Лекция 2 Тема: «Элементная база релейной защиты.»

Элементные базы. В практике современного реле строения используются три типа элементных баз:

электромеханическая, которая может использоваться для осуществления всех функциональных частей и органов РЗ в виде электромеханических реле:

полупроводниковая, которая может использоваться для осуществления всех функциональных частей и органов РЗ в виде полупроводниковых элементов, аналоговых и цифровых микросхем;

микропроцессорная, которая может использоваться для осуществления измерительной и логической частей РЗ на базе микроЭВМ или многопроцессорных систем, основным элементом которых являются микропроцессоры.

Основные элементы РЗ. Устройство РЗ состоит из реле, соединенных между собой по определенной схеме.

Реле, условно показанное на рис. 1. а, представляет собой автоматически действующий аппарат, реагирующий на изменение подводимой к его входу электрической величины X (тока, напряжения или их функций). При определенном зна­чении входной величины X, называемой параметром срабаты­вания Х_ср, реле приходит в действие - срабатывает. При этом на его выходе скачком появляется выходной сигнал (обычно в виде напряжения или тока), воздействующий на подключенную к выходным зажимам реле цепь управления каким-либо устройством, например другим реле или приводом силового выключателя.

В технике РЗ длительное время применяются реле с комму­тирующими контактами - электромеханические, имеющие подвижные части. В последние годы широкое распространение получают более совершенные реле - бесконтактные, статические без подвижных частей, выполняемые на полупроводниковых элементах. У первых; при срабатывании подвижная система приходит в действие, контакты К замыкаются (рис. 1, б) и подают на управляемую ими цепь напряжение от специ­ального источника питания (ИП). Под действием этого напря­жения в управляемой цепи возникает ток . У вторых (бесконтактных) реле при срабатывании на выходе реле возникает сигнал в виде напряжения , вызывающий появление тока в управляющей цепи (рис. 1, в). На рис. 1, г приведена характерная для обоих видов реле зависимость выходного сигнала Y от входного X: , которая называется про­ходной характеристикой. Входной сигнал, при котором реле срабатывает, обозначен Х_ср.

Рис. 1. К пояснение принципа действия РЗ: а – структурная схема реле; б - принцип действия РЗ с электромеханическим реле; в) принцип действия РЗ со статическим реле; г.д - проходная характеристика реле

Если после срабатывания реле X начнет уменьшаться (пунктирная линия на рис. 1, г), то до некоторого значения Х_в.р Y остается неизменным. Но как только X станет равным Х_во, выходной сигнал скачком снижается до начального уровня Y_н, и реле возвращается в исходное состояние. Значение Х_в называется величиной возврата реле.

Скачкообразное изменение выходного сигнала в реле называют дискретным, а проходную характеристику - релейной.

Виды устройств РЗ

Все РЗ делятся на основные и резервные. Основными называются РЗ, обеспечивающие отключение повреждений в пределах защищаемого элемента с требуемыми быстротой и чувствительностью. Резервными . называются РЗ, осу­ществляющие резервирование основной РЗ в случае ее отказа или вывода из работы и защиту следующего участка в случае отказа его РЗ или выключателя.

По способу обеспечения селективности действия РЗ подразделяются на два вида. Имеются РЗ, зона действия которых не выходит за пределы защищаемого объекта. Они выполняются без выдержки времени и называются РЗ с абсолютной селективностью. Другая группа РЗ действует при КЗ как на защищаемом элементе, так и за его пределами. Их селективность обеспечивается подбором выдержек времени. Такие РЗ называют защитами с относительной селективностью.

По принципу действия измерительных органов, определя­ющих факт возникновения КЗ и место его нахождения, разли­чают группы РЗ, реагирующие на следующие факторы: увели­чение тока, уменьшение сопротивления, появление разности токов по концам защищаемого участка, изменение фаз тока относительно напряжения.

Классификация

По способу подключения реле бывают:

• Первичные (прямое включение в цепь защищаемого элемента) (рис. 2, в, г).

• Вторичные (включение через измерительные трансформаторы тока, напряжения) (рис. 2, а, б),.

Рис. 2. Схемы включения реле: а,б – вторичных; в,г –первичных

По исполнению реле бывают:

• Электромеханические, с подвижными элементами и контактными системами.

• Статические, без подвижных элементов и контактов (электронные, микропроцессорные).

По назначению реле подразделяются на:

• Измерительные реле (тока, напряжения, сопротивления, мощности, частоты, температуры, уровня) могут быть максимальные или минимальные.

• Логические реле (промежуточные, двухпозиционные, времени, сигнальные).

Для измерительных реле характерно наличие опорных (образцовых) элементов в виде калиброванных пружин, источников стабильного напряжения, тока и т.п. Они входят в состав реле и воспроизводят заранее установленные значения (называемые уставкой) какой-либо физической величины, с которой сравнивается контролируемая величина. Измерительные реле обладают высокой чувствительностью (воспринимают даже не значительные изменения контролируемого параметра) и имеют высокий коэффициент возврата (отношение величины срабатывания и возврата). Максимальные реле срабатывают при повышении контролируемого параметра, а минимальные – при понижении.

Логические реле служат для размножения импульсов, полученных от других реле, усиления этих импульсов и передачи команд другим аппаратам (промежуточные реле), создания выдержек времени между отдельными операциями (реле времени), и для регистрации действия как самих реле, так и других вторичных аппаратов (указательные реле).

По способу воздействия на выключатель:

• Реле прямого действия подвижная система которых механически связана с отключающим устройством коммутационного аппарата (РТМ, РТВ).

• Реле косвенного действия, которые управляют цепью электромагнита отключения.

Основные виды релейной защиты:

• Максимальная токовая защита (МТЗ).

• Направленная максимальная токовая защита.

• Газовая защита (ГЗ).

• Дифференциальная защита.

• Дистанционная защита (ДЗ).

• Дифференциально-фазная (высокочастотная) защита (ДФЗ)

Принцип действия и устройство отдельных защит будут рассмотрены далее.

Если назначением релейной защиты является в первую очередь отключение оборудования, то в функции электроавтоматики входит его включение. В чистом виде к электроавтоматике относят автоматическое повторное включение (АПВ) и автоматическое включение резервного питания или механизма (сокращенно автоматический ввод резерва — АВР).

Существуют также некоторые виды технологической электроавтоматики, обслуживающиеся персоналом служб РЗА.

К ним относят:

− автоматическое регулирование возбуждения генераторов и синхронных двигателей (АРВ);

− автоматическое регулирование положения переключателя РПН силового трансформатора (АРНТ);

− автоматическую настройку дугогасящих катушек компенсации емкостного тока замыкания на землю в сети 6-35кВ (АРК);

− автоматическую регулировку батареи статических конденсаторов;

− автоматику охлаждения силовых трансформаторов;

− автоматическую самосинхронизацию генераторов;

− автоматический частотный пуск гидрогенераторов (АЧП);

− определение места повреждения линий электропередачи (ОМП).

Кроме этого существует противоаварийная режимная автоматика.

К ней относят:

− автоматическую частотную разгрузку (АЧР);

− автоматическое включение потребителей, отключенных действием АЧР, после восстановления частоты (ЧАПВ);

− автоматическое регулирование частоты и активной мощности (АРЧМ);

− дополнительная автоматическая разгрузка по напряжению (ДАРН);

− дополнительная автоматическая разгрузка по току (ДАРТ).