Назначение релейной защиты. Этапы развития релейной защиты

Назначение релейной защиты. Этапы развития релейной защиты

Основным назначением РЗ является выявление места возникновения КЗ и быстрое автоматическое отключение выключателей поврежденного оборудования или участка сети от остальной неповрежденной части электрической установки или сети. Кроме повреждений электрического оборудования могут возни-кать нарушения нормальных режимов его работы(перегрузка, замы-кание на землю одной фазы в сети с изолированной нейтралью, выде-ление газа в результате разложения масла в трансформаторе или понижение уровня масла в его расширителе и т. д.). При нарушениях нормальных режимов работы электрического оборудования нет не-обходимости немедленного его отключения, т. к. эти явления не пред-ставляют непосредственной опасности для оборудования и могут са-моустраниться. Таким образом, вторым назначением РЗ является выявление на-рушений нормальных режимов работы оборудования, которые могут привести к аварии, а также подача предупредительных сигналов об-служивающему персоналу или отключение оборудования с выдерж-кой времени.

Согласно требованиям[1], [2] силовое оборудование электро-станций, подстанций и электрических сетей должно быть защищено от КЗ и нарушений нормальных режимов работы устройствами РЗ. Свое название РЗ получила от основного элемента схем защи-ты– реле, что в переводе с французского означало «перекладная ло-шадь». В настоящее время термином«реле» обозначается широкая группа автоматических приборов и устройств, используемых в РЗ, ав-томатике, телемеханике и других отраслях техники.

В РЗ под термином «реле» понимается автоматическое уст-ройство, которое приходит в действие(срабатывает) при опреде-ленном значении воздействующей на него входной величины, кото-рая называется уставкой реле. Так, реле максимального тока при увеличении тока в контролируемой цепи(куда включена токовая обмотка этого реле) до заданного значения, называемого током сра-батывания или уставкой, замыкает своими контактами управляемую электрическую цепь. Под устройством РЗ подразумевается совокупность реле, при-боров и вспомогательных элементов, которые при повреждениях и ненормальных режимах работы оборудования должны действовать на отключение электрооборудования или на сигнал.

 

Реле впервые было разработано и построено русским ученым П. Л. Шиллингом в1830–1832 гг. Это реле составляло основную часть вызывного устройства в разработанном им телеграфе.

Основные этапы развития техники РЗА следующие:

• Для защиты электрооборудования от КЗ до конца XIX в. при-менялись плавкие предохранители.

• В1901 г. появляются индукционные реле тока.

• В1908 г. разрабатывается дифференциальный токовый принцип.

• В1910 г. появляются токовые направленные защиты.

• В начале20-х гг. разработаны первые дистанционные защиты.

• В1923–1928 гг. предпринимаются первые шаги по использо-ванию для защиты электронных устройств.

• В1932 г. была разработана дистанционная защита на электрон-ных лампах.

• В70-е гг. началось широкое применение для РЗА электронных устройств, выполненных на дискретных полупроводниковых приборах.

• В80-е гг. началось применение микроэлектронных устройств РЗА на интегральных микросхемах.

• В начале90-х гг. и по настоящее время– внедряется новое по-коление устройств РЗА, построенное на микропроцессорной элемент-ной базе.

Таким образом, в настоящее время в электроэнергетических сис-темах одновременно эксплуатируются устройства РЗА, построенные

на различной элементной базе: электромеханические реле, блоки ре-ле, шкафы и панели на интегральных микросхемах малой и средней

степени интеграции(логические элементы и операционные усилите-ли), а также защиты на микропроцессорной технике.

 

Источники оперативного тока

Оперативным током называется ток, питающий цепи дистанци­онного управления выключателями, оперативные цепи релейной защиты, автоматики, телемеханики и различные виды сигнализа­ции. Питание оперативных цепей и особенно тех ее элементов, от ко­торых зависит отключение поврежденных линий и оборудования, должно отличаться особой надежностью. Поэтому главное тре­бование, которому должен отвечать источник оперативного тока, состоит в том, чтобы во время к. з. и при ненормальных режимах в сети напряжение источника оперативного тока и его мощность имели достаточную величину как для действия вспомогательных реле защиты и автоматики, так и для надежного отключения и включения соответствующих выключателей. Для питания операт. цепей применяются источники пост. и перем. тока.

