Релейний захист та автоматика (стр. 1 из 3)

Релейний захист та автоматика

1. Загальні положення

Релейний захист елементів розподільчих мереж повинен відповідати чотирьом вимогам, пред’явленим до всіх пристроїв релейного захисту: селективність, швидкодія, чутливість та надійність.

Селективна дія захисту забезпечує відключення тільки пошкодженої ділянки мережі найближчим до неї вимикачем. Швидкодія релейного захисту зменшує розміри, запобігає або зменшує пошкодження в місці КЗ, зберігає нормальну роботу споживачів неушкодженої частини електричної установки. Чутливістю релейного захисту називають її здатність реагувати на всі види пошкоджень і ненормальних режимів, які можуть виникати в межах основної зони, що захищається, та зони резервування. Надійність релейного захисту визначається як її спрацюванням у всіх необхідних випадках, так і не спрацюванням у випадках, коли дія захисту не потребується.

У процесі експлуатації електричних машин, апаратів, повітряних ліній електропередачі і т.п. можуть відбуватися порушення нормальних режимів роботи і виникати ушкодження, що приводять до коротких замикань.

У більшості випадків аварії або їхній розвиток можуть бути відвернені швидким відключенням ушкодженої ділянки електричної установки або мережі за допомогою релейного захисту, що діє на відключення вимикачів.

При відключенні вимикачів ушкодженого елемента гасне електрична дуга в місці короткого замикання, припиняється проходження струму короткого замикання і відновлюється нормальна напруга на неушкодженій частині електроустановки або мережі. Завдяки цьому скорочуються розміри або навіть запобігають ушкодження устаткування, на якому виникло коротке замикання, а також відновлюється нормальна робота неушкодженого устаткування.

Таким чином, основним призначенням релейного захисту є виявлення місця виникнення короткого замикання і швидке автоматичне відключення вимикачів ушкодженого устаткування або ділянки мережі від іншої неушкодженої частини електричної установки або мережі.

Крім ушкоджень електричного устаткування, можуть виникати такі порушення нормальних режимів роботи, як перевантаження, замикання на землю однієї фази в мережі з ізольованою нейтралью, виділення газу в результаті розкладання олії в трансформаторі або зниження рівня олії в його розширнику.

Отже, другим призначенням релейного захисту є виявлення порушення нормальних режимів роботи устаткування і подача попереджувальних сигналів обслуговуючому персоналу або відключення устаткування з витримкою часу.

2.Захист силових трансформаторів

Трансформатор повинний мати наступні пристрої релейного захисту:

- для захисту від ушкоджень на повітрі, а також від внутрішніх ушкоджень, повинний бути передбачений повздовжній диференційний захист без витримки часу або струмова відсічка, якщо не передбачено диференційний захист;

- захист від струмів в обмотках, обумовлених зовнішніми багатофазними короткими замиканнями - максимальний струмовий захист і комбінований пуск напруги або без нього;

- від ушкоджень усередині кожуха, що супроводжуються виділенням газу і від зниження рівня олії - газовий захист двоступінчастий: I ступінь - від струмів в обмотках, обумовлених перевантаженням на шинах; II ступінь - на відключення;

- від струмів в обмотках, обумовлених перевантаженням одно релейний максимальний струмовий захист, що діє на сигнал.

3.Релейний захист кабельної лінії напругою 10 кВ

Для кабельної лінії 10 кВ з ізольованої нейтралью передбачаються пристрої релейного захисту від багатофазних замикань і однофазних замикань на землю.

Від багатофазних коротких замикань встановлюється двоступінчастий струмовий захист:

- перша ступінь якого виконується у виді струмової відсічки;

- друга ступінь виконується у вигляді максимального струмового захисту (МСЗ) з витримкою часу.

Від однофазних замикань на землю повинна бути виконана селективна сигналізація від замикань на землю з витримкою або без витримки часу.

Максимальний струмовий захист містить два органи: вимірювальний і витримки часу. Струмова відсічка без витримки часу має тільки вимірювальний орган.

4. Захист електричних мереж напругою до 1000 В

Електрична мережа напругою до 1000 В повинна мати швидкодіючий захист від струмів короткого замикання, що забезпечує необхідну чутливість і по можливості селективне відключення ушкодженої ділянки.

Всі мережі усередині приміщень, які виконані відкрито ізольованими проводами з горючою оболонкою, поряд із захистом від короткого замикання повинні мати захист від перевантажень. Діючою величиною при коротких замиканнях і перевантаженнях є струм. Тому такі захисти називаються струмовими. Найпростішим струмовим захистом є плавкий запобіжник - це електричний апарат, призначений для захисту кіл від надструмів. Він спрацьовує автономно, залежно від ступеня й тривалості впливу струму, і не вимагає яких-небудь зовнішніх вимірювальних і керуючих ланцюгів. Основними елементами запобіжника є плавка вставка й патрон.

