МДК.02.02 Релейная защита и  автоматика электрооборудования электрических станций сетей и систем

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

краевое государственное бюджетное

профессиональное образовательное учреждение

«Дивногорский гидроэнергетический техникум имени А.Е. Бочкина»

 

Пособие по релейной защите

 

по

 

МДК.02.02 Релейная защита и  автоматика электрооборудования электрических станций сетей и систем

 

 

В рамках профессионального модуля

ПМ.02 «Эксплуатация электрооборудования электрических станций, сетей и систем»

 

 

для специальности:

13.02.03 «Электрические станции, сети и системы»

 

Дивногорск

Г.

 

Рассмотрена и одобрена    

на заседании комиссии

профессионального цикла

специальности  

«Электрические станции, сети и системы»                                         

Протокол № ____                                                                                

от «____» ________ 2020г.                                                                                     

Председатель комиссии

_____________ Е.Л. Филина

УТВЕРЖДАЮ:

Заместитель директора

по учебной работе

___________ Е.А. Боровенко

«____» ___________2020 г.

 

 

Материал практических работ для профессионального модуля разработан на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – ФГОС) по специальности среднего профессионального образования (далее - СПО) 13.02.03 «Электрические станции, сети и системы».

 

Организация-разработчик: краевое государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования (среднее специальное учебное заведение) «Дивногорский гидроэнергетический техникум».

 

Разработчик: Докин В.В. преподаватель.

Содержание

№	Раздел. Тема	стр
1	Раздел 1. Общие сведения о релейной защите	5
1.1	Назначение релейной защиты	5
1.2	Автоматический токовый выключатель	7
2	Элементы релейной защиты	11
2.1	Измерительные трансформаторы	11
2.1.1	Трансформаторы напряжения	11
2.1.2	Трансформаторы тока	16
2.1.3	Схемы соединения трансформаторов тока	19
2.2	Пусковые органы.	23
2.2.1	Токовые реле.	23
2.2.2	Реле сопротивления.	28
2.2.3	Направленное реле времени	30
2.2.4	Газовая защита трансформатора.	33
2.2.4	Реле частоты	36
2.3	Логические органы	37
2.4	Вспомогательные реле	38
2.4.1	Электромеханическое реле времени.	38
2.4.2	Электронное реле времени	39
2.4.3	Промежуточные реле	41
3	Источники оперативного тока	43
3.1	Постоянный оперативный ток	43
3.2	Переменный оперативный ток	43
4	Схемы релейных защит	44
4.1	Метод расчёта несимметричных электрических систем	44
4.2	Понятия о действии максимальных токовых защит	46
4.2.1	Токовая отсечка	46
4.2.2	Максимальная токовая защита	48
4.2.3	Токовая защита нулевой последовательности ТЗНП	51
4.2.4	Максимальная токовая защита с блокировкой минимального напряжения	54
4.2.5	Токовая защита обратной последовательности ТЗОП.	55
4.3	Схема защиты от повышения напряжения	57
4.4	Дифференциальная продольная защита	57
4.4.1	Продольная дифференциальная защита линий	57
4.4.2	Продольная дифференциальная защита трансформаторов	59
4.4.3	Принцип работы дифференциальных реле с торможением ДЗТ	62
4.4.4	Продольная дифференциальная защита генератора	64
4.5	Дифференциальная токовая защита шин	67
5	Дистанционная защита	69
5.1	Общие сведения о ДЗ	69
5.2	Принцип действия защиты	70
5.3	Работа дистанционной защиты в линиях с двухсторонним питанием	74
5.4	Применение дистанционной защиты	74
6	Резервирование действия релейной защиты и выклю-чателей	75
6.1	Необходимость и способы резервирования	75
7	Защита электродвигателей	77
7.1	Общие сведения	77
7.1.1	Конструкция асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором	77
7.1.2	Применение асинхронных электродвигателей	77
7.1.3	Аварйные ситуации при работе электродвигателей	79
7.2	Защита электродвигателей небольшой мощности	80
7.2.1	Автоматические выключатели для защиты электродвигателей	80
7.3	Защита мощных электродвигателей	82
7.3.1	Типы защит	82
7.3.2	Внутренняя тепловая защита, встраиваемая в обмотки	82
7.3.3	Защита от многофазных КЗ	85
7.3.4	Защита от перегрузки	85
7.3.5	Защита минимального напряжения	86
7.3.6	Продольная дифференциальная защита электродвигателя	88
7.4	Защита синхронных электродвигателей	90
7.4.1	Общие сведения об синхронном двигателе	90
7.4.2	Защиты, применяемые на синхронных электродвигателях	91
7.4.3	Защита от асинхронного режима	92
7.5	Комплектные конденсаторные установки	93
7.5.1	Общие сведения о комплектных конденсаторных  установках	93
7.5.2	Защита конденсаторных батарей	95
	Приложение 1. Дифференциально-фазная высокочастотная защита ЛЭП	97
	Приложение. Обозначения контактов релейной защиты	100
	Список используемой литературы	101