 

 

Постоянный оперативный ток

В качестве источника постоянного тока используются аккумуляторные батареи с напряжением 110—220 В, а на небольших подстанциях 24—48 В, от которых осуществляется централизован­ное питание оперативных цепей всех присоединений. Для повышения надежности сеть постоянного тока секционируется на несколько участков, имеющих самостоятельное питание от сборных шин батареи. Самым ответственным участком являются цепи защиты, авто­матики, катушек отключения, цепи кату­шек включения, а также сигнализация. Остальное потребители постоянного тока (аварийное освещение, двигатели собственных нужд) питаются по отдельной сети. Защита оперативных цепей от к. з. осуществляется предохранителями или специальными автоматами (реагирующими на увеличение тока).'

Для своевременного выявления неисправностей в оперативных цепях состояние отдельных элементов цепи контролируется с помощью специальных устройств. Аккумуляторные батареи обеспечивают питание оперативных цепей в любой момент времени с необходимым уровнем напряже­ния и мощности независимо от состояния основной сети и поэтому являются самым надежным источником питания.

В то же врвмя аккумуляторные батареи значительно дороже других источников оперативного тока, для них требуются заряд­ные агрегаты, специальное помещение и квалифицированный уход.

Шкафы предназначены для применения современных стационарных батарей. Шкаф состоит из 2-ух одинаковых шкафов (ШОТ №1 и ЩОТ №2) предназначенных для установки на полу. В каждом шкафу монтируется: 1.Подзарядное устройство, 2.Схема распределения оперативного тока, 3.Реле контроля напряжения, 4.Реле контроля изоляции. При возникновении неисправностей в шкафу либо на отходных шинах, срабатывает указательное реле неисправности и выдает сигнал.

 

Блоки питания выпрямленным оперативным током.

Выпрямленный оперативный ток применяется на подстанциях с упрощенной первичной схемой. На выходе трехфазных блоков питания выпрямленное напряжение равно 220В, что позволяет подключить к ним реле рассчитанные на постоянный ток. Блоки питания типа БПН подключается к трансформатору напряжения или трансформатору собственных нужд, а БПТ к трансформатору тока. БПН обеспечивает на выходе номинальное выпрямленное напряжение в нормальном режиме при однофазном КЗ и при просадке до 40% напряжение во всех 3 фазах. БПТ обеспечивает номинальное напряжение на выходе только при наличии тока КЗ.

Оперативное питание от предварительно заряженных конденсаторов.

Конденсатор предварительно заряжается специальным выпрямителем до напряжения около 400 В и при срабатывании защиты разряжается на катушку реле или выключателя. Блоки БПЗ-401 для заряда конденсатора - после исчезновения питания, заряд на конденсаторе до 0.4 часа и может быть использован однократно при отсутствии напряжения на подстанции.

 

 

Схемы вторичных соединений

Общие сведения. Кроме главных схем электроустановок и схем первичных соединений, указывающих пути прохождения электроэнергии от источника питания к потребителю, существуют также схемы вторичных соединений, в которых с помощью условных графических изображений указаны элементы вторичных устройств и соединения между ними и с элементами основного оборудования (измерительные трансформаторы, коммутационная аппаратура и др.). К вторичным устройствам относятся контрольно-измерительные приборы, устройства РЗ и автоматики, аппаратура управления блокировок, аварийной и предупредительной сигнализации. Надежность и экономичность электроустановок в значительной степени зависит как от возможностей используемых вторичных устройств, так и от качества составления схем вторичных соединений и правильного их выполнения. По назначению схемы вторичных соединений бывают: принципиальные, полные и монтажные. Принципиальные схемы составляются применительно к отдельным элементам: цепям РЗ, цепям управления и сигнализации, соединениям измерительных приборов. Данные схемы являются основой для составления полных схем, которые охватывают вторичные соединения, относящиеся к одному присоединению главной схемы, обособленному по функциональному, технологическому или структурному признаку (линия, трансформатор, присоединение собственных нужд и т. д.). Монтажные схемы служат рабочим чертежом, по которому

