-
Основные понятия о релейной защите
В системах электроснабжения иногда возникают короткие замыкания (КЗ), перенапряжения и другие не нормальные режимы работы.
Короткое замыкание – это не предусмотренное схемой соединение между собой каких-либо частей электроустановок.
КЗ может быть нескольких видов:
- «металлическое» КЗ («глухое»), при котором сопротивление между замкнувшимися частями электроустановки пренебрежимо мало;
- КЗ через переходное сопротивление в месте повреждения изоляции.
В результате КЗ токи в ветвях электроустановок, примыкающих к месту замыкания, резко возрастают и превышают максимально допустимый ток продолжительного режима.
В установках переменного тока кроме того может быть междуфазное КЗ, а также замыкание между фазой и землей (замыкание на землю ЗЗ).
В трансформаторах и электрических машинах возможны межвитковые замыкания в обмотках.
В электродвигателях возможно замыкание между разнополярными щетками через дугу на поверхности коллектора (круговой огонь).
КЗ возникают вследствие дефектов, старения и загрязнения изоляторов, обрыва и схлестывания проводов, ошибочных переключений и т.д. Электрическая дуга в месте замыкания вызывает пережоги и оплавления устройств электроснабжения. Разрушения оказываются тем больше, чем больше токи и время КЗ.
При перегрузке или перенапряжении по неповрежденному участку системы протекают токи, превышающие длительно допустимое значение. В результате этого токоведущие части перегреваются, что может вызвать их разрушение.
Для уменьшения ущерба поврежденный участок системы необходимо отключить как можно быстрее. За доли секунды необходимо выявить аварийный участок системы и произвести отключение как можно меньшей ее части. При этом должно быть обеспечено нормальное электроснабжение как можно большей части системы.
Отключение поврежденных участков системы осуществляется коммутационными аппаратами (КА). Такими аппаратами являются высоковольтные выключатели с электромагнитом отключения ЭО (YAT).
Автоматическое устройство, служащее для выявления КЗ и ненормальных режимов работы и формирующее управляющие воздействия на высоковольтные выключатели называется релейной защитой.
Релейная защита выполняется с помощью реле.
Реле – это автоматически действующее устройство, предназначенное для произведения скачкообразных изменений в управляющих системах при заданном значении воздействующей на него величины.
Воздействующей называется величина, на которую должно реагировать реле (ток, напряжение, температура, газовые пузыри и т.д.).
Структурная схема двухканальной релейной защиты по току и напряжению представлена на рис. 1.
На вход РЗ поступают сигналы от трансформатора тока ТА и трансформатора напряжения ТV. Измерительные органы ИО1 и ИО2 анализируют информацию о входных сигналах и при определенных условиях формируют дискретный сигнал, поступающий на вход логической части ЛЧ. В логической части выходные дискретные сигналы от всех измерительных органов анализируются по определенной программе. Тут же формируется выдержка времени защиты. При выполнении заданных условий на выходе ЛЧ появляется дискретный сигнал, поступающий на вход выходного органа ВО. В выходном органе сигнал усиливается и поступает на катушку электромагнита отключения ЭО выключателя Q. Информацию о срабатывании релейной защиты выдает блок сигнализации БС.
Релейная защита, контролирующая работу только одного объекта и отключающая при аварийных режимах выключатель только этого объекта, называется индивидуальной.
Для улучшения свойств релейной защиты таких, как чувствительность, селективность, быстродействие применяется продольная и поперечная связь коммутационных аппаратов (рис. 2). Продольная связь объединяет защиты КА1 и КА2 на входе и выходе одного объекта (линии). Если защиты КА1 и КА2 разных объектов присоединяются к их общим шинам, то такая связь называется поперечной.
Замена релейно-контактных элементов РЗ на полупроводниковую электронику позволяет выполнить релейную защиту совместно с другими устройствами автоматики в виде единого комплекса.
Рис. 1. ТV – трансформатор напряжения; ТФ – трансформатор тока; Q – выключатель; ИО1, ИО2 – измерительные органы; ИС1, ИС2 – измерительные схемы; СС1, СС2 – схемы сравнения; ЛЧ – логическая часть; ВО – выходной орган; БС – блок сигнализации; РЗ - релейная защита; ЭО – электромагнит отключения; КА – коммутационный аппарат.
Рис. 2. а) продольная связь релейных защит; б) поперечная связь релейных защит