Міністерство освіти і науки

Національний технічний університет

“Харківський політехнічний інститут”

ЗАТВЕРДЖЕНО

Проректор з навчальної роботи

______________ проф. Сокол Є.І.

«_____»______________200__ р.

Навчальна програма

Нормативної дисципліни

Основи релейного захисту та автоматики енергосистем

(назва дисципліни)

для підготовки бакалаврів

Напрям підготовки – 050701 “Електротехніка та електротехнологія”

Спеціальності – 6. 05070106 “Системи управління виробництвом та розподілом електроенергії ”

РОЗГЛЯНУТО На засіданні кафедри автоматизації енергосистем Протокол № від “ ” 20 р. Завідуючий кафедрою проф. Гриб О.Г.

ЗАТВЕРДЖЕНО Вченою радою електроенерге–тичного факультету Протокол № від “ ” 20 р. Декан факультету ___________________________ проф.. Лазуренко О.П.

Харків 2011

1. Передмова

1.1. Предмет навчальної дисципліни, її наукові і методичні основи, мета викладання і завдання дисципліни.

Предметом навчальної дисципліни є окреме коло знань пристроїв які здійснюють автоматичну ліквідацію пошкоджень і ненормальних режимів в електричній частині енергосистем і є найважливішою системою, що забезпечує надійність електроживлення споживачів електроенергії.

Вивчення релейного захисту тісно пов'язане з принципами роботи електроустановок і перехідними процесами, що відбуваються в них. Наукові і методичні основи закладені в самій суті великих енергетичних систем, головною особливістю яких є неперервність технологічного процесу вироблення, передачі, розподілу та споживання електроенергії

Метою вивчення дисципліни є формування знань по теорії і практиці релейного захисту та автоматики електроустановок виробництва та розподілу електроенергії.

1.2. Що студент повинен знати, вміти і з чим бути ознайомлений в результаті вивчення дисципліни.

В результаті вивчення дисципліни студент повинен ЗНАТИ:

• вторинні кола захисту та автоматики;

• основні характеристики і принципи дії пристроїв релейного захисту;

• принципи виконання та вибір уставок засобів захисту: струмових направлених, диференційних, дистанційних та засобів автоматики автоматичного включення резерву, автоматичного повторного включення;

• особливості конкретного застосування засобів релейного захисту і автоматики в різних умовах роботи електроустановок.

ВМІТИ:

- виконувати основні вимоги до релейного захисту та автоматики електроенергетичних систем;

- вибирати параметри пристроїв релейного захисту.

Буде ознайомлений з теорією і практикою проектування, наладки і експлуатацій релейного захисту та автоматики на прикладах Північної енергосистеми НЕК УК України.

2. Зміст дисципліни

Модуль №1 Основи звичайного захисту /1,6

2.1 Призначення і основні функції РЗА.

Загальні методичні вказівки. Література і робота з нею. Вимоги до самостійної роботи студентів. Основні особливості ЭЭС ( на прикладі схеми системи). Призначення УРЗА. Первинні і вторинні частини системи. Класифікація і функції електроавтоматики ЭЭС.

Параметри і режими електроустановок, використовувані у розрахунках РЗА. Нормальний (доаварійний режим). Аварійний режим (к.з., виткове замикання, обрив), ненормальний режим ( надструми, підвищення напруги, гойдання, асинхронний режим, пониження частоти), самозапуск електродвигунів.

2.2 Основні вимоги до РЗА.

Селективність (абсолютна і відносна). Швидкість дії, часи спрацьовування захисту і вимикача (на прикладах осцилограм аварійних подій) .Чутливість основних і резервних захистів. Надійність спрацьовування при внутрішніх КЗ. і без КЗ. відмови в спрацьовуванні, зайві спрацьовування, помилкові спрацьовування. Особливості використання елементної бази. Приклад розрахунку збитку від неправильної дії РЗА.

2.3.Трансформатори струму, напруги та схеми їх з’єднання.

