансформаторов:

• Предохранители и трехфазные выключатели,

• Газовая защита,

• Автоматическая релейная защита,

• Дифференциальная защита.

Предохранители и трехфазные выключатели

Данный вид защиты применяется для контроля в мощных распределительных сетях. Предохранители и трехфазные выключатели осуществляют защиту от грозовых скачков напряжения. Очень эффективны в условиях производства для защиты и стабилизации напряжения.

Газовая защита

В стандартных защитах силовых трансформаторов имеются газовые реле, состоящие из двух отделений. Первое отделение служит для контроля нагнетающего газа из масла, устанавливается над расширительным баком. Когда уровень газа, проходящего через масло, доходит до максимума, реле начинает выпускать газ. Данный процесс происходит в виде небольших выхлопов или постепенного открытия клапанов. Сигнализатором уровня газа служит поплавок.

Индикатор может не только показывать уровень, но и контролировать проходимость газов, а так же диагностировать работу трансформатора в целом.

Второе отделение реле подключается к масляному контуру трансформатора и соединяет его вертикальные каналы, открывая путь для поднимающегося газа.

Мембрана в расширительном баке является индикатором изменения давления. Повышение давления масла сжимает мембрану, диафрагма начинает двигаться. Движение диафрагмы может спровоцировать изменение атмосферного давления. При движении диафрагмы срабатывает специальный клапан отключающий трансформатор и включающий короткозамыкатель. Мембрана газового реле довольно хрупкая деталь, перестающая корректно работать при минимальном отклонении или повреждении (нуждается в полной замене).

Автоматическая релейная защита

Реле защиты трансформатора представляет собой небольшую емкость с маслом совмещенную с соединительной трубкой, выходящей из главного резервуара устройства. Реле используются в таких установках как трансформаторы дуговой плавки, морская техника и д.р. Реле защищают трансформаторы от коротких замыканий. Реле защиты состоят из двух элементов: резервуара и поплавка. Поплавок двигается вверх или вниз в зависимости от уровня масла, на поплавке устанавливается ртутный выключатель.

Нижний элемент реле состоит из перегородки ртутного индикатора. Данный элемент крепится напротив входа реле в трансформатор таким образом, что при поступлении масла с высоким давлением происходит его вытеснение.

Принцип действия релейной защиты довольно прост. Ртутный индикатор отключает трансформатор от сети когда падает уровень масла в баке трансформатора. Уровень масла подает в случае различных неисправностей, таких как нарушение изоляции, поломка сердечника и д.р.

Дифференциальная защита трансформаторов

Дифференциальная защита устанавливается в высоковольтных сухих трансформаторах мощностью не более 5 мега-вольт ампер с выключателями и контроллерами для защиты от замыканий и перенапряжений.

У дифференциальной защиты есть ряд преимуществ:

• Есть возможность обнаружения неисправности в ТМГ изоляционного масла,

• Дифференциальное реле сразу реагирует на любые повреждения цепей в зависимости от их классификации.

• Данные защитные устройства могут самостоятельно выявлять практически все ошибки.

Дифференциальные реле имеют самый простой принцип работы и устанавливаются непосредственно в трансформаторный шкаф. Реле сравнивают первичный и вторичный ток, в случае дисбаланса срабатывает защита.

Защита трансформатора в целом основана на контроле неравенства различных номинальных показателей: уровня масла, тока, напряжения сети и т. д.

21) Дифференциальная защита линий.

На линиях, отходящих от шин электростанций или узловых подстанций энергосистем, часто по условиям устойчивости тре­буется обеспечить отключение к. з. в пределах всей защищаемой линии без выдержки времени (t = 0). В этих случаях используются защиты, прин­цип действия которых обеспечивает отключение повреждений без выдержки времени в пределах всей защищаемой линии, в том числе и на линиях малой протяженности.

К защитам такого типа относятся дифференциаль­ные защиты. Они обеспечивают мгновенное отключение к. з. в любой точке защищаемого участка и обладают селектив­ностью при к. з. за пределами защищаемой линии (внешние к. з.).

Дифференциальные защиты подразделяются на:

• Продоль­ные – служат для защиты как одинарных, так и параллельных линий

• Поперечные – служат для защиты только параллельных линий

Принцип действия продольной дифференциальной защиты

Принцип действия продольных дифференциальных защит ос­нован на сравнении величины и фазы токов в начале и конце защищаемой линии.

Имеются две принципиально различные схемы дифференциальных защит с циркулирующими токами и уравновешенными напряжениями.

22)Защита трансформаторов от междуфазных коротких замыканий.

Короткие замыкания (КЗ), называемые междуфазными, могут происходить между наружными выводами обмоток ВН(высокое напряжение) (или НН(низкое напряжение)), расположенными на крышке бака (корпуса) трансформатора или, сравнительно реже, между обмотками внутри бака.

Наиболее опасными для самого трансформатора и для электроприемников прилегающей электрической сети являются трехфазные КЗ на выводах обмотки ВН, поскольку они сопровождаются большими токами КЗ и могут вызвать глубокие понижения напряжения на зажимах других электроприемников.

Продольная токовая защита(диф):

• Принцип действия защиты основан на сравнении величины фазы по концам защищаемого трансформатора. Трансформатор тока и реле включается так ,чтобы при внешнем КЗ ток протекающий в реле был близок к нулю.

• При внешнем КЗ в силовом трансформаторе в реле протекает ток небаланса.

• При КЗ в силовом трансформаторе в реле протекает полный ток КЗ.

23) Максимально токовая защита

Максима́льная то́ковая защи́та (МТЗ)— вид релейной защиты, действие которой связано с увеличением силы тока в защищаемой цепи при возникновении короткого замыкания на участке данной цепи

При возникновении короткого замыкания в электрической системе в большинстве случаев возрастает ток до величины, значительно превосходящей максимальный рабочий ток. Защита, реагирующая на это возрастание, называется токовой. Токовые защиты являются наиболее простыми и дешевыми.

На линиях с односторонним питанием МТЗ устанавливается в начале линии со стороны источника питания. Так как сеть может состоять из нескольких линий, то на каждой из них ставят свой комплект защит. При повреждении на одном из участков линии сработает защита этого участка и отключит линию. Защиты других линий отстроены по времени, таким образом соблюдается селективность. Они отключатся, не успев сработать. Время срабатывания увеличивается в направлении от потребителя к системе.

На линиях с двухсторонним питанием защита МТЗ является дополнительной и достижение селективности одними лишь средствами выдержки времени является невозможным. Поэтому в таких сетях применяются направленные защиты.

Максимальная токовая защита

В нормальном режиме по линии, в трансформаторе, двигателе течет рабочий ток, значение которого известно и определяется номинальными параметрами.

Однако, порой возникают аварийные, переходные ситуации, когда происходят перерывы питания, вследствие коротких замыканий, самозапуска, перегрузок. Значение тока повышается до величины, которая может привести к нарушению работоспособности электрической сети, выхода из строя электрооборудования.

Чтобы не происходило подобных аварий, необходимо на этапе проектирования предусмотреть методы защиты от переходных токов. Для этого служит релейная защита, а в частности защита от токов короткого замыкания - максимальная токовая защита. Эта защита также относится к токовым, как и токовая отсечка.

На линиях с односторонним питанием МТЗ устанавливается в начале линии со стороны источника питания. Так как сеть может состоять из нескольких линий, то на каждой из них ставят свой комплект защит. При повреждении на одном из участков линии сработает защита этого участка и отключит линию. Защиты других линий отстроены по времени, таким образом соблюдается селективность. Они отключатся, не успев сработать. Время срабатывания увеличивается в направлении от потребителя к системе.

На линиях с двухсторонним питанием защита МТЗ является дополнительной и достижение селективности одними лишь средствами выдержки времени является невозможным. Поэтому в таких сетях применяются направленные защиты.

Классификация мтз

Максимальные токовые защиты классифицируются на трехфазные и двухфазные (в зависимости от схемы исполнения), в зависимости от способа питания (с постоянным или переменным опертоком), защиты с зависимой и независимой характеристикой.

Принцип действия максимальной токовой защиты

При достижении током величины уставки подается сигнал на срабатывание реле времени с заданной выдержкой времени. Затем после реле времени сигнал идет на промежуточное реле, которое мгновенно отправляет ток в цепь отключения выключателя.

У зависимых защит выдержка времени задается уставкой на реле, у независимых - выдержка зависит от величины тока. Зависимые защиты проще отстраивать и согласовывать.

К достоинствам МТЗ относится их простота и наглядность, надежность, невысокая стоимость. К недостаткам можно отнести большие выдержки времени вблизи источников питания, хотя именно там токи короткого замыкания должны отключаться быстро.

Максимальная токовая защита является основной в сетях до 10кВ, однако, применение она нашла и в сетях выше 10кВ.

24)Промежуточное реле.

Промежуточные реле занимают особое место среди множества электротехнических изделий. Они предназначены для обеспечения выполнения дополнительных функций, применяются, когда основные реле не могут справиться с поставленной задачей. Также, число цепей выхода в основном реле значительно меньше, по сравнению с цепями управления.

Главная задача промежуточного реле – подключение потребителей в электрических цепях. Такие устройства могут функционировать как на переменном, так и на постоянном токе. Они приобрели свою популярность в разных типах релейной защиты, в промышленной аппаратуре, аварийных системах и других объектах энергетики.

Принцип действия

При возникновении напряжения на катушке появляется электромагнитная сила, которая притягивает якорь. Вследствие этого под воздействием якоря замыкаются подвижные и неподвижные контакты. Подвижные контакты закреплены на якоре, а неподвижные на корпусе реле.

Эти контакты включены в цепь управления. Они управляют работой защиты или сигнализации, подключают и отключают питание катушки контактора электрического двигателя. Вариантов различных схем подключения может быть много.

Реле могут быть оснащены несколькими группами контактов различного назначения. Это зависит от поставленных задач при проектировании определенной конструкции реле.

Применение

Промежуточные реле играют роль вспомогательных дополнительных устройств коммутации различных цепей, и используются в следующих случаях:

• Создание замедленного функционирования релейной защиты.

