Релейная защита pdf. Н

Н. В. Чернобровов

Р Е Л Е Й Н А Я З А Щ И Т А

ИЗДАНИЕ ПЯТОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ

Допущено Министерством энергетики и электрификации СССР

в качестве учебного пособия для учащихся энергетических

и энергостроительных техникумов

«Э Н Е Р Г И Я» МОСКВА 1974

УДК 621.316..925 (075)

Чернобровов Н. В.

Ч-49 Релейная защита. Учебное пособие для техникумов. Изд. 5-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1974. 680 с. С ил.

В книге рассмотрена релейная защита электрических сетей, оборудования электростанций и сборных шин распределительных устройств. Четвертое издание книги вышло в

Книга предназначена в качестве учебного пособия для учащихся энергетических техникумов и может быть использована студентами электротехнических и энергетических вузов, а также инженерами и техниками, занимающимися эксплуатацией, монтажом и проектированием релейной защиты электростанций и сетей.

30311-601 051(01)-74

Издательство «Энергия», 1974 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЯТОМУ ИЗДАНИЮ

В современных энергетических системах значение релейной защиты особенно возрастает в связи с бурным ростом мощности энергосистем, объединением их в единые электрически связанные системы в пределах нескольких областей, всей страны, и даже нескольких государств.

Характерным для современных энергосистем является развитие сетей высокого и сверхвысокого напряжения, с помощью которых производится объединение энергетических систем и передача больших потоков электрической энергии от мощных электростанций к крупным центрам потребления.

В Советском Союзе на базе сетей 500 кВ создается Единая энергетическая система страны (ЕЭС), сооружаются мощные и протяженные передачи 500-750 кВ, а в недалеком будущем предполагается создание еще более мощных передач 1150 кВ переменного и 1500 кВ постоянного тока, строятся крупнейшие тепловые, гидравлические и атомные электростанции, увеличивается мощность энергетических блоков. Соответственно растет мощность электрических подстанций, усложняется конфигурация электрических сетей и повышается их нагрузка.

Рост нагрузок, увеличение протяженности линий электропередачи, ужесточение требований к устойчивости энергосистем осложняют условия работы релейной защиты и повышают требования к ее быстродействию, чувствительности и надежности. В связи с этим идет непрерывный процесс развития и совершенствования техники релейной защиты, направленный на создание все более совершенных защит, отвечающих требованиям современной энергетики.

Создаются и вводятся в эксплуатацию новые защиты для дальних электропередач сверхвысокого напряжения, для крупных генераторов, трансформаторов и энергетических блоков. Разрабатываются дистанционные защиты со сложными характеристиками, позволяющими получить оптимальное решение очень сложной задачи - надежной отстройки защиты от нагрузки и качаний при сохранении достаточной чувствительности при коротких замыканиях. Ищутся пути усовершенствования блокировок от качаний и от повреждений в цепях напряжения. Совершенствуются способы резервирования отказа защит и выключателей. Все более определенной становится тенденция отказа от электромеханических реле и переход на статические, бесконтактные системы.

Широкое распространение в связи с этим получает применение в устройствах релейной защиты полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов, тиристоров). Разрабатываются конструкции реле на магнитных элементах. Предпринимаются попытки использования контактных реле, более надежных, чем обычные электромеханические конструкции. К числу таких реле относятся герметичные магнитоуправляемые контакты (герконы), представляющие собой безъякорные реле (применяемые в вычислительной технике). Они отличаются большим быстродействием, надежностью и малыми размерами. Рассматривается возможность использования ЭЦВМ для выполнения функций релейной защиты.

Все более необходимым становится использование ЭЦВМ для расчета уставок защиты, поскольку такие расчеты в современных энергосистемах очень трудоемки и занимают много времени.

В связи с ростом токов короткого замыкания, вызванным увеличением генераторной мощности энергосистем, актуальное значение приобретают вопросы точности трансформации первичных токов, питающих измерительные органы релейной защиты. Для решения этой проблемы ведутся исследования поведения трансформаторов тока, изучаются возможности повышения их точности, разрабатываются пригодные для практики методы расчета погрешностей трансформаторов тока, ищутся новые более точные способы трансформации первичных токов.

При подготовке к переизданию книги автор стремился отразить новые разработки отечественной техники по перечисленным выше направлениям ее развития. В книгу вошли новые защиты и технические решения, уже нашедшие применение на практике или имеющие реальную перспективу применения. С учетом этого внесены изменения и дополнения в третью главу, посвященную трансформаторам тока, в главу пятнадцатую, излагающую принципы защиты генераторов, и в главу семнадцатую, касающуюся защиты блоков. В остальные главы внесены изменения и уточнения, направленные главным образом на улучшение изложения.

Автор приносит благодарность рецензенту книги Т. Н. Дородновой за ряд полезных замечаний. Все пожелания и замечания автор просит направлять по адресу: 113114, Москва, Шлюзовая набережная, 10, Издательство «Энергия».

ГЛАВА ПЕРВАЯ

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ

1-1.НАЗНАЧЕНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

В энергетических системах могут возникать повреждения и ненормальные режимы работы электрооборудования электростанций и подстанций, их распределительных устройств, линий электропередачи и электроустановок потребителей электрической энергии.

Повреждения в большинстве случаев сопровождаются значительным увеличением тока и глубоким понижением напряжения в элементах энергосистемы.

Повышенный ток выделяет большое количество тепла, вызывающее разрушения в месте повреждения и опасный нагрев неповрежденных линий и оборудования, по которым этот ток проходит.

Понижение напряжения нарушает нормальную работу потребителей электроэнергии и устойчивость параллельной работы генераторов и энергосистемы в целом.

Ненормальные режимы обычно приводят к отклонению величин напряжения, тока и частоты от допустимых значений. При понижении частоты и напряжения создается опасность нарушения нормальной работы потребителей и устойчивости энергосистемы, а повышение напряжения и тока угрожает повреждением оборудования и линий электропередачи.

Таким образом, повреждения нарушают работу энергосистемы и потребителей электроэнергии, а ненормальные режимы создают возможность возникновения повреждений или расстройства работы энергосистемы.

Для обеспечения нормальной работы энергетической системы и потребителей электроэнергии необходимо возможно быстрее выявлять и отделять место повреждения от неповрежденной сети, восстанавливая таким путем нормальные условия их работы и прекращая разрушения в месте повреждения.

Опасные последствия ненормальных режимов также можно предотвратить, если своевременно обнаружить отклонение от нормального режима и принять меры к его устранению (например, снизить ток при его возрастании, понизить напряжение при его увеличении и т. д.).

В связи с этим возникает необходимость в создании и применении автоматических устройств, выполняющих указанные операции и защищающих систему и ее элементы от опасных последствий повреждений и ненормальных режимов.

Первоначально в качестве подобной защиты применялись плавкие предохранители. Однако по мере роста мощности и напряжения электрических установок и усложнения их схем коммутации такой способ защиты стал недостаточным, в силу чего были созданы защитные устройства, выполняемые при помощи специальных автоматов - реле, получившие название релейной защиты.

Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная и надежная работа современных энергетических систем.

Она осуществляет непрерывный контроль за состоянием и режимом работы всех элементов энергосистемы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов.

При возникновении повреждений защита выявляет и отключает от системы поврежденный участок, воздействуя на специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения.

При возникновении ненормальных режимов защита выявляет их и в зависимости от характера нарушения производит операции, необходимые для восстановления нормального режима, или подает сигнал дежурному персоналу.

В современных электрических системах релейная защита тесно связана с электрической автоматикой, предназначенной для быстрого автоматического восстановления нормального режима и питания потребителей.

К основным устройствам такой автоматики относятся: автоматы повторного включения (АПВ), автоматы включения резервных источников питания и оборудования (АВР) и автоматы частотной разгрузки (АЧР).

Рассмотрим более подробно основные виды повреждений и ненормальных режимов, возникающих в электрических установках, и их последствия.

1-2. ПОВРЕЖДЕНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

Большинство повреждений в электрических системах приводит к коротким замыканиям фаз между собой или на землю (рис. 1-1). В обмотках электрических машин и трансформаторов, кроме коротких замыканий бывают замыкания между витками одной фазы.