Схеми з'єднання трансформаторів струму і реле струму. Схема повної зірки. Схема неповної зірки з реле в зворотному дроті. Схема включення реле на різницю струмів двох фаз; Схеми фільтрів струму нульової послідовності. Схеми з'єднання трансформаторів струму в трикутник, а реле в зірку; Коефіцієнти схем. Схеми з'єднання трансформаторів напруги. Оцінка схем. Несправності в струмових ланцюгах та ланцюгах напруги

2.4 Максимальний струмовий захист.

Ступінь селективності. Приклад вибору уставок за часом. Вибір струму спрацьовування. Умови неспрацьовування на відключення при післяаварійних перевантаженнях (відключення зовнішнього трифазного КЗ, відновлення живлення дією АПВ або АВР, відключення паралельно працюючого елементу, автоматичне включення додаткового навантаження при спрацьовуванні АВР). Умови узгодження защит по чутливості.

Нормування коефіцієнта чутливості. Заходи щодо підвищення чутливості струмових захистів.

МСЗ із залежною витримкою часу. Діаграма селективності. Переваги і недоліки захисту. Приклад узгодження захистів із залежними ступінчастими характеристиками витримки часу.

2.5. Багатоступінчаті струмові захисти

Принцип дії. Струмове відсічення без витримки часу. Розрахунок струму спрацьовування. Відбудова захисту від надперехідних струмів трифазного КЗ, струмів гойдань, кидків струму намагнічення, пускових струмів. Практичні методи розрахунків уставок захисту. Розширення зони струмового відсічення, що захищається. Неселективне струмове відсічення в циклах АПВ і АВР. НСВ до і після АПВ,. після АВР, з почерговим АПВ.

НСВ з багатократним АПВ, з метою зниження потужності КЗ

2.6 Захист від коротких замикань на землю в мережі ефективно заземленою нейтраллю.

Загальні відомості. Принцип дії. МТЗ нульової послідовності. Пускові органи захисту. Вибір витримки часу. Струми небалансу. Струм спрацьовування захисту. Чутливість захисту. Оцінка захисту. Відсічення нульової послідовності. Ступінчастий струмовий захист нульової послідовності.

2.7 Захист від замикань на землю в мережі з ізольованою нейтраллю.

Струми і напруги при однофазному замиканні на землю. Основні вимоги до захисту. Принцип виконання захисту. Неселективна сигналізація при замиканнях на землю. Струмовий захист нульової послідовності. Вимірювальні органи. Схеми захистів. Струм спрацьовування. Чутливість захисту.

2.8 Струмові направлені захисти.

Необхідність направленого захисту в мережах з двостороннім живленням. Функціональна схема і принцип дії захисту. Основні характеристики реле потужності. Схеми включення реле напряму потужності. Перший ступінь захисту. Другий ступінь захисту. Третій ступінь захисту. Стрічно-ступінчастий принцип вибору витримки часу. Приклад вибору установок за часом. Особливості роботи захисту в кільцевих мережах. Мертва зона і зона каскадної дії захисту вибір струмів спрацьовування захисту. Схеми направленого максимального струмового захисту.

2.9 Порядок розрахунків струмових захистів (приклад).

Характеристика об'єкту захисту. Вибір захистів. Розрахунки струмів нормальних, ненормальних режимів і струмів короткого замикання. Розрахунки уставок захистів. Перевірка чутливості захистів. Розрахунки струмів спрацьовування реле. Несправності і їх вплив на захист , здатність захистів.

2.10 Подовжні струмові диференціальні захисти.

Принцип дії. Струми небалансу в диференціальному захисті в сталому і перехідному режимах. Вибір параметрів спрацьовування захисту і способи підвищення її чутливості. Принцип дії швидконасичених трансформаторів. Принцип дії диференційного захисту з дротяним каналом зв'язку.

Модуль №2 Основи складних пристроїв захисту та автоматики/1,73

2.11 Поперечні струмові диференціальні захисти.

Розподіл струмів в паралельних ЛЭП в нормальному режимі і при к.з. на одній ЛЭП. Принцип дії захисту. Мертва зона захисту. Схема захисту. Направлений поперечний диференціальний захист. Векторні діаграми струмів і напруг на реле потужності.