производится монтаж вторичных цепей. В монтажных схемах показывается каким образом и какими средствами будут осуществлены в действительности электрические связи (сечение и тип контрольных кабелей, сборки зажимов, испытательные блоки). Монтажные чертежи учитывают территориальное расположение оборудования, относящегося к вторичным цепям (щиты управления, релейные шкафы и панели, ячейки распределительного устройства (РУ)). В развернутых схемах, которые в настоящее время получили широкое применение, аппараты и приборы расчленяются на составные элементы. Эти элементы связываются между собой в порядке протекания тока, например, от полюса «+» к полюсу «–» или от фазы к фазе (от фазы к нулю). Схема состоит из ряда элементов, расположенных в порядке прохождения тока по схеме: слева направо с расположением строчек (читаемых сверху вниз) по вертикали.

Условные обозначения элементов вторичных цепей. Буквенные позиционные обозначения элементов и устройств вторичных цепей на схемах выполняются латинскими буквами и определяются нормативными материалами проектных институтов. Например, реле

тока обозначается KA, реле промежуточное – KL, трансформатор тока – ТА и т. д. Порядковые номера следует присваивать элементам, начиная с единицы, в пределах вида элементов, которым на схеме присвоено одинаковое буквенное позиционное обозначение. Например, сигнальные реле на схеме в количестве пяти штук будут обозначены от КH1 до КH5. Цифры и буквы в позиционном обозначении выполняются одним размером шрифта и проставляются над графическим изображением элементов. При разнесенном способе изображения элемента присвоенное позиционное обозначение проставляется около каждой его составной части. Для обозначения принадлежности элемента к электрической фазе тока допускается добавлять индекс фазы (А, В, С), проставляемый через точку. Например, ТА1.С – первый трансформатор тока фазы С.

МТЗ

Максимальные токовые защиты являются основным видом за­щит для сетей с односторонним питанием. В сетях более сложной конфигурации максимальная защита применяется как вспомога­тельная в отдельных случаях. В сетях с односторонним питанием максимальная защита должна устанавливаться в начале каждой линии со стороны ис­точника питания

 

Каждая линия имеет самостоятельную защиту, отключающую ли­нию в случае повреждения на ней самой или на шинах питающейся от нее подстанции. При к. з. в какой-либо точке сети, например в точке К1, ток к. з. проходит по всем участкам сети, располо­женным между источником питания и местом повреждения, в ре­зультате чего приходят в действие все защиты (1, 2, 3, 4). Однако по условию селективности сработать на отключение должна только защита 4, установленная на поврежденной линии. Для обеспечения указанной селективности максимальные за­щиты выполняются с выдержками времени, нарастающими от потребителей к источнику питания. Такой принцип подбора выдержек времени называется ступенчатым.

Исходным для выбора тока срабатывания максимальной токовой защиты от к. з. является требование, чтобы она надежно работала при повреждениях, но в то же время не действовала при максимальных токах нагрузки и ее кратковременных толчках, вызываемых пуском и самозапуском двигателей, колебанием на­грузки потребителей и другими причинами.

Ток срабатывания защиты находится из соот­ношения, определяющего связь между токами возврата и срабаты­вания токовых реле:

Вторичный ток срабатывания реле Iс.р находится с учетом коэффициента трансформации трансформато­ров тока и схемы включения реле, характеризуемой коэффици­ентом схемы Iсх

Для схемы соединения в звезду (полную или неполную) Iссх = 1. Для схемы с включением реле на разность токов двух фаз .

