Вся электротехника России без посредников
Как работают релейная защита и автоматика
Первые эксперименты человека с электричеством и созданием цепей для прохождения тока сопровождались короткими замыканиями и неисправностями, во время которых приобретался опыт и знания, выявлялись закономерности протекающих процессов и вырабатывались правила эксплуатации.
На основе анализа допущенных ошибок начали создаваться устройства, предохраняющие оборудование и людей от электрического воздействия. Первыми такими приборами стали плавкие предохранители, которые перегорали при создании критических нагрузок, разрывая цепи электрического тока.
Более сложные защитные конструкции начали массово внедряться после 1891 года, когда в России по проекту Михаила Осиповича Доливо-Добровольского успешно транспортировали 220 кВт электрической энергии на 175 км с КПД в 77% на основе трехфазной системы напряжения, разработанной этим же ученым.
В основу работы защит был положен принцип реле — устройств, которые постоянно отслеживают какой-либо электрический параметр сети, а при достижении им критических величин срабатывают: резко меняют свое первоначальное состояние, коммутируя электрическую схему.
Первые устройства защит выполнялись на основе электромеханических конструкций реле, а специалистов, занимающихся их эксплуатацией стали называть термином «релейщики», который действует до настоящего времени.
Созданная в энергосистеме на основе постоянно приобретаемого опыта служба релейной защиты и автоматики (РЗА) занимается попутно другими сложными процессами:
системами управления, включающими местные, дистанционные и удаленные способы;
блокировками определенных устройств;
цепями сигнализации, позволяющими анализировать происходящие в сети события;
измерениями различных электрических величин в действующих схемах;
анализом качества произведенных замеров на основе метрологических эталонов;
некоторыми другими функциями.
Принципы построения схемы защитных устройств
Довольно громоздкая и сложная первоначальная база на основе электромеханических конструкций постоянно совершенствуется и модифицируется. Для работы защит вводятся новые технические разработки. В современных энергетических комплексах успешно сочетаются электромагнитные, индукционные, статические — полупроводниковые и микропроцессорные устройства.
Их объединяет практически не меняющийся базовый алгоритм процессов, который модернизируется для каждого конкретного случая. Основные функции защиты демонстрирует структурная схема.
Основные функции защитных устройтсв
Блок наблюдения
Его основная функция сводится к мониторингу происходящих электрических процессов в системе на основе замеров от измерительных трансформаторов тока и/или напряжения.
Выходные снимаемые сигналы с блока могут прямо передаваться логической схеме для сравнения с заданными пользователем величинами отклонений от номинальных значений, называемых уставками либо первоначально преобразовываться в цифровую форму.
Блок логики
Здесь осуществляется сравнение входящих сигналов с граничными характеристиками уставок. Малейшее совпадение между ними приводит к выдаче команды на срабатывание защит.
Блок исполнительный
Он постоянно поддерживается в готовности к срабатыванию по командам логического блока. При этом происходят переключения в схеме электроустановки по заранее предусмотренному алгоритму, исключающему повреждения оборудования и получение электротравм персоналом.
Блок сигнализации
Происходящие в системе процессы совершаются так быстро, что человек не способен их воспринимать своими органами. Для фиксации совершенных событий устанавливаются сигнальные устройства, которые используют методы визуального, звукового воздействия с сохранением в памяти схемы произошедших изменений.
Во всех конструкциях сигнализации перевод ее состояния после работы в исходное положение выполняется разово вручную оператором, что исключает потерю информации о работе защит автоматикой.
Принципы работы защит
Очень серьезное отношение к надежности и безопасности использования электроэнергии определило основные требования, которым должны отвечать системы релейной защиты. Однако они тоже являются техническими устройствами, а значит: обладают возможностями нарушения правильной работоспособности.
Отказ систем РЗА возможен при:
неисправностях внутри защит;
излишних срабатываниях, когда действие исполнительного органа не требуется;
ложной работе при отсутствии повреждений электрической системы.