Зони каскадної дії захисту. Схеми направленого поперечного диференціального захисту.

2.12 Дистанційні захисти.

Призначення і принцип дії. Характеристики витримки часу дистанційних захистів. Принципи виконання селективного захисту мережі за допомогою ступінчастого дистанційного захисту. Вибір уставок дистанційного захисту. Приклади захисту лінії з відгалуженнями і без них. Характеристики спрацьовування реле. Загальні принципи виконання реле опору. Пускові органи дистанційних захистів.

Пристрої блокування захисту. Оцінка дистанційного захисту.

Взаємодія дистанційних захистів.

Взаємна дія захист, встановлених в різних точках електричної мережі, встановлених на двох кінцях однієї лінії, на декількох лініях. Двоступінчаті, трьох, і чотирьох - ступінчасті захисту, захисту із зворотною спрямованістю третин ступеня. Приклади розрахунків дистанційного захисту ЛЭП 330 кВ.

2.13 Високочастотні захисти.

Призначення і види високочастотних захистів. Принцип дії направленого захисту з ВЧ - блокуванням. Принцип виконання і роботи високочастотної частини захисту. Канал струмів високої частоти. Елементи високочастотного каналу. Загороджувач. Високочастотний передавач приймача. Принцип дії диференціально-фазного високочастотного захисту. Направлений ВЧ захист.

2.14 Захист шин станцій і підстанцій.

Призначення захисту шин. Струмові захисту шин. Направлені захисти шин. Дистанційні захисти шин. Загальні питання здійснення диференціальних струмових захистів. Схема, струморозподіл, струми небалансу, контроль справності струмових мереж, уставки. Неповний диференційний захист шин.

2.15 Резервування дії релейних захистів і вимикачів.

Необхідність і способи резервування. Принципи виконання пристроїв резервування у разі відмови вимикачів (УРОВ). Схема пуску УРОВ з додатковим контролем по струму. Схема пуску УРОВ з використанням реле положення «Включено».

2.16 Основні принципи виконання автоматичного включення резервного живлення (АВР).

Загальні положення. Схеми одностороннього живлення з явно і неявно вираженим резервом. Вимоги до АВР. Типова схема АВР трансформатора. Пускові органи АВР.

АВР ліній високої і низької напруг. АВР на секційних вмикачах. АВР електродвигунів резервних механізмів. АВР отпаєчних підстанцій. Вибір уставок АВР. Самозапуск електродвигунів і його облік в розрахунках релейного захисту.

2.17 Основні принципи виконання автоматичного повторного включення (АПВ).

Загальні положення. Вимоги до АПВ. Класифікація АПВ. Типова схема електричного АПВ одноразової і двократної дії. АПВ ліній з одностороннім живленням. Прискорення дії релейного захисту при АПВ. Облік АПВ в розрахунках релейного захисту. Узгодження дій АПВ і АВР. АПВ двигунів, трансформаторів і шин.

АПВ ліній з двостороннім живленням.

Класифікація ЛЭП і процеси при їх відключенні і включенні. Поштовхи струму і їх допустимі значення при АПВ. Тимчасова діаграма АПВ. Несинхронні АПВ і їх розрахунок. Швидкодіючі АПВ. АПВ з уловлюванням синхронізму. АПВ з самосинхронізацією. Розрахунки АПВ. Контроль синхронізму. (АПВКС). Контроль наявності напруги (АПВНН) і відсутності напруги (АПВОН).

2.18 Основи релейного захисту та автоматики електростанцій.

Види захисту генераторів, трансформаторів, шин та електродвигунів. Автоматика на електростанції. Автоматична синхронізація. АРВ. АРЧ. Автоматика виделення власних потреб.

2.19 Основи релейного захисту та автоматики ліній високої напруги. Види захисту та автоматики. АПВ, АВР, АРН,АЧР. Протиаварійна автоматика. Автоматика асинхронного режиму. Регістрація та вимірювання аварійних режимів..

2.20 Основи релейного захисту та автоматики підстанцій.

Види захисту та автоматики АПВ, АВР, АРКТ, АЧР, АСУ ТП.