 

1.Общие сведения о релейной защите.

 

1.1.Назначение релейной защиты.

Назначение – выявление места КЗ и быстрое отключение поврежденного участка от неповрежденной части а также подает сигнал дежурному персоналу.

Виды повреждений.

Рис. 1. Виды повреждений в электроустановках.

 

Пример изменения тока и напряжения в сети при КЗ.

В нормальном режиме:

Дано: Iн=100А, Хл=10 Ом, Хг=5 Ом, Ег=12000 В, тогда

Напряжение на шинах нагрузки

U н= E г- I н×Хг- I н×Хл=12000-100×5-100×10=10500 В.

На шинах генератора

U г= U г= E г- I н×Хг=12000г-100×5=11500 В

I н

ℓ к

~

Ег

Хг

нагрузка

U Н

U Г

Хл

В случае КЗ, допустим на середине линии, сопротивление линии до точки КЗ будет в два раза меньше Хлк=10/2=5 Ом,

тогда ток КЗ увеличится от 100А до I кз=Ег/(Хг+Хлк)=12000/(5+5)=1200 А.

Напряжение в точке КЗ стане U к=0, напряжение на шинах нагрузки также U н=0, напряжение на шинах генератора:

U г= E г- I кз×Хг=12000-1200×5=6000 В, т.е. напряжение на шинах генератора понизится почти в два раза.

Хлк

I кз

~

Ег

Хг

U Н =0

U К =0

U Г

С увеличением тока при КЗ в активных сопротивлениях обмотки генератора и в линии Σr по закону Джоуля-Ленца выделяется много тепла Q = k·I кз²·Σ r · t, где t –время протекания тока Iкз.

Из формулы видно, что количество выделяемого тепла зависит от времени протекания тока Iкз и его величины.

 

Длительное протекание тока I кз вызывает разрушения обмоток генераторов и проводов, что в итоге приводит:

• к большим затратам на восстановление оборудования,

• к нарушению питания потребителей,

• к нарушению устойчивости параллельной работы генераторов электростанции.

Вывод: короткое замыкание нужно как можно быстрее устранять.

Достигается это немедленным отключением участка сети, где произошло КЗ. Справиться с этим может только релейная защита.

Аппараты, осуществляющие защиту от коротких замыканий:

- плавкие предохранители,

- электромагнитные реле,

- автоматические выключатели с электромагнитным расцепителем.

 

Пример простейшей токовой защиты.

ток I

ток I к нагрузке

Рис.2. Простейший автоматический электромагнитный выключатель.

При увеличении тока нагрузки потребителя больше нормального одновременно возрастает ток в цепи катушки электромагнита. Электромагнит 1 притягивает якорь 2, при этом рычаг 5 освобождает защёлку 6. Пружина 7 быстро размыкает контакты 8 выключателя. Пружина 3 служит для удержания рычага 5 и защёлки 6 в замкнутом исходном состоянии.

 

Элементы релейной защиты.

Пусковые органы.

Логические органы.

Вспомогательные органы

Исполнительные.

Рис.5. Структура защиты.

ТА – трансформатор тока,

ТV- трансформатор напряжения,

ИЧ – измерительный орган,

ЛЧ – логический орган,

ИспЧ – исполнительный орган

Трансформаторы напряжения

Служат для понижения высоковольтного напряжения до стандартного линейного значения 100 В. С этой целью электрический ток, с высоковольтных проводов, подается на первичную обмотку с большим числом витков. В соответствие с правилами безопасности один из выходов вторичной обмотки обязательно должен быть заземлен.

По конструкции данные устройства можно разделить на однофазные и трехфазные трансформаторы.

