Релейная защита — это… Что такое Релейная защита?

Релейная защита и автоматика — совокупность электрических аппаратов, осуществляющих автоматический контроль за работоспособностью Электроэнергетической системы(ЭЭС).

Релейная защита (РЗ) осуществляет непрерывный контроль за состоянием всех элементов электроэнергетической системы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений РЗ должна выявить повреждённый участок и отключить его от ЭЭС, воздействуя на специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения.

При возникновении ненормальных режимов РЗ также должна выявлять их и в зависимости от характера нарушения либо отключать оборудование, если возникла опасность его повреждения, либо производить автоматические операции, необходимые для восстановления нормального режима (например, включение после аварийного отключения с надеждой на самоустранение аварии или подключение резервного питания), либо осуществлять сигнализацию оперативному персоналу, который должен принимать меры к ликвидации ненормальности.

Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная работа энергосистем.

Требования к релейной защите

Быстродействие

Быстрое отключение повреждённого оборудования или участка электрической сети предотвращает повреждения или уменьшает их размеры, позволяет сохранить нормальную работу потребителей неповреждённой части сети, предотвращает нарушение параллельной работы генераторов.

Селективность (избирательность)

Селективность — способность релейной защиты выявлять место повреждения и отключать только его только ближайшими к нему выключателями. Это позволяет локализовать повреждённый участок и не прерывать нормальную работу других участков сети.

Чувствительность

Под чувствительностью релейной защиты понимается её способность реагировать на возможные повреждения в минимальных режимах работы системы электроснабжения, когда изменение воздействующей величины минимально.

Надёжность

Защита должна правильно и безотказно реагировать при всех повреждениях защищаемой сети и нарушениях нормального режима работы, для действия при которых она предназначена, и не действовать в нормальных условиях, а также при таких повреждениях и нарушениях нормального режима работы, при которых действие данной защиты не предусмотрено и должна действовать другая защита. Это требование обеспечивается совершенством принципов защиты и конструкций аппаратов защиты, качеством деталей, простотой выполнения и уровнем эксплуатации.

Основные органы релейной защиты

Пусковые органы

Пусковые органы непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого участка цепи и реагируют на возникновение коротких замыканий и нарушения нормального режима работы. Выполняются обычно с помощью реле тока, напряжения, мощности и др.

Измерительные органы

Измерительные органы определяют место и характер повреждения и принимают решения о необходимости действия защиты. Измерительные органы также выполняются с помощью реле тока, напряжения, мощности и др. Функции пускового и измерительного органа могут быть объединены в одном органе.

Логическая часть

Логическая часть — это схема, которая запускается пусковыми органами и, анализируя действия измерительных органов, производит предусмотренные действия (отключение выключателей, запуск других устройств, подача сигналов и пр.). Логическая часть состоит, в основном, из элементов времени (таймеров), логических элементов, промежуточных и указательных реле, дискретных входов и выходов аналоговых микропроцессорных устройств защиты.

Пример логической части релейной защиты

Катушка реле тока K1 (контакты А1 и А2) включена последовательно со вторичной обмоткой трансформатора тока ТА. При коротком замыкании, на участке цепи, в котором установлен трансформатор тока, возрастает сила тока, и пропорционально ей возрастает сила тока во вторичной цепи трансформатора тока. При достижении силой тока значения уставки реле

K1, оно сработает и замкнёт рабочие контакты(11 и 12). Цепь между шинками +EC и -EC замкнётся, и запитает сигнальную лампу HLW.

Данная схема приведена как простой пример. В эксплуатации используются более сложные логические схемы.

См. также

Литература

• Чернобровов Н.В., Семенов В.А. «Релейная защита энергетических систем»: Учеб. пособие для техникумов. — М.: Энергоатомиздат, 1998. -800с.: ил.
• Павлов, Г.М. «Автоматизация энергетических систем» : Учеб.пособие / Г.М. Павлов .— Ленинград : Изд-во Ленингр. ун-та, 1977 .— 237 с. : ил .— Библиогр.: с.233-234.
• V. Electric Relays: Principles and applications, CRC Press, 2005, 704 pp

Wikimedia Foundation. 2010.

Релейная защита — это… Что такое Релейная защита?

        электрических систем, совокупность устройств (или отдельное устройство), содержащая Реле и способная реагировать на короткие замыкания (См. Короткое замыкание) (КЗ) в различных элементах электрической системы — автоматически выявлять и отключать поврежденный участок. В ряде случаев Р. з. может реагировать и на др. нарушения нормального режима работы системы (например, на повышение тока, напряжения) — включать сигнализацию или (реже) отключать соответствующий элемент системы. КЗ — основной вид повреждений в электрических системах как по частоте возникновения, так и по масштабам отрицательных последствий. При КЗ наступает резкое и неравномерное понижение напряжения в системе и значительное увеличение тока в отдельных её элементах, что в конечном счёте может привести к прекращению электроснабжения потребителей и разрушению оборудования. Применение Р. з. сводит вредные последствия КЗ к минимуму.          Р. з. срабатывает при изменениях определённых электрических величин. Чаще всего встречается Р. з., реагирующая на повышение тока (токовая защита). Нередко в качестве воздействующей величины используют напряжение. Применяют также Р. з., реагирующую на снижение отношения напряжения к току, которое пропорционально расстоянию (дистанции) от Р. з. до места КЗ (дистанционная защита). Обычно устройства Р. з. изолированы от системы; информация об электрических величинах поступает на них от измерительных трансформаторов (См. Измерительный трансформатор)

тока или напряжения либо от др. измерительных преобразователей (См. Измерительный преобразователь).

