Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

ИКИС

кафедра электроэнергетики

Методические указания

к практическим занятиям

по дисциплине «Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения», «Основы электроснабжения. Релейная защита и автоматика»

для студентов электротехнических специальностей

очной и заочной форм обучения

Часть 1

Тюмень 2007 г.

Утверждено редакционно-издательским советом

Тюменского государственного нефтегазового университета

Составители: д.т.н., профессор Кицис С.И.,

к.т.н., доцент Червяков Д.М.,

к.т.н., доцент Власова Е.П.

©Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет», 2007г.

Введение

В электрической части энергосистем на электростанциях и подстанциях, линиях электропередачи и электроустановках потребителей электроэнергии могут возникать повреждения и ненормальные режимы работы электрооборудования.

Повреждения в электроустановках чаще всего связаны с нарушением изоляции, обрывом цепей или возникновением коротких замыканий. При этом прекращается питание потребителей, расположенных за местом повреждения. Кроме того, протекание токов короткого замыкания приводит к повышенному нагреву токоведущих частей и аппаратов, снижению напряжения удаленных потребителей и может явиться причиной нарушения устойчивой работы системы электроснабжения.

Ненормальные режимы обычно приводят к отклонению напряжения, тока и частоты от допустимых значений. При понижении частоты и напряжения создается опасность нарушения нормальной работы потребителей и устойчивости энергосистемы, а повышение напряжения и тока угрожает повреждением оборудования и ЛЭП.

Таким образом, повреждения нарушают работу электроустановок, а ненормальные режимы создают условия для возникновения повреждений.

Для уменьшения размеров повреждений и предотвращения развития аварий устанавливают релейную защиту, которая представляет собой совокупность автоматических устройств, обеспечивающих отключение поврежденной части сети или электроустановки. При ненормальных режимах релейная защита не отключает поврежденный участок, а только подает сигнал дежурному персоналу либо производит операции, необходимые для восстановления нормального режима. К устройствам релейной защиты предъявляются следующие требования: надежность, селективность, быстродействие, чувствительность.

Быстродействие – быстрое отключение поврежденного участка, предотвращающее или уменьшающее размеры повреждения и расстройства работы потребителей неповрежденной части.

Чувствительность – способность релейной защиты реагировать на возможные повреждения при минимальных режимах работы системы электроснабжения, характеризуется коэффициентом чувствительности:

, (1)

где - минимальное значение тока короткого замыкания в конце защищаемого участка, в качестве которого принимают ток двухфазного КЗ; - ток срабатывания защиты.

Значения коэффициента чувствительности K_ч, требуемые для различных типов защит различных элементов системы, регламентированы ПУЭ и находятся в пределах 1,2÷2.

Надежность – свойство правильно и безотказно действовать на отключение поврежденного оборудования.

Селективностью называется способность релейной защиты выявлять место повреждения и отключать его только ближайшими к нему выключателями. Так при КЗ в точке К (рис.1) для правильной ликвидации аварии должна подействовать защита только на выключателе Q1 и отключить этот выключатель. При этом остальная неповрежденная часть электрической сети остается в работе.

Рисунок 1 – Схема к определению селективности

( М1, М2, М3 – двигатели, Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 - выключатели)

Если же при КЗ в точке К раньше защиты выключателя Q1 или одновременно с ней подействует защита выключателя Q4 и отключит этот выключатель, то ликвидация аварии будет неправильной, т.к. кроме поврежденного электродвигателя М2 останется без напряжения неповрежденный электродвигатель М1. Такое действие защиты называется неселективным. Из рисунка видно, что если при КЗ в т.К подействует неправильно защита выключателя Q5 и отключит этот выключатель, то последствия такого неселективного действия будит еще более тяжелыми, т.к. без напряжения останутся оба неповрежденных электродвигателя М1 и М3. Рассмотренный пример показывает, какое значение имеет выполнение требования селективности для обеспечения правильной ликвидации аварии. Для выполнения этого требования, которое называется избирательностью или селективностью, максимальные токовые защиты участков электросети должны иметь различное время срабатывания, возрастающее в направлении к источнику питания.

Основные параметры релейной защиты:

- ток срабатывания защиты - это минимальный ток в фазах защищаемого элемента, при котором защита сработает:

, (2)

где – коэффициент надежности, для реле РТ-40, РТ-80 принимают = 1,1÷1,2, для микропроцессорных реле =1,1;

- коэффициент самозапуска; = 23;

- ток возврата защиты - это максимальный ток в фазах защищаемого элемента, при котором защита приходит в исходное состояние;

- ток возврата реле - это ток, протекающий через реле;

- ток срабатывания реле - это ток, проходящий в реле при первичном токе, соответствующем току срабатывания защиты:

(3)

где - коэффициент возврата:

. (4)

Для защит на реле типа РТ-40 = 0,80,85, для микропроцессорных реле =0,96.

- коэффициент трансформации трансформаторов тока;

- коэффициент схемы. Поведение и работа реле зависят от характера распределения токов во вторичных обмотках трансформаторов тока и обмотках реле. Отношение тока в обмотке реле I_p к току, протекающему по вторичной обмотке трансформатора тока I_ТА, называют коэффициентом схемы К_сх:

_. (5)

В качестве вторичного тока I_ТА принимают его номинальное значение, определяемое через коэффициент трансформации трансформатора тока n_ТА

, (6)

где I_1ном – ток в первичной обмотке.

Значение коэффициента схемы необходимо учитывать при выборе тока срабатывания реле и оценке чувствительности защиты. От схем соединения трансформаторов тока реле зависит и область применения релейных защит.