Для исключения отказов в процессе эксплуатации проводится разработка проекта, монтаж, наладка с вводом в работу и обслуживание устройств релейной защиты с учетом выработанных требований к РЗА по:
избирательности с учетом иерархии схемы;
быстродействию, определяемому временем срабатывания;
чувствительностью к пусковым факторам;
надежностью работы.
Принцип селективности
Другое распространенное его название — избирательность. Эта характеристика позволяет точно выявить и локализовать место проявившейся неисправности в структурированной сети с любой иерархией.
К примеру, генератор передает электрическую энергию многим потребителям, расположенным на участках №1, 2 и 3, оборудованных своими защитами 1-2, 3-4 и 5 соответственно. При возникновении короткого замыкания внутри конечного потребителя на участке №3, токи повреждения пройдут по всем защитам схемы от источника.
Однако, в данной ситуации имеет смысл отключать конечный участок с поврежденным электродвигателем, оставляя в работе все действующие устройства. С этой целью вводятся разные уставки релейной защиты для каждой цепи на стадии проекта схемы.
Защитные устройства участка 5 должны раньше почувствовать токи неисправности и быстрее обеспечить их аварийное отключение от генератора. Поэтому в приведенной схеме величины уставок по току и времени на каждом участке уменьшаются от генератора к потребителю с соблюдением принципа: чем ближе к месту повреждения, тем выше чувствительность.
При этом выполняется принцип резервирования, учитывающий возможность отказа любых технических устройств, включая защитные системы более низкого уровня. Это значит: при неисправности защит 5 участка 3 короткое замыкание должны отключить устройства РЗА №4 или 5 линии №2, которые, в свою очередь, страхуются защитами участка №1.
Принцип быстродействия
Время отключения повреждения складывается минимум из двух факторов:
1. срабатывания защиты;
2. работы привода выключателя.
Первый параметр можно регулировать от минимального значения, обусловленного конструкцией защиты и количеством используемых элементов. Такими методами создается задержка времени на срабатывание включением в схему специальных регулируемых реле. Она используется для более дальних защит.
Близкорасположенные к месту повреждения устройства должны настраиваться на работу с минимально возможными интервалами времени на срабатывание.
Принцип чувствительности
Эта характеристика позволяет определять виды расчетных повреждений и анормальных ситуаций энергосистемы внутри действующей зоны защит.
Чувствительность устройств РЗА
Для определения ее численного выражения вводится коэффициент Кч, вычисляемый отношением минимальной величины тока КЗ для участка к значению тока срабатывания.
При этом устройства РЗА работают правильно при Icз<Iкз min.
Оптимальное значение коэффициента чувствительности лежит в пределах 1,5-2.
Принцип надежности
Для его определения введены термины:
безотказной работы;
ремонтопригодности;
долговечности;
сохраняемости.
Каждый из них имеет свои критерии оценки.
Надежность устройств РЗА
Эксплуатация и обслуживание устройств релейной защиты рассматривают три варианта надежности по функциям срабатывания:
1. при внутренних коротких замыканиях в защищаемой зоне;
2. во время прохождения внешних КЗ за пределами рабочего участка;
3. в режимах без повреждений.
При этом надежность подразделяют на:
эксплуатационную;
аппаратную.
Противоаварийное управление
Любой блок релейной защиты не только является самостоятельной схемой, но объединяется в вышестоящие комплексы, составляющие в итоге систему противоаварийного управления энергосистемы. У нее каждый элемент взаимосвязан с другими компонентами и комплексно выполняет свои задачи.
Сокращенный перечень функций защит и автоматики демонстрирует упрощенная структурная схема.
Противоаварийное управление энергосистемы
Краткое изложение особенностей работы релейных защит и автоматики позволяет сделать вывод, что профессия релейщика требует постоянного изучения поступающего в эксплуатацию оборудования, совершенствования знаний и формирования прочных практических навыков.