         Как правило, каждый элемент электрической системы (генератор, трансформатор, линию электропередачи и т.д.) оборудуют отдельными устройствами Р. з. Защита системы в целом обеспечивается комплексной селективной Р. з., при этом отключение поврежденного элемента осуществляется вполне определённым устройством Р. з., а остальные устройства, получая информацию о КЗ, не срабатывают. Такая Р. з. должна срабатывать при КЗ, внутренних по отношению к защищаемому элементу, не срабатывать при внешних, а также не срабатывать в отсутствии КЗ.

         Селективность (избирательность) Р. з. характеризуется протяжённостью зоны срабатывания защиты (при КЗ в пределах этой зоны Р. з. срабатывает с заданным быстродействием) и видами режимов работы системы, при которых предусматривается её несрабатывание. В зависимости от уровня селективности при внешних КЗ принято делить Р. з. на абсолютно селективные, не срабатывающие при любых внешних КЗ, относительно селективные, срабатывание которых при внешних КЗ предусмотрено только в случае отказа защиты или выключателя смежного поврежденного элемента, и неселективные, срабатывание которых допускается (в целях упрощения) при внешних КЗ в границах некоторой зоны. Наиболее распространены относительно селективные Р. з. Любая Р. з. должна удовлетворять требованиям устойчивости функционирования, характеризующейся совершенством способов «распознавания» защитой режима работы электрической системы, и надёжности функционирования, определяющейся в первую очередь отсутствием отказов устройств Р. з.

         Один из простейших путей достижения селективности Р. з. (обычно токовых и дистанционных) — применение реле, в которых между моментом возникновения требования о срабатывании реле и завершением процесса срабатывания проходит строго определённый промежуток времени, называется выдержкой времени (см. Реле времени).

         На рис. 1 показаны схема участка радиальной электрической сети с односторонним питанием (при котором ток к месту КЗ идёт с одной стороны), оснащенного относительно селективной Р. з., и соответствующие выдержки времени. Устройства Р. з. 1 и 2 имеют по три ступени, каждая из которых настроена на определённые значения входного сигнала т. о., что выдержка времени этих устройств ступенчато зависит от расстояния до места КЗ. Протяжённость зон, защищаемых отдельными ступенями, и соответствующие им выдержки времени выбираются с таким расчётом, чтобы устройства защиты поврежденных участков сети срабатывали раньше др. устройств. Зону первой ступени Р. з., не имеющей специального замедления срабатывания, приходится принимать несколько меньшей защищаемого участка, поскольку, например, устройство

1 не способно различить КЗ в точках K₁ и K₂. Последние ступени Р. з. (в Р. з., показанной на рис. 1, — третьи) — резервные, у них часто нет четко ограниченной зоны срабатывания.

         В сетях, в которых ток к месту КЗ может идти с двух сторон (от разных источников питания или по обходной связи), относительно селективные Р. з. выполняют направленными — срабатывающими только тогда, когда мощность КЗ передаётся через защищаемые элементы в условном направлении от шин ближайшей подстанции в линию. Так, при КЗ в точке

К (рис. 2) могут сработать только устройства 1, 3, 4 и 6. При этом устройства 1 и 3 (4 и 6) для обеспечения селективности согласованы между собой по зонам срабатывания и выдержкам времени.

         В ряде случаев — на достаточно мощных генераторах, трансформаторах, линиях напряжением 110 кв и выше — для обеспечения высокого быстродействия Р. з. применяют сравнительно сложные абсолютно селективные защиты. Из них наиболее распространены т. н. продольные защиты, к которым для распознавания КЗ, в конце «своего» и в начале смежного участков подводится информация с разных концов элемента. Так, продольная дифференциальная токовая защита реагирует на геометрическую разность векторов токов на концах элемента. Эта разность при внешнем КЗ теоретически равна нулю, а при внутреннем — току в месте КЗ. В защитах др. типов производится сопоставление фаз векторов тока (дифференциально-фазная защита) или направлений потока мощности на концах элемента. К продольным защитам электрических машин и линий длиной примерно до 10 км информация об изменении электрических величин поступает непосредственно по соединительным проводам. На более длинных линиях для передачи такой информации обычно используют ВЧ каналы связи по проводам самой линии, а также УКВ каналы радиосвязи и радиорелейные линии.