• Управление другим более мощным реле, подключающего цепи с мощными нагрузками. Для примера можно рассмотреть подключение привода масляного выключателя, выполненного на мощном соленоиде. Ток его запуска доходит до 60 А. Одним реле его подключить не получится, так как реле не выдержит такой нагрузки. Поэтому промежуточные реле и служат в качестве промежуточного звена. На катушку реле подается напряжение, якорь замыкает контакты, которые включают в работу более мощное коммутирующее устройство, например, пускатель, который и подключает мощный соленоид.

• Подключение и отключение одновременно нескольких отдельных цепей. Например, одна группа контактов отключает какое-либо оборудование, а другие контакты включают аварийную сигнализацию.

25) Направленная защита. Токовые направленные защиты нулевой последовательности.

Токовая направленная защита нулевой последовательности (ТНЗНП) применяется при необходимости обеспечения защиты высоковольтных линий электропередач от однофазных коротких замыканий - замыканий на землю одного из фазных проводов в электросети.

В нормальном режиме работы участка электросети система токов и напряжений является симметричной, то же самое касается межфазных коротких замыканий. В данном случае, как напряжение, так и ток НП равны нулю. В случае возникновения однофазного замыкания на землю система становится несимметричной - возникает ток и напряжение НП.

В данном случае ток (напряжение) одной из фаз нулевой последовательности равен трети суммы векторов несимметричной системы, соответственно сумма векторов несимметричной системы – это тройной ток (напряжение) НП.

ТНЗНП, как правило, многоступенчатая защита. Каждая из ступеней защиты имеют свою выдержку времени срабатывания. Для обеспечения селективности работы защит на смежных подстанциях участки электрической сети разделяют на участки (зоны действия). Таким образом, защита обеспечивает защиту линии электропередач, питающейся от подстанции, где установлен данный комплект защит, и выступает в роли резервирующей защиты смежных подстанций.

26) Принципы выполнения автоматического включения резерва (авр).

Система АВР — это оборудование для автоматического ввода резерва. Такое устройство при нарушении параметров тока в основной сети самостоятельно производит переключение нагрузки на резервный ввод. При этом в качестве резервного источника может выступать другая линия электропередач, бензиновый генератор или ДГУ, аккумулятор и др. В некоторых случая наличие резервного питания и системы его ввода является обязательным. К примеру, энергопотребители первой категории оснащаются двумя независимыми друг от друга источниками питания. Также существует первая особая категория, где потребители требуют наличия не менее трех взаимно резервирующих источников питания.

Назначение АВР и требования к нему.

Главное назначение устройства АВР заключается в обеспечении бесперебойного питания электроэнергией потребителей. Для этого система АВР должна отслеживать состояние основной линии. И при выявлении нарушений переходить на подачу электроэнергии потребителю от резервного ввода. При этом процесс восстановления электропитания должен происходить максимально быстро. Обязательным условием является однократность выполняемого действия. То есть не должно быть повторных срабатываний в случае одной и той же неисправности (неустраненные токи короткого замыкания и т.п.). Еще один важный момент - разрыв основной сети должен происходить до подключения резервной линии. обо всех изменениях устройство АВР должно информировать с помощью индикации параметров.

Принцип работы АВР.

Пользователь задает параметры рабочего напряжения. При любых отклонениях от заданных параметров автоматика дает команду на смену ввода. Таким отклонением от нормы может стать перенапряжение, падение напряжения, обрыв сети, перекос фаз или короткое замыкание. При этом устройство АВР проверяет выполнение целого ряда дополнительных условий. Во-первых, на защищаемом участке не должно быть неустраненных неисправностей. Иначе подключение резерва не имеет смысла и даже может представлять опасность. Во-вторых, основной ввод должен быть включен. Чтобы исключить ситуацию, когда не напряжение на основной линии пропало, а сам ввод был отключен намеренно. В-третьих, проверяется наличие напряжения на резервной линии. Ведь генератор мог и не запуститься или требуется время для его выхода на рабочую мощность.

Если все условия удовлетворяются, устройство АВР размыкает основной ввод. Только после этого подключается резервная линия. Далее принцип работы АВР может развиваться по двум сценариям. Если предполагается наличие двух равноценных вводов, то будет осуществляться питание от резерва. В противном случае произойдет возврат на основной ввод, когда параметры электрического тока на нем восстановятся.

Компоненты АВР.

С технической точки зрения устройство АВР состоит из логической и коммутационной части. Первая из них отвечает за принятие решений, а вторая выполняет механическую функцию, то есть осуществляет переключение на практике. Но задач у автоматики несколько, поэтому стоит рассмотреть компоненты АВР более детально. На каждом из вводов находятся измерительные органы. При этом измерительная часть имеет регулируемую уставку, чтобы можно было задавать верхнюю и нижнюю границу рабочего напряжения. В задачи измерительной части входит постоянный контроль того или иного ввода.

Что касается логического контроллера, то он тоже имеет регулировку выдержки срабатывания. К логической части также относится цепь однократности, которая представляет собой двухпозиционное реле. Еще один немаловажный элемент АВР - индикаторная (сигнальная) часть. Она реализуется на основе указательных реле. По сути, это важная составляющая защитной функции АВР, поскольку информирует обо всех изменениях и неисправностях в работе.

В отношении силовой части стоит сказать, что она может быть собрана на контакторах или автоматических выключателях. В любом случае силовая часть должна полностью исключать возможность одновременного включения обоих вводов. Это возможно только при использовании сразу двух типов блокировки - электронной и механической.

Типовые схемы АВР.

Пожалуй, самый сложный и наиболее ответственный момент в организации системы АВР — это выбор правильной схемы. Здесь все будет зависеть от конкретной задачи. Но все же есть типовые схемы, которые в первую очередь отличаются количеством вводов и тем, какой именно источник используется в качестве резервного питания.

Схема АВР на два ввода. Это самый простой вариант организации системы АВР. Реализуется на основе двух контакторов или автоматических выключателей. В трехфазной сети схема строится с использованием реле контроля фаз. Принцип действия АВР на два ввода максимально простой. В нормальном режиме электрический ток подается через первый ввод. В случае нарушений контакт на первом вводе разомкнется, а на втором замкнется. Затем происходит обратный процесс, когда напряжение на основном вводе снова появляется. Особенность данной схемы заключается в том, что всегда существует приоритет первого ввода.

Схема АВР на два ввода с секционированием. Используется в ситуациях, когда питание потребителей распределено между двумя разными вводами. То есть первая секция питается от одного ввода, а вторая от другого. Особенность состоит в том, что оба ввода являются равнозначными. В схеме используются два автомата и секционный выключатель. Если на одном из вводов срабатывает автомат, секционный выключатель запитывает обесточенную секцию от другого ввода. С восстановлением нормальной работы каждая секция переходит на питание от своего ввода.

Схема АВР на три ввода с отложенным запуском. По сути, это разновидность предыдущей схемы, только в нее добавляется программируемый контроллер. Он позволяет откладывать запуск генератора на определенное время. Не секрет, что в начале работы выдаваемое генератором напряжение нестабильно. А отложенный запуск дает время генератору для выхода на рабочий режим.

Схема АВР на четыре ввода с каскадным запуском. Используется в ситуациях, когда резервом выступают несколько ДГУ с высокой мощностью. Одновременный их запуск может дать высокие пусковые токи и, соответственно, просадку напряжения. В результате не все генераторы смогут запуститься, да и на работу оборудования в целом это оказывает негативное влияние. Поэтому при наличии нескольких генераторов запуск их осуществляется последовательно, один за другим с интервалом по времени. Такой механизм запуска называется каскадным.

27) Продольные дифференциальные защиты.

Продольная дифференциальная защита основана на принципе сравнения значений и фаз токов в начале и конце линии. Для этого вторичные обмотки трансформаторов тока с обеих сторон линии соединяются между собой проводами.

Таким образом, дифференциальная продольная защита с постоянно циркулирующими токами в обмотке реле реагирует на полный ток КЗ в защищаемой зоне (участок линии, заключенный между трансформаторами тока ТТ1 и ТТ2), обеспечивая при этом мгновенное отключение поврежденной линии

Практическое исполнение схем дифференциальных защит потребовало внесения ряда конструктивных элементов, обусловленных особенностями работы этих защит на линиях энергосистем.

28)Реле с герметизированными магнитоуправляемыми контактами.

 Герконы - это реле с герметичными магнитоуправляемыми контактами. Они широко используются в схемах автоматики и зашиты как логические элементы, преобразователи неэлектрических величин в электрические, как электромеханические усилители сигналов между полупроводниковыми устройствами и силовыми электрическими аппаратами.

Основное отличие герконовых реле от электромеханических заключается в большом ресурсе работы, что обусловлено отсутствием движущихся частей подверженных износу и истиранию.

Также незначительная напряженность управляющего магнитного поля и высокое быстродействие позволяют использовать данный вид реле для коммутации цепей управления электронных блоков высокочувствительных аппаратов.

Принцип действия герконовых реле основан на свойстве некоторых ферромагнитных материалов менять свою ориентацию в пространстве под действием магнитного поля, а именно при возбуждении магнитного поля в катушке, подключенной к цепи управления, происходит намагничивание контактов геркона.

Вследствие этого происходит замыкание или размыкание контактной группы, находящейся в герметично запаянной колбе.

Большая распространенность и широкий спектр применения обуславливает значительные конструктивные отличия. Герконовые реле можно разделить на несколько групп по типу используемых контактов:

• устройства с нормально открытой (разомкнутой) контактной группой;

• с нормально закрытой (замкнутой) контактной группой;

• реле с комбинированной группой контактов, при чем коммутация может осуществляться как с помощью одного геркона с контактами разных типов, так и группой герконов.

По конструктивному исполнению реле герконовые коммутационные устройства также можно подразделить на:

Сухие — колба геркона заполнена инертным газом, также для увеличения допустимых токов контакты геркона могут помещаться в вакуум.

Смоченные — для предотвращения вибрации контактов на место их соприкосновения помещается некоторое количество ртути.

Особенности герконов:

1. большая частота включения, т.к. нет массивного якоря ( до 100 включений в

сек);

2. высокая надежность ( т.к. контакты коммутируют в инертном газе или вакууме,

т.е. не загрязняются и не окисляются );

3. возможность применения во взрывоопасных средах ( т.к. переключение контак-

тов происходит внутри герметично запаянного стеклянного баллона );

4. малая коммутационная и перегрузочная способность и низкая электрическая прочность межконтактного промежутка.

