Автоматизация электроэнергетических систем и релейная защита

Автоматизация электроэнергетических систем и релейная защита

Надёжность оборудования в энергосистеме определяет качество электроснабжения и является одним из элементов, образующих конечную стоимость электроэнергии. Независимо от того, насколько качественны компоненты, как грамотно смонтированы и верно настроены, появление чрезвычайной ситуации неизбежно. Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем выполняет работу по ограничению ущерба от повреждения отдельных элементов.

• Назначение и эволюция
• Требования к защите
  • Надёжность и простота
  • Избирательность (селективность) и чувствительность
  • Быстродействие работы
• Цифровые электронные системы

Особенности профессии

Благодаря стремительному переходу электрических систем на автоматическое управление, профессия инженера релейной защиты и автоматики становится всё более актуальной. Специалист данного профиля отвечает за эксплуатацию, обслуживание и ремонт РЗА, без которых функционирование современных электроустановок представить довольно сложно.

Кроме того, в число главных задач инженера входит установка РЗА на электрооборудование, воздушные и кабельные линии электропередач, а также настройка и тестирование установленного комплекса.

Претендент на данную должность должен хорошо разбираться в организационно-распорядительных, нормативных актах и методических документах, затрагивающих подбор, монтаж, настройку и испытание РЗА, а также знать тонкости правил технической эксплуатации электростанций и электросетей. Несмотря на техническую направленность специальности, инженер РЗА должен уметь хорошо ладить с людьми и обладать организаторскими способностями.

К плюсам профессии можно отнести хорошую заработную плату (от 45 тысяч рублей), а к минусам – высокую ответственность и довольно большой круг обязанностей.

Чем приходится заниматься на работе и специализации

Работа электрика относится к классу труда с повышенным уровнем опасности. Это связано не только с возможностью поражения электрическим током. Линии электропередач часто находятся на большой высоте. Работа с ними связана и с вероятностью падения.

Помимо 5 классов допуска, электрики имеют 6 профессиональных разрядов. Чем он выше, тем более квалифицированный специалист перед вами.

Ежедневно электрики сталкиваются с рядом обязанностей:

• Прокладка электрических сетей. Это необходимо для подключения к энергии новых зданий и участков, что обеспечит людей освещением и технологиями.
• Монтаж электрического оборудования и кабелей. Часто это связано с работой в труднодоступных условиях.
• Ремонтные работы с линиями электропередач. При обрыве кабеля или же исчезновении напряжения ремонтные бригады выезжают на объект для выявления и устранения дефекта.
• Ввод в эксплуатацию оборудования. Электрик проверяет и тестирует технику, настраивая ее так, чтобы она была безопасной для персонала.
• Прокладка электрических сетей в помещениях. Именно электрик подсоединяет все розетки и провода таким образом, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию техники в бытовых условиях. Неправильное распределение напряжения чревато возгораниями.
• Обучение персонала технике безопасности при работе с электрическими приборами и высоковольтными сетями.
• Обучение персонала правилам и методам оказания первой помощи при поражении электрическим током.
• Получение новых знаний. Прогресс не стоит на месте. Электрику как никому важно быть в курсе новинок в линиях электропередач.

Также в ежедневные обязанности электрика входит масса мелких процессов, имеющих узкоспециализированную направленность, зависящую от места работы.

Требования к автоматической частотной разгрузке

Количество мощности, прилагаемой к АЧР должно составлять достаточное значение необходимое для ликвидации недостатка мощности.

Устройство АЧР должно помочь избежать появления «лавины частоты».

Необходимо полное соответствие отключаемой нагрузки значению дефицита мощности.

После срабатывания АЧР значение частоты обязано вернуться в прежнее нормативное значение частоты или на величину не менее 49 Гц.

Помимо автоматической частотной разгрузки I и II категорий существует и используется дополнительная разгрузка, она служит для выполнения разгрузки на местах при слишком высоком значении появления дефицита активных мощностей, когда обеих мощностей АЧР I и II категорий явно недостаточно для предотвращения появившегося дефицита.

Релейная защита силовых трансформаторов

К ненормальным и опасным режимам работы силового трансформатора относятся:

• перегрузка по одной или трем фазам, приводящим к повышению тока, проходящего через обмотки,
• замыкание на землю или на нейтраль одного или всех выводов трансформатора с высокой или низкой стороны,
• межфазные замыкания внутри обмоток и со стороны выводящих шин,
• замыкания внутри обмоток трансформатора.