Основными причинами повреждений являются:

1) нарушение изоляции токоведущих частей, вызванное ее старением, неудовлетворительным состоянием, перенапряжениями, механическими повреждениями;

2) повреждение проводов и опор линий электропередач, вызванное их неудовлетворительным состоянием, гололедом, ураганным ветром, пляской проводов и другими причинами;

3) ошибки персонала при операциях (отключение разъединителей под нагрузкой, включение их на ошибочно оставленное заземление и т. д.).

рые оно не рассчитано. Поэтому повреждения нельзя считать неизбежными, но в то же время нельзя и не учитывать возможность их возникновения.

Короткие замыкания (к. з.) являются наиболее опасным и тяжелым видом повреждения. При к. з. э. д. с. Е источника питания (генератора) замыкается «накоротко» через относительно малое сопротивление генераторов, трансформаторов и линий (см. рис. 1-

1, а - г и е).

Поэтому в контуре замкнутой накоротко э. д. с. возникает большой ток I к , называемый т о к о м к о р о т к о г о з а м ы к а н и я.

Короткие замыкания подразделяются на трехфазные, двухфазные и однофазные в зависимости от числа замкнувшихся фаз; на замыкания с землей и без земли; замыкания в одной и двух точках сети (рис. 1-1).

При к. з. вследствие увеличения тока возрастает падение напряжения в элементах системы, что приводит к понижению напряжения во всех точках сети, так как напряжение в

любой точке М (рис. 1-2, а) UМ - E-Ik zм , где Ё - э. д. с. источника питания, а zМ - сопротивление от источника питания до точки М.

Наибольшее снижение напряжения происходит в месте к. з. (точка К) и в непосредственной близости от него (рис. 1-2, а). В точках сети, удаленных от места повреждения,

напряжение снижается в меньшей степени.

Происходящие в результате к. з. увеличение тока и снижение напряжения приводят к ряду опасных последствий:

а) Ток к. з. Iк согласно закону Джоуля-Ленца выделяет в активном сопротивлении r цепи, по которой он проходит в течение времени t, тепло Q = kIk 2 rt.

В месте повреждения это тепло и пламя электрической дуги производят большие разрушения, размеры которого тем больше, чем больше ток Iк и время t.

Проходя по неповрежденному оборудованию и линиям электропередачи, ток к. з. Iк нагревает их выше допустимого предела, что может вызвать повреждение изоляции и токоведущих частей.

б) Понижение напряжения при к. з. нарушает работу потребителей.

Основным потребителем электроэнергии являются асинхронные электродвигатели.

Поэтому при глубоком снижении напряжения момент вращения электродвигателей может оказаться меньше момента сопротивления механизмов, что приводит к их остановке.

Нормальная работа осветительных установок, составляющих вторую значительную часть потребителей электроэнергии, при снижении напряжения также нарушается.

Особенно чувствительны к понижениям напряжения вычислительные и управляющие машины, широко внедряемые в последнее время.

в) Вторым, наиболее тяжелым последствием снижения напряженияявляется нарушение устойчивости параллельной работы генераторов. Это может привести к распаду системы и прекращению питания всех ее потребителей.

Причины такого распада можно пояснить на примере системы, приве денной па рис. 1-2, б. В нормальном режиме механический момент вращения турбин уравновешивается противодействующим моментом, создаваемым электрической нагрузкой генераторов, в результате чего частота вращения всех турбогенераторов постоянна и равна синхронной. При возникновении к. з. в точке К у шин электростанции А напряжение на них станет равным нулю, в результате этого электрическая нагрузка, а следовательно, и противодействующий момент генераторов также станут равными нулю. В то же время в турбину поступает прежнее количество пара (или воды) и ее момент остается неизменным. Вследствие этого частота вращения турбогенератора начнет быстро увеличиваться, так как регулятор скорости турбины действует медленно и не сможет предотвратить ускорения вращения турбогенераторов станции А.

В иных условиях находятся генераторы станции В. Они удалены от точки К, поэтому напряжение на их шинах может быть близким к нормальному. Вследствие того что генераторы электростанции А разгрузились, вся нагрузка системы ляжет на генераторы станции В, которые при этом могут перегрузиться и уменьшить частоту вращения. Таким образом, в результате к. з. скорость вращения генераторов электростанций А и В становится различной, что приводит к нарушению их синхронной р а- боты.

При длительном к. з. может также произойти нарушение устойчивости работы асинхронных элек-

тродвигателей. При понижении напряжения частота вращения асинхронных электродвигателей уменьшается.

Если скольжение превзойдет критическое значение, двигатель перейдет в область неустойчивой работы, произойдет его опрокидывание и полное торможение.

С увеличением скольжения реактивная мощность, потребляемая асинхронными двигателями, растет, что может привести после отключения к. з. к дефициту реактивной мощности и как следствие этого к лавинообразному снижению напряжения во всей системе и прекращению ее работы.

Аварии с нарушением устойчивости системы по величине ущерба, наносимого электроснабжению, являются самыми тяжелыми.

Рассмотренные последствия к. з. подтверждают сделанный выше вывод, что они являются тяжелым и опасным видом повреждения, требующим быстрого отключения (см. § 1-4).

Замыкание на землю одной фазы в сети с изолированной нейтралью или зазем-

ленной через большое сопротивление дугогасящей катушки (ДГК). На рис. 1-1, д видно, что замыкание на землю не вызывает короткого замыкания, так как э. д. с. Еа поврежденной фазы А не шунтируется появившимся в точке К соединением с землей. Возникающий при этом ток 1А в месте повреждения замыкается через емкость С проводов относительно земли и имеет поэтому, как правило, небольшую величину, например несколько десятков ампер. Линейные напряжения при этом виде повреждения остаются неизменными (см. гл. 9).

Благодаря этому по своим последствиям однофазное замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью или заземленной через ДГК существенно отличается от к. з. Оно не отражается на работе потребителей и не нарушает синхронной работы генераторов. Однако этот вид повреждения создает ненормальный режим, вызывая перенапряжения, что представляет опасность с точки зрения возможности нарушения изоляции относительно земли двух неповрежденных фаз и перехода однофазного замыкания на землю в междуфазное к. з. (рис. 1, е).

1-3. НЕНОРМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ

К ненормальным относятся режимы, связанные с отклонениями от допустимых значений величин тока, напряжения и частоты, опасные для оборудования или устойчивой работы энергосистемы.

Рассмотрим наиболее характерные ненормальные режимы.

а) Перегрузка оборудования, вызванная увеличением тока сверх номинального значения. Номинальным называется максимальный ток, допускаемый для данного обо-

рудования в течение неограниченного времени.

Если ток, проходящий по оборудованию, превышает номинальное значение, то за счет выделяемого им дополнительного тепла температура токоведущих частей и изоляции через некоторое время превосходит допустимую величину, что приводит к ускоренному износу изоляции и ее повреждению. Время, допустимое для прохождения повышенных токов, зависит от их величины. Характер этой зависимости показан на рис. 1-3 и определяется конструкцией оборудования и типом изоляционных материалов. Для предупреждения

повреждения оборудования при его перегрузке необходимо принять меры к разгрузке или отключению оборудования.

б) Качания в системах возникают при выходе из синхронизма работающих параллельно генераторов (или электростанций) А и В (рис. 1-2, б). При качаниях в каждой точке системы происходит периодическое изменение («качание») тока и напряжения. Ток во всех элементах сети, связывающих вышедшие из синхронизма генераторы А и В, колеблется от нуля до максимального значения, во много раз превышающего нормальную ве-

личину. Напряжение падает от нормального до некоторого минимального значения, имеющего разную величину в каждой точке сети. В точке С, называемой электрическим центром качаний, оно снижается до нуля, в остальных точках сети напряжение падает, но остается больше нуля, нарастая от центра качания С к источникам питания А и В. По характеру изменения тока и напряжения качания похожи на к. з. Возрастание тока вызывает нагревание оборудования, а уменьшение напряжения нарушает работу всех потребителей системы. Качание - очень опасный ненормальный режим, отражающийся на работе всей энергосистемы.

в) Повышение напряжения сверх допустимого значения возникает обычно на гидрогенераторах при внезапном отключении их нагрузки. Разгрузившийся гидрогенератор увеличивает частоту вращения, что вызывает возрастание э. д. с. статора до опасных для его изоляции значений. Защита в таких случаях должна снизить ток возбуждения генератора или отключить его.

Опасное для изоляции оборудования повышение напряжения может возникнуть также при одностороннем отключении или включении длинных линий электропередачи с большой емкостной проводимостью.