         Лит.: Атабеков Г. И., Теоретические основы релейной защиты высоковольтных сетей, М, — Л., 1957; Федосеев А. И., Основы релейной защиты, 2 изд., М. — Л., 1961; Руководящие указания по релейной защите, в. 1—9, М. — Л., 1961—72; Федосеев А. М., Релейная защита электрических систем, М., 1975.

         Э. П. Смирнов.

        

        Рис. 1. Схема участка радиальной электрической сети с односторонним питанием, оснащенного относительно селективной релейной защитой, и соответствующие выдержки времени: А, Б, В, — сборные шины подстанций; В — выключатели; Г — источник питания; ТТ — трансформаторы тока; 1, 2 — устройства линейной защиты; К — точки короткого замыкания; t — выдержка времени; по оси абсцисс отложено расстояние вдоль линии.

        

        Рис. 2. Схема релейной защиты сети с двусторонним питанием; А, Б, В, Г — сборные шины подстанций; Г — источники питания; 1 — 6 — устройства релейной защиты; К — точка короткого замыкания.

Устройство резервирования отказа выключателя — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ) — разновидность автоматики электрических сетей напряжением выше 1 кВ, предназначенная для отключения выключателя последующего участка при отказе выключателя предыдущего участка в аварийных ситуациях^[1].

При коротком замыкании в сети релейная защита поврежденного участка подаёт сигнал на отключение выключателя, питающего данный участок, при этом пусковые органы УРОВ также вводятся в действие на отключение смежных выключателей с выдержкой времени, достаточной для срабатывания резервируемого выключателя; при успешном срабатывании последнего УРОВ возвращается в исходное состояние и блокируется. В случае, если выключатель по каким-либо причинам (неисправность механической части, его цепей управления) не отключился, то по истечении заданной выдержки времени УРОВ произведёт отключение всех смежных выключателей, питающих повреждённую линию и находящихся ближе к источнику питания (по отношению к не отключившемуся выключателю).

Для пуска УРОВ необходимо выполнение двух условий:

1. Срабатывание релейной защиты на отключение выключателя, питающего непосредственно повреждённую линию.
2. Факт наличия аварийных параметров, свидетельствующих о том, что повреждение по каким-либо причинам не устранено.

УРОВ не может резервировать отказ релейной защиты не сработавшего выключателя, поэтому применение УРОВ предусматривает обязательное использование резервной релейной защиты в дополнение к основной, при этом цепи обеих защит должны быть полностью независимы друг от друга, так, что неисправность в цепи одной защиты не могла вызвать отказ другой (питание оперативных цепей производится от разных предохранителей или автоматических выключателей, каждый пусковой орган обеих защит также выполняется независимым и включаются на собственный независимый комплект трансформаторов тока, сигналы на отключение выключателей осуществляется от разных выходных реле). Обычно резервный комплект релейной защиты имеет пусковые органы по току или напряжению, выполняемые посредством:

• реле минимального напряжения прямой последовательности с блокировкой по напряжениям обратной и нулевой последовательности (при к.з. происходит уменьшение напряжения прямой последовательности и появление напряжений обратной и нулевой последовательностей).
• трёх максимальных токовых реле или одного трёхфазного максимального токового реле.

Вторые пусковые реле должны надёжно действовать при появлении к.з. в пределах защищаемого присоединения.

Основной уставкой УРОВ является время выдержки на отключение смежных выключателей и поскольку защита подаёт сигнал одновременно сразу на отключение основного выключателя и на УРОВ (которое через выдержку времени отключает выключатели, стоящие дальше от к.з.), то для корректного действия выдержка времени УРОВ должна быть больше времени действия основной защиты на величину Δt, таким образом уставка реле времени, входящего в УРОВ должна быть равна сумме:

• времени срабатывания основного выключателя
• времени возврата защиты, пускающей УРОВ (в случае удачного отключения основного выключателя)
• времени ускорения срабатывания реле времени УРОВ (отклонение срабатывания в меньшую сторону)
• запаса по времени для большей надёжности системы.

УРОВ обладает следующими преимуществами:

• высокой чувствительностью по сравнению с дальним резервированием (при котором устранение к.з. производится с помощью защит смежных участков), поскольку срабатывание происходит от защит основного присоединения
• устранение к.з. при не отключившемся выключателе в схемах электроснабжения по многоугольнику (когда выключатели соединяются в многоугольник, линии подключаются к его узлам),
• устранение к.з. при не отключившемся выключателе в схеме электроснабжения линии по двум или трём параллельным выключателями
• устранение к.з. на шинах между трансформаторами тока и основным выключателем.

