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. 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 установками либо первоначально преобразовываться в цифровую форму. Блок логики Здесь осуществляется сравнение входящих сигналов с граничными характеристиками установок. 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 установки 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 установок 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. Близко расположенные 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 аномальных 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 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. 2. Рассказать, для чего нужно проводить монтаж схемы управления с использованием релейной защиты и автоматики. 3. Показать, как правильно проводится монтаж схемы управления с использованием релейной защиты. Рассказать, на что следует обратить особое внимание при монтаже схемы управления с использованием релейной защиты. |