Кроме отмеченных ненормальных режимов, имеются и другие, ликвидация которых возможна при помощи релейной защиты.

1-4. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ

/. ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТЕ ОТ К. 3.

а) Селективность

Селективностью или избирательностью защиты называется способность защиты отключать при к. з. только поврежденный участок сети.

На рис. 1-4 показаны примеры селективного отключения повреждений. Так, при к. з. в точке К 1 защита должна отключить поврежденную линию выключателем В в , т. е. выключателем, ближайшим к месту повреждения. При этом все потребители, кроме питавшихся от поврежденной линии, остаются в работе.

В случае к. з. в точке К2 при селективном действии защиты должна отключаться поврежденная линия I , линия II остается в работе. При таком отключении все потребители сети сохраняют питание. Этот пример показывает, что если подстанция связана с сетью несколькими линиями, то селективное отключение к. з. на одной из линий позволяет сохранить связь этой подстанции с сетью, обеспечив тем самым бесперебойное питание потребителей.

Таким образом, селективное отключение повреждения является основным условием для обеспечения надежного электроснабжения потребителей. Неселективное действие защиты приводит к развитию аварий. Как будет показано ниже, неселективные отключения могут допускаться, но только в тех случаях, когда это диктуется необходимостью и не отражается на питании потребителей.

б) Быстрота действия

Отключение к. з. должно производиться с возможно большей быстротой для ограничения размеров разрушения оборудования, повышения эффективности автоматического повторного включения линий и сборных шин, уменьшения продолжительности снижения напряжения у потребителей и сохранения устойчивости параллельной работы генераторов, электростанций и энергосистемы в целом. Последнее из перечисленных условий является г л а в н ы м.

Допустимое время отключения к. з. (1-2, б) по условию сохранения устойчивости зависит от ряда факторов. Важнейшим из них является величина остаточного напряжения на шинах электростанций и узловых подстанций, связывающих электростанции с энергосистемой. Чем меньше, остаточное напряжение, тем вероятнее нарушение устойчивости и, следовательно, тем быстрее нужно отключать к. з. Наиболее тяжелыми по условиям устойчивости являются трехфазные к. з. и двухфазные к. з. на землю в сети с глухоза-

земленной нейтралью (рис. 1-2, а и г), так как при этих повреждениях происходят наибольшие снижения всех междуфазных напряжений.

В современных энергосистемах для сохранения устойчивости требуется весьма малое время отключения к. з. Так, например, на линиях электропередачи 300-500 кВ необходимо отключать повреждение за 0,1-0,12 с после его возникновения, а в сетях 110- 220 кВ - за 0,15-0,3 с. В распределительных сетях 6 и 10 кВ, отделенных от источников питания большим сопротивлением, к. з. можно отключать со временем примерно 1,5-3 с, так как они не вызывают опасного понижения напряжения на генераторах и не влияют поэтому на устойчивость системы. Точная оценка допустимого времени отключения производится с помощью специальных расчетов устойчивости, проводимых для этой цели.

ся меньше 60% номинального, то для сохранения устойчивости следует применять быстрое отключение повреждений, т. е. применять быстродействующую защиту.

Полное время отключения повреждения t отк складывается из времени работы защи-

ты t 3 и времени действия выключателя t в , разрывающего ток к. з., т. е. t откл =t a + t в . Таким образом, для ускорения отключения нужно ускорять действие как защиты, так и выключа-

телей. Наиболее распространенные выключатели действуют со временем 0,15-0,06 с. Чтобы обеспечить при таких выключателях указанное выше требование об отключе-

нии к. з., например, с t =0,2 с, защита должна действовать с временем 0,05-0,12 с, а при необходимости отключения с t = 0,12 с и действии выключателя с 0,08 с время работы защиты не должно превышать 0,04 с.

Защиты, действующие с временем до 0,1-0,2 с, считаются быстродействующими. Современные быстродействующие защиты могут работать с временем 0,02-0,04 с.

Требование быстродействия является в ряде случаев определяющим условием, обеспечивающим устойчивость параллельной работы электростанций и энергосистем.

Создание селективных быстродействующих защит является важной и трудной задачей техники релейной защиты. Эти защиты получаются достаточно сложными и дорогими, поэтому они должны применяться только в тех случаях, когда более простые защиты, работающие с выдержкой времени, не обеспечивают требуемой быстроты действия.

в) Чувствительность

Что такое релейная защита

Релейная защита осуществляет автоматическую ликвидацию повреждений и ненормальных режимов в электрической части энергосистем и является важнейшей автоматикой, обеспечивающей их надежную и устойчивую работу. Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная и надежная работа современных энергетических систем.

Чернобровов Н. В. Релейная защита, 1974 г.

Релейная защита - автоматически действующие устройства в электроустановках, оосуществляющие защиту от повреждений и некоторых ненормальных режимах работы. Название "релейная защита" появилось в ряде стран в связи с тем, что рассматриваемый вид противоаварийной автоматики начал осуществляться с использованием электромеханических аппаратов, названных реле. В дальнейшем этот термин получил всеобщее признание и был узаконен в Международном электротехническом словаре, сыгравшем большую роль в становлении отечественной терминологии.

Федосеев А. М., Федосеев М. А. Ф Релейная защита электроэнергетических систем, 1992 г.

Релейная защита - специальные автоматические устройства, которые действуют на отключение выключателей для быстрого отключения поврежденного участка электрической установки или сети для предотвращения развития аварий.

Беркович М. А. Основы техники релейной защиты, 1984 г.

Учебники по релейной защите и автоматике

Чернобровов Н. В. Релейная защита. Учебное пособие для техникумов. Изд. 5-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1974. 680 с.

В книге рассмотрена релейная защита электрических сетей, оборудования электростанций и сборных шин распределительных устройств. Книга предназначена в качестве учебного пособия для учащихся энергетических техникумов и может быть использована студентами электротехнических и энергетических вузов, а также инженерами и техниками, занимающимися эксплуатацией, монтажом и проектированием релейной защиты электростанций и сетей. При подготовке к переизданию книги автор стремился отразить новые разработки отечественной техники по РЗиА.

Скачать книгу Чернобровов Н. В. Релейная защита. Учебное пособие для техникумов (djvu, zip, 11,54 мб) - скачать книгу

Федосеев А. М., Федосеев М. А. Ф Релейная защита электроэнергетических систем: Учеб. для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Энергоатомнздат, 1992.—528 с.

В книге рассматриваются основы техники релейной защиты трехфазных систем напряжением выше 1 кВ, общие принципы зашиты, защиты линий, шин, генераторов, трансформаторов, автотрансформаторов и двигателей. Во 2-е издание внесены методические изменения, и нем также рассмотрены новые принципы осуществления защит. Материал в книге изложен так, чтобы студенты изучали в первую очередь принципы защит, а не выполнение отдельных устройств, которые могут довольно часто модернизироваться или вообще заменяться новыми.

Скачать книгу Федосеев А. М., Федосеев М. А. Ф Релейная защита электроэнергетических систем (pdf, zip, 23,91 мб) - скачать книгу

Беркович М. А. и др. Основы техники релейной защиты /М. А. Беркович. В. В. Молчанов, В. Л. Семенов. — 6-е изд., перераб. и доп. — Энергоатомиздат, 1984. 376 с.

В учебнике изложены основы техники релейной защиты элементов энергосистемы - линий электропередачи, генераторов, трансформаторов, электродвигателей. Шестое издание книги дополнено описанием ряда сложных защит, исключены разделы, посвященные вопросам эксплуатации.

Скачать книгу Беркович М. А. и др. Основы техники релейной защиты (djvu, zip, 4,86 мб) - скачать книгу

Беркович М. А. и др. Основы автоматики энергосистем / М. А. Беркович, А. Н. Комаров, В. А. Семенов, — М.: Энергоиздат, 1981, — 432 с.

Рассматриваются назначение и область применения основных технических средств автоматизации энергосистем. Приводятся принципиальные схемы и описания принципов действия устройств АПВ, АВР, АРВ, АЧР, АРЧМ, автоматической синхронизации и противоаварийной автоматики. Излагаются методы расчетов параметров настройки устройств автоматики. Во втором издании рассмотрено новое оборудование. Для инженерно-технических работников, занятых проектированием и эксплуатацией устройств системной автоматики. Может быть использована студентами вузов и техникумов. Материал книги изложен в достаточно полном объеме, что позволяет использовать ее при изучении соответствующих курсов студентами средних и высших технических учебных заведений, обучающимися специальности техника или инженера- электрика по автоматизации.