Чувствительность защиты. Ток срабатывания, выбранный по условию отстройки от нагрузки, проверяется по условию чувствительности защиты

Коэффициент чувствительности для защищаемой линии счи­тается допустимым, если Iк.miн в 1,5 раза больше тока срабаты­вания защиты. Для обеспечения селективности выдержки времени максималь­ных защит выбираются по ступенчатому принципу. Разница между временем действия защит двух смеж­ных участков назы­вается ступенью времени или ступенью селектив­ности:

Величина ступени (Dt) должна быть такой, чтобы при коротком замыкании на каком-нибудь участке сети (например, на линии В) защита предыдущего участка (т. е. на линии А) не успевала сработать.

 

Схемы токовых отсечек

Схемы токовых отсечек по принципу действия аналогичны схемам МТЗ. Отличие ТО по первой зоне от МТЗ заключается в отсутствии органа выдержки времени (рис. 8.5).

Рис.8.5. Схема ТО (первая зона) на постоянном оперативном тока в трехфазном трехрелейном исполнении

Рис.8.6. Схема ТО (первая зона), ТО с выдержкой времени (2 зона) и МТЗ на постоянном оперативном тока в двухфазном двухрелейном исполнении

 

В связи с перечисленными недостатками ТО применяются в виде резервных защит, предназначенных для сокращения времени отключения наиболее тяжелых близких КЗ. При применении ТО защищаемая зона должна быть не менее 15…20 % длины линии.

Ток срабатывания

,

Назначение дуговой защиты.Принцип действия различных устройств дуговой защиты. Устройства дуговой защиты.Рекомендации при монтаже дуговой защиты

Комплектные распределительные устройства напряжением 6-10-35 кВ внутренней и наружной установки, являются одним из наиболее массовых элементов подстанций распределительных электрических сетей и станций, основным достоинством которых являются малые габаритные размеры, высокая степень готовности к монтажу и наладке. Ограниченное время отключения КРУ(Н) при внутренних КЗ через электрическую дугу не должно превышать 1 с, что связано с их малыми габаритными размерами. Данная проблема усугубляется тем, что КРУ, введенные в эксплуатацию в прошлом столетии, как правило, не оснащены полноценной быстродействующей защитой от дуговых КЗ.

При возникновении дугового перекрытия происходит прожигание металла стенок ячеек и перенос повреждения в соседние ячейки. Кроме того, при относительной герметичности современных ячеек и отсутствии разгрузочных клапанов внутреннее избыточное давление при КЗ не только разрушает аппараты, но и значительно деформирует корпус ячейки, что приводит и к механическому разрушению ячейки и ее элементов.

Последствия дугового (КЗ) в распределительных устройствах среднего напряжения могут быть очень тяжелыми. Дуговой разряд способен вывести из строя дорогое оборудование и вызвать продолжительные и дорогостоящие простои. Кроме того, электрическая дуга может нанести тяжелые травмы персоналу.

Дуговой разряд в течение 500 мс способен значительно повредить изоляцию и, таким образом, за 500 мс ячейка полностью выгорает. При длительности дугового разряда менее 100 мс повреждения часто имеют меньший масштаб, а если дуга устраняется меньше чем за 35 мс, повреждения почти незаметны. Существуют два основных вида дуговых защит:

– механическая дуговая защита настраивается на увеличение давления внутри объема ячейки в результате горения дуги – клапан, рамка;

– электронная дуговая защита настраивается на световой поток, появляющийся в момент возникновения дугового замыкания – фототиристор, фотодиод, оптоволокно (ВОД)).

Для исключения ложных срабатываний дуговая защита должна быть выполнена с контролем тока КЗ (пуск МТЗ) или снижения напряжения (пуск ЗМН).