 

Рис. 6. Электромагнитная схема трансформатора напряжения.

Трансформаторы напряжения имеют классы точности:

 0.2, 0.5, 1, 3.

0.2 – для подключения точных приборов.

0.5 – для присоединения счётчиков денежного расчёта.

1 - для всех технических измерительных приборов.

3 – для релейной защиты.

Д -для дифференциальной защиты.

 

Фазное напряжение вторичной обмотки U _2Ф =100/ √ 3 В.

К вторичной обмотке параллельно подключаются измерительные приборы типа вольтметры, ваттметры и реле напряжения.

Наибольшая точность работы трансформатора напряжения достигается при большом сопротивлении нагрузки. Поэтому число подключаемых приборов ограничено номинальной мощностью вторичных обмоток трансформатора.

 

Рис.7. Схема подключения трансформатора напряжения.

1-первичная обмотка с числом витков ω₁, 2-сердечник, 3-вторичная обмотка с числом витков ω₂, F-предохранители.

 

Так выглядит однофазный тр-р напряжения типа НОМ-10.

Н-напряжения, О-однофазный, М-масляное охлаждение.

 

Так выглядит трёхфазный трансформатор напряжения типа

НТМИ-10. Н-напряжения, Т-трёхфазный, М-масляное охлаждение, И-измерительный.

 

Рис. 8. Схема соединения обмоток трёхфазного трансформатора напряжения НТМИ-10.

 

Обмотка высокого напряжения соединена в звезду,

Одна вторичная обмотка соединена в звезду (Uф=100/√3В, Uл=100В В. К этой обмотке подключаются измерительные приборы и реле напряжения. Другая обмотка дополнительная на выходе которой U=100/3В (разомкнутый треугольник).

 

 

НКФ-220, К-колонковый, Ф-фарфоровая изоляция.

 

 

 

Расположение трансформаторов напряжения на ОРУ.

 

 

По напряжению установки

Трансформаторы тока

Служат для понижения первичного тока до приемлемого

 (1А, 5А) уровня, для подключения измерительных приборов тока и реле тока. Также трансформатор тока обеспечивает гальваническую развязку между высоким и низким напряжением для безопасности обслуживающего персонала.

 

Трансформаторы тока имеют классы точности 0.2, 0.5, 1, 3, 10.

0.2 – для подключения точных приборов.

0.5 – для присоединения счётчиков денежного расчёта.

1- для всех технических измерительных приборов.

3 и 10 – для релейной защиты.

 

 

Рис.9. Схема подключения трансформатора тока.

 

   

Буквенные обозначения:

· Т — трансформатор тока;

· Ф — с фарфоровой изоляцией;

· Н — наружной установки;

· К — каскадный, с конденсаторной изоляцией или катушечный;

· П — проходной;

· О — одновитковый стержневой;

· Ш — одновитковый шинный;

· В — с воздушной изоляцией, встроенный или с водяным охлаждением;

· Л — с литой изоляцией;

· М — маслонаполненный, модернизированный или малогабаритный;

· Р — для релейной защиты;

· Д — для дифференциальной защиты;

· З — для защиты от замыканий на землю.

Например. ТФЗМ-10, Т-тока, Ф-фарфоровая изоляция, З-для защиты от замыканий на землю, М-маслонаполненный.

 

 

Особенности эксплуатации трансформаторов тока.

По термической стойкости

где

t отк - время отключения КЗ в сек

I тер – ток термической устойчивости в кА из каталога ТТ

t тер - время термической стойкости ТТ в сек из каталога.

Пусковые органы.

Пусковые органы – используются реле, они подключаются к измерительным трансформаторам и непрерывно измеряют токи, напряжение, мощность и сопротивление защищаемого оборудования, реагируют на возникновение КЗ и нарушение нормального режима работы.

Токовые реле.

Токовые реле – электромагнитные реле, включенные на ток сети (непосредственно или через трансформаторы тока).

Токовые реле должны иметь по возможности малое потребление мощности. Обмотки токовых реле рассчитываются на длительное прохождение токов нагрузки и кратковременное – токов КЗ

Реле РТ–40.

Ток срабатывания регулируется плавно изменением натяжения пружины. Обмотка реле состоит из двух секций, что позволяет путём параллельного и последовательного включений изменять пределы регулирования тока срабатывания. При последовательном соединении число витков возрастает, увеличивается точность, диапазон уменьшается в 2 раза.