Во всех этих случаях сигналом возникновения опасной ситуации служат повышение проходящего через короткозамкнутый участок тока и понижение напряжения.

Релейная защита должна надежно зафиксировать отклонение тока или напряжения и отключить трансформатор или поврежденный участок.

Для этих целей служат несколько видов релейных защит.

Защита по максимальному току (МТЗ)

– срабатывает при превышении тока, проходящего через трансформатор (Рис. 1). Реле автоматики А₀ и А₁ срабатывают при токе, превышающем ток короткого замыкания для данной обмотки. Измерение тока осуществляется через трансформатор тока, включенного на две шины А и С.

При наличии межфазного замыкания на шине В через другие шины все равно протекает большой ток. Одно или два реле автоматики запускают цепь запуска реле времени Т.

Задержка реле времени требуется для лучшей селективности защиты – чем ближе трансформатор по линии к источнику энергии, тем меньшее должно быть время срабатывания. Реле времени через определенный промежуток времени запускает промежуточное реле

L, управляющей цепью реле отключения YAT. Реле отключения после срабатывания отключает входы и выходы трансформатора от источника и потребителя энергии и блокируется по цепям либо реле времени, либо промежуточного реле.

Разновидностью МТЗ является защита по току отсечки.

При удалении трансформатора по линии от источника энергии ток короткого замыкания становится меньшим из-за потерь на сопротивление.

Вместе с тем задержка по времени для МТЗ не позволяет быстро отключить трансформатор при внутренних межфазных замыканиях, приводящих к выходу трансформатора из строя. Конструктивно защита по токовой отсечке (Рис. 2) отличается от МТЗ отсутствием реле времени. Селективность реле достигается подбором тока срабатывания реле автоматики. Данный ток должен быть равным току КЗ на защищаемом участке.

Релейная защита силовых трансформаторов

Рис.3

Срабатывание МТЗ по току обладает недостаточной чувствительностью в некоторых случаях, например при защите повышающего трансформатора. В данном случае защита запускается по напряжению (Рис. 3). Трансформаторы напряжения включенные между фазовых шин управляют работой реле автоматики А₀ и А₁. Срабатывание этих реле происходит при понижении порога напряжения короткого замыкания. Алгоритм работы аналогичен МТЗ, но сторона подключения – всегда источник энергии.

Для отключения трансформатора при однофазных и многофазных замыканий на землю служит защита от токов нулевой последовательности.

Для эффективно заземленных схем(Рис. 4 слева) трансформатор тока автоматики включается непосредственно на нейтраль. Превышение тока по нулевому проводу запускает через реле автоматики А реле времени Т, которое спустя некоторое время включает промежуточное реле L и устройство отключения YAT.

Для остальных случаев защита нулевой последовательности выполняется аналогично МТЗ, только трансформаторы тока подключаются одним выводом к заземлению (Рис.4 справа).

Релейная защита должна удовлетворять нескольким требованиям. КЗ на одном участке не должно приводить к отключению всей цепи электроснабжения и осуществляться с минимальным временем. Измерительные цепи должны обеспечивать надежное срабатывание при заданных значениях тока или напряжения в защищаемых линиях.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Расчет токовой отсечки линии

ТО может выполняться как с выдержкой времени (токовая отсечка с замедлением), так и без нее. При расчете ТО отстраивается от максимального тока короткого замыкания в конце защищаемой линии. ТО трансформатора также отсраивается от броска тока намагничивания. Формулы и более подробно про токовую отсечку написано здесь.

Для предотвращения воздействия сверхтоков и коротких замыканий, которые нельзя отключать с выдержкой времени, используется неселективная ТО без выдержки времени. Это применимо для защиты синхронных машин от КЗ на шинах, которое может привести к нарушению устойчивости параллельной работы ТГ с энергосистемой и нарушению энергоснабжения. Формула для определения тока срабатывания неселективной ТО:

В вышеприведенной формуле:

Uс.мин — междуфазное напряжение системы в минимальном режиме работы (0,9. 0,95), В

kн — уже знакомый коэффициент надежности = 1,1. 1,2

zс.мин — сопротивление системы до места установки отсечки, Ом

ko — коэффициент зависимости остаточного напряжения в месте установки отсечки от удаленности 3ф КЗ, определяется по зависимости графической

Остаточное напряжение — это напряжение, при котором обеспечивается динамическая стойкость работы синхронных генераторов (Uост>0,6) и электродвигателей (Uост>0,5).

