Лекция №15-16 Релейная защита в системе электроснабжения предприятия Назначение, требования и принципы релейной защиты

Система электроснабжения промышленного предприятия образована множеством электроустановок, в процессе эксплуатации которых по различным причинам могут возникать повреждения, грозящие аварией, порчей дорогостоящего оборудования и материалов или расстройством сложного технологического процесса. Развитие повреждения может быть приостановлено быстрым отключением поврежденного участка при помощи специальных устройств релейной защиты. Наиболее опасный вид повреждений - короткие замыкания, при которых релейная защита действует на отключение. Таким образом основное назначение релейной защиты состоит в быстром отключении поврежденного участка от неповрежденной части электрической сети.

Кроме повреждений могут иметь место ненормальные режимы работы: перегрузка, падение напряжения, понижение частоты, выделение газа или понижение уровня масла в расширителе трансформатора, замыкание на землю одной фазы в сети с изолированной нейтралью и др. При этом нет необходимости в немедленном отключении оборудования, так как эти явления не представляют непосредственной опасности для оборудования и могут самоустраняться. В этом случае преждевременное отключение может принести вред, а не пользу. Второе назначение релейной защиты - воспринимать нарушения нормальных режимов работы оборудования, давать предупредительнй сигнал обслуживающему персоналу или производить отключение оборудования с выдержкой времени.

Требования к релейной защите: быстродействие; селективность или избирательность; чувствительность; надежность.

Быстродействие- быстрое отключение поврежденного участка, предотвращающее или уменьшающее размеры повреждения и расстройство работы потребителей неповрежденной части. В основном время отключения находится в пределах 0,06-0,15 с, когда напряжение понижается в неповрежденной части до 60-70 % от номинального допускается 0,5-1 с (рис. 14.1).

Селективность или избирательность- способность защиты определять место повреждения и отключать только ближайший к нему выключатель. Если по какой-либо причине ближайший к месту повреждения участок не отключится, то должен отключиться выключатель следующий к источнику питания.

Рис. 14.1. Пояснение принципа быстродействия релейной защиты при коротком замыкании (КЗ)

Различают защиты с абсолютной селективностью, относительной и неселективные.

Защиты с абсолютной селективностью срабатывают на участке, где они установлены. Обычно принцип их действия основан на сравнении комплексов токов или их фаз в начале и конце защищаемого участка. К таким защитам относится, например, дифференциальная (быстродействующая защита). Защиты с относительной селективностью срабатывают при коротком замыкании как на защищаемом участке, так и на предыдущем (защиты с выдержкой времени: токовые, токовые направленные, дистанционные). Неселективные защиты предусматривают специально.

Принцип селективности релейной защиты можно пояснить на примере схемы рис. 14.2. При коротком замыкании в точке К1 должен отключиться с помощью средств релейной защиты выключатель Q2, что обеспечивает селективность. Если одновременно сQ2 релейная защита отключит иQ4 (теряет питание двигательM1),а то иQ5, то теряют питание все двигатели. Такое действие и называется неселективным.

Чувствительность- способность релейной защиты реагировать на возможные повреждения при минимальных режимах работы системы электроснабжения (минимальное изменение воздействующей величины) характеризуется коэффициентом чувствительности:

где I⁽²⁾_{к (min)}- минимальное значение тока двухфазного короткого замыкания в конце защищаемого участка;I_{с з}- ток срабатывания защиты.

Для токовых отсечек К_чдолжен быть больше 2, для максимальных токовых защит К_ч> 1,5.

Надежность- свойство правильно и безотказно действовать на отключение поврежденного оборудования (обеспечивается возможно более простой схемой).

Рис. 14.2. Пояснение принципа селективности

Хотя электроника получает широкое распространение, релейная зашита, основанная на электромеханических реле остается основной на многих предприятиях. Проходная характеристика такой релейной защиты - релейная, элементы которой имеют различные свойства при одной основной характеристике (рис. 14.3). При достижении параметра Х_вхзначения Х_{вх.сраб}реле срабатывает, замыкает свои контакты и появляется параметр Х_вых. С уменьшением Х_вхдо значения Х_возврреле возвращается в исходное состояние.

Рис. 14.3. Релейная характеристика