Скачать книгу Беркович М. А. и др. Основы автоматики энергосистем (pdf, zip, 17,15 мб) - скачать книгу

Элементы автоматических устройств: Учебник для вузов / В. Л. Фабрикант, В. П. Глухов, Л. Б. Паперно, В. Я. Путниньш. — М.: Высш. школа, 1981. — 400 с.

В учебнике приведены типичные элементы автоматических устройств, применяемые в электроэнергетике. Для ряде элементов рассмотрены методы их построения и расчета. Особое внимание уделено методической стороне, для чего рассмотрение приведено по возможности в стройную систему с объяснениями причин принятых решений. Книга предназначается для студентов, обучающихся по специальности "Автоматизация производства и распределения электроэнергии". Может быть использована студентами других электроэнергетических специальностей, а также инженерами, аспирантами, работниками научно-исследовательских, проектных и других организации, работающими в области автоматизации.

Скачать книгу Элементы автоматических устройств: Учебник для вузов. В. Л. Фабрикант (djvu, zip, 8,89 мб) - скачать книгу

Автоматика электроэнергетических систем: Учебное пособие для вузов/ О. П Алексеев, В. Е Казанский, В. Л. Козис н др.; Под ред. В. Л. Козиса и Н. И. Овчаренко. — М.: Энергоиздат, 1981 — 480 с.

В учебнике рассмотрены вопросы автоматизации управления электроэнергетическими системами в нормальных, аварийных и послеаварийных режимах. Даны понятия об автоматическом контроле, приведены материалы по автоматическому включению синхронных машин на параллельную работу, автоматическому управлению элементами системы и автоматическому регулированию в них. Для студентов вузов электроэнергетических специальностей. Учебник написан членами кафедры РЗиА МЭИ (заведующий кафедрой канд. техн. наук доцент В. П. Морозкин) по материалам лекций, которые они много лет читали в МЭИ, и призван более полно обеспечить студентов специальности учебным материалом.

Скачать книгу Автоматика электроэнергетических систем (djvu, zip, 3,8 мб) - скачать книгу

Кривенков В. В., Новелла В. Н. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебн. пособие для вузов. — М.: Энергоиздат, 1981. 328 с,

Работа систем электроснабжения промышленных предприятий и сельского без автоматического управления элементами системы в нормальных и в аварийных режимах. В книге рассмотрены устройства релейной зашиты и автоматики элементов системы электроснабжения, а также вопросы телемеханизации и автоматизация управления системой в в целом. Книга предназначена в качестве учебного пособия студентам энергетических и электротехнических вузов, обучающихся по специальности «Электроснабжение городов, промышленных предприятий и сельского хозяйства», и может быть использована инженерно-техническим персоналом, обслуживающим электроустановки.

Скачать книгу Кривенков В. В. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения (djvu, zip, 3,29 мб) - скачать книгу

Алексеев В. С. , Варганов Г. П., Панфилов Б. И., Розенблюм Р. 3. Реле защиты. М., «Энергия», 1976. 464 с.

Книга содержит систематизированное описание вторичных реле защиты переменного тока, электромеханических реле времени, электромагнитных вспомогательных реле защиты и некоторых реле автоматики энергосистем, выпускаемых в настоящее время отечественной промышленностью. Приведены полные технические данные реле. Книга предназначена для инженерно-технических работников, занятых в области производства и эксплуатации устройств релейной защиты, а также может быть полезна сотрудникам проектных организаций и студентам средних и высших специальных учебных заведений, занимающимся вопросами релейной защиты.

Скачать книгу В. С. Алексеев и др. Реле защиты (djvu, zip, 5,61 мб) - скачать книгу

Засыпкин А. С. Релейная зашита трансформаторов. - М. Энергоатомиздат. 1989 г. 240 с.

В книге приведены в обобщенном виде характеристики аварийных и анормальных режимов мощных трансформаторов энергосистем - внутренних коротких замыканий (КЗ), бросков намагничивающего тока, перевозбуждений, особых режимов преобразовательных трансформаторов, а также переходных процессов в трансформаторах тока. Сформулированы требования к функционированию релейной защиты от внутренних КЗ. Описаны новые устройства обеспечивающие повышение технического совершенства релейной защиты. Особое внимание уделено релейной защите с встроенными первичными измерительными преобразователями.

Скачать книгу Засыпкин А. С. Релейная зашита трансформаторов (djvu, zip, 1,87 мб) - скачать книгу

Шабад М. А. Защита трансформаторов распределительных сетей. — Л.: Энергоиздат. Ленингр. отделение, 1981.— 136 с.

В книге изложены вопросы защиты понижающих трансформаторов распределительных сетей с высшим напряжением от 6 до 110 кВ. выполняемой с помощью плавких предохранителей и современных устройств релейной защиты. Рассмотрены принципы действия, типовые схемы и условия расчета основных типов релейной защиты, а также устройство и выбор плавких предохранителей для защиты трансформаторов. Книга предназначена для инженеров, техников и мастеров, занимающихся эксплуатацией распределительных электрических сетей энергосистем, промышленных предприятий и сельскохозяйственных комплексов, а также может быть полезна работникам проектных и наладочных организаций и студентам электроэнергетических специальностей.

Скачать книгу Шабад М. А. Защита трансформаторов распределительных сетей (djvu, zip, 2,87 мб) - скачать книгу

Фабрикант В. Л. Дистанционная защита: Учеб. пособие для вузов.— М.: Высш. школа, 1978.—215 с.

В книге изложены наиболее важные вопросы современной теории дистанционной защиты, приведенные по возможности в стройную систему. Большое внимание уделено методической стороне изложения. В частности, даны ответь: не только на вопрос, как делается, но и на вопрос, почему так делается. Рассмотрение доведено до алгоритмов, определяющих условия срабатывания защиты и ее органов. В книге рассмотрены некоторые проблемы из области дистанционной защиты, нуждающиеся в математическом анализе, подчеркнуто наличие большого числа нерешенных проблем, требующих творческого подхода. Предназначается для студентов электроэнергетических вузов я факультетов. Может быть полезна аспирантам и инженерам самых различных электроэнергетических специальностей.

Скачать книгу Фабрикант В. Л. Дистанционная защита (djvu, zip, 2,67 мб) - скачать книгу

Авербух А. М., Рыбак Х. А. Задачи по релейной защите и методы их решения, М-Л., Госэпергоиздат, 1961 г. 352 с.

В книге помещены задачи по релейной защите и некоторым устройствам системной автоматики и даны методы их решений. Задачи по релейной защите преследуют цель расширения знаний учащихся в этой области и подготовки их к практическому применению основ теории техники релейной защиты. При составлении и решении задач использован опыт проектных, научно-исследовательских и наладочных организаций. Книга предназначается в качестве учебного пособия для студентов энергетических и электротехнических техникумов. Она может быть использована студентами энергетических и электротехнических факультетов высших учебных заведений при изучении курса релейной защиты и пои дипломном проектировании, а также инженерами и техниками, работающими в области эксплуатации и проектирования релейной защиты.

Скачать книгу Авербух А. М., Рыбак Х. А. Задачи по релейной защите и методы их решения (djvu, zip, 7,75 мб) - скачать книгу

Авербух А. М. Релейная зашита в задачах с решениями и примерами. Л., «Энергия», 1975. 416 с.

В книге приведены решения задач и примеры по релейной защите энергосистем. Она предназначена для инженеров и техников, работающих в области эксплуатации и проектирования устройств релейной зашиты электрических станций подстанций и сетей высокого напряжения. Книга может быть использована в качестве учебного пособия студентами энергетических техникумов и энергетических специальностей высших учебных заведении.

Скачать книгу Авербух А. М. Релейная зашита в задачах с решениями и примерами (pdf, zip, 8,61 мб) - скачать книгу

Королев E. П., Либерзон Э. M. Расчеты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты. — М.: Энергия, 1980.—208 с.

