Основные требования, предъявляемые к релейной защите

/. ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТЕ ОТ К. 3.

а) Селективность

Селективностью или избирательностью защиты называется способность защиты отключать при к. з. только поврежденный участок сети.

На рис. 1-4 показаны примеры селективного отключения повреж­дений. Так, при к. з. в точке К₁ защита должна отключить повреж­денную линию выключателем В_в, т. е. выключателем, ближай­шим к месту повреждения. При этом все потребители, кроме питавшихся от поврежденной линии, остаются в работе.

В случае к. з. в точке К₂ при селективном действии защиты должна отключаться поврежденная линия I, линия II остается в работе. При таком отключении все потребители сети сохраняют питание. Этот пример показывает, что если подстанция связана с сетью несколькими линиями, то селективное отключение к. з. на одной из линий позволяет сохранить связь этой подстанции с сетью, обеспечив тем самым бесперебойное питание потребителей.

Таким образом, селективное отключение повреждения является основным условием для обеспечения надежного электроснабжения потребителей. Неселективное действие защиты приводит к разви­тию аварий. Как будет показано ниже, неселективные отключения могут допускаться, но только в тех случаях, когда это диктуется необходимостью и не отражается на питании потребителей.

б) Быстрота действия

Отключение к. з. должно производиться с возможно большей быстротой для ограничения размеров разрушения оборудования, повышения эффективности автоматического повторного включения линий и сборных шин, уменьшения продолжительности снижения напряжения у потребителей и сохранения устойчи­вости параллельной работы генераторов, электростанций и энергосистемы в целом. Последнее из перечисленных условий является г л а в н ы м.

Допустимое время отключения к. з. (1-2, б) по условию сохра­нения устойчивости зависит от ряда факторов. Важнейшим из них является величина остаточного напряжения на шинах электростан­ций и узловых подстанций, связывающих электростанции с энерго­системой. Чем меньше, остаточное напряжение, тем вероятнее нару­шение устойчивости и, следовательно, тем быстрее нужно отклю­чать к. з. Наиболее тяжелыми по условиям устойчивости являются трехфазные к. з. и двухфазные к. з. на землю в сети с глухозаземленной нейтралью (рис. 1-2, а и г), так как при этих повреждениях происходят наибольшие снижения всех междуфазных напряжений.

В современных энергосистемах для сохранения устойчивости требуется весьма малое время отключения к. з. Так, например, на линиях электропередачи 300—500 кВ необходимо отключать повреждение за 0,1—0,12 с после его возникновения, а в сетях 110—220 кВ — за 0,15—0,3 с. В распределительных сетях 6 и 10 кВ, отделенных от источников питания большим сопротивлением, к. з. можно отключать со временем примерно 1,5—3 с, так как они не вызывают опасного понижения напряжения на генераторах и не влияют поэтому на устойчивость системы. Точная оценка допус­тимого времени отключения производится с помощью специальных расчетов устойчивости, проводимых для этой цели.

В качестве приближенного критерия (меры) необходимости применения быстродействующих защит Правила устройства элек­троустановок (ПУЭ) [Л. 1] рекомендуют определять остаточное напряжение на шинах электростанций и узловых подстанций при трехфазных к. з. в интересующей нас точке сети. Если остаточное напряжение получается меньше 60% номинального, то для сохранения устойчивости следует применять быстрое отключение повреждений, т. е. применять быстродействующую защиту.

Полное время отключения повреждения t_отк складывается из времени работы защиты t₃ и времени действия выключателя t_в, разрывающего ток к. з., т. е. t_откл =t_a+ t_в. Таким образом, для ускорения отключения нужно ускорять действие как защиты, так и выключателей. Наиболее распространенные выключатели действуют со временем 0,15—0,06 с.

Чтобы обеспечить при таких выключателях указанное выше требование об отключении к. з., например, с t =0,2 с, защита должна действовать с временем 0,05—0,12 с, а при необходимости отключения с t = 0,12 с и действии выключателя с 0,08 с время работы защиты не должно превышать 0,04 с.

Защиты, действующие с временем до 0,1—0,2 с, считаются быстродействующими. Современные быстродействующие защиты могут работать с временем 0,02—0,04 с.

Требование быстродействия является в ряде случаев определя­ющим условием, обеспечивающим устойчивость параллельной ра­боты электростанций и энергосистем.

Создание селективных быстродействующих защит является важной и трудной задачей техники релейной защиты. Эти защиты получаются достаточно сложными и дорогими, поэтому они должны применяться только в тех случаях, когда более простые защиты, работающие с выдержкой времени, не обеспечивают требуемой быстроты действия.

В целях упрощения допускается применение простых быстро­действующих защит, не обеспечивающих необходимой селектив­ности. При этом для исправления неселективности используется АПВ, быстро включающее обратно неселективно отключившийся участок системы.