УРОВ обладает следующими недостатками:

• высокая сложность и ответственность, поскольку в данном устройстве сходятся цепи отключения всех смежных выключателей и цепи их защит и при неправильном действии УРОВ или обслуживающего персонала может быть обесточен большой участок сети и множество потребителей.
• при использовании УРОВ выдержки времени резервных ступеней защит смежных линий должны быть увеличены на время выдержки УРОВ (для несрабатывания защит на смежных подстанциях), что увеличивает время ликвидации к.з. этими защитами.

Исходя из сложности и ответственности УРОВ последние применяются лишь в строго обоснованных случаях, когда дальнее резервирование не эффективно (по условиям чувствительности, быстродействию) и не может обеспечить резервирование следующих участков, при этом не отключившееся к.з. при отказе выключателя создаст резкое и опасное понижение напряжения в системе, могущее привести к потере питания больших районов и даже выпадению питающих генераторов из синхронизма и возникновением асинхронного хода; также УРОВ применяется при питании линий сразу от двух или трёх выключателей, либо в схемах электроснабжения, выполненных по многоугольникам.

• Чернобровов Н.В «Релейная защита» М., «Энергия», 1974 г.

1. ↑ Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. — Москва: Энергоатомиздат, 1998. — С. 767 — 768. — 800 с. — ISBN 5-283-010031-7.

РЗИА — это… Что такое РЗИА?

РЗиА — Релейная защита и автоматика  совокупность электрических аппаратов, осуществляющих автоматический контроль за работоспособностью Электроэнергетической системы(ЭЭС). Релейная защита (РЗ) осуществляет непрерывный контроль за состоянием всех… …   Википедия

Чернавин, Виктор Васильевич — (1877 1956) генерал майор Генштаба. Окончил Омскую гимназию, Николаевское инженерное училище и Николаевскую академию Генерального штаба (1904). Из училища вышел в 3 й саперный батальон. После окончания академии был по собственному желанию… …   Большая биографическая энциклопедия

Трансформатор — У этого термина существуют и другие значения, см. Трансформатор (значения). Трансформатор силовой ОСМ 0,16 Однофазный сухой многоцелевого назначения мощностью 0.16 кВт …   Википедия

Распределительное устройство — ОРУ Распределительное устройство (РУ)  электроустановка, служащая для приёма и распределения электрической энергии одно …   Википедия

Автоматическая частотная разгрузка — (АЧР)  один из методов противоаварийной автоматики, направленный на повышение надежности работы электроэнергетической системы путем предотвращения образования лавины частоты и сохранения целостности этой системы. Метод заключается в… …   Википедия

КРУ — Распределительное устройство (РУ) электроустановка, служащая для приёма и распределения ОРУ электрической энергии. Распределительное устройство содержит набор коммутационных аппаратов, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства… …   Википедия

КРУН — Распределительное устройство (РУ) электроустановка, служащая для приёма и распределения ОРУ электрической энергии. Распределительное устройство содержит набор коммутационных аппаратов, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства… …   Википедия

КРУЭ — Распределительное устройство (РУ) электроустановка, служащая для приёма и распределения ОРУ электрической энергии. Распределительное устройство содержит набор коммутационных аппаратов, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства… …   Википедия

Комплектное распределительное устройство — Распределительное устройство (РУ) электроустановка, служащая для приёма и распределения ОРУ электрической энергии. Распределительное устройство содержит набор коммутационных аппаратов, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства… …   Википедия

ОРУ — Распределительное устройство (РУ) электроустановка, служащая для приёма и распределения ОРУ электрической энергии. Распределительное устройство содержит набор коммутационных аппаратов, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства… …   Википедия

Устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ): принцип действия, реализация, схемы

Одно из обязательных требований к релейной защите – возможность резервирования отдельных защит в случае их отказа. Для этого, в случае невыполнения отключения аварийного режима собственной защитой присоединения должна сработать другая. Эта другая защита обычно отключает участок шин подстанции, к которому подключен неисправный фидер.

Но для обеспечения селективности отключение произойдет за более длительное время, необходимое для того, чтобы дать возможность фидеру отключиться от собственных устройств. За это время короткое замыкание принесет большие разрушения, может увеличиться в масштабах.

Чтобы ускорить этот процесс, применяют один из видов противоаварийной автоматики – УРОВ. Расшифровывается это сокращение как «устройство резервирования отказа выключателя».

Даже новый и надежный выключатель, управляемый микропроцессорным устройством РЗА, не застрахован от неисправностей.

Причины сбоев могут быть не только в его механике или в приваривании контактов. В цепях отключения тоже могут возникнуть неполадки, создающие препятствия на пути команды от выходного реле до катушки отключения. Но и на этом перечень возможных неполадок не исчерпывается. Порой в отказах виновен человеческий фактор: выбор неправильного режима работы защиты, вывод ее из действия.

Интересное видео о работе УРОВ смотрите ниже:

Принцип работы УРОВ

Устройство входит в состав всех современных микропроцессорных терминалов, или выполняется отдельным для электромеханических защит. Его задача: выдать сигнал в случае отказа, который направляется в схему РЗА вышестоящего фидера.