В електричних мережах до 1 кВ одержали поширення запобіжники типів ПР (запобіжники з розбірними патронами без наповнювача), НПН (запо-біжник з наповнювачем і з нерозбірним патроном), ПН (запобіжник з напов-нювачем і з розбірним патроном), а також швидкодіючі запобіжники типів ПНБ, ПБВ, ПБФ.

Однак плавкі запобіжники є апаратами одноразової дії, що є їхнім великим недоліком. Тому, на сьогоднішній день широко застосовуються автоматичні вимикачі.

Автоматичний вимикач призначений для автоматичного розмикання електричних кіл при ненормальних режимах роботи й для рідких оператив-них перемикань при нормальних режимах роботи.

Автомати забезпечують обмеження струмів у мережі, тому що вони відключають ланцюг до того, як струм короткого замикання в ній досягне значення iу. В автоматичному вимикачі можна розрізнити наступні основні елементи: контакти з дугогасною системою; привод; механізм вільного розчіплювання; розчіплювачі; допоміжні контакти.

5. Струмова відсічка

5.1 Максимальний струмовий захист

За допомогою МСЗ здійснюється захист від коротких замикань у розподільчих мережах 10 кВ. Розрахунок МСЗ полягає у виборі струму спрацювання захисту, струму спрацювання реле, часу спрацювання захисту. При виборі струму спрацювання максимального струмового захисту необхідно забезпечити не спрацювання захисту при проходженні струмів після аварійних режимів.

Необхідно розглянути всі можливі після аварійні режими:

а) відключення близького трифазного короткого замикання на лініях, що відходять від ЦЖ. Неспрацювання максимального струмового захисту на відключеннядосягається вибором струму спрацювання струмових реле більшим, ніж найбільший струм у режимі само запуску:

(1)

де Кн коефіцієнт надійності, приймаємо рівним 1,2 (реле типу РТ – 80);

Кв- коефіцієнт повернення реле, приймаємо 0,8;

Кс.зп – коефіцієнт само запуску, приймаємо 2,2;

Iроб.мах – максимальний робочий струм елемента, що захищається, у нормальному режимі що проходить по лінії Л1.

(2)

де Iроб.мах – струм навантаження в після аварійному режимі.

Необхідно провести узгодження чутливості захистів. Це узгодження полягає у виборі таких параметрів спрацювання, при яких наступний захист, розташований ближче до джерела живлення, мав більший струм спрацю-вання, тобто був менш чуттєвий, ніж попередній, розташований далі від джерела і ближче до місця ушкодження;

б) для схем захисту ліній із включенням реле на фазні струми, розра-хунок кч виконується по первинних струмах ушкодження і спрацювання захисту.

(3)

де Iк..мін – струм у реле при металевому КЗ лінії, що в кінці захищається , у мінімальному режимі роботи системи живлення;

Iс.з. – струм спрацювання захисту:

Для основної зони обов'язкове значення kсх ³ 1,5, а для зони резерву-вання kсх ³ 1,2.

Струм спрацювання реле струму КА3, КА4, пускових органів МСЗ визначається за формулою:

(4)

де Іс.з. - струм спрацювання захисту;

nт - коефіцієнт трансформації трансформаторів струму;

kсх - коефіцієнт схеми (схем з'єднання трансформаторів у зірку) kсх=1.

Час спрацювання захисту підбирається з умови селективності захисту і термічної стійкості елемента, що захищається:

t с.з= tвідкл.вим. + t с.рз. , (5)

де t відкл. вим. – час відключення вимикача ВКЭ-10-20, рівний 0,1 с.;

t с.рз – час спрацювання релейного захисту, приймається 0,5 с.

t с.з. =0,1 + 0,5 = 0,6 с.

При КЗ у місці К1 повинний спрацювати захист на вимикачіQ3, а всі інші повинні залишитися в роботі.

5.2 Відсічка без витримки часу

Струм спрацювання струмової відсічки при її виконанні як основного швидкодіючого захисту ліній повинний задовольняти умові:

Іс.о. £

(6)

де

- мінімальне значення струму двофазного КЗ наприкінці лінії.

Кч осн.зах. = 1,5 – чутливість згідно ПУЕ основного захисту

Струм спрацювання реле струму КА1, КА2, пускових органів струмової відсічки визначається по формулі:

Іс.р.= Ксх Ісо/nт (7)

Також повинно бути забезпечено відстроювання струмової відсічки від кидків струму намагнічування силових трансформаторів:

Іс.о. ³(4...5…5)SІном.тр. (8)

S Іном.тр=SSном.тр./

, (9)

де SSном.тр – сума номінальних потужностей усіх трансформаторів, що живляться по лінії;