Реле защиты от дуги – это устройство, используемое для уменьшения повреждения оборудования и увеличения безопасности персонала. Устройство дуговой защиты обнаруживает дугу в распределительном устройстве. При обнаружении повреждения реле дуговой защиты отключает выключатель. Устройство дуговой защиты работает намного быстрее обычных систем защиты (МТЗ, ТО и т. д.). Дуговая защита с помощью дугоуловителей и клапанов разгрузки. Для защиты отсека сборных шин по торцам секции КРУ устанавливаются дугоуловители (ДУ). При однорядном размещении двух секций КРУ дугоуловители устанавливаются между секциями. При возникновении в отсеке сборных шин шкафа дуга перемещается (не оставляя никаких следов) по сборным шинам в сторону от источника питания. Добравшись до торцевого шкафа секции, дуга попадает в дугоуловитель. Дуговая защита на фототиристорах. Защита на основе волоконно-оптических датчиков Волоконно-оптические датчики (ВОД), установленные в отсеках высоковольтных шкафов и имеющие практически круговую диаграмму направленности, фиксируют световую вспышку от электрической дуги и передают ее по оптическому волокну в блок детектирования света устройства. При этом, устройство дуговой защиты формирует сигнал на отключение высокого напряжения от распредустройства, тем самым, защищая оборудование от разрушения.

Устройство "ДУГА-МТ" содержит:

– центральный блок «ДУГА-БЦ»;

– волоконно-оптические (ВОД) или фототиристорные (ФТД) датчики дуговых замыканий.

Защита ABB REA10 содержит:

– оптоволоконный датчик, петлевой или радиальный, или линзовый датчик для обнаружения электрической дуги;

– два быстродействующих полупроводниковых отключающих контакта;

– срабатывание по факту наличия только светового сигнала или в сочетании с быстродействующей регулируемой функцией максимального тока с возможностью измерения токов трёх фаз или тока двух фаз и нейтрали;

Диф. отсечка трансформатора

В схеме дифференциальной отсечки отсутствуют какие-либо специальные средства для отстройки от броска тока намагничивания и выравнивания вторичных токов. Ток срабатывания:

I_сз=к_н∙ I_ном, к_н=3÷4

Броски намагничивающего тока в первый момент включения трансформатора могут превышать ток срабатывания дифференциальной отсечки. Однако эти токи очень быстро затухают, что дает возможность отстроиться от них за счет собственного времени действия реле дифференциальной отсечки. Для этого в схеме дифференциальной отсечки применяют выходное промежуточное реле KL (рис. 9.5, б), которое имеет время срабатывания 0,1–0,2 с.

 

Релейная защита БСК. Требования к защите КУ. Выбор параметров срабатывания. Защита конденсаторов плавкими предохранителями, МТЗ, защита от перегрузки, защита от повышения напряжения. Выбор параметров срабатывания.

1) ТО

Токовая отсечка является основной защитой от междуфазных КЗ в батарее.

Ток срабатывания ТО для быстродействующих защит выбирается по условию отстройки от амплитудного тока включения.

Iсз=Кн·Iвкл,

где Кн – коэффициент надежности=1,5

Iвкл – ток включения

Iвкл = Iном·

Iном – номинальный ток БК.

Sкз – мощность кз на шинах в месте установки БК.

Qном – номинальная мощность БК.

Проверяется чувствительность отсечки по току двухфазного КЗ

на выводах при КЗ в минимальном режиме:

Кч = Iк.min/Iсз>=2

Если требуемая чувствительность не выполняется, то дополнительно к ТО предусматривается вторая ступень с выдержкой времени 0,3-0,5с. Ток срабатывания выбирается исходя из обеспечения необходимой чувствительности.

Кч = 2Iсз = Iк.min/2

2) МТЗ

Iсз = Кн·Iном/Кв

Защита от перегрузки токами высших гармоник:

Iсз = 1,3·Iном

3) Защита от замыканий на землю

Выполняется по току нулевой последовательности

4) защита от повышения напряжения

Uсз = 1,1·Uном

tсз = 3…5 мин

5)балансная защита

Используется если батарея конденсаторов собрана из нескольких рядов единичных конденсаторов. Эта защита предназначена для защиты от внутренних повреждений при замыкании оного ряда конденсаторов или когда в ряду поврежден один конденсатор.Балансная защита включается фильтр напряжения нулевой последовательности (разомкнутый Δ-к трансформатора напряжения)

 

Защита предохранителями

Основные характеристики предохранителей, проверка их селективности и чувствительности.