29) Поперечные дифференциальные защиты: схемы, назначение, пусковые органы.

На параллельных линиях, имеющих одинаковое сопротивление, применяются поперечные дифференциальные защиты: токовая поперечная дифференциальная защита (на параллельных линиях, имеющих один общий выключатель); направленная поперечная дифференциальная защита (на параллельных линиях с самостоятельными выключателями).

Принцип действия поперечных дифференциальных защит линий основан на сравнении величин и фаз токов протекающим по обеим параллельным линиям.

Действительно в нормальном нагрузочном режиме и в режимах внешнего к.з. токи в обеих линиях равны как по величине, так и по фазе. Очевидно, что в случае к.з. на одной из параллельных линий равенство токов нарушается при этом на питающем конце линий токи совпадают по фазе, а на приёмном противоположны по фазе.

Рисунок.6.3 Поперечная дифференциальная токовая защита параллельных линий:

а – токовые цепи; б, в – цепи напряжения; г, д – цепи постоянного тока

В нормальном режиме и при внешнем коротком замыкании в точке K1

ток в реле практически отсутствует:

Токовая поперечная дифференциальная защита устанавливается на параллельных линиях имеющих общий выключатель на обе линии.

При одностороннем питании линий защиты размещается только со стороны источника питания, а в сети с 2-х сторонним питанием – с обеих сторон параллельных линий.

Упрощенная принципиальная схема токовой поперечной дифференциальной защиты показана на рис. 6-6. Вторичные обмотки ТТ, установленных на каждой линии. соединяются между собой по схеме на разность токов. Параллельно вторичным обмоткам ТТ включается токовое реле типа РТ‑40.

Направленная поперечная дифференциальная защита

Рассмотренная выше токовая поперечная дифференциальная защита не способна определять на какой из 2-х параллельных линий произошло повреждение. Это обстоятельство не имеет значение для линий присоединённых к шинам подстанции через один выключатель.

Для параллельных линий подключённых к шинам через самостоятельные выключатели применяется другая защита – направленная поперечная дифференциальная защита, которая способна выбирать и отключать только одну повреждённую линию.

Упрощённая принципиальная схема направленной поперечной дифференциальной защиты приведена на рис. 6-7. Защита состоит из пускового органа 1 (токового реле) включённого так же, как в токовой поперечной дифференциальной защите и органа направления мощности 2 (реле направления мощности) включённого на разность токов защищаемых линий и на напряжение шин питающей подстанции. Оперативный ток подаётся на защиту через последовательно соединённые блок-контакты выключателей обеих линий, для того чтобы защита автоматически выводилась из работы при отключении одной из линий во избежание её неселективного действия при сквозных (внешних) к.з.

Пусковой орган тока. В пусковом органе используются максимальные реле тока, включаемые на разности токов одноименных фаз параллельных линий. Ток срабатывания реле в соответствии с указанными требованиями выбирается наибольшим из следующих трех условий:

 (15.5)

Выражения (15.5) справедливы при коэффициенте k_сх=1, при котором I_с.з=K_II_c.p. В первом выражении ток I_{нб.рсч max} является максимальным расчетным током небаланса переходного процесса короткого замыкания вне параллельных линий. Для линий с одинаковыми параметрами он определяется из выражения (15.1). Для линий с разными сопротивлениями в токе небаланса появляется дополнительная слагающая.

При определении тока срабатывания по второму выражению (15.5) учитывается коэффициент возврата k_в, иначе защита может работать неправильно при включении в работу второй параллельной линии. Ток I_раб max является максимально возможным рабочим током при работе только одной линии.

Защита может неправильно подействовать и в случае неучета тока I_нп max, который возникает в неповрежденных фазах параллельных линий, например при коротком замыкании на землю одной из них. В режиме каскадного отключения повреждения исчезает ток I_нп max в поврежденной линии в связи с отключением выключателя с одного ее конца. Это и может явиться причиной неправильной работы защиты, если не будет выполнено третье условие (15.5). Однако если третье условие оказывается определяющим при выборе тока срабатывания, то целесообразно комплект защиты от многофазных коротких замыканий выводить из действия при коротких замыканиях на землю. При этом определяющим при выборе тока срабатывания пускового органа обычно является второе условие (15.5).

30) Требования к защите от однофазных замыканий на землю. Обычные распределительные сети.

Обычно при замыкании на землю в сети с изолированной или компенсированной нейтралью не требуется быстрое автоматическое отключение поврежденного оборудования, так как:

1. Все междуфазные напряжения остались без изменения, и работа всех потребителей при этом никак не нарушилась.

2. Величина тока однофазного замыкания составляет единицы или десятки ампер, что меньше номинального тока нагрузки.

Поэтому при замыкании на землю в сети с изолированной или компенсированной нейтралью устройства РЗ от замыканий на землю могут действовать не на отключение, а на сигнал. При срабатывании сигнализации о замыкании на землю оперативный персонал должен определиться, на каком присоединении появилась земля, и вывести данное присоединение в ремонт.

Пока оперативный персонал разбирается, сеть может работать с землей достаточно длительное время. При этом возможны следующие отрицательные последствия:

1. Если замыкание на землю не металлическое, то в месте замыкания горит дуга, под воздействием этой дуги однофазное замыкание может перейти в междуфазное (которое автоматически отключится от защиты).

2. Во всей сети напряжения неповрежденных фаз относительно земли увеличились с фазных величин до линейных. При этом где-то в месте с ослабленной изоляцией может произойти второе замыкание на землю на другой фазе, что приведет к двойному замыканию на землю на разных присоединениях. При этом от защит автоматически могут отключиться или оба поврежденных присоединения или одно из них.

Поэтому длительная работа сети с замыканием на землю не допускается. Как сказано в ПТЭ (15 издание, 1996 год, пункт 5.11.7): "В сетях с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов допускается работа воздушных и кабельных линий электропередачи с замыканием на землю до устранения повреждения. При этом к отысканию места повреждения на ВЛ, проходящих в населенной местности, где возникает опасность поражения током людей и животных, следует приступать немедленно и ликвидировать повреждение в кратчайший срок".

31) Защита от однофазных коротких замыканий в сети с заземленными нулевыми точками трансформаторов.

Однофазное КЗ является опасным и наиболее часто встречающимся повреждением, которое сопровождается большими токами, и требует немедленного отключения поврежденного участка. Поэтому защиты от однофазных КЗ выполняются быстродействующими с высокой чувствительностью.

Для зашиты от однофазных коротких замыканий на землю в сети с заземленной  нейтралью применяют ступенчатую токовой защиту нулевой последовательности. По сравнению с защитами, включенными на полные фазные токи, она может иметь меньшие выдержки времени и повышенную чувствительность. Поэтому токовая защита нулевой последовательности находит широкое применение в сетях с глухозаземленными нейтралями в качестве защиты от КЗ на землю.  Схема защиты приведена на рис. 42.

Пусковые органы защиты нулевой последовательности включаются на выход фильтра токов нулевой последовательности. В рабочих режимах и при КЗ без земли ток нулевой последовательности не протекает. Поэтому защита реагирует только на замыкания на землю.

I ступень защиты – токовая отсечка нулевой последовательности без выдержки времени. Ток срабатывания  выбирается по условиям отстройки от максимального значения периодической составляющей утроенного начального тока нулевой последовательности , проходящего в месте установки защиты при КЗ на землю (К⁽¹⁾ и К^(1,1)) на шинах приемной подстанции Б (точка  ).

,

где  - коэффициент отстройки; принимается равным 1,3 при использовании реле РТ-40.

Преимущества токовой отсечки нулевой последовательности перед токовой отсечкой, включенной на полные токи фаз, заключается в ее большей защитоспособности. Это связано с тем, что ток нулевой последовательности  (рис.43, кривая 2) при перемещении точки КЗ вдоль линии изменяется более резко, чем ток трехфазного КЗ (рис.43, кривая 1) из-за неравенства сопротивлений линии нулевой и прямой последовательностей (z_ОЛ>z_1Л).

II ступень защиты – токовая отсечка нулевой последовательности с выдержкой времени. При выборе параметров защиты  необходимо осуществлять отстройку от первой ступени защит нулевой последовательности смежных элементов :

,

где  =1,1.

Выдержки времени  второй ступени обычно не превышают 0,5 с.

III ступень защиты – максимальная токовая защита нулевой последовательности.

В нормальных режимах и при многофазных повреждениях в реле проходит только ток небаланса  , ток срабатывания защиты можно выбирать без учета рабочих токов по условию:

,

где  - коэффициент надежности; =1,3…1,5; - максимальный ток небаланса:

,

где  – действующее значение установившегося тока внешнего трехфазного КЗ при повреждении в начале следующего участка.

Ток установившегося режима КЗ принимается потому, что защита действует с выдержкой времени, достаточной для затухания апериодической составляющей.

Выдержка времени срабатывания максимальной токовой защиты нулевой последовательности  выбирается по аналогии с выдержкой времени срабатывания максимальной токовой защиты от междуфазных коротких замыканий.

Достоинства защиты: простота, надежность и экономичность. Основной недостаток - без выдержки времени защищается лишь часть линии.

Защита применяется в качестве основной в сетях напряжением 110-220 кВ, а в качестве резервной - на более высоких напряжениях.

31) Высокочастотная защита.

Они применяются тогда, когда по условиям сохранения устойчивости и скорейшей ликвидации к.з. требуется быстрое двухсторонне отключение ЛЭП при к.з. в любой точке защищаемой линии. Данные защиты устанавливаются на длинных линиях на­пряжением выше 220 кВ.

Высокочастотные защиты состоят из двух комплектов, установленных по концам за­щищаемой линии. Высокочастотными защиты называются потому, что связь между ком­плектами защиты, установленными с обеих сторон ЛЭП, осуществляется с помощью токов высокой частоты. Эти токи передаются по проводам защищаемой линии. По принципу действия высокочастотные защиты не реагируют на к.з. вне зоны (на соседних ЛЭП и присоединениях), поэтому их можно выполнять без выдержки времени, т.к. согласо­вания по времени с соседними линиями не требуется. Существует два вида высокочастотных защит ЛЭП:

1. Направленные защиты с высокочастотной блокировкой.

2. Дифференциально-фазные защиты.

