Виды повреждений и ненормальных режимов в сетях электроснабжения и электроустановках.

Назначение релейной защиты. Требования, предъявляемые к релейной защите

Назначением релейной защиты (РЗ) является выявление поврежденного элемента и быстрейшее его отключение от энергосистемы. Кроме того, устройства релейной защиты должны предупреждать повреждение элемента энергосистемы в случае возникновения ненормального и опасного для него режима работы (перегрузка, неполнофазный режим и др.).

Основные требования, предъявляемые к устройствам релейной защиты:

· Селективность — способность устройства релейной защиты выявить и отключить именно поврежденный элемент энергосистемы, а не какой-либо иной, хотя при наличии короткого замыкания нарушается нормальная работа многих элементов энергосистемы.

· Быстродействие — способность релейной защиты в кратчайший промежуток времени (лучше всего мгновенно) выявить и отключить поврежденный элемент энергосистемы.

· Чувствительность — способность устройства релейной защиты четко отличать режим короткого замыкания любого вида (трехфазное, двухфазное, однофазное короткое замыкание) от всевозможных, даже утяжеленных режимов работы защищаемого объекта при отсутствии короткого замыкания.

· Надежность — отсутствие отказов или ложных срабатываний релейной защиты, что обеспечивается как функциональной, так и аппаратной надежностью устройства защиты.

Устройства релейной защиты реагируют, естественно, на значения параметров режима защищаемого объекта (ток, напряжение, направление мощности и др.). По способу обеспечения селективности устройства релейной защиты подразделяются на две группы: с относительной селективностью и с абсолютной селективностью. Селективность защит первой группы обеспечивается выбором значений параметров срабатывания (уставок) защиты, а селективность защит второй группы обеспечивается принципом их действия, т.е. защиты с абсолютной селективностью по принципу своего действия не реагируют на внешние по отношению к защищаемому объекту КЗ. К защитам с относительной селективностью относятся в основном токовые и дистанционные защиты, а к защитам с абсолютной селективностью продольные и поперечные дифференциальные защиты, направленные защиты с высокочастотной блокировкой, дифференциально-фазные защиты, а также защиты, реагирующие на неэлектрические параметры (газовая защита трансформатора, дуговая защита шин и др.).

Виды повреждений и ненормальных режимов в сетях электроснабжения и электроустановках.

Повреждения в электрической системе чаще всего возникают на линиях сетей. Повреждения в обмотках электрических машин, и особенно таких аппаратов, как трансформаторы и автотрансформаторы, бывают реже, иногда имеют специфический характер, обусловленный их выполнением (межвитковые КЗ) и могут привести к тяжелым последствиям.

При многофазных КЗ в поврежденных линиях протекают большие токи, которые должны отключаться релейной защитой.

Однофазные КЗ представляют для системы в целом также тяжелый вид повреждения, хотя и не такой опасный с точки зрения устойчивости и сохранения нагрузки, чем многофазные КЗ. Поэтому установка достаточно быстродействующей защиты от этого вида повреждения является также необходимой. Защита может действовать на отключение трех фаз или только одной поврежденной с последующим ее автоматическим повторным включением.

Однофазные КЗ характеризуются появлением симметричных составляющих всех последовательностей. Особенно эффективным оказывается использование для защиты от коротких замыканий на землю слагающих нулевой последовательности (независимость от рабочих токов, напряжений и т. п.)

При однофазном замыкании на землю в сетях с малым током замыкания на землю искажаются только фазные напряжения. Треугольник междуфазных напряжений остается неизменным. Поэтому к фазам нагрузки продолжают подводиться нормальные напряжения и бесперебойная работа потребителей не нарушается. Токи в месте пробоя имеют небольшие значения и быстро произвести большие нарушения не могут.

Таким образом, однофазные замыкания при правильно поддерживаемом режиме заземления нейтрали непосредственной опасности для потребителей и сети в целом не представляют. Поэтому защиту от замыкания на землю в рассматриваемых сетях выполняют обычно действующей только на сигнал. В наиболее простом виде – это устройства контроля изоляции, устанавливаемые на шинах питающих установок (например, на шинах низшего напряжения 6-10 кВ понизительных подстанций).

Режим не является опасным видом повреждения и допускается работа в течении двух часов.

В сетях с изолированной нейтралью опасным видом повреждения является двойное замыкание на землю.Требует немедленного отключения. Целесообразно автоматически отключать только одно место пробоя. При этом предполагается, что пробой во втором месте может самоликвидироваться или будет устранен обслуживающим персоналом.

Отключение одного места повреждения повышает надежность электроснабжения потребителей. Обеспечение отключения по возможности одного места повреждения (примерно в 2/3 случаев) осуществляется посредством двухфазного (а не трехфазного) исполнения защит.

Двойные замыкания на землю возникают обычно в местах с ослабленной изоляцией, в основном вследствие перенапряжений, появляющихся в системе при однофазных замыканиях на землю.

При отказе в работе части фаз автоматических выключателей (характерно для воздушных выключателей с пофазным приводом) может возникнуть разрыв фазы.

Разрыв фазы линии в отличие от КЗ непосредственной опасности для системы может не представлять и не требовать немедленной ликвидации, однако появляющиеся при этом составляющие токов и напряжений обратной и нулевой последовательности могут обусловить ряд нежелательных последствий. Поэтому разрыв фазы в ряде случаев было бы желательно автоматически селективно ликвидировать (так часто и удается делать, если разрыв сочетается с КЗ на том же участке).

Некоторые типы защит обратной и нулевой последовательности воспринимают появление несимметрии от разрыва подобно КЗ на том же участке и вне его. Если их срабатывание недопустимо, должны приниматься соответствующие меры.

Ненормальные режимы

1) Перегрузки или КЗ, возникающие где-либо на других элементах системы, обуславливающие сверхтоки (то есть токи превышающие номинальные для данной линии).

Приводят к нагреву машин и аппаратов, оказывают термическое воздействие и ускоренный износ проводов. От сверхтоков, вызванных внешними КЗ, обычно используется защита, действующая как резервная в случаях отказа защит или выключателей поврежденного элемента. При сверхтоках перегрузки немедленного отключения не требуется. Необходима сигнализация.

2) Колебания напряжения и токов при качаниях и нарушениях синхронизма. Повышения или понижения напряжения.

Наиболее часто интенсивные качания возникают вследствие недостаточно быстрого отключения КЗ в системе. В наиболее тяжелых случаях возможно возникновение кратковременного или затяжного нарушения синхронизма.

Опасный режимы, контролируются устройствами автоматики.

3) Понижение частоты.

Опасный режим, контролируется устройством автоматики – автоматической частотной разгрузкой.

Основные виды повреждений и ненормальных режимов работы сетей приведены в таблице 1.