Омск 2006

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образованию

«Омский государственный технический университет»

К.И. НИКИТИН

«Релейная защита систем электроснабжения» конспект лекций

Омск 2006

УДК 621.316.925(075)

ББК 31.27-05я73

Н62

Рецензенты:

В.В. Балль, зам.начальника службы РЗА

Регионального диспетчерского управления

энергосистемы Омской области

А.М. Сапельченко, канд. техн. наук, доцент кафедры

«Электроснабжение железнодорожного транспорта»

Омского государственного университета путей сообщения

Никитин К.И.

Н62 Релейная защита систем электроснабжения: Консп. лекций/ К.И. Никитин. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. 116 с.

Изложены основные положения релейной защиты систем электроснабжения. Рассмотрены принцип действия, расчет токов срабатывания, расчет уставок и проверка чувствительности защит ЛЭП, трансформаторов, двигателей и шин в плане дисциплины «Релейная защита систем электроснабжения». Приведены контрольные вопросы.

Для студентов дистанционной, очной, вечерней и заочной форм обучения специальности 140211 – Электроснабжение промышленных предприятий. Может быть использован для пополнения своих знаний в области релейной защиты инженерами и техниками, занимающимися эксплуатацией, монтажом, а также проектированием электроэнергетических систем.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Омского государственного технического университета.

УДК 621.316.925(075)

ББК 31.27-05я73

 К.И. Никитин, 2006

 Омский государственный

технический университет, 2006

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 6

ЛЕКЦИЯ 1 7

1.1 История релейной защиты и автоматики 7

1.2 Назначение релейной защиты и автоматики 7

1.3 Требования, предъявляемые к свойствам релейной защиты (РЗ) 9

1.4 Классификация защит 10

1.5 Структура устройства РЗ 10

1.6 Каналы связи устройств РЗА 12

1.7 Источники оперативного тока 13

ЛЕКЦИЯ 2 14

2.1 Измерительные преобразователи тока и напряжения 14

2.2 Конструкция трансформатора тока 14

2.3 Принцип действия 15

2.4 Построение векторной диаграммы ТТ 16

2.5 Погрешности трансформатора тока 17

2.7 Активный ТТ 18

2.8 Схемы соединений ТТ 19

2.9 Коэффициенты трансформации ТТ 22

2.10 Конструкция трансформатора напряжения (ТН) 22

2.11 Емкостный ТН 23

ЛЕКЦИЯ 3 26

3.1 Токовые защиты линий электропередачи 26

3.2 Первая ступень токовой защиты 26

3.3 Вторая ступень токовой защиты 27

3.5 Карта селективности 30

3.6 Токовые направленные защиты линий электропередачи 30

3.7 Схемотехника токовых защит 31

3.8 Токовые и токовые направленные защиты нулевой последовательности в сетях с заземленной нейтралью 32

3.9 Первая ступень токовой защиты нулевой последовательности 33

3.10 Вторая ступень токовой защиты нулевой последовательности 34

3.11 Третья ступень токовой защиты нулевой последовательности 34

3.12 Схемотехника токовых защит нулевой последовательности 34

3.13 Токовые и токовые направленные защиты нулевой последовательности в сетях с изолированной нейтралью 34

ЛЕКЦИЯ 4 40

4.1 Дистанционные защиты ЛЭП 40

4.2 Характеристики срабатывания дистанционной защиты 40

4.3 Реализация реле сопротивления 42

4.4 Первая ступень дистанционной защиты 43

4.5 Вторая ступень дистанционной защиты 43

4.6 Третья ступень дистанционной защиты 45

4.7 Особенности работы дистанционной защиты 46

ЛЕКЦИЯ 5 50

5.1 Поперечная дифференциальная защита ЛЭП 50

5.2 Особенности работы поперечной дифференциальной защиты ЛЭП 51

5.3 Направленная поперечная дифференциальная защита ЛЭП 52

5.4 Продольная дифференциальная защита ЛЭП 52

5.5 Продольная дифференциальная защита ЛЭП с реле на обоих концах и проводным каналом 53

5.6 Односистемная продольная дифференциальная защита ЛЭП с реле на обоих концах и проводным каналом 55

5.7 Особенности работы продольных дифференциальных защит 55

5.8 Продольная дифференциально-фазная высокочастотная защита 56

ЛЕКЦИЯ 6 59

6.1 Повреждения и ненормальные режимы работы трансформаторов 59

6.2 Токовая отсечка 59

6.3 Продольная дифференциальная защита 60

6.4 Максимальная токовая защита 63

6.5 Защита от перегрузки 63

6.6 Газовая защита 64

6.7 Специальная токовая защита нулевой последовательности с заземляющим проводом 65

6.8 Специальная токовая защита нулевой последовательности 66

6.9 Схема защиты трансформатора 66

ЛЕКЦИЯ 7 69

7.1 Ненормальные режимы работы и повреждения электродвигателей 69

7.2 Токовая отсечка 70

7.3 Продольная дифференциальная отсечка 71

7.4 Защита от перегрузки 71

7.5 Защита от понижения напряжения 72

7.6 Защита от замыкания обмотки статора на корпус 73

7.7 Защита от эксцентриситета ротора электрической машины 74

7.8 Защита от разрыва стержня «беличьей клетки» ротора 75

7.9 Схема защиты ЭД с продольной дифференциальной защитой 75

7.10 Защиты ЭД напряжением ниже 1000 В 76

ЛЕКЦИЯ 8 78

8.1 Токовая отсечка шин без выдержки времени 78

8.2 Дифференциальная защита шин 78

8.3 Токовая отсечка шин с выдержкой времени 80

8.4 Максимальная токовая защита 82

8.5 Защита секционного выключателя. 83

8.6 Дуговая защита шин 83

8.6.1 Дуговая защита клапанного типа 83

8.6.2 Защита на фотоэлементах 84

8.6.3 Оптическая логическая защита 84

ЛЕКЦИЯ 9 85

9.1 Микропроцессорные устройства РЗА 85

9.2 Виды МП-защит 85

9.3 Особенности расчета уставок срабатывания МП 86

88

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 94

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 97

ПРИЛОЖЕНИЯ 99

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Условные буквенные и графические обозначения основных элементов РЗА 99

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Характеристики электромеханических реле 101