Направленная защита с высокочастотной блокировкой. Защита реагирует на на­правление (знак) мощности к.ч. но концам защищаемой ЛЭП.

Принцип действия защиты заключается в контроле направления мощности обратной последовательности со всех сторон линии и блокировке защиты при фиксации внешнего КЗ хотя бы с одной из сторон. Блокирующий сигнал передается в другие комплекты посредством ВЧ приемопередатчика. При КЗ на защищаемой линии защита действует без выдержки времени в связи с тем, что отсутствует блокирующий сигнал.

33) Защита отходящих линий 6 – 10 кВ. Токовая защита.

На кабельных линиях напряжением 10 кВ устанавливают защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

- многофазных замыканий;

- однофазных замыканий на землю;

- перегрузки.

Для защиты одиночных не реактированных линий одностороннего питания от многофазных замыканий предусматривается максимальная токовая защита со ступенчатой настройкой выдержек времени в сочетании с токовой отсечкой. Защита действует на отключение выключателя и выполняется на двух фазах с одним или двумя реле в зависимости от требований к чувствительности защиты. Для повышения избирательности действия и предотвращения ложного срабатывания (при двойных замыканиях на землю) в сетях с малыми токами замыкания на землю трансформаторы тока должны включаться в одноименные фазы. На одиночных не реактированных кабельных линиях, питающихся от шин электростанций промышленных предприятий или мощных ГПП, рекомендуется применение токовых отсечек без выдержки времени, отстроенных от КЗ за трансформаторами подстанций. При наличие АПВ и АВР допускается не избирательность в действии защиты. Зона действия токовой отсечки определяется из условия снижения напряжения на шинах электростанций промышленных предприятий ниже 0,6Uн и при отключении многофазных замыканий.

Для защиты линий двухстороннего питания в системах электроснабжения промышленных предприятий предусматривается максимальная токовая защита и отсечки по току и напряжению. Для повышения избирательности действия рекомендуется в случае необходимости применять направленные защиты. В целях упрощения защиты рекомендуется автоматически делить сеть на радиальные участки одностороннего питания.

Защита от однофазных замыканий на землю. Для защиты воздушных линий от однофазных замыканий на землю используются устройства контроля изоляции, действующие на сигнал. Исключение составляют линии, требующие отключения по условиям техники безопасности. Для осуществления избирательности защиты линии снабжаются кабельными вводами. Для защиты кабельных линий от замыкания на землю используются специальные трансформаторы тока нулевой последовательности. Защита от замыканий на землю и в этом случае также работает на сигнал. Действие защиты на отключение поврежденного участка используется только в случае, когда отключение поврежденного участка необходимо по условиям техники безопасности или когда отключение линии не вызывает перерыва в питании потребителя.

Токовая защита - это защита, принцип действия которой основан на контроле тока. Токовая защита максимального типа срабатывает при превышении контролируемым током определенного уровня (тока срабатывания). Токовая защита минимального типа срабатывает при уменьшении тока до определенного уровня (тока срабатывания). В зависимости от того, каким образом обеспечивается селективность действия с последующей (от источника питания) защитой, различают максимальную токовую защиту (МТЗ) и токовую отсечку (ТО). В радиальных (разомкнутых) сетях на ВЛ класса напряжения 6-10 кВ и выше наиболее распространённым вариантом организации защит от трёхфазных и междуфазных коротких замыканий является применение двухступенчатой защиты, включающей МТЗ и ТО. Для реализации МТЗ в ряде случаев применяются реле с зависимой от времени защитной характеристикой, а для ТО - всегда с независимой. При этом защита может выполняться на двух отдельных реле, или на одном реле, совмещающем обе ступени (например, РТ-80 и РТ-90), а также на базе цифровых многоступенчатых реле (SPAC и др.).

Принцип действия токовых защит (ТЗ).

Основан на отключении участка сети, в котором величина тока превышает заданное значение (уставка срабатывания по току).

34)Указательные реле.

Реле указательное представляет собой специальное устройство, которое применяется для сигнализации аварийного состояния в устройствах автоматики, управления, защиты. 

Механизм устройства представлен защелкой с пружинной, которая принудительно взводится и фиксируется до тех пор, пока не сработает электромагнит. Он, в свою очередь, освободит защелку с пружиной, замыкая или размыкая контакты и визуально сигнализируя персоналу о факте срабатывания.

35) Дистанционные защиты линий. Назначение, принцип действия, выбор входных величин.

Дистанционной защитой называется защита, выдержка времени которой автоматически изменяется в зависимости от удалённости (от расстояния или дистанции) места к.з. от места установки защиты.

Дистанционная защита (ДЗ) основана на дистанционном принципе, суть которого состоит в том, что измеряется сопротивление до точки КЗ. В качестве измерителя используется дистанционный орган – реле минимального сопротивления. Измеряемое напряжение петли КЗ делится на ток в этой петле. Полученное значение сопротивления сравнивается с сопротивлением срабатывания, и если оно оказывается меньше сопротивления срабатывания, – реле срабатывает.

Выбор входных воздействующих величин и характеристика времени срабатывания реле сопротивления

Под выбором входных воздействующих величин понимается выбор соответствующей схемы включения PC, обеспечивающей определенное сочетание подводимых к ней полных фазных токов и напряжений поврежденных фаз. Основными требованиями, предъявляемыми к схеме включения, являются следующие:

- первичное сопротивление на входе PC желательно иметь пропорциональным расстоянию   от места установки защиты до места КЗ :

 ,

где   - сопротивление прямой последовательности фазы от места установки PC до точки КЗ;   - удельное сопротивление прямой последовательности фазы на 1 км ЛЭП; это требование позволяет выполнить защиту с четким ограничением зоны действия для каждой ступени;

- при разных видах металлических КЗ в заданной точке, на которые должно реагировать PC, первичное сопротивление на его входе должно быть одинаковым.

36)Особенности сетей с глухозаземленной нейтралью.

Глухозаземленная нейтраль — нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству. Глухозаземленным может быть также вывод источника однофазного переменного тока или полюс источника постоянного тока в двухпроводных сетях, а также средняя точка в трехпроводных сетях постоянного тока.

Объяснение:

Понижающая подстанция, в которой установлен трансформатор, имеет свой контур заземления. Он соединен между собой стальными шинами и прутами, в один заземляющий контур. К потребителям в электрический щиток от подстанции прокладывается кабель, который содержит четыре жилы. Если потребителю необходимо питание от трёхфазной цепи 380 Вольт, то подключаться необходимо ко всем жилам. В однофазное сети 220 В питание будет осуществляется от нулевого провода и от одной из фаз. Защита людей в однофазных и трехфазных цепях, если нет системы заземления, должна осуществляется за счёт специальных устройств защитного отключения (УЗО), которые срабатывают при небольшой утечке на ноль, при этом отключают надёжно потребителя от сети.

Классификация сетей с глухозаземлённой нейтралью

Современная система электроснабжения имеет стандартную маркировку где помимо рабочего нулевого проводника присутствует и защитный, что и даёт определение степени защищённости.

• L — фазный проводник;

• N — рабочий ноль;

• РЕ — защитный нулевой проводник;

• РЕN — рабочий и нулевой проводник выполнены одним проводом.

Особенности:

Конструктивной особенностью глухозаземленной нейтрали является наличие фазного и линейного напряжения. Источники электрической энергии, используемые в рассматриваемых электроустановках, обладают тремя силовыми: фазными концами и одним нейтральным – нулевым. Разность потенциалов, появляющаяся между фазными проводами, называется линейным напряжением, а между одним из фазных и нулевым – фазным. (Фазное напряжение — это напряжение между фазой и нулевым проводом.

Линейное или межфазное напряжение — это напряжение между двумя разными фазными проводами одной трехфазной сети.)

Существуют несколько подсистем в цепях с источником энергии, имеющим глухозаземлённую нейтраль:

• TN-C. При данной системе нулевой и защитный проводник с подстанции организован одним проводником, возле приёмника его корпус (или другие элементы, подлежащие заземлению) соединяют с данным совмещенным проводником – это называется зануление. Это устаревшая система, применялась в старых домах при СССР, сейчас для бытовых потребителей не используется, так как небезопасная. Такая система имеет существенный недостаток, так как в случае обрыва РЕN проводника на пути от питающего трансформатора до приемника электроэнергии, на зануленных корпусах оборудования появляется опасный потенциал. Используется только для защиты промышленных потребителей (об этом говорится ниже в следующем разделе).

• TN-S. Имеет больший процент безопасности во время аварийных ситуаций. Это достигается путём разделения защитного и рабочего проводников по всей длине питающей линии, от трансформатора до распределительного электрощита (до конечного потребителя). Однако за счёт того, что приходится применять кабельную продукцию имеющую пять жил, что сильно увеличивает стоимость прокладки и бюджет на организацию электроснабжения к потребителю, применяется данная система не всегда.

• TN-C-S. Данная система заземления является наиболее распространенной в наше время. При данной системе нулевой и защитный проводник на всей длине линии объединены в один совмещенный проводник PEN. При входе в здание данный проводник разделяется на защитный PE и нулевой N, которые дальше распределяются по потребителям (квартирам). При данной системе в случае отгорания PEN проводника до точки разделения на заземленных корпусах электроприборов появится опасный потенциал. Для предотвращения этого на всей длине линии и при входе в здание делаются повторные заземления PEN проводника и предъявляются повышенные требования к механической защите данного проводника.

• ТТ. Данная система заземления практикуется в том случае, если линия системы TN-C-S находится в неудовлетворительном техническом состоянии и не обеспечивается достаточной безопасности предусмотренного в ней защитного заземления. Данная система заземления предусматривает монтаж индивидуального контура заземления у потребителя, при этом PEN проводник электрической сети используется только в качестве нулевого провода N.

37)Защиты от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью.

Для защиты от замыканий на землю применяется защита реагирующая на ток и мощность нулевой последовательности.

Необходимость специальной защиты от замыканий на землю:

1. данный вид повреждений является преобладающим;

2. защита включаемая на ток и напряжение нулевой последовательности осуществляется более просто и имеет ряд преимуществ по сравнению с токовыми защитами, реагирующими на полные токи фаз.

Существуют следующие разновидности защиты нулевой последовательности: токовые максимальные защиты и отсечки: простые и направленные.