В книге изложены основные особенности расчета допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты с учетом режимов глубокого насыщения магнитопровода трансформаторов тока и искажения формы кривой вторичного тока. Рассмотрена работа основных измерительных органов релейной защиты в- гаках режимах и сформулированы расчетные условия определения допустимых нагрузок на трансформаторы тока. Приведена методика расчета сечении жил контрольных кабелей. Книга рассчитана на инженеров и техников, занимающихся проектированием и эксплуатацией релейной защиты и автоматики электрических сетей, промышленных и сельскохозяйственных объектов, а также может быть использована студентами электроэнергетических специальностей вузов и техникумов.

Скачать книгу Королев E. П. Расчеты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты (djvu, zip, 5,02 мб) - скачать книгу

Шабад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. — 3-е изд., перераб. и доп. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1985. — 296 с.

В книге рассмотрены методы и примеры расчета устройств релейной защиты и автоматики сельских, городских и промышленных электрических сетей 6 и 10 кВ, линий электропередачи 35, 110 кВ и понижающих трансформаторов 6—110 кВ. Внастоящее издание переработано и дополнено в соответствии с новыми ГОСТ, правилами и директивными материалами по вопросам защиты и автоматики. Книга предназначена для инженерно-технических работников, обслуживающих устройства защиты и автоматики в энергосистемах, электросетевых, промышленных и сельскохозяйственных предприятиях, а также может быть полезна работникам проектных и наладочных организаций и студентам электроэнергетических специальностей.

Скачать книгу Шабад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей (djvu, zip, 3,42 мб) - скачать книгу

(Документ)

Никитин К.И. Релейная защита систем электроснабжения. Конспект лекций (Документ)

Якимчук Н.Н. Релейная защита и противоаварийная автоматика в сетях 220-110 кВ (Документ)

Рабочий проект ВЛ 10 кВ (пример) (Документ)

Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения (Документ)

Шабад М.А. Релейная защита и автоматика на электроподстанциях, питающих синхронные электродвигатели (Документ)

Стандарт ОАО СО ЕЭС. Релейная защита и автоматика. Взаимодействие субъектов электроэнергетики (Стандарт)

Гельфанд Я.С. Релейная защита распределительных сетей (Документ)

n1.doc

Н. В. Чернобровов

Р Е Л Е Й Н А Я

З А Щ И Т А

ИЗДАНИЕ ПЯТОЕ,

ПЕРЕРАБОТАННОЕ

Допущено Министерством

Энергетики и электрификации СССР

В качестве учебного пособия

Для учащихся энергетических

И энергостроительных техникумов
«Э Н Е Р Г И Я» МОСКВА 1974
6П2.11

УДК 621.316..925 (075)

Чернобровов Н. В.

Ч-49 Релейная защита. Учебное пособие для техникумов.

Изд. 5-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1974. 680 с. С ил.
В книге рассмотрена релейная защита электрических сетей, оборудования электростанций и сборных шин распределительных устройств. Четвертое издание книги вышло в 1971 г.

051(01)-74

75-74 6П2.11

Издательство «Энергия», 1974г.

ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЯТОМУ ИЗДАНИЮ
Релейная защита осуществляет автоматическую ликвидацию повреждений и ненормальных режимов в электрической части энергосистем и является важнейшей автоматикой, обеспечивающей их надежную и устойчивую работу.

НАЗНАЧЕНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная и надежная работа современных энергетических систем. Она осуществляет непрерывный контроль за состоянием и режимом работы всех элементов энергосистемы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов.

Рассмотрим более подробно основные виды повреждений и ненормальных режимов, возникающих в электрических установках, и их последствия.
1-2. ПОВРЕЖДЕНИЯ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

Основными причинами повреждений являются:

Все повреждения являются следствием конструктивных недостатков или несовершенства оборудования, некачественного его изготовления, дефектов монтажа, ошибок при проектировании, неудовлетворительного или неправильного ухода за оборудованием, ненормальных режимов работы оборудования, работы оборудования в условиях, на которые оно не рассчитано. Поэтому повреждения нельзя считать неизбежными, но в то же время нельзя и не учитывать возможность их возникновения.
Короткие замыкания (к. з.) являются наиболее опасным и тяжелым видом повреждения. При к. з. э. д. с. Е источника питания (генератора) замыкается «накоротко» через относительно малое сопротивление генераторов, трансформаторов и линий (см. рис. 1-1, а - г и е).

При к. з. вследствие увеличения тока возрастает падение напряжения в элементах системы, что приводит к понижению напряжения во всех точках сети, так как напряжение в любой точке М (рис. 1-2, а) U М - E-I k z м, где Ё - э. д. с. источника питания, а z М - сопротивление от источника питания до точки М.

Наибольшее снижение напряжения происходит в месте к. з. (точка К) и в непосредственной близости от него (рис. 1-2, а). В точках сети, удаленных от места повреждения, напряжение снижается в меньшей степени.

Происходящие в результате к. з. увеличение тока и снижение напряжения приводят к ряду опасных последствий:

А) Ток к. з. I к согласно закону Джоуля-Ленца выделяет в активном сопротивлении r цепи, по которой он проходит в течение времени t, тепло Q = kI k 2 rt.

Проходя по неповрежденному оборудованию и линиям электропередачи, ток к. з. I к нагревает их выше допустимого предела, что может вызвать повреждение изоляции и токоведущих частей.

Б) Понижение напряжения при к. з. нарушает работу потребителей.

Основным потребителем электроэнергии являются асинхронные электродвигатели. Момент вращения двигателей М Д пропорционален квадрату напряжения U на их зажимах: М д = кU 2 .

В) Вторым, наиболее тяжелым последствием снижения напряжения- является нарушение устойчивости параллельной работы генераторов. Это может привести к распаду системы и прекращению питания всех ее потребителей.

Причины такого распада можно пояснить на примере системы, приведенной па рис. 1-2, б. В нормальном режиме механический момент вращения турбин уравновешивается противодействующим моментом, создаваемым электрической нагрузкой генераторов, в результате чего частота вращения всех турбогенераторов постоянна и равна синхронной. При возникновении к. з. в точке К у шин электростанции А напряжение на них станет равным нулю, в результате этого электрическая нагрузка, а следовательно, и противодействующий момент генераторов также станут равными нулю. В то же время в турбину поступает прежнее количество пара (или воды) и ее момент остается неизменным. Вследствие этого частота вращения турбогенератора начнет быстро увеличиваться, так как регулятор скорости турбины действует медленно и не сможет предотвратить ускорения вращения турбогенераторов станции А.

При длительном к. з. может также произойти нарушение устойчивости работы асинхронных электродвигателей. При понижении напряжения частота вращения асинхронных электродвигателей уменьшается.

Замыкание на землю одной фазы в сети с изолированной нейтралью или заземленной через большое сопротивление дугогасящей катушки (ДГК). На рис. 1-1, д видно, что замыкание на землю не вызывает короткого замыкания, так как э. д. с. Еа поврежденной фазы А не шунтируется появившимся в точке К соединением с землей. Возникающий при этом ток 1 А в месте повреждения замыкается через емкость С проводов относительно земли и имеет поэтому, как правило, небольшую величину, например несколько десятков ампер. Линейные напряжения при этом виде повреждения остаются неизменными (см. гл. 9).

Рассмотрим наиболее характерные ненормальные режимы.

А) Перегрузка оборудования, вызванная увеличением тока сверх номинального значения. Номинальным называется максимальный ток, допускаемый для данного оборудования в течение неограниченного времени.

Если ток, проходящий по оборудованию, превышает номинальное значение, то за счет выделяемого им дополнительного тепла температура токоведущих частей и изоляции через некоторое время превосходит допустимую величину, что приводит к ускоренному износу изоляции и ее повреждению. Время, допустимое для прохождения повышенных токов, зависит

от их величины. Характер этой зависимости показан на рис. 1-3 и определяется конструкцией оборудования и типом изоляционных материалов. Для предупреждения повреждения оборудования при его перегрузке необходимо принять меры к разгрузке или отключению оборудования.

Б) Качания в системах возникают при выходе из синхронизма работающих параллельно генераторов (или электростанций) А и В (рис. 1-2, б). При качаниях в каждой точке системы происходит периодическое изменение («качание») тока и напряжения. Ток во всех элементах сети, связывающих вышедшие из синхронизма генераторы А и В, колеблется от нуля до максимального значения, во много раз превышающего нормальную величину. Напряжение падает от нормального до некоторого минимального значения, имеющего разную величину в каждой точке сети. В точке С, называемой электрическим центром качаний, оно снижается до нуля, в остальных точках сети напряжение падает, но остается больше нуля, нарастая от центра качания С к источникам питания А и В. По характеру изменения тока и напряжения качания похожи на к. з. Возрастание тока вызывает нагревание оборудования, а уменьшение напряжения нарушает работу всех потребителей системы. Качание - очень опасный ненормальный режим, отражающийся на работе всей энергосистемы.