Для расчета защиты сетей и оборудования, выполненной с помощью плавких предохранителей, необходимы следующие данные:

– номинальное напряжение предохранителя;

– максимальный ток КЗ, отключаемый предохранителем;

– номинальный ток предохранителя;

– номинальный ток плавкой вставки предохранителя;

– защитная характеристика предохранителя.

Большинство этих данных указывается в информационных материалах заводов-изготовителей, часть их нормирована ГОСТ.

Основными данными для определения времени сгорания вставки, а следовательно, и селективности последовательно включенных предохранителей являются их защитные характеристики.

Защитной характеристикой предохранителя называется зависимость полного времени отключения (суммы времени плавления вставки и времени горения дуги) от величины отключаемого тока.

Защитная характеристика может задаваться заводами в двух видах: как полное время отключения, равное сумме значений времени плавления вставки и горения дуги, или же отдельно – время плавления вставки и отдельно – время горения дуги. Но на практике обычно используются защитные характеристики в виде полного времени отключения, что допустимо, т. к. разбросы в значениях времени плавления и отключения так велики, что перекрывают неточности расчетов.

Для проверки селективности вставок предохранителей на напряжение ниже 1000 В можно пользоваться следующими уравнениями:

где tм и tб – время отключения тока КЗ вставкой с меньшим и большим номинальными токами при токе трехфазного КЗ в месте установки вставки с меньшим номинальным током.

Выражение (13.1) применяется при разбросе в 50 %, а выражение (13.2) – при разбросе 25 %.

Защита предохранителями сетей до 1000 В от перегрузки

сети напряжением до 1000 В, требующие, кроме защиты от КЗ, защиты от перегрузки. К ним относятся:

– все сети, выполненные проложенными открыто, не защищенными изолированными проводами с горючей оболочкой внутри любых помещений;

– все осветительные сети независимо от конструкции и способа прокладки проводов или кабелей в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, в служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий, в пожароопасных производственных помещениях, все сети для питания бытовых и переносных электроприборов;

– все силовые сети в промышленных предприятиях, в жилых, и общественных помещениях, если по условиям технологического процесса может возникнуть длительная перегрузка проводов и кабелей;

– все сети всех видов во взрывоопасных помещениях и взрывоопасных наружных (вне зданий) установках независимо от режима работы и назначения сети.

Номинальный ток плавкой вставки должен выбираться минимально возможным по условию надежного пропускания максимального тока нагрузки. Практически при постоянной, без толчков, нагрузке номинальный ток вставки Iвс принимается примерно равным максимальному длительному току нагрузки Imax н:

По номинальному току вставки определяется допустимый ток длительной нагрузки Iн.дл для проводника, защищаемого выбранной вставкой

где Кн – коэффициент, который учитывает конструкцию защищаемых вставкой проводников, равный 1,25 [1] для проводников с резиновой и подобной горючей изоляцией, прокладываемых во всех помещениях, кроме невзрывоопасных производственных. Для любых проводников, прокладываемых в невзрывоопасных производственных помещениях, и кабелей с бумажной изоляцией в любых помещениях Кн =1; Кп – поправочный коэффициент; Iн.дл – длительно допустимый ток нагрузки на проводники, проложенные в нормальных условиях.

Если нагрузка имеет характер толчков (например, электродвигатель крана) и продолжительность нагрузки меньше 10 мин, то вводится поправочный коэффициент Кп1. Этот коэффициент вводится для медных проводников сечением не менее 6 мм2 и алюминиевых не менее 10 мм2. Величина его вычисляется по выражению:

где ПВ – выраженная в относительных единицах продолжительность включения, равная отношению времен: включения приемника, например, электродвигателя к полному времени цикла повторно кратковременного режима. Коэффициент Кп1 вводится, если продолжительность включения не более 4 мин, а перерыв между включениями не менее 6 мин. В противном случае величина тока нагрузки принимается как для длительного режима.

При прокладке в одной траншее более одного кабеля вводится поправочный коэффициент Кп2, определяемый также по таблицам [1].

Если температура окружающей среды отличается о нормальной, вводится поправочный коэффициент Кп3, определяемый по таблицам [1].