38)Основные виды повреждений и ненормальных режимов работы трансформаторов.

Основными видами повреждений в трансформаторах и автотрансформаторах являются:

- короткие замыкания (КЗ) между фазами,

- замыкания одной или двух фаз на землю,

- витковые замыкания и замыкания между обмотками разных напряжений,

-повреждение магнитопровода, приводящие к нагреву.

На вводах трансформаторов, ошиновке и в кабелях также могут возникать КЗ между фазами и на землю.

К нарушениям нормальных режимов работы трансформаторов относятся:

- прохождения через трансформатор сверхтоков при повреждении других связанных с ними элементов,

- перегрузка,

-выделение газов из масла,

-понижение уровня масла и повышение его температуры.

В соответствии с этим и в зависимости от мощности трансформатора, условий их работы, категории потребителя и т.д. применяются следующие типы защиты:

• дифференциальная - для защиты при повреждениях обмоток, вводов и ошиновки трансформаторов

• токовая отсечка мгновенного действия или плавкий предохранитель - для защиты трансформатора при повреждениях ошиновки, вводов и части обмоток со стороны источника питания;

• газовая - для защиты при повреждениях внутри бака маслонаполненного трансформатора, сопровождающихся выделением газа, а также при понижении уровня масла от сверхтоков, проходящих через трансформатор при повреждении как самого трансформатора, так и других связанных с ним элементов максимальная токовая или максимальная токовая направленная защита, реагирующая на фазные токи, а также на токи нулевой и обратной последовательностей;

• максимальная токовая защита с пуском минимального напряжения, дистанционная защита;защита от перегрузок и др.

39)Защита трансформаторов. Виды повреждений и ненормальных режимов работы трансформаторов.

1.Дифференциальная – мгновенная защита обмоток, вводов и ошиновок трансформатора.

2.Токовая отсечка – защита ошиновки, вводов и части обмотки со стороны высокого напряжения.

3.Газовая – защита от повреждений внутри бака, сопровождающихся выделением газа, а также при понижении уровня масла.

4.Защита от замыканий на корпус.

5.Тепловая

Термопара является основой для теплозащиты. Место, где будет устанавливаться элемент, зависит от типа устройства, мощности и габаритов. Обеспечивает две ступени защиты.При аварийной ситуации включает резервные вентиляторы или другие средства охлаждения. Вторая ступень отключает трансформатор, если первой не удалось снизить перегрев до требуемых значений.

6.Релейная

Один из часто применяемых сегодня видов релейных защит – установка реле, контролирующего уровень трансформаторного масла. Если произойдет авария и при пробое начнется утечка масла, защита отключит трансформатор.

7.Струйная

Используется в оборудовании, в котором имеются первичные и вторичные обмотки, напряжение под нагрузками может переключаться. При возникновении аварийной ситуации отключается выключатель, вследствие чего обмотки трансформатора будут обесточены.

Основными видами повреждений в трансформаторах и автотрансформаторах являются: — замыкания между фазами внутри трансформатора и на наружных выводах обмоток; — замыкания в обмотках между витками одной фазы (витковые замыкания); — замыкания на землю обмоток или их наружных выводов; — повреждения магнитопровода трансформатора, приводящие к появлению местного нагрева.

К ненормальным явлениям и режимам работы трансформаторов относятся: появление повышенного нагрева, ненормального шума, течи масла из бака, наличие выпучин в прокладках и уплотнениях, изменение цвета масла, низкий уровень масла, появление трещин и разрядов на изоляторах.

40)Поляризованные реле.

Поляризованные реле реагируют на направление (полярность) тока, протекающего по обмотке, то есть срабатывают только при определенном направлении тока.

Принцип работы.

При подаче напряжения на обмотку катушки создается ЭДС, сила магнитного поля притягивает якорь с исходного положения, преодолевая усилие пружины, удерживающей якорь, тем самым замыкая контакт управляющей цепи.

В зависимости от конструкции реле, якорь замыкает или размыкает эклектическую цепь. После прекращения подачи электричества магнитное поле исчезает и якорь возвращается в свое обратное положение обратным сжатием пружины.

Особенностью поляризованных реле является то, что на подвижный якорь реле в исходных условиях действуют силы постоянного магнита, при прохождении же тока в обмотке реле силы электромагнита в зависимости от направления тока складываются с силами постоянного магнита или вычитаются из них.

Поляризованные реле находят широкое применение в схемах автоматики благодаря своим характерным особенностям. Наличие нескольких обмоток позволяет использовать их в качестве логических элементов, небольшая мощность срабатывания – в качестве элементов контроля небольших электрических сигналов, малое время срабатывания и чувствительность к полярности входных сигналов – в качестве амплитудных модуляторов и демодуляторов.

41)Защита электродвигателей. Повреждения и ненормальные режимы работа электродвигателей.

В зависимости от режима работы и условий эксплуатации, применяются, в различном сочетании, следующие виды защит ЭД:

• внешняя защита от короткого замыкания выполняется плавкими предохранителями ,автоматическими выключателями,  автоматами защиты двигателей, токовыми реле

• внешняя защита от перегрузок выполняется плавкими предохранителями, автоматическими выключателями, автоматами защиты двигателей, так же применяются токовые и тепловые реле;

• внешняя защита от нарушения питания выполняется реле контроля напряжения, реле контроля фаз;

• контроль изоляции обмоток выполняется реле контроля изоляции;

• встроенная защита двигателя выполняется тепловыми автоматическими выключателями (термостатами), термисторными реле.

Повреждения электродвигателя:

К повреждениям, возникающим в обмотке статора электродвигателей переменного тока, относятся многофазные короткие замыкания, однофазные замыкания на землю и замыкания между витками одной фазы (витковые замыкания). Повреждениями синхронных электродвигателей и электродвигателей постоянного тока являются также обрывы в цепях возбуждения. Для синхронных электродвигателей представляют опасность замыкания на землю обмотки ротора.

Ненормальный режим работы: Перегрузка – если потребляемая мощность больше номинальной (в случае чрезмерной механической нагрузки на валу двигателя), то в ЭД возникает ток перегрузки, и увеличиваются потери, что приводит к повышению температуры. Затянутый и частый пуск вызывает значительный ток перегрузки (который при нормальных условиях допустим только в течение короткого промежутка времени) приводящий к недопустимому нагреву.

42) Основные виды повреждений и ненормальных режимов работы электродвигателей.

Повреждения электродвигателя:

К повреждениям, возникающим в обмотке статора электродвигателей переменного тока, относятся многофазные короткие замыкания, однофазные замыкания на землю и замыкания между витками одной фазы (витковые замыкания). Повреждениями синхронных электродвигателей и электродвигателей постоянного тока являются также обрывы в цепях возбуждения. Для синхронных электродвигателей представляют опасность замыкания на землю обмотки ротора.

Ненормальный режим работы: Перегрузка – если потребляемая мощность больше номинальной (в случае чрезмерной механической нагрузки на валу двигателя), то в ЭД возникает ток перегрузки, и увеличиваются потери, что приводит к повышению температуры. Затянутый и частый пуск вызывает значительный ток перегрузки (который при нормальных условиях допустим только в течение короткого промежутка времени) приводящий к недопустимому нагреву.

43)Защита синхронных электродвигателей. Токовая защита. Продольная дифференциальная защита.

Типы защит. Для электродвигателей номинальной мощностью до 4000 кВт применяется токовая двухрелейная отсечка без выдержки времени с реле, включенными на фазные токи.

Для электродвигателей номинальной мощностью 4000 кВт и более применяется продольная дифференциальная токовая защита без выдержки времени. Эта же защита; может применяться на электродвигателях меньшей мощности, если применение токовой отсечки не обеспечивает требуемой чувствительности, а со стороны нулевых выводов обмотки статора имеются или могут быть установлены трансформаторы тока.

Применение токовой однорелейной отсечки с реле, включенным на разность фазных токов, не рекомендуется.

Токовая защита - это защита, принцип действия которой основан на контроле тока. Токовая защита максимального типа срабатывает при превышении контролируемым током определенного уровня (тока срабатывания). Токовая защита минимального типа срабатывает при уменьшении тока до определенного уровня (тока срабатывания). В зависимости от того, каким образом обеспечивается селективность действия с последующей (от источника питания) защитой, различают максимальную токовую защиту (МТЗ) и токовую отсечку (ТО). В радиальных (разомкнутых) сетях на ВЛ класса напряжения 6-10 кВ и выше наиболее распространённым вариантом организации защит от трёхфазных и междуфазных коротких замыканий является применение двухступенчатой защиты, включающей МТЗ и ТО. Для реализации МТЗ в ряде случаев применяются реле с зависимой от времени защитной характеристикой, а для ТО - всегда с независимой. При этом защита может выполняться на двух отдельных реле, или на одном реле, совмещающем обе ступени (например, РТ-80 и РТ-90), а также на базе цифровых многоступенчатых реле (SPAC и др.).

Принцип действия токовых защит (ТЗ).

Основан на отключении участка сети, в котором величина тока превышает заданное значение (уставка срабатывания по току).

Продольная дифференциальная защита основана на принципе сравнения значений и фаз токов в начале и конце линии. Для этого вторичные обмотки трансформаторов тока с обеих сторон линии соединяются между собой проводами.

Таким образом, дифференциальная продольная защита с постоянно циркулирующими токами в обмотке реле реагирует на полный ток КЗ в защищаемой зоне (участок линии, заключенный между трансформаторами тока ТТ1 и ТТ2), обеспечивая при этом мгновенное отключение поврежденной линии

Практическое исполнение схем дифференциальных защит потребовало внесения ряда конструктивных элементов, обусловленных особенностями работы этих защит на линиях энергосистем.

44) Реле напряжения.

Реле напряжения — это устройство осуществляющее непрерывный контроль величины напряжения электросети с целью обеспечения отключения нагрузки либо включения сигнализации в случае выхода значения напряжения за установленные пределы.

При подаче на реле напряжения измерительный блок определяет его величину и в случае если измеренное значение напряжения электросети входит в установленный в настройках реле диапазон значений измерительный блок подает сигнал на исполнительный блок (реле) который, в свою очередь, замыкает силовой контакт включая тем самым нагрузку.

