Раздел 5. Защита и автоматизация энергетических объектов

5.1. Общие сведения

Ненормальные режимы – это перегрузка по току, увеличение напряжения, частоты, снижение этих параметров, короткие замыкания, простые замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и другие.

Аварийный режим – это, прежде всего, короткое замыкание между фазами и между фазой и землей в сети с заземленной нейтралью. В энергосистеме такие аварии могут иметь тяжелый, иногда катастрофический характер.

Процессы в энергосистеме как в нормальных, так и в аварийных режимах характеризуются быстротечностью, что требует применения автоматических устройств, способных быстро и без участия человека реагировать на изменение параметров объекта.

Назначение устройств защиты и противоаварийной автоматики – повышение надежности электроснабжения потребителей.

5.2. Релейная защита и автоматика

Релейная защита представляет собой устройство или систему, которая реагирует на аварийные и ненормальные режимы и формирует команду на отключение коммутационного аппарата или на сигнал.

К релейной защите, действующей на отключение, предъявляются общие основные требования:

-быстродействие;

-селективность;

-чувствительность;

-надежность.

Быстродействие – это способность защиты действовать быстро. Селективность – это способность защиты отключать только поврежденный элемент. Чувствительность – это способность защиты чувствовать короткое замыкание. Надежность – это способность защиты правильно функционировать в течение заданного срока службы.

Устройства и системы релейной защиты и автоматики могут быть электромеханическими или цифровыми. Электромеханическая элементная база представляет собой релейно-контактные схемы, реализующие заданный алгоритм работы. Цифровая элементная база – это микропроцессорная система стандартной структуры с входными и выходными устройствами, арифметикологическим устройством (АЛУ) с постоянной и оперативной памятью.

62

Цифровые защиты и устройства противоаварийной автоматики многофункциональны, они могут реализовывать различные алгоритмы, так как не являются устройствами с жесткой логикой.

В настоящее время применяются три принципа действия релейной защиты:

-максимальный токовый;

-дифференциальный;

-дистанционный.

Максимальный токовый принцип состоит в том, что защита реагирует на увеличение тока (на некий максимум), т. е. защита запускается или срабатывает по сигналу тока при условии

Iкз ≥ Iсз,

где Iкз – ток короткого замыкания, проходящий через защищаемый элемент; Iсз – ток срабатывания защиты.

Дифференциальный принцип состоит в том, что защита реагирует на разницу в токах так называемых «плеч» защиты. Плечи – это трансформаторы тока, установленные по концам защищаемого объекта – трансформатора, линии и т. д.

Условие правильной работы защиты – ее действие только в том случае, если короткое замыкание случилось между плечами. Это достигается соответствующим выбором тока срабатывания защиты.

Дистанционный принцип основан на измерении сопротивления линии от места установки защиты до точки короткого замыкания. Ввиду того, что сопротивление защищаемой линии прямо пропорционально ее длине, такая защита называется дистанционной.

Основными видами противоаварийной автоматики являются:

-автоматическое включение резерва (АВР);

-автоматическое повторное включение (АПВ);

-автоматическая частотная разгрузка (АЧР).

АВР применяется для обеспечения бесперебойного электроснабжения электроприемников первой категории. С его помощью осуществляется автоматическое включение резервного источника питания. Запуск АВР происходит по сигналу исчезновения напряжения на рабочем источнике. В распределительных сетях с помощью АВР осуществляется взаимное резервирование двух рабочих секций шин.

На воздушных линиях могут возникать самоустраняющиеся короткие замыкания (например, в результате схлестывания под действием ветра провисших проводов). При этом релейная защита успевает сработать и отключить вы-

63

ключатель линии. В связи с тем, что подавляющее большинство коротких замыканий на воздушных линиях электропередачи – самоустраняющиеся, целесообразным оказывается осуществить автоматическое повторное включение выключателя линии. Если КЗ самоустранилось, АПВ будет успешным, если же самоустранения КЗ не произошло – неуспешным.

Автоматическая частотная разгрузка защищает генерирующие мощности энергосистемы от аварии при недопустимом дефиците активной мощности. Этот дефицит возникает в тех случаях, когда нагрузка потребителей превышает располагаемую генерирующую мощность.

5.3. Защита электроустановок напряжением до 1000 В

Защита электроустановок до 1000 В осуществляется с помощью плавких предохранителей и автоматических выключателей. Эти аппараты описаны в разделе 2, а условия их выбора – в разделе 4.

Контрольные вопросы к разделу 5

1.Почему защита называется «релейной»?

2.Перечислите общие основные требования к релейной защите, действующей на отключение.

3.Поясните термин «селективность защиты».

4.Назовите три принципа действия релейной защиты

5.Какие виды элементной базы релейной защиты и автоматики Вам известны?

6.Назовите основные виды противоаварийной автоматики в энергосисте-

ме.

7.В каких случаях работает противоаварийная автоматика?

64