Например, при сбое в работе защиты отходящего от шин подстанции фидера сигнал УРОВ выдает команду отключения на выключатель линии, питающей секцию шин, а также секционного выключателя (при его наличии).

Следует учесть, что в цепях отключения вводных и секционных выключателей при этом собираются воедино сигналы отключения от УРОВ от всех присоединений питаемой ими секции.

Для того, чтобы сформировался сигнал УРОВ, необходимо совпадение следующих событий:

• срабатывание основной защиты фидера;
• продолжение аварийного процесса после формирования команды на отключение собственного выключателя, либо отсутствие сигнала о том, что выключатель отключился.

Логика действий УРОВ предельно проста: произошло короткое замыкание, вызвавшее запуск защиты, пошла команда отключения, а сигнал от трансформаторов тока о наличии КЗ не прекращается. Значит – выключатель не отключается, или его перекрыла электрическая дуга.

Непременный атрибут УРОВ – своя собственная выдержка по времени.

Отсчитывается она между моментом подачи команды на отключение от основной защиты и командой на вышестоящий выключатель. Выдержка небольшая, но необходима для того, чтобы дать возможность сработать механике, ведь любой выключатель имеет собственное время отключения.

Схемы УРОВ на электромеханической базе

Для реализации алгоритма УРОВ на базе электромеханических реле используется несколько методов.

Самый простой: от выходного реле защит запускается реле, отсчитывающее выдержку УРОВ.

В этой цепи устанавливается накладка для вывода автоматики из действия. Замкнувшиеся контакты реле времени формируют команду на отключение.

Такая схема не получила широкого распространения из-за недостаточной надежности. Слишком много факторов могут приводить к ее ложному срабатыванию.

Разумный выход из создавшегося положения – добавить в схему узел, контролирующий наличие короткого замыкания в сети. Простейший вариант – установка реле напряжения. Оно замыкает свои контакты в цепи при снижении линейного напряжения или реагирует на его прямую или обратную последовательность. Но иногда не чувствует существенных изменений при КЗ за трансформаторами.

Эффективнее работает автоматика с контролем тока присоединения.

Формирование сигнала происходит при совпадении двух факторов: срабатывании у защиты выходного реле и наличии тока через выключатель, контролируемого дополнительным токовым реле.

Для еще большего повышения надежности в цепи УРОВ включаются контакты, выводящие его из действия при оперировании ключом управления. А также вводится дополнительная цепь отключения собственного выключателя командой УРОВ, не зависимая от цепей отключения от защит.

В случае неправильных действий УРОВ это иногда позволяет избежать масштабных отключений, ограничившись ложным отключением выключателя своего присоединения.

Но влияние человеческого фактора на ложные действия УРОВ исключить трудно. Если не будет выведена накладка (разомкнута цепь отключения), то при проверке или опробовании РЗА может возникнуть ситуация, когда отключающий импульс все же сформируется.

УРОВ в составе микропроцессорных устройств

Терминалы современных релейных защит по умолчанию содержат в своем составе УРОВ. Вводить его или не вводить – это проектное решение, принимаемое для конкретного случая применения.

В настройках УРОВ терминала выбирается вся необходимая для ее работы конфигурация, включая уставки по времени и контролю тока.

Поскольку все защиты собраны в одном корпусе и связаны между собой, работа автоматики становится более надежной. Остается только одна проблема: вывод УРОВ из работы перед проверкой защиты персоналом электролабораторий необходим в обязательном порядке. При проверке уставок срабатывания и возврата любой защиты ток, соответствующий аварийному параметру, существует на входе терминала длительное время, которого с лихвой хватает на формирование сигнала УРОВ.

Поэтому вывод в ремонт и ввод в действие устройств, содержащих противоаварийную автоматику, должен производиться по заранее составленным программам.

УРОВ. Введение | Проект «РЗА»

Что делать, если короткое замыкание произошло, а защита или выключатель не могут его устранить? Конечно, заранее выполнять их резервирование. Про дальнее и ближнее резервирование защит мы уже говорили в этой статье.  Сегодня поговорим о способах резервирования при отказе выключателя.

УРОВ — это устройство или алгоритм, который выполняет ближнее резервирование, т.е. дополняет установленные на конкретном объекте защиты. Это может быть отдельный шкаф с электромеханическими реле, а может быть и распределенный алгоритм в нескольких микропроцессорных терминалах.

Принцип действия УРОВ состоит в следующем:

Если на защищаемом участке происходит короткое замыкание и срабатывание его защиты, но при этом выключатель по каким-то причинам это КЗ не устраняет, то УРОВ выдает команду на отключение смежных выключателей, через которые идет подпитка точки КЗ. Делается это с определенной выдержкой времени для отстройки от времени действия выключателя. Контроль отключения выключателя выполняется при помощи измерения первичного тока и фиксации положения выключателя

Таким образом, для стандартной схемы 6-10 кВ, при отказе выключателя линии, УРОВ будет действовать на ввод своей секции и СВ. Несмотря на то, что СВ в нормальном режиме отключен воздействие от УРОВ присоединений на него всегда выполняется, чтобы не вводить дополнительную логику определения режима секции

 

Для схем 110 кВ и выше, где сети обычно кольцевые, УРОВ будет действовать на все выключатели 110 кВ и на вводные выключатели 6-10 и 35 кВ, если через них возможна подпитка точки КЗ.