Измерительный блок осуществляет непрерывный контроль напряжения электросети, в случае снижения напряжения либо его повышения сверх установленного в настройках значения измерительный блок незамедлительно подает сигнал на исполнительный механизм (реле) который, в свою очередь, отключает нагрузку. После восстановления значения напряжения измерительный блок через установленную в настройках выдержку времени (как правило может устанавливаться в диапазоне от 5 секунд до 15 минут) подает сигнал на исполнительный механизм который вновь включает нагрузку.

Защитное реле напряжения применяют:

• для защиты однофазных и трехфазных сетей

• для защиты от слипания, обрыва, перекоса фаз, чрезмерных токов нагрузки

• для защиты оборудования от неисправностей

• в устройствах с применением высоконагруженных моторов

• в общественных организациях с большим наборов приборов с высоким током нагрузки и мощностью нагрузки электросети

45)Защита сборных шин.

На шинах могут возникать такие же замыкания, как и на линиях. Причинами их могут быть: перекрытие шинных изоляторов и вводов выключателей; повреждение трансформаторов напряжения и трансформаторов тока; поломка изоляторов разъединителей и выключателей, ошибки обслуживающего персонала и др. В общем случае КЗ на шинах могут быть отключены защитами на питающих их генераторах, трансформаторах и линиях, а также резервными защитами линий на соседних подстанциях. Однако эти защиты действуют с выдержкой времени, иногда значительной, а в ряде случаев неселективно. Для ускорения отключения повреждений и обеспечения селективности применяется специальная защита шин.

Дифференциальная защита выполняется по тому же принципу, что и дифзащита трансформаторов и линий, т.е. производится сравнение значений и фаз токов, приходящих к защищаемому элементу и уходящих от него. Первичные обмотки трансформаторов тока всех присоединений подключаются к шинам одноимёнными зажимами, а вторичные обмотки соединяются одноимёнными выводами параллельно и к ним подключается дифференциальное реле.

46)Принцип действия и селективность максимальной токовой защиты.

Принцип действия максимальной токовой защиты.

При достижении током величины уставки подается сигнал на срабатывание реле времени с заданной выдержкой времени. Затем после реле времени сигнал идет на промежуточное реле, которое мгновенно отправляет ток в цепь отключения выключателя.

У зависимых защит выдержка времени задается уставкой на реле, у независимых - выдержка зависит от величины тока. Зависимые защиты проще отстраивать и согласовывать.

 Селективность токовых отсечек обеспечивается соответствующим выбором тока срабатывания.

P.S Селективность — согласование характеристик защитных аппаратов, установленных последовательно, так, чтобы в аварийной ситуации отключалась лишь та линия питания или часть схемы, в которой возникла неисправность.

47)Требования к защите электродвигателей.

Электродвигатели должны оснащаться защитами от: междуфазных к.з., замыканий на землю, (действующие на отключение) и защитой от перегрузки (действующей на разгрузку механизма или на отключение электродвигателя от сети).

Специальными защитами от витковых замыканий электродвигатели не оснащаются из-за отсутствия простых способов их исполнения.

Защиты электродвигателей ответственных механизмов собственных нужд электростанций должны отличаться особой надёжностью и обеспечивать возможность самозапуска электродвигателей.

48)Газовая защита трансформаторов.

Газовая защита (ГЗ)– это защита от внутренних повреждений трансформатора, сопровождающихся выделением газа, понижением уровня масла в газовом реле, или интенсивным движением потока масла из бака трансформатора в расширитель.

Газовая защита трансформаторов осуществляется при помощи специальных газовых реле, монтируемых в металлический кожух, врезанных в маслопровод между баком и расширителем.

Принцип работы:

При слишком большой температуре в любом месте внутри трансформатора, масло будет газогенерировать. Газы, образовавшиеся в результате этого, будут стремиться попасть в расширительный бак устройства, а для того чтобы проникнуть туда, они будут проходить через корпус газового реле.

Именно через него и осуществляется газовая защита трансформатора. При слишком большом давлении газов в корпусе реле, уровень масла начнет неизбежно падать, что, в свою очередь, вызывает опрокидывание чашек. В этот момент газовое реле и срабатывает.

49)Защита генераторов.

1.   Продольная дифференциальная защита ­– для защиты от междуфазных повреждений внутри генератора.

2.   Поперечная дифференциальная защита – для защиты от межвитковых КЗ при наличии выведенных параллельных ветвей обмоток и их соединении в звезду.

3.   Защита нулевой последовательности – для защиты от однофазных замыканий на землю.

4.   Токовая отсечка и максимальная токовая защита – для защиты от внешних КЗ (и от внутренних у генераторов малой мощности).

5.   Токовая защита с четырехплечным мостом – для защиты от замыканий в двух точках обмотки возбуждения.

6.   Защита от максимального напряжения – применяется на гидрогенераторах.

7.   Защита от перегрузки – применяется на генераторах всех мощностей.

8.   Токовая защита обратной последовательности.

50)Реле времени.

Реле времени создает регулируемую выдержку времени от момента подачи сигнала на срабатывание до момента замыкания (или размыкания) контактов.

Реле времени предназначено для формирования нормируемых временных задержек при работе каких-либо устройств. Такие логические элементы позволяют выстраивать определенную последовательность в переключениях и срабатывании приборов. Благодаря отложенной подаче напряжения производится автоматическое управление выдаваемыми с реле времени сигналами.

Реле времени устанавливают в цепях защит в качестве промежуточного элемента для обеспечения селективности, построения ступеней, сценарных переходов и т.д.

Принцип действия реле времени заключается в создании временного интервала от начала подачи сигнала на реле времени до получения этого сигнала потребителем.

51)Зона каскадного действия и мертвая зона.

Под мертвой зоной понимается участок линии около шин питающей подстанции при трехфазном КЗ, на котором защита не действует из-за отказа в работе органа направления мощности.

Под зоной каскадного действия понимается участок линии вблизи шин приемной подстанции, при повреждении на котором защита со стороны питающей подстанции придет в действие только после того, как поврежденная линия будет отключена от шин приемной подстанции.

52)Устройство и требования к автоматическому включению резерва (авр).

Требования к АВР

В число основных требований к системам аварийного восстановления электроснабжения входит:

• Обеспечение подачи питания потребителю электроэнергии от резервного ввода, если произошло непредвиденное прекращение работы основной линии.

• Максимально быстрое восстановление электропитания.

• Обязательная однократность действия. То есть, недопустимо несколько включений-отключений нагрузки из-за КЗ или по иным причинам.

• Включение выключателя основного питания должно производиться автоматикой АВР до подачи резервного электропитания.

• Система АВР должна контролировать цепь управления резервным оборудованием на предмет исправности.

Устройство АВР

Существует два основных типа исполнения, различающиеся приоритетом ввода:

• Одностороннее. В таких АВР один ввод играет роль рабочего, то есть используется, пока в линии не возникнут проблемы. Второй – является резервным, и подключается, когда в этом возникает необходимость.

• Двухстороннее. В этом случае нет разделения на рабочую и резервную секцию, поскольку оба ввода имеют одинаковый приоритет.

• В первом случае большинство систем имеют функцию, позволяющую переключиться на рабочий режим питания, как только в главном вводе произойдет восстановление напряжения. Двухсторонние АВР в подобной функции не нуждаются, поскольку не имеет значения от какой линии запитывается нагрузка.

Принцип работы.

Блок автоматического управления системой аварийного ввода резерва обеспечивает постоянный мониторинг напряжения во внешней сети. Как только напряжение пропадает, устройство передает сигнал для включения генератора и переключения потребителей на аварийный источник энергоснабжения. После возобновления централизованного энергоснабжения происходит переключение потребителей с аварийной сети на основную, затем станция отключается.

53)Устройство автоматического повторного включения (апв).

Назначением АПВ является автоматическое восстановление питания потребителей в случае отключения питающей линии устройством релейной защиты путем ее нового (повторного) включения. Возможность восстановления таким образом питания потребителей объясняется тем, что большинство к. з. на воздушных линиях оказываются неустойчивыми и исчезают, если линию кратковременно отключить.

К устройствам АПВ предъявляется ряд требований:

• обеспечение установленной кратности действия;

• исключение возможности действия после отключения выключателя персоналом;

• исключения возможности действия при аварийном отключении выключателя от устройств защиты сразу после его включения персоналом вручную, дистанционно или телемеханически;

• автоматический возврат устройства АПВ в исходное состояние.

Принцип действия АПВ

Реализация схем АПВ может быть различной, это зависит от конкретного случая, в котором схему применяют. Однако основной принцип заключается в сравнении положения ключа управления выключателем и состояния этого выключателя. То есть, если на схему АПВ поступает сигнал, что выключатель отключился, а со стороны управляющего выключателем ключа приходит сигнал, что ключ в положении «включено», то это означает, что произошло незапланированное (например, аварийное) отключение выключателя. Этот принцип применяется для того, чтобы исключить срабатывание устройств АПВ в случаях, когда произошло запланированное отключение выключателя.

54)Назначение и принцип действия токовой отсечки.

Токовая отсечка – это разновидность максимальной токовой защиты с ограниченной зоной действия, предназначенная для быстрого отключения короткого замыкания. Отсечки бывают мгновенные и с малой выдержкой времени до 0,6 секунд. Отличие отсечки от мтз в отсутствии у токовой отсечки реле времени.

Селективность действия токовой отсечки достигается ограничением ее зоны действия. Эта защита отстраивается от тока КЗ в конце защищаемой линии или места, до которого она должна действовать.

Принцип действия:

Устройства данной защиты контролируют величину силы тока на защищаемом участке. В случае увеличения силы тока выше определённого значения защита срабатывает на отключение этого участка. Значение величины силы тока, при котором срабатывает защита, называется уставка. Уставку обычно выбирают таким образом, чтобы цепь обесточилась быстрее, чем в ней произойдут серьёзные разрушения.

55)Автоматическая частотная разгрузка (ачр), автоматика деления (ад).

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) – элемент противоаварийной автоматики распределительных подстанций, который предназначен для предотвращения падения частоты энергосистемы в случае резкого уменьшения количества активной мощности в электрической сети.

Благодаря АЧР в случае возникновения дефицита вырабатываемой мощности на электростанциях энергетическая система остается работоспособной и обеспечивает электроснабжение наиболее ответственных потребителей, обесточение которых недопустимо, так как может привести к различным негативным последствиям.