Обозначение реле РТ–40/0,2 – диапазон токов срабатывания – 0,05...0,2 А;

В справочниках по реле указываются: пределы уставок, термическая стойкость, коэффициент возврата, потребляемая мощность.

 

Внешний вид реле РТ-40.

 

Реле РТ-40 без крышки

 

 

Реле сопротивления.

Принцип действия.

Реле сопротивления является основным органом дистанционной защиты, оно измеряет сопротивление линии до места КЗ.  Реле KZ замеряет напряжение и ток в месте установки защиты и производит вычисление сопротивление линии Zр=Uр/Iр от места установки защиты до точки КЗ.

Рис.10. Схема подключения реле сопротивления.

 

Принцип действия электромагнитного реле сопротивления.

В нормальном режиме Zрн=Uрн/Iрн реле не срабатывает. При возникновении КЗ в месте установки защиты понижается напряжение до Uрк и увеличивается ток реле до Iрк, в итоге сопротивление ZК уменьшается до сопротивления Zркз=Uрк/Iрк и реле ZK срабатывает, так как Zрн>Zркз. Реле настраивают на сопротивление срабатывания Zср<Zркз.

Рис.11. Электромагнитное реле полного сопротивления.

 

Устройство электромагнитного реле сопротивления.

Реле состоит из двух электромагнитов 1 и 2, стального подвижного коромысла 3, закреплённого на оси 6, контактов 4 и противодействующей пружины 5. Обмотка Т питается током от трансформатора тока линии, обмотка Н питается от трансформатора напряжения на шинах подстанции. На коромысло 6 действуют моменты:

- от тока в линии на замыкание контактов и

- от напряжения на размыкание ,

- от противодействующий момент пружины

В нормальном режиме моменты и реле не срабатывет.

При КЗ в линии ток резко повышается, что приводит к увеличению момента и , при этом контакты реле замыкаются.

Устройство электронного реле сопротивления.

На практике чаще применяются электронные схемы реле сопротивления рис.12.

Рис.12. Электронная схема реле сопротивления.

 

Принцип действия этих реле основан на сравнении абсолютных величин двух U_I и U_II напряжений.

Где коэффициенты  k1 и k4>0

 

Реле состоит из:

- преобразующих устройств 1 и 2,

- выпрямителей 3 и 4,

- схемы сравнения 5,

- реагирующего органа 6 (нуль-индикатора).

В качестве органа 6 используется поляризованное реле.

 

Направленное реле мощности.

Реле мощности предназначены для использования в составе схем РЗ в качестве чувствительного органа, реагирующего на знак направления мощности, к месту где возникло КЗ на защищаемом участке сети (см. рис.13).

Необходимость в применении направленных защит возникает в сетях с двусторонним питанием, Защита в этих сетях должна не только реаrировать на появление тока КЗ, но для обеспечения селективности должна также учитывать направление мощности КЗ. В защищаемой линии (или, иначе rоворя, фазу тока в линии относительно напряжения на шинах).

Рис.13. Векторная диаграмма реле.

 

   Электротехническая промышленность изготовляет реле направления мощности двух типов:

- индукционные с цилиндрическим ротором (РБМ-170, РБМ-270);

- микроэлектронные (РМ-1, РМ-12).

       

Принцип действия индукционного реле времени.

Индукционные реле изготовляют с использованием 2-х обмоток, одна из которых Ip подключается к ТТ, а вторая Uр к зажимам ТН (см. рис. 14).

При прохождении во вторичной цепи токов каждый из токов формирует собственные магнитные потоки Фн, Фт.

   Конструктивно данное реле состоит из магнитопровода (сердечника) с выступающими полюсами. Между полюсами сердечника установлен стальной сердечник, имеющий цилиндрическую форму, и ротор из алюминиевого сплава, который может оборачиваться. На роторе закреплен контактный мостик. При направлении потока мощности КЗ от шин в линию мостик замыкает контакты.

Для возврата контактов конструкцией предусмотрена специальная противодействующая пружина.

 

 

Рис.14. Индукционные реле мощности с цилиндрическим ротором.