Данная неселективная ТО применяется совместно с автоматикой (АВР, АПВ), что обеспечивает быстродействие при отключениях опасных кз. Однако, для совместной работы необходимо выполнить ряд мероприятий:

• отстроить ТО от токов намагничивания трансформаторов,
• отстроить ТО от кз на шинах НН трансформаторов, находящихся в её зоне действия
• согласовать ТО с предохранителями, выключателями и другими устройствами, находящимися в её зоне действия

ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7

Актуальность ПУЭ на 2019 год — ниже в статье>>>

Наш инженер бесплатно приедет на ваш объект для составления сметы на работы по установке фундамента, прокладке кабельной трассы, подключению АВР. Посмотрите фото с примерами наших работ:

Строительно-монтажные и инженерные работы на энергетическом оборудовании 1,2 МВт для дата-центра в Петербурге

Июль 2019 года

Специалисты компании «Техэкспо» выполнили строительно-монтажные и инженерные работы на энергетическом оборудовании крупного дата-центра в Санкт-Петербурге, который оказывает услуги в сфере DC-аутсорсинга. Необходимость капитального ремонта энергетического оборудования наступило после пяти лет эксплу.

Автономный генерирующий центр (АГЦ) из трех ДГУ общей мощностью 3600 кВт для складского комплекса Wildberries

Февраль 2020 года

Необходимо было выполнить резервирование энергоснабжения на шины трансформаторных подстанций (ТП) 0,4кВ: ТП 800 кВт с помощью двух существующих дизель-генераторных установок мощностью 420 кВт каждая; ТП 2000 кВт с помощью вновь устанавливаемых ДГУ мощностью 1200 кВт – в количестве 2 шт. .

ДГУ 50/400/520/1200 кВт, устройство фундаментов, прокладка кабельной трассы, модернизация ВРУ-3/РУ-04 и автоматики для «Калининградтеплосети»

Ноябрь 2019 года

Осенью 2019 года завершился проект по поставке энергетического оборудования для муниципального предприятия «Калининградтеплосеть». МП «Калининградтеплосеть» является крупнейшим производителем и поставщиком тепловой энергии г. Калининграда. Разветвленная сеть транспортировки тепловой энергии охва.

Запросите расчет технического обслуживания — пришлите перечень оборудования на order@tech-expo.ru

В течение суток приедем на ваш объект, составим смету, пришлем договор на обслуживание.

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) — группа общесоюзных нормативных документов Минэнерго СССР, нормативных документов Минэнерго России и документов иных стран. ПУЭ не является единым документом и издавался отдельными главами, одна из которых называлась «Общая часть» и устанавливала общие требования. ПУЭ не является документом в области стандартизации. Сборники документов выпускались под названием «издания».

В данный момент различные версии документов действуют в России (6 и 7-е издания), на Украине (издание ПУЭ-2009), в Белоруссии (6-е издание).

История разработки и действие ПУЭ в РФ после 2000 года:

Шестое издание ПУЭ подготовили организации Министерства энергетики и электрификации СССР, начало действия — 1 июня 1985 года. Акты органов СССР, принятые до 1990 года, действовали на территории РСФСР непосредственно до приостановки.

В 1995 году ПУЭ были внесены в перечень ведомственных нормативно-технических документов, подлежащих утверждению Минтопэнерго России. Все нормативно-технические документы, ранее утвержденные министерствами СССР, правопреемником которых являлось Минтопэнерго России, признали действующими, если они не противоречили законодательству Российской Федерации.

В течение 2003 года Минэнерго России серией приказов фактически ввело в действие ПУЭ, и действие данных глав актуально на 2019 год:

• Раздел 1. Общие правила (главы 1.1, 1.2, 1.7, 1.9) и Раздел 7. Электрооборудование специальных установок (главы 7.5, 7.6, 7.10).
• Раздел 1 «Общие правила» (глава 1.8).
• Раздел 2. Передача электроэнергии (главы 2.4, 2.5)
• Раздел 4. Распределительные устройства и подстанции (главы 4.1, 4.2).

