- •Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения
- •1.Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.1. Содержание дисциплины по гос
- •1.2.2. Объем дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.3. Перечень практических занятий и видов контроля
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.1. Тематический план дисциплины для студентов очной формы обучения
- •2.2.2. Тематический план дисциплины для студентов очно-заочной формы обучения
- •2.2.3. Тематический план дисциплины для студентов заочной формы обучения
- •2.3. Структурно-логическая схема дисциплины
- •2.4. Временной график изучения дисциплины при использовании информационно-коммуникационных технологий
- •2.5. Практический блок
- •2.5.2.2. Лабораторные работы (заочная форма обучения)
- •2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •3.1. Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект лекций по дисциплине Введение
- •Раздел 1. Общие вопросы релейной защиты
- •1.1. Назначение и виды релейных защит в системах электроснабжения
- •1.2. Повреждения и ненормальные режимы
- •1.3. Цифровые устройства релейной защиты
- •1.3.1. Основные свойства цифровых защит
- •1.3.2. Структура цифровых устройств релейной защиты
- •1.3.3. Отличительные особенности цифровых защит
- •Раздел 2. Максимальные токовые защиты
- •2.1. Виды максимальных токовых защит
- •2.1.1. Токовые защиты от межфазных кз линий с односторонним питанием
- •2.1.2. Максимальная токовая защита. Токовая отсечка. Токовая защита со ступенчатой характеристикой выдержки времени
- •2.2. Исполнение токовых защит
- •2.2.1. Трансформаторы тока в устройствах релейной защиты.
- •2.2.2. Измерительные органы релейной защиты
- •2.2.3. Логические органы релейной защиты
- •2.2.4. Источники оперативного тока
- •2.2.5. Принципиальные схемы токовых защит
- •Раздел 3. Защиты от замыканий на землю. Токовые направленные защиты
- •3.1. Токовая защита линий от замыканий на землю в сети с заземленной, изолированной и компенсированной нейтралью
- •3.2. Токовая направленная защита
- •Раздел 4. Дистанционные и дифференциальные защиты
- •4.1. Дистанционные защиты
- •4.2. Дифференциальные защиты
- •Раздел 5. Защита трансформаторов и электродвигателей
- •5.1. Защиты трансформаторов
- •Пример расчета дифзащиты (взят из фирменных материалов)
- •5.2. Защиты электродвигателей
- •Раздел 6. Устройства автоматики электрических сетей
- •6.1. Автоматическое повторное включение
- •6.1.1. Автоматическое повторное включение линий
- •6.1.2. Основные варианты устройств апв
- •6.1.3. Схема апв с пуском от релейной защиты.
- •6.1.4. Успешный и неуспешный циклы апв
- •6.1.5. Схема апв с пуском от несоответствия положения ключа управления и выключателя
- •6.1.6. Механические устройства апв
- •6.1.7. Апв трансформаторов
- •6.2. Автоматическое включение резерва (авр)
- •6.2.1. Назначение и область применения авр
- •6.2.2. Выбор параметра пуска схемы авр.
- •6.2.3. Настройка элементов схемы авр
- •6.2.4. Схемы авр линий
- •6.2.5. Авр трансформаторов
- •Раздел 7. Регулирование напряжения и частоты. Управление системой электроснабжения
- •7.1. Регулирование напряжения и реактивной мощности
- •7.1.1. Регулирование коэффициента трансформации понижающего трансформатора
- •7.1.2. Автоматическое регулирование возбуждения синхронных машин
- •7.1.3. Автоматическое управление конденсаторными батареями
- •7.2. Регулирование частоты
- •7.2. Организация управления системой электроснабжения
- •Заключение
- •3.3. Глоссарий (краткий словарь терминов)
- •3.4. Учебники и учебные пособия
- •3.5. Технические средства обеспечения дисциплины
- •3.6. Методические указания к выполнению лабораторных работ Общие указания
- •Работа №1. Настройка токовых защит в программно-логической модели терминала тэмп 2501-11
- •Работа №2. Моделирование работы токовых защит в программно-логической модели терминала тэмп 2501-11
- •Работа №3. Моделирование работы автоматики в программно-логической модели терминала тэмп 2501-11
- •Работа №4. Исследование работы токовых защит и автоматики на базе реального терминала тэмп 2501-11
- •Работа №5. Исследование работы дуговой защиты шкафа кру
- •Работа №6. Изучение системы централизованного апв и авр подземной части системы электроснабжения угольной шахты
- •3.7. Методические указания к выполнению заданий практических занятий
- •3.7.1. Задания и исходные данные
- •Занятие 1. Расчет токовых защит распределительной сети
- •Занятие 3. Апв и авр в распределительной сети
- •3.7.2. Пример расчета релейной защиты и автоматики участка распределительной сети
- •Расчет токов кз
- •Расчет номинальных и максимальных рабочих токов
- •Расчет релейных защит и автоматики участка
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.2.2. Методические указания к выполнению курсовой работы
- •4.3. Промежуточный контроль
- •4.4. Итоговый контроль Вопросы для подготовки к экзамену
- •Содержание
- •Раздел 1. Общие вопросы релейной защиты 22
- •Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения
- •191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5
- •Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения
Раздел 2. Максимальные токовые защиты
В разделе рассматриваются две темы:
- виды максимальных токовых защит;
- исполнение токовых защит.
Для закрепления теоретического материала по темам этого раздела предусмотрено проведение практического занятия «Расчет токовых защит распределительной сети» и двух лабораторных работ:
- Настройка токовых защит в программно-логической модели терминала ТЭМП 2501;
- Моделирование работы токовых защит в программно-логической модели терминала ТЭМП 2501.
