1.1.Назначениерелейнойзащиты

Вэлектрическойчастиэнергосистеммогутвозникатьпо-врежденияиненормальныережимыработыэлектрооборудова-нияэлектростанций(ЭС),подстанций(ПС)илинийэлектропе-редачи(ЛЭП).

Повреждениявызываютпоявлениезначительныхаварий-ныхтоковисопровождаютсяглубокимпонижениемнапряже-ниянашинахЭСиПС.Аварийныетокивыделяютбольшоеко-личествотеплоты,котороевызываетсильноеразрушениеобо-рудованияэнергосистем.

Большинствоповрежденийприводитккороткимзамыкани-ям(КЗ).Различаюттрехфазные,двухфазные,однофазныеидвухфазныеКЗназемлювсетисглухозаземленнойнейтралью

110кВивыше,атакжезамыканияназемлювсетисизолиро-

ваннойнейтралью6–10–35кВ.Вобмоткахэлектрическихма-шинитрансформаторовмогуттакжевозникатьКЗмеждувит-камиоднойфазы.Основнымипричинамиповрежденийявляют-ся:нарушенияизоляциитоковедущихчастей,вызванныеееста-рением,перенапряжениями,механическимиповреждениями,гололедом,ураганнымветром,атакжеошибкиперсоналаприоперативныхпереключенияхидр.

Ненормальныережимыобычноприводяткотклонениюнапряжения,токаичастотыэнергосистемыотдопустимыхзна-чений.ВсоответствиисГОСТдопустимыеотклонениянапря-

_{жениявсреднемсоставляют}

_{±5%.Правиламиустройствэлек-}

троустановок(ПУЭ)иПравиламитехническойэксплуатации

_{(ПТЭ)вэнергосистемахотклонениечастотыдопускаетсявпре-}

делах

^50±₍^0,1÷0,2₎^Гц,т.е.

^{Δf=0,2÷0,4%.Припонижении}

частотыинапряжениясоздаетсяопасностьнарушениянормаль-нойработыпотребителейиустойчивостиэнергосистемы,апо-вышениенапряженияитокаугрожаетповреждениемоборудо-ванияиЛЭП.Дляпредупрежденияповрежденияоборудования

приегоперегрузкенеобходимопринятьмерыкегоразгрузкеилиотключениювпределахдопустимоговремени.

Дляуменьшенияразрушенийвместеповрежденияиобес-печениянормальнойработынеповрежденнойчастиэнергосис-темынеобходимовозможнобыстреевыявлятьиотделятьместо

поврежденияотнеповрежденнойчастиэнергосистемы.

Выявлениеиотключениеповрежденийследуетпроизводитьоченьбыстро–вбольшинствеслучаеввтечениесотыхидеся-тыхдолейсекунды,чтоможетбытьобеспеченотолькосредст-вамиавтоматики.Дляэтихцелейбылисозданызащитныеуст-ройства,выполняемыеприпомощиэлектрическихавтоматов-реле.Такойспособзащитыполучилназваниерелейнойзащиты.

Устройстварелейнойзащиты(УРЗ)осуществляютнепре-рывныйконтрользасостояниемвсехэлементовэнергосистемыиреагируютнавозникновениеповрежденийиненормальныхрежимов.

ПривозникновенииповрежденийУРЗдолжновыявитьпо-

врежденныйучастокиотключитьегоотэнергосистемы,воз-действуянаспециальныесиловыевыключатели,предназначен-ныедляразмыканиятоковповреждения.

ПривозникновенииненормальныхрежимовУРЗтакжедолжновыявлятьихивзависимостиотхарактеранарушениялибоотключатьоборудование,есливозниклаопасностьегопо-вреждения,либоосуществлятьсигнализациюоперативномуперсоналу,которыйдолженприниматьмерыкликвидациине-нормальности.

1.2.Основныетребования,предъявляемыекустройствамрелейнойзащиты

ТребованиякУРЗотповрежденийикУРЗ,реагирующимнаненормальныережимы,имеютнекоторыеразличия,поэтомуонирассматриваютсяраздельно.

Защитаотповрежденийдолжнаудовлетворятьчетыремосновнымтребованиям:действоватьселективно,быстро,обла-датьнеобходимойчувствительностьюкповрежденияминадеж-новыполнятьсвоифункции.

Селективность.Селективностью,илиизбирательностью,УРЗназываетсяегоспособностьотключатьтолькоповрежден-ныйучастоксети.Так,приКЗвточкеК1(рис.1.1)УРЗдолжноотключатьповрежденнуюЛЭПW3выключателемQ2,ближай-шимкместуповреждения.ПритакомдействииУРЗэлектро-снабжениевсехпотребителей,кромепитавшихсяотповрежден-нойЛЭПW3,сохраняется.ВслучаеКЗвточкеК2приселек-тивномдействииУРЗдолжнаотключатьсяповрежденнаяЛЭПW1выключателямиQ3иQ4,аЛЭПW2оставатьсявработе.Приэтомвсепотребителисохраняютпитание.