 

Какие преимущества дает УРОВ?

Изначально УРОВ, в виде панели с электромеханическими реле, применялось на подстанциях и станциях с РУ 220 кВ и выше. Его применение обусловлено повышенными требованиями к надежности отключение короткого замыкания за наименьший промежуток времени.

Представьте, что на линии 220 кВ, в соответствии с принципом ближнего резервирования, установлены комплекты основной (ДФЗ) и резервных защит (ДЗ, ТЗНП, ТО), и все это бесполезно из-за механической неисправности привода выключателя. Сигнал на отключение защитами выдан, но ничего не происходит, и линия продолжает «гореть».

Остается надежда только на защиты дальнего резервирования, которые установлены на противоположных концах соседних линий.

По требованию дальнего резервирования эти защиты обязаны чувствовать КЗ на смежной лини и устранять их. Но во-первых, выдержки времени в этом случае могут быть достаточно большими (особенно, если ДЗ или ТЗНП начинают чувствовать КЗ только после отключения некоторых параллельных линий). А во-вторых, дальнее резервирование удается обеспечить не всегда. К тому же при действии защит дальнего резервирования происходит отключение множества выключателей на разных подстанциях, что затрудняет работу диспетчера при локализации аварии.

В таких случая, требуется меры по усилению ближнего резервирования, т.е. установке устройства резервирования при отказе выключателя.

УРОВ принимает команду отключения выключателя от защит и если через время Туров отключения не происходит, то устройство дает команду на отключение смежных выключателей. Просто и надежно

При этом время отключения от УРОВ всегда определено как сумма времени действия собственной защиты присоединения плюс ступень селективности. К тому же УРОВ «использует» чувствительность своей защиты, которая выше, чем у защиты дальнего резервирования.

На напряжении 110 кВ и ниже УРОВ использовался реже из-за стоимости панели и отсутствия жестких требований к скорости отключения, как на сверхвысоком напряжении. Ведь панель УРОВ стоит денег и занимает место.

Однако, с развитием микропроцессорной техники функция УРОВ стала практически бесплатной. Распределенный алгоритм УРОВ стал использоваться в логике терминалов, а «снаружи» остались только шинки и ключи ввода/вывода. Сегодня УРОВ применяют на всех классах напряжения, начиная с 6 кВ.

Давайте рассмотрим, что дает УРОВ на стандартной подстанции по схеме «6-1» (одна секционированная система шин 6 кВ).

1 случай (удаленное КЗ на линии 1)

При возникновении короткого замыкания на линии 1 в зоне действия МТЗ (конец линии), защита срабатывает с выдержкой времени 0,9 с. При отказе выключателя алгоритм УРОВ отключит вводной выключатели через время Тзащ. = Тмтз + Туров = 0,9 + 0,3= 1,2 с.

Если алгоритм УРОВ отсутствует, то МТЗ ввода отключит КЗ через 1,5 с (дальнее резервирование).

Таким образом, мы получаем выигрыш 0,3 с.

Также обратите внимание, что здесь для пуска алгоритма мы используем МТЗ линии, а не ввода, что дает значительно большую чувствительность. Особенно сильна эта разница будет для секций 6 кВ с двигателями.

2 случай (близкое КЗ на линии 1)

При возникновении короткого замыкания на линии 1 в зоне действия отсечки (начало линии), защита срабатывает с выдержкой времени 0,1 с. При отказе выключателя алгоритм УРОВ отключит вводной выключатели через время Тзащ. = Тто + Туров = 0,1 + 0,3= 0,4 с.

По дальнему резервированию мы так же получим 1,5 с, т.е. теперь выигрыш уже 1,1 с.

Очевидно, что и на 6 кВ применение УРОВ дает преимущество в быстродействии и чувствительности

При всех своих плюсах УРОВ — достаточно «опасная» функция и применять ее нужно обдуманно. Следует помнить, что при срабатывании УРОВ полностью отключает участок сети с блокировкой любой автоматики восстановления питания, такой как АПВ и АВР. Это означает невозможность быстрого восстановления нормального режима и массовый недоотпуск электроэнергии (особенно если нижестоящие потребители не имеют своих АВР).

В связи с этой особенностью при пуске УРОВ, помимо контроля тока через выключатель, применяют различные способы ограничения возможности излишнего действия.

О логике и схемах УРОВ мы поговорим в следующей статье

Дальнее и ближнее резервирование защит

Резервирование релейных защит производится для увеличения надежности всего комплекса РЗА на подстанции, а надежность, как известно, — одно из четырех основных требований к релейной защите.