В процессе изучения материалов этого раздела следует выполнить первую часть курсовой работы – расчет токовых защит.
После проработки теоретического материала следует ответить на вопросы тренировочного теста № 2. Правильные ответы на вопросы тренировочных тестов приведены на с. 217. При появлении затруднений по тестовым заданиям следует обратиться к теоретическому материалу [1] или проконсультироваться у преподавателя.
При эффективной проработке материала данного раздела можно набрать 19 балл из 100 возможных.
2.1. Виды максимальных токовых защит
2.1.1. Токовые защиты от межфазных кз линий с односторонним питанием
В качестве объекта релейной защиты рассматривается распределительная сеть, с помощью которой осуществляется распределение электроэнергии между потребителями. С другой стороны – это такая сеть, все точки которой находятся в электрическом смысле далеко от источников питания, т.е. за большими сопротивлениями. Это значит, что КЗ в любой точке такой сети не грозит нарушением устойчивости энергосистемы, а сопровождается протеканием больших токов.
Распределительная сеть, как правило, имеет один источник питания, строится по радиальной, магистральной или смешанной схемам. В настоящее время напряжения распределительной сети могут быть 6, 10, 35 и 110 кВ. Более высокие напряжения характерны для питающих и системообразующих сетей.
Как и любая электрическая сеть, распределительная сеть представляет собой совокупность линий и трансформаторных подстанций.
В данном разделе будем рассматривать вопросы защиты линий (кабельных и воздушных) от междуфазных КЗ. По российским правилам сети напряжением 3, 6, 10, 20, 35 кВ работают с изолированной или компенсированной нейтралью. И по этой причине в таких сетях возможны только междуфазные КЗ. Однофазные замыкания возможны и весьма вероятны, но это простые, а не короткие замыкания и они сопровождаются протеканием малых (емкостных) токов, величина которых меньше токов рабочих режимов. Сети напряжением 110 кВ и выше работают с эффективно заземленной нейтралью. В такой сети имеют место как однофазные, так и междуфазные КЗ.
Основной документ, который регламентирует применение релейной защиты, это Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Эти правила распространяются на устройства релейной защиты электроустановок напряжением выше 1 кВ и до 500 кВ включительно.
Защиты электроустановок выше 500 кВ, кабельных линий выше 35 кВ, а также электроустановок атомных электростанций и передач постоянного тока в главе ПЭУ «Релейная защита» не рассматриваются.
Защита электрических сетей до 1 кВ выполняется в соответствии с требованиями главы ПЭУ «Защита электрических сетей напряжением до 1 кВ».
В соответствии с ПУЭ все электроустановки делятся на электроустановки напряжением выше 1 кВ (высоковольтные) и электроустановки напряжением ниже 1 кВ (низковольтные).
Высоковольтные электроустановки и, соответственно, высоковольтная сеть характеризуются применением в большинстве случаев высоковольтных выключателей, способных отключать токи КЗ. Эти коммутационные аппараты содержат главные контакты, устройства дугогашения и привод, служащий для включения и отключения электрической цепи. Устройство релейной защиты от КЗ в этом случае выполняется в виде отдельного блока или терминала. Выходная цепь защиты воздействует на катушку (селеноид) отключения. Высоковольтный выключатель не является автоматическим, а отключается под действием релейной защиты.
Низковольтные электроустановки и, соответственно, низковольтная сеть характеризуются применением низковольтных автоматических выключателей (автоматов). Такие выключатели способны отключить токи КЗ и срабатывают они под действием встроенных в выключатель устройсты релейной защиты. Коммутационный аппарат и релейная защита выполнены в одном корпусе, поэтому выключатель является автоматическим.
Основной вид релейной защиты линий с односторонним питанием от междуфазных КЗ – это максимальная токовая защита, основные сведения о которой приведены в курсе «Электроэнергетика, ч. 2».
В соответствии с ПУЭ на одиночных линиях с односторонним питанием напряжением 3-10 кВ с изолированной нейтралью от многофазных замыканий должна устанавливаться, как правило, двухступенчатая токовая защита, первая ступень которой выполнена в виде токовой отсечки, а вторая – в виде максимальной токовой защиты с независимой или зависимой характеристикой выдержки времени.
Кроме того, на таких линиях должна устанавливаться релейная защита от однофазных замыканий на землю. Эта защита должна действовать на сигнал или на отключение, если это требуется по условиям безопасности.
Для воздушных и кабельных линий в сетях напряжением 20 и 35 кВ с изолированной нейтралью также должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю.
На обычных линиях с односторонним питанием напряжением 20 и 35 кВ от многофазных замыканий должны быть установлены преимущественно ступенчатые защиты тока или ступенчатые защиты тока и напряжения, а если такие защиты не удовлетворяют требованиям чувствительности или быстроты отключения повреждения, например, на головных участках, дистанционная ступенчатая защита преимущественно с пуском по току. В этом случае в качестве дополнительной защиты рекомендуется использовать токовую отсечку без выдержки времени.
Для воздушных линий в сетях напряжением 110-500 кВ с эффективно заземленной нейтралью должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от замыканий на землю. На одиночных линиях 110-500 кВ с односторонним питанием от многофазных замыканий следует устанавливать ступенчатые токовые защиты или ступенчатые защиты тока и напряжения. Если такие защиты не удовлетворяют требованиям чувствительности или быстродействия, например, на головных участках, или, если это целесообразно по условию согласования защит смежных участков с защитой рассматриваемого участка, должна быть предусмотрена ступенчатая дистанционная защита. В этом случае в качестве дополнительной защиты рекомендуется также использовать токовую отсечку без выдержки времени.
От замыканий на землю должна быть предусмотрена, как правило, ступенчатая токовая направленная или ненаправленная защита нулевой последовательности.