Электрическая схема подключения реле рот-54р к - нагрузка; та - трансформатор тока

50 Назначение, структура и основные требования,

предъявляемые к защите

Объектом защиты в СЭЭС являют­ся как сама система, так и отдельные ее элементы: генераторные агрегаты, преобразователи электроэнергии, элек­трораспределительные щиты, кабель­ные трассы и т. д. Защита СЭЭС должна выявлять повреждение или ненормальный режим работы электро­энергетической системы, определять в ней место повреждения, производить необходимые отключения или обеспе­чить сигнализацию. При этом она не должна ложно срабатывать при всех нормальных режимах СЭЭС (при синхронизации, пуске электродвигателей и т. д.), а также при поврежде­ниях ее элементов, защищаемых дру­гими аппаратами защиты.

К защите СЭЭС предъявляют ряд требований, основными из которых являются: полнота защищенности, из­бирательность, быстродействие, чув­ствительность, надежность, устойчи­вость к электродинамическому и терми­ческому действию токов.

Полнота защищенности опреде­ляется обеспеченностью электрообору­дования СЭЭС необходимыми видами защиты и степенью охвата ее частей средствами защиты. Для обеспечения этого требования устанавливают гра­ницы защищаемых участков СЭЭС и на каждом из них определяют необ­ходимый состав средств защиты.

Избирательность (селективность) защиты состоит в том, что защита отключает поврежденный элемент или участок СЭЭС, а остальные части системы остаются включенными. Изби­рательность обеспечивают обычно пу­тем настройки защиты смежных участ­ков СЭЭС на разное время срабатывания (введение ступеней выдержек времени) и реже путем настройки за­щиты смежных участков на разный ток срабатывания (избирательность по то­ку).

Быстродействие защиты необходи­мо в первую очередь для предотвраще­ния вредных последствий режима к. з. в СЭЭС, для чего должно быть соблю­дено следующее условиеtctдк,

где tс — время срабатывания защиты; tдк — допустимое время существования к. з.

Желательно, чтобы tс было близким к нулю. Однако, при этом возможно ухудшение других свойств защиты, на­пример избирательности, надежности и т. д. Величину tдк определяют в основном следующие факторы: пожароопасность и опасность для обслу­живающего персонала; разрушающее действие дуги на электрооборудова­ние; нарушение устойчивости работы СЭЭС и ухудшение качества электро­энергии.

Основную часть времени срабаты­вания защиты при к. з. составляют сту­пени выдержек времени (t), которые вводятся для обеспечения избиратель­ности защиты СЭЭС. С ростом мощно­сти и усложнением структуры СЭЭС растет количество ступеней выдержек времени и поэтому уменьшение t в аппаратах защиты является важным направлением их совершенствования.

Чувствительность — свойство защи­ты выявлять повреждение или ненор­мальный режим и быть отстроенной от ложных срабатываний в нормаль­ных режимах. Чувствительность обес­печивают выбором уставки аппарата защиты Ау в соответствии с выраже­нием

A_{раб max} < A_у<A_{авар min},

где A_рабmax — максимальное значение уставки (тока, напряжения и т. д.) в нормаль­ном эксплуатационном режиме; А_{ава min} — минимальное значение уставки в аварийном режиме.

Применительно к защите от токов к. з выражение принимает вид

I_{раб max} < I_у<I_{k min},

где I_{раб max} — максимальное значение то­ка в нормальных режимах: I_у — уставка по току срабатывания зашиты; I_{к min} — мини­мальное значение тока в расчетной точке при к. з. через электрическую дугу

Для случая дугового к. з. в СЭЭС последнее условие не всегда удается обеспечить из-за сильного токоограничивающего действия дуги или больших значений I_{раб max} при переходных про­цессах. При использовании выдержек времени токовая уставка должна быть такой, чтобы за время выдержки (после отключения к. з. защитой с меньшим временем срабатывания) токовый эле­мент смог вернуться в исходное состояние. При этом ток возврата за­щиты Iвозвр должен быть больше переходного тока в послеаварийном режиме Iпa max.

Надежность защиты оценивается вероятностью срабатывания защиты при возникновении повреждения или ненормального режима на защищаемом участке СЭЭС и вероятностью отсут­ствия ложных срабатываний в нормаль­ных режимах и при повреждениях, возникающих вне зоны защиты. Систе­мы и устройства защиты СЭЭС должны иметь надежность, на порядок превы­шающую надежность защищаемого электрооборудования.

Важнейшим требованием, предъяв­ляемым к аппаратам и устройствам зашиты, через которые могут проте­кать токи к з., является устойчивость к электродинамическому и термиче­скому действию токов к. з. Автомати­ческие выключатели и предохранители должны быть способны отключать пре­дельные токи к. з.

Кроме указанных выше основных требований, к аппаратам и устройствам защиты предъявляют еще такие до­полнительные требования, как ком­пактность, удобство эксплуатации и др.

Компактность является важной, а в некоторых случаях определяющей характеристикой средств защиты. В СЭЭС основным видом аппаратов защиты являются АВ, устанавливаемые на ГРЩ. От количества установленных АВ зависят размеры ГРЩ, которые могут повлиять на архитектуру судна.

Все перечисленные выше требова­ния в совокупности определяют техни­ко-экономическую эффективность за­щиты, которая может быть определена с помощью соответствующих показа­телей, под которыми понимают число­вые характеристики, оценивающие сте­пень приспособленности защиты к вы­полнению каждого требования, предъ­являемого к защите.