За нормальные условия приняты: температура окружающего воздуха +25 °С при прокладке проводников в воздухе; температура воды или земли +15 °С при прокладке проводников (кабелей) в земле или воде.

При расчетах на нагрев за максимальную нагрузку принимается наибольшая из средних получасовых нагрузок данного элемента сети.

На основании анализа расчетов и эксплуатации защиты предохранителями сетей до 1000 В от перегрузки можно сделать следующие выводы:

1. Так как шкалы номинальных токов вставок предохранителей разных типов не совпадают, то минимальное допустимое сечение жил проводов и кабелей в некоторых случаях может зависеть от типа защищающих их предохранителей.

2. Минимальное сечение зависит от конструкции и способа прокладки проводов. Например, для нагрузки в 33 А, передаваемой по кабелю с горючей изоляцией, проложенному в воздухе, необходимо сечение не менее 10 мм2. Если ту же нагрузку передавать по кабелю с бумажной изоляцией, проложенному в земле, то необходимо сечение всего 4 мм2.

 

Защита предохранителями асинхронных электродвигателей.

Основным условием, определяющим выбор предохранителей для защиты асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, является отстройка от пускового тока.

Отстройка плавких вставок от пусковых токов выполняется по времени: пуск двигателя должен полностью закончиться раньше, чем вставка расплавится под действием пускового тока.

Опытом эксплуатации установлено правило: для надежной работы вставок пусковой ток не должен превышать половины тока, который может расплавить вставку за время пуска.

Все двигатели разбиты на две группы по времени и частоте пуска.

Двигателями с легким пуском считаются двигатели вентиляторов, насосов, металлорежущих станков и т. п., пуск которых заканчивается за 3–5 с, пускаются эти двигатели редко, менее 15 раз в 1 ч.

К двигателям с тяжелым пуском относятся двигатели подъемных кранов, центрифуг, шаровых мельниц, пуск которых продолжается более 10 с. К двигателям с тяжелым пуском также относятся двигатели, которые пускаются очень часто – более 15 раз в 1 ч. К этой категории относят двигатели с более легкими условиями пуска, но особо ответственные, для которых совершенно недопустимо ложное перегорание вставки при пуске.

Выбор номинального тока плавкой вставки для отстройки от пускового тока производится по выражению:

где Iп.д – пусковой ток двигателя, определяемый по паспорту, каталогам или непосредственным измерением; K – коэффициент, определяемый условиями пуска и равный для двигателей с легким пуском 2,5, а для двигателей с тяжелым пуском 1,6–2.

Для предотвращения перегорания вставок при пуске, что может повлечь за собой работу двигателя на двух фазах и его повреждение, целесообразно во всех случаях, когда это допустимо по чувствительности к токам КЗ, выбирать вставки более грубыми, чем по условию (13.5).

Каждый двигатель должен защищаться своим отдельным аппаратом защиты. Общий аппарат допускается для защиты нескольких маломощных двигателей только в том случае, если будет обеспечена термическая устойчивость пусковых аппаратов и аппаратов защиты от перегрузки, установленных в цепи каждого двигателя.

Поскольку пусковой ток в 5–7 раз превышает номинальный ток двигателя, плавкая вставка, выбранная по выражению (13.5), будет иметь номинальный ток в 2–3 раза больше номинального тока двигателя и, выдерживая этот ток неограниченное время, не может защитить двигатель от перегрузки.

Для защиты двигателей от перегрузки обычно применяют тепловые реле, встраиваемые в магнитные пускатели или в автоматические выключатели.

Если для защиты двигателя от перегрузки и управления им применяется магнитный пускатель, то при выборе плавких вставок приходится учитывать также условие предотвращения повреждения контактов пускателя.

 

Основными достоинствами плавких предохранителей являются простота их конструкции, малая стоимость и возможность обслуживания персоналом невысокой квалификации. При тщательном расчете можно получить удовлетворительную защиту участков сетей и электрооборудования от перегрузки и КЗ в простейших случаях при невысоких требованиях к селективности.