Принцип действия:

Автоматическая частотная разгрузка имеет следующий принцип работы. При просадке частоты ниже номинальной начинают отключаться потребители третьей или второй категории электроснабжения. Это нужно, чтобы вернуть в нормальный режим питания первую категорию. Отключения происходит ступенчато по различным уставкам частоты и времени.

Ступени нужны, чтобы минимизировать перебои в электроснабжении потребителей, так как не во всех ситуациях процесс падения частоты развивается так критично что нужно производить глобальные их отключения. А также они нужны для того, чтобы исключить её срабатывания при коротких замыкания на линии. По ступеням потребители равномерно распределяются согласно своей мощности.

Автоматическая частотная разгрузка строилась на базе реле частоты. Для организации отключения потребителей нужно распределить их по категориям и соответственно по ТП и РУ по назначению. В противном случае избирательное отключение реализовать сложнее.

Кроме того, что нужно отключить потребителей от электросети нужно обеспечить их повторное включение для этого есть система частотного автоматического повторного включения — ЧАПВ.

Заключение:

Главной задачей перед автоматической частотной разгрузкой становится поочередное отключение групп потребителей согласно категориям электроснабжения, чтобы при этом не повлечь значительных простоев и аварий на питающихся от этой линии предприятиях.

Автоматика деления(ад)

Стационарное или автоматическое деление сетей выполняется обычно в системах внешнего электроснабжения в связи с увеличением числа и мощности источников электрической энергии как в ЭЭС, так и на собственных ТЭЦ. Необходимость деления сети получается в тех случаях, когда уровень токов КЗ в узлах нагрузки превышает допустимый уровень по параметрам электрооборудования, находящегося в эксплуатации. Заметим, что деление сети существенно влияет на эксплуатационные режимы, устойчивость и надежность работы ЭЭС, а также на потери мощности и энергии в сетях. Возможность деления сети используют в процессе эксплуатации, когда требуется ограничить рост уровней токов КЗ при развитии энергосистем.

56)Микропроцессорные релейные защиты.

Микропроцессорная релейная защита (МРЗ) – цифровая защита, работающая в миллисекундах, применяется в результате аварии или неблагоприятных климатических условиях.

Они выполняют функции обыкновенных устройств РЗА на основе новой элементной базы — микроконтроллеров (микропроцессорных элементов).

Преимущества микропроцессорных устройств релейной защиты:

Отказ от электромеханических и статических реле, обладающих значительными габаритами, позволил более компактно размещать оборудование на панелях РЗА. Такие конструкции стали занимать значительно меньше места. При этом управление посредством сенсорных кнопок и дисплея стало более наглядным и удобным.

Внешний вид панели, включающей блок микропроцессорной релейной защиты, показан на рисунке. Сейчас внедрение МРЗ стало одним из основных направлений в развитии устройств релейных защит. Этому способствует то, что кроме основной задачи РЗА — ликвидации аварийных режимов, новые технологии позволяют реализовать ряд дополнительных функций.

Недостатки:

Многие покупатели микропроцессорных устройств релейной защиты остались неудовлетворенными работой этих систем благодаря:

• высокой стоимости;

• низкой ремонтопригодности.

Если при поломке устройств, работающих на полупроводниковой или электромеханической базе достаточно заменить отдельную неисправную деталь, то для микропроцессорных защит часто нужно заменять полностью материнскую плату, стоимость которой может составлять треть цены за все оборудование.

57)Частотное автоматическое повторное включение (чапв).

Задачей ЧАПВ является быстрое восстановление питания потребителей, отключенных действием АЧР, путем повторного включения выключателей после восстановления частоты в энергосистеме. Установку ЧАПВ рекомендуется предусматривать на всех объектах, где имеются устройства АЧР. Действие ЧАПВ должно осуществляться при частоте 49,5–50 Гц. Начальная уставка по времени ЧАПВ принимается 10–20 с, конечная – в зависимости от конкретных условий. Минимальный интервал по времени между смежными очередями ЧАПВ в пределах энергосистемы или отдельного узла – 5 с. Мощности нагрузки по очередям ЧАПВ распределяются обычно равномерно. 

58)Программное обеспечение и измерительные органы цифровой защиты.

Для микропроцессорной (цифровой) РЗ первостепенное значение имеет программа ее функционирования. Эта программа разрабатывается на основе алгоритмов действия данного вида РЗ и ее отдельных частей. Алгоритмы измерительных органов (ИО) микропроцессорных устройств РЗ существенно отличаются от алгоритмов аналоговых устройств РЗ на электромеханической и полупроводниковой элементных базах. Если в аналоговых устройствах алгоритмы ИО основаны на том, что фиксируется факт нахождения измеряемой величины в зоне срабатывания РЗ, независимо от значения этой величины (например, ток больше тока срабатывания, напряжение меньше напряжения срабатывания и т.д.), то в микропроцессорном устройстве сначала вычисляется значение измеряемой величины, а затем уже происходит сравнение его с уставкой или характеристикой срабатывания устройства, имеющейся в памяти МП-системы.

После подачи питания на МП-систему в регистр адреса МП загружается первая команда, по которой управление передается управляющей команде. Последняя сначала тестирует МП, память, внешние устройства, а затем переписывает основную программу в ОЗУ и передает ей управление. После этого начинается непрерывное выполнение функций РЗ или работа основной программы в режиме реального времени (РВ).

Достоинства микропроцессорных РЗ.

Микропроцессорные РЗ имеют следующие преимущества по сравнению с традиционными РЗ, выполненными на электромеханических и полупроводниковых реле:

- надежность, быстродействие, непрерывные автоматические контроль исправности и дмагностика;

- возможность осциллографирования и запоминания параметров аварийных процессов;

- возможность реализации более сложных и совершенных алгоритмов управления, удобство настройки, наладки и эксплуатации;

- интеграция (объединение) систем оперативного и автоматического управления, позволяющая создать терминал в пределах одного защищаемого объекта;

- большая помехозащищенность, чем РЗ на аналоговых элементах. Однако и здесь необходимо применять рекомендованные средства защиты от внешних электромагнитных и электростатических помех.

59)Требования к автоматическому повторному включению (апв).

Для обеспечения заявленных режимов и безопасных условий работы оборудования, к устройствам автоматического повторного включения предъявляется ряд требований:

• Быстродействие – должна обеспечивать скорость перехода, определяемая типом питаемых устройств и категорией потребителя. Но, при этом, скорость не должна выполнять повторное включение до полного рассеивания электрической дуги. Так как в противном случае, даже при кратковременных повреждениях возможна повторная ионизация изолирующего промежутка.

• Устойчивость к аварийному режиму – устройства ТАПВ и резервных защит не должны снижать качество и скорость реагирования из-за перепадов электрических величин.

• Селективность АПВ – система должна отстраивать свою работу в соответствии с другими устройствами аварийной автоматики, не прерывая действия защит.

• В случае оперативных отключений с целью проведения плановых работ, АПВ должно выводиться из цепи, чтобы ошибочно не подать напряжение на шины подстанции и не подвергнуть угрозе персонал.

• После срабатывания повторного включения коммутационное устройство должно возвращаться во включенное положение. При неуспешном АПВ должен происходить автоматический возврат в отключенное положение.

• Для некоторых видов защит (газовой, дифференциальной и прочих, реагирующих на повреждение трансформатора) должен устанавливаться запрет на повторное включение. Также отключенное положение должно сохранятся при возникновении аварийного режима в силовых электрических машинах.

• При повторных включениях должны блокироваться неконтролируемые многократные АПВ во избежание разрушающих воздействий устойчивых токов кз на устройства.

60)Противоаварийная автоматика.

Противоаварийная автоматика — комплекс автоматических устройств, предназначенных для ограничения развития и прекращения аварийных режимов в энергосистеме.

Находящиеся в эксплуатации и проектируемые устройства ПА выполняются для действия по постоянной программе, которая закладывается в схему, а настройка осуществляется на основании предварительны расчетов нормальных и аварийных режимов.

Назначение па:

1.  Предотвращение нарушения статической устойчивости линий электропередачи и межсистемных связей в нормальных и послеаварийных режимах;

2.  Предотвращение нарушения динамической устойчивости в цикле ОАПВ и БАПВ, а также в режимах максимальной нагрузки при расчетных видах КЗ, отключаемых как основными быстродействующими защитами, так и резервными защитами или действиями УРОВ;

3.  Предотвращение асинхронного режима (АР) путем опережающего деления энергосистем при приближении к пределу устойчивости и невозможности ее сохранения средствами автоматического регулирования или др. видов ПА;

4.  Ликвидация АР в случаях нарушения устойчивости путем ресинхронизации или селективного деления энергосистем в заранее предусмотренных сечениях;

5.  Предотвращение опасного повышения частоты в отделившихся частях энергосистемы;

6.  Предотвращение опасного повышения.

61)Автоматическое регулирование возбуждения (арв)

Основным назначением автоматического регулирования возбуждения (АРВ) является повышение устойчивости параллельной работы генераторов при нарушениях нормального режима. В этих условиях АРВ, реагируя на сравнительно небольшие отклонения напряжения (или тока) генератора от нормального значения, значительно увеличивают (форсируют) возбуждение генераторов. При увеличении (особенно форсировке) возбуждения до потолочного значения, увеличивается ЭДС генератора, что способствует повыше­нию предела устойчивости генератора.

Все автоматические регуляторы возбуждения (АРВ), применяемые на синхронных генераторах, различаются по параметру, на который они реагируют, по способу воздействия на систему возбуждения генератора и под­разделяются на три основные группы.

62)Общие принципы выполнения релейной защиты.

Различают два способа включения реле на ток и напряжение сети.

Первичные реле – включены непосредственно

Вторичные реле – через измерительные трансформаторы тока и напряжения

К достоинствам вторичных реле следует отнести: их изолированность от цепей высокого напряжения; удобство обслуживания; возможность выполнения их стандартными на одни и те же токи (5 или 1 А) и напряжение (100 В).

Достоинство первичных состоит в отсутствии измерительных трансформаторов тока и напряжения, источников оперативного тока и контрольного кабеля. Первичные реле широко используются в цепях низкого напряжения.

Различают два способа воздействия защит на выключатель: прямой и косвенный.

Прямой – защите не требуется оперативный ток, однако реле должны развивать большие усилия, поэтому не могут быть очень точными.