       

   Обмотка 4 питается напряжением Uр=Uс/Kн, а обмотка 5 ­

током Ip == Ic/Kт, rде и Uc и Ic ­ напряжение и ток сети (защищае--

мoro элемента). Ток Iн=Up/Zн В обмотке 4 создает маrнитный по­

ток Фн. Ток Iр, проходящий по обмотке 5, в свою очередь создает маrнит­ный поток Фт.

На рис. 15 изображена векторная диаrрамма маrнитных потоков Фн и Фт. За исходный для ее построения принимается вектор

напряжения Uр. Ток Iн сдвинут по фазе относительно напряжения

Uр на уrол α, а ток Ip ­на уrол φр.

Уrол α определяется индуктивным и активным сопротивлением

обмотки 4, питаемой напряжением. Уrол φр зависит от внешних параметров сети и схемы присоединения реле.

Маrнитные потоки Фн и Фт изображены на диаrрамме совпадаю-

щими с создающими их токами Iн и Iр.

Рис.15. Векторная диаграмма реле мощности.

 

Из векторной диаrраммы следует, что поток Фн и Фт, а также

и токи Iн и Iр сдвинуты по фазе на уrол ѱ= α-φр и что уrол ѱ

меняется с изменением φр. При взаимодействии магнитные потоки Фн и Фт образуют электромагнитный момент Мэ=k₁·Фн·Фт·sin ѱ.

Так как Uн≡Фн, Iр≡ Фт, а ѱ= α-φр,

то получаем Мэ= k₁·Uн·Iр·sin(α-φр)=k₁·Sр·sin(α-φр).

Выводы.

1. Электромаrнитный момент реле Мэ пропорционален мощности Sp на зажимах реле.

2. Знак электромаrнитноrо момента реле определяется знаком

sin(α-φр) и зависит от значения φр. Синус, а следователь-

но, и Мэ положительны, коrда уrол ѱ= α-φр в пределах от 0⁰ до 180⁰ и отрицательны, если Ф меняется от 180 до 360°,

­ Таким образом реле мощности определяет направление тока в линии.

Мощность срабатывания реле. Срабатывание реле происходит при

условии, что электромаrнитный момент Мэ преодолеет сопротивление пружины Мп и трения Мт. Наименьшая мощность на зажимах реле, при которой оно срабатывает, называется мощностью срабатывания Sc.p. У современных индукционных реле направления мощности мощность срабатывания при уrле максимальной чувствительности колеблется от 0,2 до 4ВА.

 

   Принцип работы микроэлектронных oснoвaннoro на фазочувствительной схеме (рис. 16).

Рис. 16. Блок-схема микроэлектронного реле направления мощности.

 

Реле состоит: из суммирующих устройств 1, выпрямителей Вl и В2, схемы сравнения абсолютных значений UI и UII ­ 3 и исполнительнoro opraнa 4.

Принцип действия основан на на сравнении величин двух напряжений UI и UII, построенная по блок-схеме (рис. 16). В качестве схемы сравнения принята довольно распространенная схема баланса напряжений, а в качестве нуль-индикатора 4 поляризованное реле.

На вход сумматоров подаётся напряжение Uр=Uс/Kн и ток

Ip= Ic/Kт, rде и Uc и Ic ­ напряжение и ток сети. На выходе сумматоров получаются напряжения UI=Uр+kIр и UII=Uр-kIр. После выпрямления на схему сравнения 3 подаются напряжения UI и UII.

Эти напряжения в контуре схемы сравнения направлены встречно, в результате чеrо Uвых= UI-UII. Реле будет действовать, если UI>UII.

Рис. 17. Векторная диаграмма реле.

 

Из этих диаrрамм следует, что при КЗ на защищаемой линии

(в точке К1) коrда мощность направлена от шин в линию и имеет

положительныЙ знак, модуль вектора UI>UII. Поэтому Uвых>0 и реле срабатывает. при КЗ на соседней линии (в точке К2, см. рис.17) мощность направлена к шинам подстанции и имее­т отрицательный знак реле не срабатывает.

 

Оценка газовой защиты

   Достоинства:

1. Простота;

2. Высокая чувствительность;

3. Малое время действия при значительных повреждениях.

 

Газовая защита является наиболее чувствительной защитой трансформаторов от повреждений его обмоток и особенно витковых замыканий, на которые дифференциальная защита реагирует только при замыкании большого числа витков, а МТЗ и отсечка не реагируют совсем.

Недостатки:

1. Не действует при повреждениях на выводах трансформатора;

2. Должна выводиться из работы после доливки масла.