Подробнее о профессии релейщика: Профессия электромонтер релейной защиты и автоматики
Про современные устройства РЗА читайте здесь: Микропроцессорные устройства релейной защиты: обзор возможностей и спорных вопросов
Бравый Алексей Семенович
Источник: http://electrik.info
На основе анализа допущенных ошибок начали создаваться устройства, предохраняющие оборудование и людей от электрического воздействия. Первыми такими приборами стали плавкие предохранители, которые перегорали при создании критических нагрузок, разрывая цепи электрического тока.
Более сложные защитные конструкции начали массово внедряться после 1891 года, когда в России по проекту Михаила Осиповича Доливо-Добровольского успешно транспортировали 220 кВт электрической энергии на 175 км с КПД в 77% на основе трехфазной системы напряжения, разработанной этим же ученым.
В основу работы защит был положен принцип реле — устройств, которые постоянно отслеживают какой-либо электрический параметр сети, а при достижении им критических величин срабатывают: резко меняют свое первоначальное состояние, коммутируя электрическую схему.
Первые устройства защит выполнялись на основе электромеханических конструкций реле, а специалистов, занимающихся их эксплуатацией стали называть термином «релейщики», который действует до настоящего времени.
Созданная в энергосистеме на основе постоянно приобретаемого опыта служба релейной защиты и автоматики (РЗА) занимается попутно другими сложными процессами:
системами управления, включающими местные, дистанционные и удаленные способы;
блокировками определенных устройств;
цепями сигнализации, позволяющими анализировать происходящие в сети события;
измерениями различных электрических величин в действующих схемах;
анализом качества произведенных замеров на основе метрологических эталонов;
некоторыми другими функциями.
Принципы построения схемы защитных устройств
Довольно громоздкая и сложная первоначальная база на основе электромеханических конструкций постоянно совершенствуется и модифицируется. Для работы защит вводятся новые технические разработки. В современных энергетических комплексах успешно сочетаются электромагнитные, индукционные, статические — полупроводниковые и микропроцессорные устройства.
Их объединяет практически не меняющийся базовый алгоритм процессов, который модернизируется для каждого конкретного случая. Основные функции защиты демонстрирует структурная схема.
Основные функции защитных устройтсв
Блок наблюдения
Его основная функция сводится к мониторингу происходящих электрических процессов в системе на основе замеров от измерительных трансформаторов тока и/или напряжения.
Выходные снимаемые сигналы с блока могут прямо передаваться логической схеме для сравнения с заданными пользователем величинами отклонений от номинальных значений, называемых уставками либо первоначально преобразовываться в цифровую форму.
Блок логики
Здесь осуществляется сравнение входящих сигналов с граничными характеристиками уставок. Малейшее совпадение между ними приводит к выдаче команды на срабатывание защит.
Блок исполнительный
Он постоянно поддерживается в готовности к срабатыванию по командам логического блока. При этом происходят переключения в схеме электроустановки по заранее предусмотренному алгоритму, исключающему повреждения оборудования и получение электротравм персоналом.
Блок сигнализации
Происходящие в системе процессы совершаются так быстро, что человек не способен их воспринимать своими органами. Для фиксации совершенных событий устанавливаются сигнальные устройства, которые используют методы визуального, звукового воздействия с сохранением в памяти схемы произошедших изменений.
Во всех конструкциях сигнализации перевод ее состояния после работы в исходное положение выполняется разово вручную оператором, что исключает потерю информации о работе защит автоматикой.
Принципы работы защит
Очень серьезное отношение к надежности и безопасности использования электроэнергии определило основные требования, которым должны отвечать системы релейной защиты. Однако они тоже являются техническими устройствами, а значит: обладают возможностями нарушения правильной работоспособности.
Отказ систем РЗА возможен при:
неисправностях внутри защит;
излишних срабатываниях, когда действие исполнительного органа не требуется;
ложной работе при отсутствии повреждений электрической системы.
Для исключения отказов в процессе эксплуатации проводится разработка проекта, монтаж, наладка с вводом в работу и обслуживание устройств релейной защиты с учетом выработанных требований к РЗА по:
избирательности с учетом иерархии схемы;
быстродействию, определяемому временем срабатывания;
чувствительностью к пусковым факторам;
надежностью работы.