В) Повышение напряжения сверх допустимого значения возникает обычно на гидрогенераторах при внезапном отключении их нагрузки. Разгрузившийся гидрогенератор увеличивает частоту вращения, что вызывает возрастание э. д. с. статора до опасных для его изоляции значений. Защита в таких случаях должна снизить ток возбуждения генератора или отключить его.

Кроме отмеченных ненормальных режимов, имеются и другие, ликвидация которых возможна при помощи релейной защиты.
1-4. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ
/. ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТЕ ОТ К. 3.
а) Селективность

В случае к. з. в точке К 2 при селективном действии защиты должна отключаться поврежденная линия I , линия II остается в работе. При таком отключении все потребители сети сохраняют питание. Этот пример показывает, что если подстанция связана с сетью несколькими линиями, то селективное отключение к. з. на одной из линий позволяет сохранить связь этой подстанции с сетью, обеспечив тем самым бесперебойное питание потребителей.

Допустимое время отключения к. з. (1-2, б) по условию сохранения устойчивости зависит от ряда факторов. Важнейшим из них является величина остаточного напряжения на шинах электростанций и узловых подстанций, связывающих электростанции с энергосистемой. Чем меньше, остаточное напряжение, тем вероятнее нарушение устойчивости и, следовательно, тем быстрее нужно отключать к. з. Наиболее тяжелыми по условиям устойчивости являются трехфазные к. з. и двухфазные к. з. на землю в сети с глухозаземленной нейтралью (рис. 1-2, а и г), так как при этих повреждениях происходят наибольшие снижения всех междуфазных напряжений.

В современных энергосистемах для сохранения устойчивости требуется весьма малое время отключения к. з. Так, например, на линиях электропередачи 300-500 кВ необходимо отключать повреждение за 0,1-0,12 с после его возникновения, а в сетях 110-220 кВ - за 0,15-0,3 с. В распределительных сетях 6 и 10 кВ, отделенных от источников питания большим сопротивлением, к. з. можно отключать со временем примерно 1,5-3 с, так как они не вызывают опасного понижения напряжения на генераторах и не влияют поэтому на устойчивость системы. Точная оценка допустимого времени отключения производится с помощью специальных расчетов устойчивости, проводимых для этой цели.

В качестве приближенного критерия (меры) необходимости применения быстродействующих защит Правила устройства электроустановок (ПУЭ) [Л. 1] рекомендуют определять остаточное напряжение на шинах электростанций и узловых подстанций при трехфазных к. з. в интересующей нас точке сети. Если остаточное напряжение получается меньше 60% номинального, то для сохранения устойчивости следует применять быстрое отключение повреждений, т. е. применять быстродействующую защиту.

Полное время отключения повреждения t отк складывается из времени работы защиты t 3 и времени действия выключателя t в , разрывающего ток к. з., т. е. t откл = t a + t в . Таким образом, для ускорения отключения нужно ускорять действие как защиты, так и выключателей. Наиболее распространенные выключатели действуют со временем 0,15-0,06 с.

Чтобы обеспечить при таких выключателях указанное выше требование об отключении к. з., например, с t =0,2 с, защита должна действовать с временем 0,05-0,12 с, а при необходимости отключения с t = 0,12 с и действии выключателя с 0,08 с время работы защиты не должно превышать 0,04 с.

В целях упрощения допускается применение простых быстродействующих защит, не обеспечивающих необходимой селективности. При этом для исправления неселективности используется АПВ, быстро включающее обратно неселективно отключившийся участок системы.
в) Чувствительность
Для того чтобы защита реагировала на отклонения от нормального режима, которые возникают при к. з. (увеличение тока, снижение напряжения и т. п.), она должна обладать определенной чувствительностью в пределах установленной зоны ее действия. Каждая защита (например, I на рис. 1-5)должна отключать повреждения на том участке АВ, для защиты которого она установлена (первый участок защиты I ), и, кроме того, должна действовать при к. з. на следующем, втором участке ВС, защищаемом защитой II . Действие защиты на втором участке называется дальним резервированием. Оно необходимо для отключения к. з. в том случае, если защита II или выключатель участка ВС не сработает из-за неисправности. Резервирование следующего участка является важным требованием. Если оно не будет выполняться, то при к. з. на участке ВС и отказе его защиты или выключателя повреждение останется неотключенным, что приведет к нарушению работы потребителей всей сети.

Действие защиты I при к. з. на третьем участке не требуется, так как при отказе защиты третьего участка или его выключателя должна подействовать защита II . Одновременный отказ защиты на двух участках (третьем и втором) маловероятен, и поэтому с таким случаем не считаются.

Некоторые типы защит по принципу своего действия не работают за пределами первого участка. Чувствительность таких защит должна обеспечить их надежную работу в пределах первого участка. Для обеспечения резервирования второго участка в этом случае устанавливается дополнительная защита, называемая резервной.

Каждая защита должна действовать не только при металлическом к. з., но и при замыканиях через переходное сопротивление, обусловливаемое электрической дугой.

Чувствительность защиты должна быть такой, чтобы она могла подействовать при к. з. в минимальных режимах системы, т. е. в таких режимах, когда изменение величины, на которую реагирует защита (ток, напряжение и т. п.), будет наименьшей. Например, если на станции А (рис. 1-5) будет отключен один или несколько генераторов, то ток к. з. уменьшится, но чувствительность защит должна быть достаточной для действия и в этом минимальном режиме.

Таким образом, чувствительность защиты должна быть такой, чтобы она действовала при к. з. в конце установленной для нее зоны в минимальном режиме системы и при замыканиях через электрическую дугу.

Чувствительность защиты принято характеризовать коэффициентом чувствительности к ч : Для защит, реагирующих на ток к. з.,

г) Надежность

Требование надежности состоит в том, что защита должна безотказно работать при к. з. в пределах установленной для нее зоны и не должна работать неправильно в режимах, при которых ее работа не предусматривается.

Требование надежности является весьма важным. Отказ в работе или неправильное действие какой-либо защиты всегда приводит к дополнительным отключениям, а иногда к авариям системного значения.

Например, при к. з. в точке К (рис. 1-6) и отказе защиты В1 сработает защита ВЗ, в результате чего дополнительно отключаются подстанции // и ///, а при неправильной работе в нормальном режиме защиты В4 в результате отключения линии Л4 потеряют питание потребители подстанций /, //, /// и IV . Таким образом, ненадежная защита сама становится источником аварий.

Надежность защиты обеспечивается простотой схемы, уменьшением в ней количества реле и контактов, простотой конструкции и качеством изготовления реле и другой аппаратуры, качеством монтажных материалов, самого монтажа и контактных соединений, а также уходом за ней в процессе эксплуатации.

В последнее время ведутся разработки методики оценки и анализа надежности устройств релейной защиты с помощью теории вероятности [Л. 33],

В СССР общие принципы выполнения релейной защиты регламентируются ПУЭ [Л. 1, типовые схемы релейной защиты и их расчет - «Руководящими указаниями по релейной защите» [Л. 2-61.

II . ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТАМ ОТ НЕНОРМ АЛЬПЫ X РЕЖИМОВ

Эти защиты, так же как и защиты от к. з., должны обладать селективностью, достаточной чувствительностью и надежностью. Но быстроты действия от этих защит, как правило, не требуется.

Время действия защиты от ненормальных режимов зависит от характера режима и его последствий. Часто ненормальные режимы носят кратковременный характер и ликвидируются сами, например кратковременная перегрузка при пуске асинхронного электродвигателя. В таких случаях быстрое отключение не только не является необходимым, но может причинить ущерб потребителям. Поэтому отключение оборудования при ненормальном режиме должно производиться только тогда, когда наступает действительная опасность для защищаемого оборудования, т. е. в большинстве случаев с выдержкой времени.

В тех случаях, когда устранение ненормальных режимов может произвести дежурный персонал, защита от ненормальных режимов может выполняться с действием только на сигнал.