Применение.

Обязательно устанавливается на трансформаторах мощностью 6300 кВА и выше, а также на трансформаторах 1000-4000 кВА не имеющих дифференциальной защиты или отсечки и если МТЗ имеет выдержку времени более 1 секунды. При наличие быстродействующих защит, её применение допускается. На внутрицеховых трансформаторах мощностью 630 кВА и выше обязательна к применению, независимо от наличия других быстродействующих защит.

 

Реле частоты.

Реле частоты РЧ применяют в устройствах релейной защиты и автоматики для контроля за частотой сети. Частота является одним из важнейших показателей качества электроэнергии. Как известно, частота переменного тока в сети должна поддерживаться в пределах 50±0.2 Гц. Снижение частоты происходит при возникновении дефицита активной мощности, когда мощность нагрузки больше чем мощность генерируемая электростанциями

 

Принцип действия реле РЧ-1 основан на измерении фазы тока относительно питающего напряжения в цепи с последовательно соединенными индуктивностью и емкостью. Известно, что индуктивное сопротивление увеличивается при повышении частоты и уменьшается при её снижении. Емкостное сопротивление, наоборот, - уменьшается при повышении частоты и увеличивается при ее снижении см. рис.21.

Если при последовательном соединении емкости и индуктивности их сопротивления равны, то результирующее сопротивление цепи чисто активное и ток в ней совпадает по фазе с приложенным напряжением. Такое явление называется резонансом напряжений, а частота, при которой он возникает, называется резонансной.

Цепочку сопротивлений L-C-R настраивают на резонансную частоту, при которой реле должно сработать.

 

 

Рис.21. Схема последовательной цепи.

 

Внешний вид реле частоты.

 

 

Логические органы.

 

Воспринимают команды пусковых органов и в зависимости от их сочетания, по заданной программе производят заранее предусмотренные операции.

   Логическая часть релейной защиты реализует следующие логические функции:

• выдержку времени (задержку сигнала);

• конъюнкцию (логическое умножение);

• дизъюнкцию (логическое сложение);

• инверсию.

Перечисленные функции осуществляются в релейно-контактных схемах релейной защиты путём применения определённых схем соединения. Например, конъюнкция или функция «И» реализуется в виде последовательного соединения контактов, дизъюнкция или функция «ИЛИ» – в виде параллельного соединения контактов. Функция «Выдержка времени» требует применения специального реле времени.

В цифровых защитах логические функции реализуются в контроллерах (микроЭВМ).

Вспомогательные реле.

Типы вспомогательных реле:

В ремени,

указательные (для сигнализации);

промежуточные (передающие, на отключение выключателей).

РВ-200.

Выдержку времени создаёт встроенный часовой механизм.

Электронное реле времени.

Современные электронные реле представляют собой автоматический выключатель, принцип подачи сигнала с выхода которого регулируется настройкой R – C цепочки, параметрами микросхем или полупроводниковых элементов. Наиболее простым вариантом является совместная работа конденсатора и резистора, приведенная на рис. 24:

В зависимости от соотношения омического сопротивления резистора и емкости конденсатора, время заряда последнего и будет определять время срабатывания реле Р.

 

Uc

ЕДС

Кр2

tср

Ic

t

П

i р

Р

R р

Кр1

Кпо

С2

С3

С1

R з

+

i з

На сигнал

Рис.24. Упрощенная схема электронного реле времени.

 

Пусковой орган (например реле тока) срабатывает и замыкает свои контакты Кпо. Конденсатор С₁ заряжается в течении времени tср. После полного заряда конденсатора С₁ срабатывает реле Р и замыкает контакты Кр1 на разряд конденсатора и контакты Кр2 на сигнал. Переключателем П можно подбирать нужную выдержку времени подбором конденсаторов С.

 

Электронные модели обладают рядом весомых преимуществ, в сравнении с другими типами реле:

· сравнительно небольшие размеры;

· высокая точность срабатывания;

· широкий диапазон регулировки – от десятых долей секунд до часов или суток;

· автоматическое управление – удобная система программирования и ее визуальное отображение на дисплее.

 

Промежуточные реле.

 

Применяются, когда необходимо одновременно замыкать несколько независимых цепей или когда требуется реле с мощными контактами для замыкания размыкания цепей с большим током.