Резервирование защит повышает живучесть всей энергосистемы и является одним из самых эффективных средств для уменьшения повреждений при коротких замыканиях и сохранения надежности потребителей.

Прежде чем разбираться с тем, что такое ближнее и дальнее резервирование давайте сначала обсудим в каких случаях защита может отказать? Таких ситуаций достаточно много, но основные из них приведены ниже

Основные причины отказа релейной защиты

• Отказ аппаратной или программной (для цифровых терминалов) части релейной защиты
• Отказ привода выключателя присоединения или обрыв его цепей управления
• Повреждение токовых цепей от трансформатора тока к релейной защите
• Повреждение цепей напряжения от трансформатора напряжения к релейной защите
• Потеря напряжения оперативного тока на подстанции

Каким образом мы может устранить короткое замыкание на нашем присоединении если произошло одно из этих событий? Ответ – мы должны выполнить резервирование защит и выключателя нашего присоединения. Давайте разбираться как это делается.

Дальнее резервирование

Вы знали, что любая защита в сети имеет резервирование, даже если она единственная на присоединении? Поверьте, это так. И делается это при помощи дальнего резервирования.

Любую нижестоящую защиту резервирует вышестоящая, обычно установленная на смежной подстанции

Защита фидера 1 на ПС-1 осуществляет дальнее резервирование защит ввода и СВ и, частично, защит отходящих линий РТП-1. Для этого защита фидера 1 должна иметь достаточную чувствительность к коротким замыканиям на смежном участке, что регламентируется ПУЭ (п.п. 3.2.15 и 3.2.25)

При замыкании на шинах 10 кВ РТП-1, и отказе защит ввода защита фидера 1, на ПС-1, с выдержкой времени отключит фидер и устранит короткое замыкание.

При этом ни одна из пяти основных причин отказа защит на РТП-1 не может повлиять на защиту фидера 1 ПС-1 потому, что защиты установлены на разных подстанциях. Таким образом мы имеем полноценное резервирование!

Главное преимущество дальнего резервирования в том, что не нужно тратить средства на дополнительные релейные защиты – резервирование осуществляется вышестоящими защитами, которые помимо своего участка защищают еще и смежный.

Справедливости ради стоит отметить, что защиты на одном объекте так же осуществляют дальнее резервирование нижестоящих присоединений, например, защиты ввода и СВ РТП-1 резервируют защиты отходящих линий. Однако, при этом они могут одновременно отказать, например, из-за потери напряжения оперативного тока.

То же самое можно сказать и о дистанционных и токовых направленных защит, установленных на одной подстанции или станции. Неисправность трансформатора напряжения или его цепей может привести к нарушению принципа дальнего резервирования смежных защит (ввода и линии, СВ и линии), установленных на одной секции.

Таким образом, защиты, установленные на одном объекте, не всегда могут осуществлять полноценное дальнее резервирование, как это выполняется для смежных защит на разных объектах. Это, однако, не отменяет необходимость иметь достаточную чувствительность защит при КЗ на смежном участке, что проверяется соответствующим расчетом

При всех преимуществах дальнее резервирование имеет и недостатки. Вот основные их них:

• Отключение слишком большого числа потребителей при сложных первичных схемах подстанции и наличии на одной линии нескольких отпаечных подстанций (обычно характерно для классов напряжения 110-220 кВ и выше)
• Сравнительно большое время отключения короткого замыкания по сравнению с непосредственными защитами присоединения. Например, токовая отсечка линии 10 кВ отключает близкое КЗ практически без выдержки времени, а защита ввода, осуществляющая дальнее резервирование – 1-2 с.
• Не всегда получается обеспечить достаточную чувствительность вышестоящих защит для осуществления дальнего резервирования, особенно для протяженных и разветвленных сетей

В связи с этим для ответственных присоединений применяется ближнее резервирование релейных защит.

Ближнее резервирование

Ближнее резервирование предполагает установку дополнительных комплектов защит, на ответственных присоединениях. Обычно эти комплекты выполнены на других принципах работы нежели основные защиты.

Когда вы слышите про основную и резервную защиту трансформатора или линии, то речь идет именно о ближнем резервировании.

Например, ближнее резервирование трансформатора 40 МВА осуществляется максимальной токовой защитой с пуском по напряжению. Данная защита резервирует основные защиты трансформатора, такие как дифференциальная (ДЗТ, ДТО) и газовая.

Для линии 220 кВ ближнее резервирование осуществляется комплектом ступенчатых защит – дистанционной и ТЗНП. В качестве основной защиты могут быть ДЗЛ, ДФЗ или защита с ВЧ-блокировкой.

По сути вы не просто добавляете еще один комплект защит, но и делаете так, чтобы это комплект работал на другом принципе.