1-5. ЭЛЕМЕНТЫ ЗАЩИТЫ, РЕЛЕ И ИХ РАЗНОВИДНОСТИ

Обычно устройства релейной защиты состоят из нескольких реле, соединенных друг с другом по определенной схеме.

Реле представляет собой автоматическое устройство, которое приходит в действие (срабатывает) при определенном значении воздействующей на него входной величины.

В релейной технике применяются реле с к о нтакт а м и - электромеханические, бесконтактные - на полупроводниках или на ферромагнитных элементах. У первых при срабатывании замыкаются или размыкаются контакты. У вторых - при определенном значении входной величины х скачкообразно меняется выходная величина у, например напряжение (рис. 1-7, а).

Каждый комплект защиты и его схема подразделяются на две части: реагирующую и логическую.

Реагирующая (или измерительная) часть является главной, она состоит из основных реле, которые непрерывно получают информацию о состоянии защищаемого элемента и реагируют на повреждения или ненормальные режимы, подавая соответствующие команды на логическую часть защиты.

Логическая часть (или оперативная) является вспомогательной, она воспринимает команды реагирующей части и, если их значение, последовательность и сочетание соответствуют заданной программе, производит заранее предусмотренные операции и подает управляющий импульс на отключение выключателей. Логическая часть может выполняться с помощью электромеханических реле или схем с использованием электронных приборов - ламповых или полупроводниковых.

В соответствии с этим подразделением защитных устройств реле также делятся на две группы: на основные, реагирующие на повреждения, и вспомогательные, действующие по команде первых и используемые в логической части схемы.

Признаком появления к. з. могут служить возрастание тока I , понижение напряжения U и уменьшение сопротивления защищаемого участка, характеризуемого отношением напряжения к току в данной точке сети: z = U / I .

Соответственно этому в качестве реагирующих реле применяют: токовые реле, реагирующие на величину тока; реле напряжения, реагирующие на величину напряжения, и реле сопротивления, реагирующие на изменение сопротивления.

В сочетании с указанными реле часто применяются реле мощности, реагирующие на величину и направление (знак) мощности к. з., проходящий через место установки защиты.

Реле, действующие при возрастании величины, на которую они реагируют, называются максимальными, а реле, работающие при снижении этой величины, называются м и н и м альн ы м и.

Для защит от ненормальных режимов, так же как и для защит от к. з., используются реле тока и напряжения. Первые служат в качестве реле, реагирующих на перегрузку, а вторые - на опасное повышение или снижение напряжения в сети. Кроме того, применяется ряд специальных реле, например, реле частоты, действующие при недопустимом снижении или повышении частоты; тепловые реле, реагирующие на увеличение тепла, выделяемого током при перегрузках, и некоторые другие.

К числу вспомогательных реле относятся: реле времени, служащие для замедления действия защиты; реле указательные - для сигнализации и фиксации действия защиты; реле промежуточные, передающие действие основных реле на отключение выключателей и служащие для осуществления взаимной связи между элементами защиты.

Каждое реле можно подразделить на две части: воспринимающую и исполнительную. Воспринимающий элемент в электромеханических конструкциях имеет обмотку, которая питается током или напряжением защищаемого элемента в зависимости от типа реле (токовые или напряжения).

Реле мощности и реле сопротивления имеют две обмотки (тока и напряжения). Через обмотки реле воспринимает изменение той электрической величины, на которую оно реагирует.

Исполнительный элемент электромеханического реле представляет собой подвижную систему, которая, перемещаясь под воздействием сил, создаваемых воспринимающим элементом, действует на контакты реле, заставляя их замыкаться или размыкаться.

Имеются также реле, в которых подвижная система действует непосредственно механическим путем на отключение выключателя, такие реле не имеют контактов.

В данной книге рассматриваются общие принципы защиты, защиты линий, шин, генераторов, трансформаторов, автотрансформаторов и двигателей; а также основы техники релейной защиты трехфазных систем напряжением выше 1 кВ. Второе издание, переработанное и дополненное. Внесены методические изменения, а также рассмотрены новые принципы осуществления защит.
Для студентов по специальности «Автоматическое управление электроэнергетическими системами», может быть полезна студентам других электроэнергетических специальностей.

Основные принятые сокращения

Введение

В.1. Назначение релейной защиты
В.2. Развитие техники релейной защиты

Глава первая. Общие вопросы релейной защиты

1.1. Функции релейной защиты от коротких замыканий и основные требования, предъявляемые к ее свойствам
1.2. Принципы выполнения релейной защиты и некоторые общие положения и соотношения, используемые при ее осуществлении
1.3. Виды каналов связи
1.4. Методы и подходы, применяемые к анализу, синтезу защит и выбору их параметров срабатывания
1.5. Некоторые общие соотношения электрических величин, используемые в защите
1.6. Виды повреждений и требования, предъявляемые к релейной защите от этих повреждений
1.7. Виды ненормальных режимов работы и требования к защите, на них реагирующей
1.8. Описание и изображение схем защит

Глава вторая. Органы защиты и их элементные базы

2.1. Органы защиты и их свойства
2.2. Методы описания и анализа работы ИО
2.3. Свойства логических органов
2.4. Особенности использования электромеханической элементной базы
2.5. Особенности использования полупроводниковой (микроэлектронной) элементной базы
2.6. Особенности использования микропроцессорной элементной базы

Глава третья. Первичные измерительные преобразователи и их схемы соединений с нагрузкой

3.1. Назначение и общие принципы работы
3.2. Измерительные преобразователи тока и их работа в установившихся режимах
3.3. Работа ИП тока б переходных режимах
3.4. Особенности выполнения ИП тока
3.5. Измерительные преобразователи напряжения и их работа в установившихся режимах
3.6. Работа ИП напряжения в переходных режимах
3.7. Схемы соединений ИП и цепей устройств защиты
3.8. Схемы соединений ТА и цепей тока измерительных органов, включаемых на полные токи фаз
3.9. Схемы соединений ТА и цепей тока измерительных органов для включения на составляющие токов нулевой последовательности
З.10. Определение допустимых нагрузок на ИП тока
3.11. Схемы соединений ИП напряжения и цепей напряжения измерительных органов
3.12. Осуществление фильтров напряжения и тока разных последовательностей
3.13. Принцип выделения аварийных слагающих
3.14. Места включения ИП тока и напряжения на электроустановках

Глава четвертая. Источники оперативного тока

4.1. Основные определения
4.2. Оперативный постоянный ток
4.3. Оперативный переменный ток
4.4. Источники оперативного тока защит, использующих полупроводниковую (интегральной микроэлектроники) элементную базу
4.5. Управление приводами отключения выключателей

Глава пятая. Токовые и токовые направленные защиты

5.1. Общие соображения по токовым и токовым направленным защитам
5.2. Максимальные токовые защиты
5.3. Максимальные токовые направленные защиты
5.4. Первые и вторые ступени токовых и токовых направленных защит, включаемых на полные токи и напряжения фаз
5.5. Выбор параметров первой ступени защиты, ее защито-способность и чувствительность
5.6. Выбор параметров второй ступени защиты, ее защито-способность и чувствительность
5.7. Введение в токовые и токовые направленные защиты дополнительных органов напряжения
5.8. Общая оценка токовых и токовых направленных защит, включаемых на полные токи и напряжения фаз
5.9. Токовые и токовые направленные защиты нулевой последовательности сетей с глухозаземленными нейтралями
5.10. Органы направления мощности и схемы их включения на напряжения и токи

Глава шестая. Дистанционные защиты.