в) Чувствительность

Для того чтобы защита реагировала на отклонения от нормаль­ного режима, которые возникают при к. з. (увеличение тока, сни­жение напряжения и т. п.), она должна обладать определенной чувствительностью в пределах установленной зоны ее действия. Каждая защита (например, I на рис. 1-5)должна отключать повреж­дения на том участке АВ, для защиты которого она установлена (первый участок защиты I), и, кроме того, должна действовать при к. з. на следующем, втором участке ВС, защищаемом защи­той II. Действие защиты на втором участке называется дальним резервированием. Оно необходимо для отключения к. з. в том случае, если защита II или выключатель участка ВС не сработает из-за неисправности. Резервирование следующего участка является важным требованием. Если оно не будет выполняться, то при к. з. на участке ВС и отказе его защиты или выклю­чателя повреждение останется неотключенным, что приведет к нарушению работы потребителей всей сети.

Действие защиты I при к. з. на третьем участке не требуется, так как при отказе защиты третьего участка или его выключателя должна подействовать защита II. Одновременный отказ защиты на двух участках (третьем и втором) маловероятен, и поэтому с таким случаем не считаются.

Некоторые типы защит по принципу своего действия не рабо­тают за пределами первого участка. Чувствительность таких защит должна обеспечить их надежную работу в пределах первого участка. Для обеспечения резервирования второго участка в этом случае устанавливается дополнительная защита, называемая резервной.

Каждая защита должна действовать не только при металли­ческом к. з., но и при замыканиях через переходное сопротивление, обусловливаемое электрической дугой.

Чувствительность защиты должна быть такой, чтобы она могла подействовать при к. з. в минимальных режимах системы, т. е. в таких режимах, когда изменение величины, на которую реаги­рует защита (ток, напряжение и т. п.), будет наименьшей. Напри­мер, если на станции А (рис. 1-5) будет отключен один или несколько генераторов, то ток к. з. уменьшится, но чувствительность защит должна быть достаточной для действия и в этом минимальном режиме.

Таким образом, чувствительность защиты должна быть такой, чтобы она действовала при к. з. в конце установленной для нее зоны в минимальном режиме системы и при замыканиях через электри­ческую дугу.

Чувствительность защиты принято характеризовать коэф­фициентом чувствительности к_ч: Для защит, реагирующих на ток к. з.,

г) Надежность

Требование надежности состоит в том, что защита должна безотказно работать при к. з. в пределах установленной для нее зоны и не должна работать неправильно в режимах, при которых ее работа не предусматривается.

Требование надежности является весьма важным. Отказ в работе или неправильное действие какой-либо защиты всегда приводит к дополнительным отключениям, а иногда к авариям системного значения.

Например, при к. з. в точке К (рис. 1-6) и отказе защиты В1 сработает защита ВЗ, в результате чего дополнительно отклю­чаются подстанции // и ///, а при неправильной работе в нормальном режиме защиты В4 в результате отключения линии Л4 поте­ряют питание потребители подстанций /, //, /// и IV. Таким обра­зом, ненадежная защита сама становится источником аварий.

Надежность защиты обеспечивается простотой схемы, умень­шением в ней количества реле и контактов, простотой конструк­ции и качеством изготовления реле и другой аппаратуры, качест­вом монтажных материалов, самого монтажа и контактных соеди­нений, а также уходом за ней в процессе эксплуатации.

В последнее время ведутся разработки методики оценки и ана­лиза надежности устройств релейной защиты с помощью теории вероятности [Л. 33],

В СССР общие принципы выполнения релейной защиты регла­ментируются ПУЭ [Л. 1], типовые схемы релейной защиты и их расчет — «Руководящими указаниями по релейной защите» [Л. 2-61].

II. ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТАМ ОТ НЕНОРМ АЛЬПЫ X РЕЖИМОВ

Эти защиты, так же как и защиты от к. з., должны обладать селективностью, достаточной чувствительностью и надежностью. Но быстроты действия от этих защит, как правило, не требуется.

Время действия защиты от ненормальных режимов зависит от характера режима и его последствий. Часто ненормальные режимы носят кратковременный характер и ликвидируются сами, например кратковременная перегрузка при пуске асинхронного электродвигателя. В таких случаях быстрое отключение не только не является необходимым, но может причинить ущерб потребите­лям. Поэтому отключение оборудования при ненормальном режиме должно производиться только тогда, когда наступает действитель­ная опасность для защищаемого оборудования, т. е. в большинстве случаев с выдержкой времени.

В тех случаях, когда устранение ненормальных режимов может произвести дежурный персонал, защита от ненормальных режимов может выполняться с действием только на сигнал.

Дата добавления: 2014-12-23