Логическая защита шин

Отличительными особенностями работы энергосистем являются:

Быстрота;
Взаимосвязанность;
Согласованность процедур производства, распределения и потребления электрической энергии.

Для управления всеми процессами в энергосистеме используются специальные средства автоматического управления. Все используемые устройства автоматики по своему предназначению и области применения подразделяются на два класса:

Местная и системная технологическая автоматика;
Местная и системная противоаварийная автоматика.

Предназначение системной технологической автоматики заключается в обеспечении нормальной работы аппаратуры, а именно:

Запуск блоков турбина-генератор и включение в работу синхронных генераторов;
Автоматическое регулирование напряжения и реактивной мощности на шинах электростанции;
Автоматическое регулирование частоты и обеспечение режима заданной нагрузки электростанции;
Оптимальное распределение электрической нагрузки между блоками;
Регулирование напряжения в распределительной сети;
Регулирование частоты и перетекания мощности.

Системная противоаварийная автоматика предназначена для предотвращения и наиболее эффективной ликвидации последствий аварий, а именно:

Защита электрического оборудования от короткого замыкания и нестандартных способов работы;
Самостоятельное включение после ликвидации неисправности;
Самостоятельное включение резервного оборудования;
Автоматическая разгрузка по частоте;
Автоматическое устранение асинхронного режима;
Самостоятельное предупреждение перебоев устойчивости.

Главную роль среди устройств аварийной аппаратуры занимает релейная защита, которая оценивает поведение электрической питающей системы и ее компонентов в режимах больших негативных влияний и резких скачков электрических характеристик.

Негативные реакции могут быть вызваны рядом факторов, а именно:

Пробоем или замыканием изолирующих элементов линий электропередач ввиду грозовых воздействий или при их загрязнении;
Разрывом проводов или грозозащитных заземлений из-за намерзания льда или больших колебаний;
Механической деформацией опор, повреждением изоляторов, схлестыванием проводов;
Некомпетентными действиями оперативного персонала;
Заводским браком оборудования.

Основными задачами релейной защиты являются:

Самостоятельное обнаружение неисправного элемента с последующей его изоляцией. Защитная система сообщает сигнал на срабатывание выключателей этого компонента, создавая приемлемые условия работы для нетронутой части энергетической системы;
Самостоятельное обнаружение необычного режима работы с использованием мер для его исправления. Отклонение от привычного режима первостепенно вызывается разными перегрузками, отключение которых не обязательно. Разгрузив оборудование, защита сообщает этот сигнал ошибки оперативному персоналу.

Релейная защита и автоматика

РЗиА – это система, предназначенная для защиты подстанции от аварийного режима работы. Она представляет собой сложнейший комплекс электрических и электронных устройств. Релейная защита и автоматика непрерывно контролируют состояние сети и, при необходимости, производят в ней различные переключения.

Любая РЗиА обладает селективностью (избирательностью). Т.е. она отключает именно тот участок энергосистемы, на котором возник ненормальный или аварийный режим работы. Соответственно, без напряжения остаётся часть потребителей, а не все сразу. Особенно это необходимо в случаях, когда отключение подразумевает нарушение тех. процессов предприятий, сопровождающихся риском возникновения ЧС или финансовых убытков.

Читать еще: Заземление и зануление электроустановок их защитное действие

Также релейная защита характеризуется быстродействием. Под этим свойством подразумевают время, затраченное на отключение повреждённого участка линии. Быстродействие тесно связано с селективностью. Уставка допустимого времени протекания аварийной ситуации учитывается в настройках терминала РЗиА, и от него зависит, на каком именно участке линия будет отделена от общей системы.

Дополнительная информация. Быстродействие защиты является её важнейшей характеристикой. Для правильной настройки нужна золотая середина. Если выдержки времени подобраны так, что они слишком короткие или продолжительные, то система будет отключать линии, которые в этом не нуждаются, т.е. будут происходить ложные срабатывания.

Необходимость дуговой защиты вызвана несовершенством токовой

Несмотря на требования пунктов ПУЭ п.3.3.31, п.3.3.42 о применении АПВ шин и АВР после ликвидации КЗ внутри отсеков КРУ, сегодня проектные организации и эксплуатирующие предприятия обоснованно сомневаются в необходимости выполнения этих требований и предпочитают блокирование АПВ шин и АВР при срабатывании дуговой защиты КРУ. Такое решение обосновано отрицательным опытом применения АПВ шин среднего напряжения у эксплуатирующих организаций. Обоснован ли этот подход? Обеспечивают ли существующие решения защит отключение дугового КЗ за время, в течение которого не возникает критичных повреждений внутри КРУ?
Токовые ступенчатые защиты не могут быть использованы в качестве быстродействующей защиты от дуговых замыканий вследствие больших значений выдержек времени на питающих присоединениях (обычно более 0,5 с).
С целью сокращения времени действия токовых защит на питающих присоединениях применяют логическую защиту шин (ЛЗШ), принцип действия которой основан на передаче блокирующих сигналов от устройств защиты отходящих присоединений. Однако, и в этом случае время срабатывания защиты превышает допустимое значение. Выдержка времени ЛЗШ обычно составляет не менее 100мс.