Принцип селективности
Другое распространенное его название — избирательность. Эта характеристика позволяет точно выявить и локализовать место проявившейся неисправности в структурированной сети с любой иерархией.
К примеру, генератор передает электрическую энергию многим потребителям, расположенным на участках №1, 2 и 3, оборудованных своими защитами 1-2, 3-4 и 5 соответственно. При возникновении короткого замыкания внутри конечного потребителя на участке №3, токи повреждения пройдут по всем защитам схемы от источника.
Однако, в данной ситуации имеет смысл отключать конечный участок с поврежденным электродвигателем, оставляя в работе все действующие устройства. С этой целью вводятся разные уставки релейной защиты для каждой цепи на стадии проекта схемы.
Защитные устройства участка 5 должны раньше почувствовать токи неисправности и быстрее обеспечить их аварийное отключение от генератора. Поэтому в приведенной схеме величины уставок по току и времени на каждом участке уменьшаются от генератора к потребителю с соблюдением принципа: чем ближе к месту повреждения, тем выше чувствительность.
При этом выполняется принцип резервирования, учитывающий возможность отказа любых технических устройств, включая защитные системы более низкого уровня. Это значит: при неисправности защит 5 участка 3 короткое замыкание должны отключить устройства РЗА №4 или 5 линии №2, которые, в свою очередь, страхуются защитами участка №1.
Принцип быстродействия
Время отключения повреждения складывается минимум из двух факторов:
1. срабатывания защиты;
2. работы привода выключателя.
Первый параметр можно регулировать от минимального значения, обусловленного конструкцией защиты и количеством используемых элементов. Такими методами создается задержка времени на срабатывание включением в схему специальных регулируемых реле. Она используется для более дальних защит.
Близкорасположенные к месту повреждения устройства должны настраиваться на работу с минимально возможными интервалами времени на срабатывание.
Принцип чувствительности
Эта характеристика позволяет определять виды расчетных повреждений и анормальных ситуаций энергосистемы внутри действующей зоны защит.
Чувствительность устройств РЗА
Для определения ее численного выражения вводится коэффициент Кч, вычисляемый отношением минимальной величины тока КЗ для участка к значению тока срабатывания.
При этом устройства РЗА работают правильно при Icз<Iкз min.
Оптимальное значение коэффициента чувствительности лежит в пределах 1,5-2.
Принцип надежности
Для его определения введены термины:
безотказной работы;
ремонтопригодности;
долговечности;
сохраняемости.
Каждый из них имеет свои критерии оценки.
Надежность устройств РЗА
Эксплуатация и обслуживание устройств релейной защиты рассматривают три варианта надежности по функциям срабатывания:
1. при внутренних коротких замыканиях в защищаемой зоне;
2. во время прохождения внешних КЗ за пределами рабочего участка;
3. в режимах без повреждений.
При этом надежность подразделяют на:
эксплуатационную;
аппаратную.
Противоаварийное управление
Любой блок релейной защиты не только является самостоятельной схемой, но объединяется в вышестоящие комплексы, составляющие в итоге систему противоаварийного управления энергосистемы. У нее каждый элемент взаимосвязан с другими компонентами и комплексно выполняет свои задачи.
Сокращенный перечень функций защит и автоматики демонстрирует упрощенная структурная схема.
Противоаварийное управление энергосистемы
Краткое изложение особенностей работы релейных защит и автоматики позволяет сделать вывод, что профессия релейщика требует постоянного изучения поступающего в эксплуатацию оборудования, совершенствования знаний и формирования прочных практических навыков.
Подробнее о профессии релейщика: Профессия электромонтер релейной защиты и автоматики
Про современные устройства РЗА читайте здесь: Микропроцессорные устройства релейной защиты: обзор возможностей и спорных вопросов
Бравый Алексей Семенович
Источник: http://electrik.info