Дифференциальная защита линии (ДЗЛ) не зависит от цепей напряжения, но зависит от канала связи (обычно ВОЛС). При это дистанционная защита и ТЗНП зависят от цепей напряжения, но им для работы не нужен канал связи. Вот это и есть ближнее резервирование.

Ближнее резервирование лишено недостатков дальнего резервирование, а именно:

• отключает свой участок при отказе основной защиты, без излишнего действия;
• отключает присоединение с выдержками времени меньшими, чем защиты дальнего резервирования;
• всегда имеют достаточную чувствительность потому, что имеет ту же основную зону срабатывания, что и основная защита, в отличии от защит дальнего резервирования, которые резервируют защиты при КЗ в смежной зоне (работают со сниженной чувствительностью)

При этом, чтобы устранить влияние всех пяти основных причин отказа защит комплекты ближнего резервирования должны удовлетворять следующим условиям:

• Должны быть реализованы на разных аппаратах (на разных терминалах для цифровых защит и на разных панелях для электромеханических)
• Иметь независимые от основных защит цепи отключения на свой выключатель
• Иметь независимые от основных защит токовые цепи (от разных трансформаторов тока или от разных вторичных обмоток одного ТТ)
• Иметь разные принципы работы с основными защитами присоединения
• Получать питание от разных секций шкафа оперативного тока на подстанции

При выполнении всех этих требований мы получим полноценное ближнее резервирование защит присоединения.

Единственный недостаток ближнего резервирования защит – это цена, которая увеличивает не только стоимость системы РЗА, но и таких элементов как трансформаторы тока и силовые выключатели.

Когда применяется дальнее и ближнее резервирование?

Дальнее резервирование должно применяется абсолютно во всех случаях, для любого класса напряжения и любого присоединения.

В ПУЭ 3.2.17 приведены случаи, когда дальнее резервирование может не применяться, но все они сводятся к тому, что его можно не применять если не хватает чувствительности защит, т.е. когда его применение просто невозможно в данной конкретной сети. В этом случае необходимо применять ближнее резервирование.

Ближнее резервирование применяется не всегда, из-за высокой стоимости комплексного решения.

Помимо случая недостаточной чувствительности защит, осуществляющих дальнее резервирование, его применяют для наиболее ответственных присоединений:

• Генераторы среднего напряжения мощностью 1 МВт и выше
• Двигатели среднего напряжения мощностью 5 МВт и выше
• Трансформаторы мощностью 6,3 МВА и выше
• Шины напряжением 35-110 кВ и выше
• Линии напряжением 110-220 кВ и выше
• Другие элементы сети высокого напряжения (БСК, УШР и т.д.)

Стоит отметить, что если на присоединении установлен комплект ближнего резервирования основных защит, то этот же самый комплект может осуществляет и дальнее резервирование нижестоящих защит. Это связано с тем, что в качестве комплектов ближнего резервирования обычно используются ступенчатые защиты.

Какие виды релейных защит могут осуществлять дальнее и ближнее резервирование?

Из вышесказанного понятно, что дальнее резервирование осуществляют только ступенчатые защиты, с относительной селективностью – максимальные токовые (МТЗ) и дистанционные.

Токовая отсечка не может осуществлять дальнее резервирование потому, что по принципу настройки не захватывает смежный элемент.

Защиты с абсолютной селективностью (дифференциальные, дифференциально-фазные, с логической селективностью и т.д.) не могут осуществлять дальнее резервирование по принципу действия. Невозможность осуществления дальнего резервирования смежных защит – одно из самых больших недостатков защит с абсолютной селективностью.

Ближнее резервирование могут осуществлять любые релейные защиты, но обычно его также выполняют ступенчатые защиты.

Защиты с абсолютной селективностью (ДЗТ, ДЗЛ, ДФЗ, ДЗШ и т.д.) осуществляют ближнее резервирование только если на присоединении, по требованиям, установлены две основные защиты, например, когда речь идет о защите шин КРУЭ или защите АТ мощностью 80 МВт и выше.

Резервирование при отказе выключателя

Даже если вы установите три комплекта защит на присоединение, с выполнением всех необходимых требований, неисправный выключатель не позволит вам устранить короткое замыкание подобными системами ближнего резервирования.

Поэтому к дополнительным комплектам защит добавляется еще одна система ближнего резервирования – УРОВ.

Устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ) предназначено для отключения смежных выключателей, питающих присоединение, при отказе собственного выключателя. Обычно УРОВ отключает присоединение быстрее, чем защиты дальнего резервирования, что улучшает условия работы энергосистемы.

К УРОВ мы обязательно вернемся в наших будущих статьях.

Зачем это нужно знать релейщику?

Если вы хотите стать специалистом, то должны понимать основные термины и определения в релейной защите. Иначе не сможете нормально общаться с релейщиками, не сможете прочитать ТЗ или разобрать готовый проект.

Понятия дальнего и ближнего резервирования являются одними из основополагающих в релейной защите и тесно связаны с понятиями основной и резервной защиты присоединения. Об этом поговорим в следующий раз