Промежуточные реле по способу включения подразделяются на реле параллельного и последовательного включения.

 

Рис. 25. Электромагнитное реле.

 

 

Реле промежуточные передают действие измерительных реле на отключение выключателя и служат для осуществления взаимной связи между элементами релейной защиты. Марки электромагнитных реле:

- постоянного тока: (РП-23, РП-24),

- реле переменного тока – (РП-25, РП-26),

- постоянного тока с за-медлением при срабатывании или отпадании – (РП-251, РП-252),

-электронные на интегральных микросхемах - (РП-18).

 

Источники оперативного тока

Оперативный ток – питает цепи дистанционного управления выключателями, оперативные цепи релейной защиты, автоматики.

 

Основное требование к источникам оперативного тока – надежность, напряжение источников оперативного тока и их мощность должны иметь достаточную величину как для действия релейной защиты, так и для отключения выключателей.

Постоянный оперативный ток

 

Источниками данного тока являются аккумуляторные батареи напряжением 110, 220 В. Для повышения надежности сеть постоянного тока секционируется. Аккумуляторные батареи являются самым надежным источником питания. К недостаткам можно отнести высокую стоимость, необходимость в зарядных агрегатах, сложную сеть постоянного тока.

 

Рис.28. Схема постоянного оперативного тока.

Переменный оперативный ток

       

Источниками служат измерительные трансформаторы тока и напряжения, а также трансформаторы собственных нужд, подключаемые на ток и напряжение самой сети.

   Трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд не пригодны для питания цепей релейной защиты при КЗ – так как напряжение в сети при этом резко снижается.

           Чаще всего используется комбинированное питание от трансформаторов тока и напряжения.

 

Рис.29. Схема переменного оперативного тока.

Схемы релейных защит.

 

Защит.

Из всех видов защиты по надёжности лидирует токовая отсечка.

Токовые защиты подразделяются на МТЗ, в которых для обеспечения селективности используется выдержка времени, и токовые отсечки, где селективность достигается выбором тока срабатывания. Таким образом, главное отличие между разными типами токовых защит в способе обеспечения селективности.

Токовая отсечка.

Токовая отсечка – это разновидность максимальной токовой защиты с ограниченной зоной действия, предназначенная для быстрого отключения короткого замыкания.

 

 

Рис. 31. Схема токовой отсечки.

 

Токовые реле КА1, КА2 и КА3 питаются от трансформаторов тока ТА1, ТА2, и ТА3.

 

При 3-хфазном КЗ срабатывают все три реле. При 2-х фазном и однофазном КЗ срабатывает реле тех фаз, на которых случилось КЗ.

 

Схема срабатывает на все виды КЗ и через промежуточное реле KL1 подаёт оперативный ток на катушку отключения выключателя YAT.

 

Эта защита называется токовой отсечкой, так как действует быстро без выдержки времени.

 

Применяется токовая отсечка на линиях 6 – 35 кВ.

 

L (км)

Рис. 32. Схема сети с токовыми отсечками и диаграммами токов КЗ.

 

Iк=f(L) – зависимость тока КЗ Iк от длины линии L(км). Чем ближе ток КЗ Iк к шинам подстанции В, тем больше ток КЗ.

Зона действия – зона В-Б, которую гарантированно защищает токовая отсечка.

 

Отсечки бывают мгновенные и с малой выдержкой времени до 0,6 секунд. Отличие отсечки от МТЗ в отсутствии у токовой отсечки реле времени.

 

Ток срабатывания отсечки Iсз отстраивается от максимального значения тока КЗ в конце защищаемой линии:

Где kн – коэффициент надёжности или коэффициент запаса характеризует погрешность реле тока, для РТ-40 kн=1.2-1.3

 

Ток срабатывания реле:

где k_СХ – коэффициент схемы, учитывающий схему соединения вторичных обмоток трансформаторов тока, для соединений звезда и неполная звезда k_СХ=1, для соединения в треугольник k_СХ=√3.

n_Т – коэффициент трансформации трансформатора тока.

Коэффициент чувствительности отсечки рассчитывается по выражению:

I_{К.МАХ(В)} – максимальное значение тока КЗ для подстанции В. Коэффициент k_Ч не должен превышать k_Ч ≤1.5.

Зоны действия МТЗ.

 

W2

W1

В

А

Рис. 34. Отстройка защит линий по времени срабатывани