6.1. Общие вопросы по дистанционным защитам
6.2. Выбор параметров защиты
6.3. Характеристики органов сопротивления
6.4. Характеристики Zcp=f(fp) органов сопротивления с двумя воздействующими величинами
6.5. Воздействующие напряжения и токи измерительных органов сопротивления
6.6. Принципы выполнения органов сопротивления.
6.7. Мероприятия по устранению мертвых зон у органов сопротивления
6.8. Поведение дистанционных защит при качаниях и асинхронных режимах работы
6.9. Использование комплексной плоскости для анализа поведения органов сопротивления при качаниях
6.10. Принципы выполнения устройств, предотвращающих ложные и излишние срабатывания защит при качаниях
6.11. Устройства, включающие защиту при появлении аварийных слагающих на время, достаточное для ее срабатывания
6.12. Устройства, отключающие защиту при качаниях, с двумя ПО разной чувствительности
6.13. Пусковые органы дистанционных защит
6.14. Предотвращение ложного действия защит при нарушениях их цепей напряжения
6.15. Общая оценка и области применения дистанционных защит

Глава седьмая. Токовые и направленные защиты с косвенным сравнением электрических величин

7.1. Способы выполнения защит
7.2. Токовые продольные защиты с блокировкой
7.3. Принципы выполнения направленных продольных защит
7.4. Направленные защиты с ВЧ блокировкой
7.5. Принципы действия схем направленных защит с ВЧ блокировкой
7.6. Сочетание дистанционных защит с направленными продольными
7.7. Выполнение новой направленной защиты с ВЧ блокировкой, выпускаемой промышленностью
7.8. Принцип работы направленных поперечных защит
7.9. Направленная поперечная защита нулевой последовательности двух параллельных цепей

Глава восьмая. Дифференциальные токовые и токовые направленные защиты

8.1. Способы выполнения защит
8.2. Принцип действия продольной дифференциальной токовой защиты с проводным каналом
8.3. Ток небаланса, ток срабатывания и чувствительность продольной защиты с проводным каналом
8.4. Способы повышения чувствительности и отстроенности продольной защиты с проводным каналом
8.5. Выполнение продольных дифференциальных токовых защит с проводным каналом
8.6. Продольные дифференциальные токовые защиты с ВЧ каналами и радиоканалами
8.7. Дифференциально-фазная токовая защита с ВЧ блокировкой, разработанная ВНИИЭ
8.8. Применение поперечных дифференциальных токовых и токовых направленных защит
8.9. Поперечные дифференциальные токовые направленные защиты
8.10. Общая оценка использования дифференциальных защит для линий

Глава девятая. Защита линий от однофазных замыканий на землю

9.1. Требования к защите
9.2. Электрические величины, используемые для действия защиты
9.3. Фильтры токов и напряжений нулевой последовательности
9.4. Используемые принципы выполнения защит от КЗ.

Глава десятая. Выбор принципов защит линий

10.1. Общие вопросы выполнения защит
10.2. Защиты линий 6-10 кВ
10.3. Защиты линий 20 и 35 кВ
10.4. Защита линий 110-220 кВ
10.5. Защита линий сверхвысоких напряжений
10.6. Использование телеотключений
10.7. Особенности защит линий с ответвлениями

Глава одиннадцатая. Защита шин станций и подстанций

11.1. Виды повреждений и требования к защите
11.2. Способы осуществления и виды защит.
11.3. Токовые защиты
11.4. Направленные защиты
11.5. Дистанционные защиты
11.6. Общие вопросы осуществления дифференциальных токовых защит
11.7. Защита одиночной системы шин с торможением на выпрямленных токах
11.8. Особенности выполнения дифференциальной токовой защиты шин, работающих с фиксированным присоединением элементов с одним выключателем
11.9. Неполные дифференциальные защиты

Глава двенадцатая. Защита синхронных генераторов

12.1. Общие положения
12.2. Основные виды повреждений и ненормальных режимов работы генераторов и требования к защитам.
12.3. Типы применяемых защит
12.4. Продольные дифференциальные токовые защиты
12.5. Способы выполнения защиты от витковых КЗ
12.6. Односистемная поперечная дифференциальная токовая защита
12.7. Защиты от однофазных замыканий на землю.
12.8. Максимальная защита напряжения нулевой последовательности промышленной частоты
12.9. Защиты от КЗ основанные на сравнении гармоник нулевой последовательности, определяемых несииусоидальиостью ЭДС генераторов
12.10. Защита от КЗ блочных генераторов, использующая несинусоидальность ЭДС генераторов и выполненная по разработке ВНИИЭ
12.11. Способ выполнения защит от КЗ генераторов, работающих на шины
12.12. Токовая защита с ТА нулевой последовательности, имеющим подмагничивание
12.13. Защита от КЗ использующая соотношение токов не основных частот в фазах генератора
12.14. Защиты от повреждений в цепях возбуждения
12.15. Токовые защиты от несимметричных сверхтоков.
12.16. Защиты от симметричных сверхтоков
12.17. Защиты от перегрузок, осуществляемые в цепи возбуждения
12.18. Защита от потери возбуждения
12.19. Способы гашения магнитного поля генераторов
12.20. Особенности защиты синхронных компенсаторов

Глава тринадцатая. Защита трансформаторов, автотрансформаторов и блоков

13.1. Общие положения
13.2. Внутренние КЗ и требования к защитам
13.3. Ненормальные режимы работы и требования к защите
13.4. Основные типы применяемых защит
13.5. Дифференциальные токовые защиты
13.6. Дифференциальная токовая защита с комплексной отстройкой от токов небаланса
13.7. Особенности дифференциальных токовых защит с числом групп ТА больше двух
13.8. Газовая защита
13.9. Токовая защита нулевой последовательности с заземляющим проводом
13.10. Комплексные защиты трансформаторов небольшой мощности
13.11. Защиты от внешних КЗ
13.12. Токовые защиты от перегрузок
13.13. Резервные защиты трансформаторов от внешних замыканий на землю в аварийном режиме с разземленной нейтралью
13.14. Особенности защит при наличии устройств для продольного регулирования напряжения под нагрузкой
13.15. Особенности защиты трансформаторов (автотрансформаторов) без выключателей со стороны высшего напряжения
13.16. Дополнительные устройства
13.17. Особенности защит блоков генератор - трансформатор (автотрансформатор)

Глава четырнадцатая. Защита асинхронных и синхронных двигателей

14.1. Общие соображения о повышении эффективности противоаварийной автоматики потребителей
14.2. Виды повреждений и ненормальных режимов работы и требования, предъявляемые к защите
14.3. Типы защит двигателей.
14.4. Примеры выполнения защит

Глава пятнадцатая. Специальные вопросы защиты электрических систем

15.1. Резервирование
15.2. Устройства резервирования при отказе выключателей (УРОВ)
15.3. Дуговые защиты в КРУ
15.4. Защиты на обходных, шиносоединительных и секционных выключателях шин
15.5. Контроль работоспособности, функционального состояния устройств защит и их обслуживание
15.6. Автономные и централизованные защиты
15.7. Автоматизация выбора параметров защит.

Список литературы

Предметный указатель

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ

Изложение основ курса в сжатом объеме учебника становится все более трудным вследствие усложнения решаемых релейной защитой задач, обусловленных внедрением все более высоких напряжений электропередач, увеличением мощности машин со все более интенсивным использованием в них активных материалов, с внедрением более прогрессивных элементных баз (например, микропроцессорной) для осуществления защит, усложняющих, однако, изучение последних. В результате появился ряд книг, монографий даже по отдельным защитам, которых в курсе, охватывающем все разделы этой области техники, очень много.

Техника релейной защиты оформилась в самостоятельное научное направление со своими научными основами, мало изменяющимися при переходе от одной элементной базы к другой, со своими принципами, закладываемыми в выполнение защит.

Поэтому в данном учебнике, учитывая установленный для него объем, кратко рассматриваются только принципы выполнения защит и их свойства на базе соотношений электрических величин при повреждениях и ненормальных режимах работы, для реагирования на которые эти защиты предусматриваются.

Авторы полагают, что значение данного в книге основного материала обязательно для всех студентов, решивших посвятить в дальнейшем себя работе в трудной, но интересной области техники - релейной защите. Более подробное изучение защит должно осуществляться в счет часов дополнительных курсов. Материал в книге изложен так, чтобы студенты изучали в первую очередь принципы защит, а не выполнение отдельных устройств, которые могут довольно часто модернизироваться или вообще заменяться новыми, и на базе исторического развития техники умели критически оценивать ее существующие формы и по возможности готовиться к работе по дальнейшему совершенствованию защит. В учебнике приводятся краткие данные о вкладе отдельных (преимущественно отечественных) специалистов в развитие техники защиты, причем отмечаются в основном те, кто внес вклад в развитие собственно принципов выполнения защит. Для сокращения списка литературы в него включены только книги и монографии, характеризующие этапы развития техники защиты или необходимые для более глубокого изучения вопроса. Ссылки на статьи даны в исключительных случаях, если соответствующего материала нет в книгах.

Настоящее, второе, издание учебника, в значительной мере переработанное по сравнению с первым, составлено в соответствии с уточненной программой курса для специальности 21.04.