Действующая версия ПЭУ не учитывает одновременно действующие требования по защите электроустановок:

• от пожаров (ГОСТ Р 50571.17-2000), http://docs.cntd.ru/document/1200007657
• защите от перенапряжений, вызываемых замыканиями на землю в электроустановках выше 1 кВ, грозовыми разрядами и коммутационными переключениями, электромагнитными воздействиями (ГОСТ Р 50571-4-44-2011). http://docs.cntd.ru/document/1200087201

Помимо этого, после выхода закона «О техническом регулировании» от 27.12.2002 N 184-ФЗ Минюст отказал в регистрации двадцати трех новых глав ПУЭ седьмого издания.

В 2016 году был принят закон от 23.06.2016 № 196-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон „Об электроэнергетике“ в части совершенствования требований к обеспечению надежности и безопасности электроэнергетических систем и объектов электроэнергетики». http://www.consul tant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc&base=LAW&n=200011 устанавливаются требования к:

• функционированию электроэнергетических систем, в том числе к обеспечению устойчивости и надежности электроэнергетических систем, режимам и параметрам работы объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок, релейной защите и автоматике, включая противоаварийную и режимную автоматику;
• функционированию объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок;
• планированию развития электроэнергетических систем;
• безопасности объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок;
• подготовке работников в сфере электроэнергетики к работе на объектах электроэнергетики и энергопринимающих установках.

Также изменения предусматривают, что требования к оборудованию объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок как к продукции устанавливаются в соответствии с правом Евразийского экономического союза и законодательством Российской Федерации.

В настоящее время действуют национальные технические регламенты, устанавливающие требования к электроустановкам потребителей и электрооборудованию:

Федеральный закон от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» , вступает в силу 1 июля 2010 г. http://docs.cntd.ru/document/902192610

СП 76.13330.2016 Электротехнические устройства. Актуализированная редакция СНиП 3.05.06-85, дата введения 2017-06-17 http://docs.cntd.ru/document/456050591

СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа», дата введения 2017-03-02 http://docs.cntd.ru/document/1200139957

Технический регламент о требованиях пожарной безопасности. http://docs.cntd.ru/document/902111644

В ноябре 2017 Минюст России после многократной доработки документа зарегистрировал Приказ Минэнерго России от 16.10.2017 № 968 «Об утверждении требований к обеспечению надежности электроэнергетических систем, надежности и безопасности объектов электроэнергетики и энергопринимающих установок «Правила безопасности энергопринимающих установок. Особенности выполнения электропроводки в зданиях с токопроводящими медными жилами или жилами из алюминиевых сплавов». https://cdnimg.rg.ru/pril/147/32/36/48813.pdf Соответствующие требования ПУЭ были признаны не подлежащими применению с декабря 2017 г.

Для продукции, в отношении которой не вступили в силу технические регламенты Таможенного союза или технические регламенты Евразийского экономического сообщества, действуют нормы законодательства Таможенного союза и законодательств Сторон в сфере технического регулирования. ПУЭ к российскому законодательству в сфере технического регулирования не относится. В настоящее время в России действуют технические регламенты Таможенного союза, связанные с электроустановками:

Логическая защита шин

Схема логической защиты шин

Логическая защита шин является следствием модернизации релейной защиты. Основной областью применения лзш являются радиальные распределительные сети от 6 кВ до 35 кВ. Основными причинами использования защитной логики шин выступают малое время для отключения КЗ на шинах, а также ее дешевизна. Время срабатывания лзш составляет 0,1-0,15 с.

К преимуществам цифровой защиты шин перед другими устройствами относятся:

1. По принципу работы дифференциальная защита подразумевает использование вспомогательных обмоток трансформаторов тока на всех стыковках секции, которые необходимо соединить с дифференциальным реле. Само реле при коротком замыкании складывает токи, приходящие на шины от фидеров питания, и токи отходящих присоединений и при дисбалансе дает сигнал на блокировку реле. В этом заключается сложность и недостаточная надежность оборудования;
2. Для защиты шин широко используется максимальная токовая защита питающих линий. Согласно принципу действия данной защиты, время ее срабатывания составляет 1-3 секунды. За столь длительное время дуга тока при коротком замыкании принесет непоправимый урон оборудованию.

Логическая защита шин является неотъемлемой частью любого микропроцессорного терминала релейной защиты аппаратуры.

Среди всех используемых защит в энергетических системах лзш качественно отличается надежностью и быстродействием. Аппаратура логической защиты постепенно вытеснит электромеханическую элементную базу, что только положительно отразится на безопасности энергетических систем в целом.