ЛЗШ обладает рядом недостатков:

отсутствие срабатывания при КЗ в «мертвой зоне» отсека подключения кабеля вводной ячейки КРУ;
возможные отказы ЛЗШ, связанные с излишним блокирование защиты в случае подпитки места КЗ от мощных синхронных электродвигателей (с целью устранения данного недостатка возможно применение более сложной схемы защиты с использованием цепей напряжения и контролем направления мощности на отходящих линиях);
возможные отказы ЛЗШ в сетях с низкоомным резистивным заземлением нейтрали, в которых ток замыкания на землю при КЗ на корпус КРУ может быть меньше уставки токовой защиты.

Читать еще: Принцип работы газовой защиты трансформатора

Таким образом, ЛЗШ также не может быть использована в качестве быстродействующей защиты КРУ от дуговых замыканий.

Релейная защита

Отличительными особенностями работы энергосистем являются:

Быстрота;
Взаимосвязанность;
Согласованность процедур производства, распределения и потребления электрической энергии.

Местная и системная технологическая автоматика;
Местная и системная противоаварийная автоматика.

Запуск блоков турбина-генератор и включение в работу синхронных генераторов;
Автоматическое регулирование напряжения и реактивной мощности на шинах электростанции;
Автоматическое регулирование частоты и обеспечение режима заданной нагрузки электростанции;
Оптимальное распределение электрической нагрузки между блоками;
Регулирование напряжения в распределительной сети;
Регулирование частоты и перетекания мощности.

Защита электрического оборудования от короткого замыкания и нестандартных способов работы;
Самостоятельное включение после ликвидации неисправности;
Самостоятельное включение резервного оборудования;
Автоматическая разгрузка по частоте;
Автоматическое устранение асинхронного режима;
Самостоятельное предупреждение перебоев устойчивости.

Негативные реакции могут быть вызваны рядом факторов, а именно:

Пробоем или замыканием изолирующих элементов линий электропередач ввиду грозовых воздействий или при их загрязнении;
Разрывом проводов или грозозащитных заземлений из-за намерзания льда или больших колебаний;
Механической деформацией опор, повреждением изоляторов, схлестыванием проводов;
Некомпетентными действиями оперативного персонала;
Заводским браком оборудования.

Основными задачами релейной защиты являются:

Самостоятельное обнаружение неисправного элемента с последующей его изоляцией. Защитная система сообщает сигнал на срабатывание выключателей этого компонента, создавая приемлемые условия работы для нетронутой части энергетической системы;
Самостоятельное обнаружение необычного режима работы с использованием мер для его исправления. Отклонение от привычного режима первостепенно вызывается разными перегрузками, отключение которых не обязательно. Разгрузив оборудование, защита сообщает этот сигнал ошибки оперативному персоналу.

Основные требования к защитным устройствам

Итак, по отношению к РЗА предъявляются следующие требования:

Селективность. При возникновении аварийной ситуации должен быть отключен только тот участок, на котором обнаружен ненормальный режим работы. Все остальное электрооборудование должно работать.
Чувствительность. Релейная защита должна реагировать даже на самые минимальные значения аварийных параметров (заданы уставкой срабатывания).
Быстродействие. Не менее важное требование к РЗА, т.к. чем быстрее реле сработает, тем меньше шанс повреждения электрооборудования, а также возникновения опасности.
Надежность. Само собой аппараты должны выполнять свои защитные функции в заданных условиях эксплуатации.

Читать еще: Защита однофазного электродвигателя от перегрузок

Простыми словами назначение релейной защиты и требования, предъявляемые к ней, заключаются в том, что устройства должны контролировать работу электрооборудования, своевременно реагировать на изменения рабочего режима, мгновенно отключать поврежденный участок сети и сигнализировать персонал об аварии.

Логическая защита шин: принцип действия

Логическая защита шин или сокращенно ЛЗШ входит в состав практически каждого микропроцессорного терминала РЗА. Основной ее задачей считается отключение короткого замыкания на шинах в течение минимально короткого времени, ограничивающегося только временем срабатывания электронной части терминала. Организация защиты может проводиться различными способами. В первом случае применяется дифференциальная защита. Для ее обустройства требуется дополнительная обмотка трансформаторов тока на всех секциях.

Их нужно соединить с дифференциальным реле, основная задача которого считается в момент КЗ отключить токи, входящие на шины от фидеров питания.

Защитить шины можно при подключении МТЗ питающих линий. Его устанавливают чаще всего. Однако, у этого вида защиты имеется существенный недостаток. С повышением тока КЗ с каждым мгновением его действия становится критической для электрооборудования.

Логическая защита шин характеризуется:

Высокой степенью функциональности;
Надежностью;
Хорошим качеством.

При коротком замыкании происходит запуск МТЗ на котором произошло нарушение. Отключение произойдет через определенное время, предусмотренного для определенного тока замыкания. При наличии ЛШЗ происходит блокировка поступающего сигнала. Она происходит на терминалах фидеров, питающих секцию.

Расчет уставок ЗМН

Уставки рассчитываются исходя из особенностей технологического процесса. Приведем пример расчета пуска схемы типовой двухступенчатой защиты. Напряжение срабатывания первой ступени рассчитывается по следующей формуле: U_з1 = 0,7 х U_ном. То есть, 70% от номинального напряжения. Повышение чувствительности системы путем повышение границы падения напряжения может привести к снижению эффективности из-за ложных срабатываний.

Время задержки срабатывания секционных выключателей устанавливается в пределах 0,5 -1,5 сек.

Расчет срабатывания второй ступени защиты выполняется по формуле: U_з2 = 0,5 х U_ном.

Время задержки выбирается в диапазоне 10,0 -15,0 сек.

голоса

Рейтинг статьи