Презентация "Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем" – проект, доклад

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Тема: Токовые защиты

Принципиальная (полная) схема дает полное представление об электрическом устройстве данного прибора. На принципиальной схеме в виде условных графических обозначений показываются все электрические элементы, входящие в состав прибора. Структурные схемы, не выявляя существа работы, показывают лишь структуру устройства и взаимосвязь между отдельными частями. Структурные схемы устройств РЗиА разбиваются на отдельные части, которые изображаются в виде прямоугольников с соответствующими обозначениями.

Схемы защит

Функциональная схема помогает понять процессы, происходящие в отдельных узлах (блоках) устройства. Она является переходной от структурной к принципиальной. На ней подробно изображаются те части, которые необходимы для понимания описываемых процессов, а второстепенные элемент или узлы изображаются в виде прямоугольников. Монтажная схема – это схема, которая показывает внешние и внутренние соединения между конструктивно законченными узлами изделия. На монтажных схемах реле, приборы, зажимы и соединяющие их провода располагаются, как на панели, и маркируются.

Графические обозначения реле и контактов

KA – реле тока. KV – реле напряжения. KT – реле времени. KL – промежуточное реле. KH – указательное реле. KW – реле мощности. KF – реле частоты. YAC – электромагнит включения. YAT – электромагнит отключения. SQ – вспомогательный контакт выключателя.

Обозначение элементов на схемах РЗ

Токовые защиты приходят в действие при увеличении тока в защищаемом элементе сверх определенного значения. В качестве реле, реагирующих на возрастание тока, служат максимальные токовые реле. Токовая защит ЛЭП выполняется, как правило, трехступенчатой: 1-я ступень: токовая отсечка без выдержки времени (мгновенная токовая отсечка – МТО). 2-я ступень: токовая отсечка с выдержкой времени (ТО ВВ). 3-я ступень: максимальная токовая защита (МТЗ).

Токовые защиты

Структурная схема токовых защит

Токовая отсечка без выдержки времени

Токовые отсечки – это быстродействующие защиты максимального типа, селективность действия которых обеспечивается за счет ограничения зоны действия.

Выбор тока срабатывания токовой отсечки для радиальной линии с односторонним питанием

Зоны действия токовой отсечки

Чувствительность токовой отсечки

Выбор тока срабатывания токовой отсечки для магистральной линии

Выбор тока срабатывания токовой отсечки для линии с двусторонним питанием

Первое условие: Второе условие:

Схема токовой отсечки без выдержки времени

Неселективные отсечки – это токовые защиты максимального типа, которые могут действовать при повреждениях не только в пределах контролируемого объекта, но и за его пределами. Селективность действия обеспечивается за счет ограничения зоны действия и введения выдержки времени. Применяется в качестве 2-й ступени токовой защиты. Основное назначение токовой отсечки с ВВ – обеспечение защиты всей линии и шины приемной подстанции совместно с первой ступенью токовой защиты.

Токовая отсечка с выдержкой времени

Расчет токовой отсечки с выдержкой времени

Условие согласования отсечек по времени:

Ток срабатывания защиты:

Ступень селективности:

где tо.в. – время отключения выключателя; tп1, tп2 – погрешности во время действия защиты А1 и А2; tзап – время запаса.

Схема токовой отсечки с выдержкой времени

Применяется в качестве 3-й ступени токовой защиты. Максимальная токовая защита предназначена для ближнего и дальнего резервирования. Селективность ее действия обеспечивается выбором выдержки времени.

Максимальная токовая защита

Выдержки времени МТЗ: а – зависимая; б – ограниченно зависимая; в – независимая.

Выбор выдержки времени МТЗ

Выбор выдержки времени МТЗ с независимой времятоковой характеристикой

Выдержки времени МТЗ с независимой характеристикой выбираются по ступенчатому принципу, с увеличением выдержки времени по мере приближения к источнику питания.