_{С1 А}

^{Q9 Q6}

I_К

^С2 Q8 Q4

I_К

_Q7

_W2 Q5

W1 _Q3

K2

T

B

_W3 ^С

^Q2 Q1

_IК1 K1

Рис.1.1. Селективноеотключениекороткогозамыканиявсети

Быстротадействия.ОтключениеКЗдолжнопроизводить-сясвозможнобольшейбыстротойдляограниченияразмеровразрушениявместеповреждения,обеспечениятермическойстойкостиоборудования,кабельныхивоздушныхЛЭПисохра-ненияустойчивостипараллельнойработыгенераторовэлектро-станций.

Длясохраненияустойчивостиэнергосистемтребуетсявесь-

_{мамалоевремяотключенияКЗ.НаЛЭП750–1150кВмежду-}

_{фазныеКЗнеобходимоотключатьчерез}

_0,06÷0,08с

_{послеих}

_{возникновения,наЛЭП330–500кВ–за}

_{0,1÷0,12с,наЛЭП}

_{110–220кВ–за}

_0,15÷0,3с.

_{Враспределительныхсетях6–35кВ,удаленныхотоснов-}

ныхЭС,допускаетсяотключениеКЗсвременем

^1,5÷3с.

Вкачествеприближенногокритериянеобходимостиприме-нениябыстродействующихУРЗПУЭрекомендуетопределятьостаточноенапряжениенашинахЭСиузловыхПСпритрех-фазныхКЗвконцезащищаемогоучастка.Еслиостаточноена-

_{пряжениеполучаетсяниже}

_60%

_{номинального,тодлясохране-}

нияустойчивостиследуетдлябыстрогоотключенияповрежде-

нияприменятьбыстродействующееУРЗ.

Чувствительность.УРЗдолжнообладатьдостаточнойчув-ствительностьюпривозникновенииКЗвпределахзоныегодей-ствия.Так,например,УРЗАК1(рис.1.2)должноотключатьпо-вреждениянаучасткеАВ(первом–основном),защищаемомАК1,и,крометого,иметьдостаточнуючувствительностьдлядействияприКЗнаследующем(втором–резервируемом)уча-сткеВС,защищаемомАК2.ПоследняяфункцияАК1называетсядальнимрезервированием.ТакоерезервированиенеобходимодляотключенияКЗвтомслучае,еслиУРЗвторогоучасткаАК2иливыключательQ2неподействуютиз-занеисправности.Та-кимобразом,УРЗАК1,предназначенноедлядальнегорезерви-рования,должнобытьчувствительнымикКЗвконцеследую-щегоучасткаВС.

ЭС ^А

AK1

_Q1 ^W1

^B AK2

_Q2 W2

^C AK3

_Q3 W3

1-й(основной)участок 2-й(резервируемый)

_{участок}

3-йучасток

Рис.1.2. Зоныдействияустройстврелейнойзащиты

Надежность.Требованиенадежностисостоитвтом,чтоУРЗдолжнобезотказноработатьприповреждениивпределахустановленнойдлянегозоныинедолжноработатьнеправиль-но,когдаработаегонепредусматривается.ОтказвработеилинеправильноедействиеУРЗприводяткдополнительномунару-шениюэлектропитанияпотребителей,аиногдакавариямсис-

темногозначения.Например,приКЗвточкеК1(рис.1.3)иот-казеАК1иливыключателяQ1сработаетАК3,врезультатечегодополнительноотключаютсяподстанцииСиD,апринепра-вильнойработеАК4внормальномрежимеотключитсяЛЭПW4,ипотребителиподстанцийB–Епотеряютпитание.

НадежностьУРЗобеспечиваетсяпростотойинадежностьюприменяемыхконструкцийисхемреле,атакжекачествомизго-

товлениявспомогательнойаппаратурыимонтажныхматериа-

лов.ВажноезначениедлянадежностиУРЗимеетавтоматиче-

скийитестовыйконтрользаегоисправностью.

Защитаотненормальныхрежимовтакжедолжнаобла-датьселективностью,чувствительностьюинадежностью.Быст-ротадействияотних,какправило,нетребуется.Отключение

оборудованияприненормальномрежимедолжнопроизводиться

тольковслучаеопасностиегоповреждения.Еслиустранениененормальныхрежимовможетпроизвестидежурныйперсоналссоблюдениемдопустимоговремени,тоУРЗотненормальныхрежимовможетвыполнятьсясдействиемнасигнал.

ЭС ^А

AK4

Q4 W4

^B AK3

Q3

_C AK2 _DQ2 W2

W3

AK1 _EQ1 W1

_K1

Рис.1.3. Неселективноеотключениекороткогозамыканиявслучаеотказаустройстварелейнойзащиты