Существующие конструкции предохранителей имеют серьезные недостатки, ограничивающие область их применения. Основные недостатки следующие:

1. Однократность действия – после срабатывания предохранителя необходимо заменить вставку.

2. В условиях эксплуатации часто вместо калиброванных вставок устанавливают случайно оказавшиеся под рукой вставки на другие токи и просто куски проволоки, при этом нарушаются все требования к защите.

3. Форма защитных характеристик вставок неудачна, особенно для защиты трансформаторов. Характеристики имеют большие разбросы. Во многих случаях невозможно обеспечить необходимые селективность и чувствительность.

 

 

Назначение релейной защиты. Этапы развития релейной защиты

Основным назначением РЗ является выявление места возникновения КЗ и быстрое автоматическое отключение выключателей поврежденного оборудования или участка сети от остальной неповрежденной части электрической установки или сети. Кроме повреждений электрического оборудования могут возни-кать нарушения нормальных режимов его работы(перегрузка, замы-кание на землю одной фазы в сети с изолированной нейтралью, выде-ление газа в результате разложения масла в трансформаторе или понижение уровня масла в его расширителе и т. д.). При нарушениях нормальных режимов работы электрического оборудования нет не-обходимости немедленного его отключения, т. к. эти явления не пред-ставляют непосредственной опасности для оборудования и могут са-моустраниться. Таким образом, вторым назначением РЗ является выявление на-рушений нормальных режимов работы оборудования, которые могут привести к аварии, а также подача предупредительных сигналов об-служивающему персоналу или отключение оборудования с выдерж-кой времени.

Согласно требованиям[1], [2] силовое оборудование электро-станций, подстанций и электрических сетей должно быть защищено от КЗ и нарушений нормальных режимов работы устройствами РЗ. Свое название РЗ получила от основного элемента схем защи-ты– реле, что в переводе с французского означало «перекладная ло-шадь». В настоящее время термином«реле» обозначается широкая группа автоматических приборов и устройств, используемых в РЗ, ав-томатике, телемеханике и других отраслях техники.

В РЗ под термином «реле» понимается автоматическое уст-ройство, которое приходит в действие(срабатывает) при опреде-ленном значении воздействующей на него входной величины, кото-рая называется уставкой реле. Так, реле максимального тока при увеличении тока в контролируемой цепи(куда включена токовая обмотка этого реле) до заданного значения, называемого током сра-батывания или уставкой, замыкает своими контактами управляемую электрическую цепь. Под устройством РЗ подразумевается совокупность реле, при-боров и вспомогательных элементов, которые при повреждениях и ненормальных режимах работы оборудования должны действовать на отключение электрооборудования или на сигнал.

 

Реле впервые было разработано и построено русским ученым П. Л. Шиллингом в1830–1832 гг. Это реле составляло основную часть вызывного устройства в разработанном им телеграфе.

Основные этапы развития техники РЗА следующие:

• Для защиты электрооборудования от КЗ до конца XIX в. при-менялись плавкие предохранители.

• В1901 г. появляются индукционные реле тока.

• В1908 г. разрабатывается дифференциальный токовый принцип.

• В1910 г. появляются токовые направленные защиты.

• В начале20-х гг. разработаны первые дистанционные защиты.

• В1923–1928 гг. предпринимаются первые шаги по использо-ванию для защиты электронных устройств.

• В1932 г. была разработана дистанционная защита на электрон-ных лампах.

• В70-е гг. началось широкое применение для РЗА электронных устройств, выполненных на дискретных полупроводниковых приборах.

• В80-е гг. началось применение микроэлектронных устройств РЗА на интегральных микросхемах.

• В начале90-х гг. и по настоящее время– внедряется новое по-коление устройств РЗА, построенное на микропроцессорной элемент-ной базе.

Таким образом, в настоящее время в электроэнергетических сис-темах одновременно эксплуатируются устройства РЗА, построенные

на различной элементной базе: электромеханические реле, блоки ре-ле, шкафы и панели на интегральных микросхемах малой и средней

степени интеграции(логические элементы и операционные усилите-ли), а также защиты на микропроцессорной технике.