Выбор выдержки времени МТЗ с ограниченно-зависимой времятоковой характеристикой

Преимущества: Отключение близких КЗ с малой выдержкой времени при обеспечении селективности в случае КЗ на соседней линии; Отсутствие отдельных реле времени; Удобное согласование с пусковыми характеристиками электродвигателей. Недостатки: Большие выдержки времени в минимальных режимах работы; Необходимость подстройки уставок защит по мере развития СЭС.

Выбор тока срабатывания МТЗ

Рассмотрим выбор тока срабатывания МТЗ на примере защиты А1, установленной на линии Л1. УАПВ – устройство автоматического повторного включения. УАВР – устройство автоматического включения резерва.

Уставки МТЗ должны обеспечивать: несрабатывание защиты на отключение защищаемой линии при послеаварийных перегрузках; согласование действия с защитами последующих и предыдущих элементов; необходимую чувствительность.

а) Отключение с выдержкой времени близкого трехфазного КЗ на отходящем элементе (КЗ в точке K2).

Самозапуском называется восстановление нормальной работы электропривода без вмешательства персонала после кратковременного перерыва электроснабжения или глубокого снижения напряжения. Увеличение рабочего тока при самозапуске учитывается коэффициентом самозапуска kсзп.

Ток возврата – максимальный ток в обмотке реле, при котором оно возвращается в исходное состояние. Коэффициент возврата:

Ток срабатывания реле:

б) Восстановление питания действием АПВ после бестоковой паузы (КЗ в точке K1 с успешным АПВ).

в) Автоматическое включение дополнительной нагрузки при срабатывании АВР (отключение Л2). kсзпIраб max2 – дополнительная нагрузка, подключаемая к Л1 с учетом самозапуска затормозившихся электродвигателей Л2 при перерыве питания; k'Iраб max1 – нагрузка линии Л1 с учетом самозапуска затормозившихся электродвигателей Л1 при провале напряжения.

Чувствительность КЗ проверяется по выражению: где Iкз.min – минимальный ток КЗ (металлическое двухфазное КЗ при минимальном режиме работы СЭС) при КЗ: в конце основной зоны защиты (защищаемая линия Л1, КЗ в точке K1, ближнее резервирование) Kч ≥ 1,5. в конце резервной зоны защиты (смежная линия, КЗ в точке K2, дальнее резервирование) Kч ≥ 1,2.

Схема трехступенчатой токовой защиты

Трехфазное КЗ в зоне действия первой ступени защиты (токовая отсечка без выдержки времени): Срабатывают пусковые органы всех ступеней защиты KA1-9 и замыкают свои контакты KA1.1-1.9. Замыкаются цепи питания реле KL, KT1, KT2. Срабатывает реле KL (т.к. имеет наименьшее время срабатывания по сравнению с KT1, KT2) и замыкает свои контакты KL1. Замыкается цепь питания электромагнитна отключения выключателя YAT. Выключатель отключается. Ток уменьшается до 0 (защищаемое присоединение отключено) и пусковые органы защит KA1-9 возвращаются в исходное состояние (размыкаются контакты KA1.1-1.9), реле KT1, KT2 обесточиваются, не успев доработать свои выдержки времени.

Порядок работы трехступенчатой токовой защиты

Алгоритм работы:

МТЗ с блокировкой (пуском) по напряжению

Токовые отсечки реагируют на увеличение тока контролируемого объекта. Селективность токовых отсечек обеспечивается за счет ограничения их зоны действия. Токовые ступенчатые защиты, представляющие собой сочетания токовых отсечек и максимальной токовой защиты, обеспечивают быстрое отключение коротких замыканий. По принципу действия токовые ступенчатые защиты не обеспечивают требование селективности в кольцевых сетях и в радиальных сетях с несколькими источниками питания. Принцип действия максимальной токовой защиты основан на фиксации увеличения тока при возникновении анормального режима или короткого замыкания. Селективность МТЗ обеспечивается введением выдержки времени на срабатывание. МТЗ отличается простотой, надежностью, невысокой стоимостью. В качестве характерных недостатков МТЗ следует отметить: малое быстродействие; недостаточная чувствительность в сильно нагруженных и протяженных линиях; невозможность правильной работы в кольцевых сетях и в радиальных сетях с несколькими источниками питания.

Выводы