Косвенный – отличаются большой точностью. Проще осуществляется взаимодействие между реле. Однако для реле косвенного действия необходим источник оперативного тока .

63)Устройство резервирования отказов выключателей.

Устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ) — разновидность автоматики электрических сетей напряжением выше 1 кВ, предназначенная для отключения выключателя последующего участка при отказе выключателя предыдущего участка в аварийных ситуациях.

Принцип действия УРОВ состоит в следующем:

Если на защищаемом участке происходит короткое замыкание и срабатывание его защиты, но при этом выключатель по каким-то причинам это КЗ не устраняет, то УРОВ выдает команду на отключение смежных выключателей, через которые идет подпитка точки КЗ. Делается это с определенной выдержкой времени для отстройки от времени действия выключателя. Контроль отключения выключателя выполняется при помощи измерения первичного тока и фиксации положения выключателя.

64)Эксплуатация цифровых устройств релейной защиты.

Одной из особенностей цифровых устройств является относительная простота организации контроля исправности аппаратной части и программного обеспечения. Этому благоприятствует циклический режим работы микропроцессора по заложенной в реле программе. Отдельные фрагменты этой программы и выполняют самотестирование устройства защиты. В цифровых реле при самоконтроле часто используются определенные приемы.

Неисправность ОЗУ проверяют, записывая в ячейки заранее известные числа и сравнивая результаты, получаемые при последующем считывании.

Рабочая программа, хранимая в ПЗУ, периодически рассматривается МП как набор числовых кодов; МП выполняет их формальное суммирование, а результат сравнивает с контрольной суммой, хранимой в заранее известной ячейке.

65)Принципы управления электрическими аппаратами.

Электрическими аппаратами (ЭА) называются электротехнические устройства для управления потоками энергии и информации, режимами работы, контроля и защиты технических систем и их компонентов.

Электрические аппараты служат для коммутации, сигнализации и

защиты электрических сетей и электроприемников, а также управления электротехническими и технологическими установками.

В задачи оперативного управления входят:

1) регулирование режимов работы основного энергетического оборудования;

2) наблюдение за состоянием оборудования и устранение дефектов;

3) оперативные переключения, связанные либо с изменениями режимов, либо с вводом и выводом оборудования из главной схемы;

4) ликвидация аварий.

Структура оперативного управления. Сложились три формы организационной структуры оперативного управления: цеховая, блочная и централизованная.

Эксплуатацию электроустановок осуществляет электротехнический персонал предприятия, который подразделяется на:

• административно-технический;

• оперативный;

• ремонтный;

• оперативно-ремонтный.

К оперативному персоналу электростанций, подстанций распределительных электросетей и других энергоустановок относятся: начальники смен электростанций, электроцехов; дежурные инженеры; дежурные электромонтеры; дежурные подстанций; персонал оперативно выездных-бригад (ОВБ); оперативно-ремонтный персонал (ОРП) с правом эксплуатационного обслуживания и выполнения переключений в электроустановках; руководящий дежурный персонал, к которому относятся: дежурный диспетчер энергосистемы, дежурный диспетчер предприятия.

В течение смены руководящий дежурный персонал осуществляет оперативное управление электроустановкой и имеет в своем подчинении оперативный персонал для выполнения электрических переключений.

Оперативный персонал состоит из дежурных оперативно-выездных бригад и оперативно-ремонтного персонала. Оперативный персонал ведет непосредственное текущее обслуживание электроустановок круглосуточно. Численность персонала в смене и зоны обслуживания устанавливаются главным инженером предприятия.

Этот персонал выполняет все виды переключений, необходимые для производства ремонтных работ на оборудовании. 

Оперативному персоналу необходимо: вести надежный и экономичный режим работы оборудования; проводить обходы и осмотры электроустановок, сооружений и вторичных устройств; опробовать резервное оборудование, проверять исправность ВЧ каналов РЗА, действие аварийной и предупредительной сигнализации, а также работу устройств автоматики (АПВ, АВР и т.д.); выполнять оперативные переключения; обеспечивать проведение ремонтных, профилактических и других видов работ в действующих электроустановках; устранять неисправности и нарушение нормальных режимов работы оборудования, ликвидировать аварии.

66)Защита электродвигателей напряжением до 1 кВ.

Для защиты электродвигателей напряжением до 1 кВ применяются те же защиты, что и для электродвигателей более высоких напряжений: максимальная токовая отсечка от к.з.; защита от перегрузки; защита минимального напряжения. Защиты электродвигателей малой мощности во многих случаях выполняются при помощи предохранителей, магнитных пускателей и автоматических выключателей.

67)Техническая документация по защите электрооборудования.

Вся система распределительных электросетей предприятий (организаций), начиная от вводных устройств и до конечного пункта потребления электроэнергии, должна быть документально оформлена, а срок ее жизнедеятельности, начиная от проекта и кончая заменой (ликвидацией, реконструкцией и т. п.), должен быть документально подтвержден.

Отличительной особенностью НТД в электроустановках является значительное ее количество по наименованиям и назначению, а также постоянное непрекращающееся обновление и корректировка нормативов, требований органов государственного и ведомственного надзора, изменения и дополнения в отраслевых и производственных (эксплуатационных) инструкциях, технических отчетах, проектах и расчетных схемах электроснабжения и др.

Помимо общих для электротехнического персонала предприятия (организации) НТД, каждая категория работников в электроустановках имеет свои нормативы, производственные, должностные и местные (эксплуатационные) инструкции, вплоть до методических указаний органов энергонадзора и рекомендаций энергоснабжающих организаций.

68)Защита электродвигателей от междуфазных коротких замыканий.

Защита от КЗ между фазами является основной РЗ электродвигателей, и установка ее обязательна во всех случаях. В качестве РЗ электродвигателей мощностью до 5000 кВт от КЗ, согласно ПУЭ, применя­ется максимально токовая защита (токовая отсечка). Наиболее просто токовая отсечка выполняется с реле прямого действия, встроенными в привод выключателя. Для работы при всех видах междуфазных КЗ отсечка должна вы­полняться в двух фазах.

Токовая отсечка должна быть отстроена от пускового тока двигателя. В момент включения двигателя появляется бросок тока намагничивания, в   раза превышающий по амплитуде установившийся пусковой ток двигателя. Этот бросок учитывается повышенным коэффициентом надежности при от­стройке от пускового тока двигателя.

Если ток срабатывания отсечки отстроен от пускового тока электродвигателя, то она надежно отстрое­на и от тока, который электродвигатель посылает в сеть при внешнем КЗ.

Токовую РЗ электродвигателей мощностью до 2000 кВт ранее выполняли на простой и дешевой однорелейной схеме, включая реле на разность токов двух фаз. Недостатком этой схемы является более низкая чувствительность по сравнению с двухрелейной отсечкой, к двухфазным КЗ между одной из фаз, на ко­торых установлен ТТ, и фазой без ТТ.

69)Способы и схемы сигнализации на подстанциях.

На электрических станциях и подстанциях предусматриваются следующие виды сигнализации: сигнализация положения коммутационных аппаратов: выключателей, разъединителей, контакторов, переключателей ответвлений у трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой; аварийная — об аварийном отключении коммутационного аппарата; предупреждающая — о наступлении ненормального режима или ненормального состояния отдельных элементов установки; сигнализация действия защиты (указательные реле), сигнализация действия автоматики; командная — для передачи наиболее важных распоряжений. Сигнализация положения у выключателей обычно выполняется с помощью сигнальных ламп включенного, отключенного и аварийного состояния. Обычно при мигающем свете обходятся только двумя лампами, а иногда, при встроенном в мнемоническую схему ключе управления со светящейся рукояткой, обходятся и одной лампой. Сигнализация положения разъединителей может быть выполнена также с помощью сигнальных ламп, оживляемых током через вспомогательные контакты разъединителей.

Для аварийной сигнализации обычно предусматривают общий звуковой сигнал на всю установку, назначение которого — привлечь внимание обслуживающего персонала к аварийному состоянию; звуковой сигнал, как правило, дублируется индивидуальными световыми сигналами, указывающими нахождение аварийного участка. У выключателей получение обоих сигналов основано на несоответствии между положениями ключа управления и отключившегося аппарата.

Схемы

(рис 8-19)

Рис. 8-19. Примерная схема сигнализации положения разъединителя 1, 2, 3, 4 — вспомогательные контакты разъединителя; Р — разъединитель; ПС — сигнальный прибор В небольших установках съем сигнала может быть индивидуальным, осуществляемым ручным переводом ключа управления в положение соответствия; при этом одновременно со звуковым сигналом ликвидируется и световой, что не совсем удобно при эксплуатации крупных установок с большими щитами управления. Поэтому на электрических станциях и крупных подстанциях применяется центральный съем звукового сигнала вручную с пульта управления, световой же индивидуальный аварийный сигнал при этом остается, позволяя без труда обнаружить причину аварийного состояния.

(рис 8-20)

Рис. 8-20. Схема аварийной сигнализации без повторного действия, КЦС — кнопка центрального съема сигнала

Рис. 8-23. Схема предупреждающей сигнализации Зв — звуковой сигнал.

70)Защиты от замыканий на землю по току нулевой последовательности.

Токовая защита нулевой последовательности (ТЗНП) - это релейная защита с относительной селективностью, реагирующая на утроенный ток нулевой последовательности при коротких замыканиях в сети на землю.

Принцип действия заключается в сравнении уставки защиты с вычисленным по фазным замерам током нулевой последовательности через измерительные трансформаторы тока, к которым подключена защита.

Схемы защиты нулевой последовательности. Изме­рительный сигнал специальной токовой защиты нуле­вой   последовательности   от   однофазных   КЗ   выпол­няется   электромагнитным   максимальным реле тока РТ-40. Применение индукционного реле РТ-80 не ре­комендуется, поскольку при малых кратностях тока это реле срабатывает со значительным замедлением.

Обозначение реле на схемах. KА-реле тока КV-реле напряжения KW-реле мощности KK-тепловое реле KT-реле времени KL-промежуточное реле KH-указательное реле KF-реле частоты KZ-реле сопротивления KSG-газовое реле

P.S Схемы есть в моих файлах на STUDFILES (СХЕМЫ ИЗ КОНСПЕКТА.PDF)