Добрый день, друзья. Релейная защита на простом языке — это совокупность устройств предохранителей от воздействия электричества. Несмотря на многие изменения и корректировки систем защиты со времён изобретения первой — принцип у них всех остался один — принцип реле. Эти устройства отслеживают частоты и другие параметры сети и при скачке энергии или появления критической ситуации — срабатывают, меняя своё положение в целях коммутации сети. Как правильно создавать релейную защиту для различной техники и устройств, пропускающих большое количество тока, будет описано в статье. Приятного чтения.

Релейная защита и автоматика

Релейная защита предназначена для выявления и оперативного отключения электрооборудования, которое вышло из строя.

Электрические установки могут подвергаться:

  • механическим повреждениям,
  • перегрузкам,
  • замыканию в сети.

Также в результате поломки в трансформаторе может быть утечка газа.

В указанных случаях не стоит немедленно отключать оборудование, так как данные неисправности не представляют особой опасности.

Современная релейная защита и автоматика выявит любые нарушения в работе установок и подаст предупредительный сигнал обслуживающему персоналу.

Воздушные и кабельные линии электрических сетей особенно подвержены повреждениям, так как имеют большую протяжность. Также на них влияют следующие факторы:

  1. грозовые удары,
  2. сильные ветры,
  3. загрязнения изоляторов,
  4. гололеды и др.

Кабельные линии, которые проходят через землю, могут портиться из-за:

  • замерзания земли,
  • осадки почвы,
  • при ведении земляных работ,
  • коррозии оболочек кабеля.

Вышеуказанные факторы могут вызвать короткое замыкание фаз, поэтому для быстрого реагирования и отключения поврежденных линий необходимо остановить данную установку.

Проверка и наладка релейной защиты проводится при вводе в эксплуатацию отдельного присоединения к конструкции на действующем объекте. Все это необходимо для:

  1. точной оценки исправности аппаратуры,
  2. правильности всех схем соединений,
  3. регулировки реле,
  4. проверки работоспособности всей конструкции РЗА.

Современные требования для системы релейной защиты и автоматики

Быстродействие – это свойство РЗ, которое характеризует скорость выявления поврежденных элементов. Оно измеряется интервалом времени от момента возникновения поломки до момента изолирования поврежденного элемента.

Чувствительность РЗ позволяет выявлять поломку в конце установленной для нее зоны действия в самом низком режиме работы энергосистемы.

Источник: http://energo-sg.ru/uslugi/relay-protection-and-automatics/

Органы и виды релейной защиты

Как известно,  релейная защита предназначена для скорейшего автоматического отключения неисправных или повреждённых элементов  электрической системы и своевременной сигнализации об отклонениях от нормального режима работы, но не требующих немедленного отключения.

Все функции релейной защиты исполняются следующими органами:

  1. Реле контроля и защиты.
    Пусковые органы ведут постоянный мониторинг  состояния и режима работы защищаемого участка электрической сети и срабатывают при возникновении коротких замыканий и ненормальных режимах работы. В электрических схемах реализуются в виде токовых реле, реле напряжения, мощности и др.
  2. Задачей измерительных органов является выявление места, характера повреждений  и  принятие своевременного решения о необходимости действия защиты. В электрических схемах реализуются в виде токовых реле, реле напряжения, мощности и др.
  3. Логическая часть представляет собой схему, которая запускается в работу пусковыми органами, производит анализ действий измерительных органов и, на основе полученных данных выполняет предусмотренные протоколом действия. В электрических схемах реализуются в виде таймеров, логических элементов, промежуточных и указательных реле.

Для предупреждения превышения величины тока на защищаемом участке электрической сети используется токовая защита.  Это один из вариантов релейной  защиты, которая срабатывает  при превышении величины тока на защищаемом участке сети, по отношению к току срабатывания или уставке.  Принято  различать максимальную токовую защиту и токовую отсечку.

Максимальная токовая защита (МТЗ) выполняется таким образом, что бы величина тока её срабатывания превышала  максимальный рабочий ток не менее чем  1,2 – 2 раза ( с учётом коэффициентов надёжности,  возврата и самозапуска реле ). Это позволит исключить возможность ложного срабатывания релейной защиты в условиях нормальной работы сети.

Величина уставки по времени срабатывания релейной защиты отличается от предыдущей и последующей на величину ступени селективности  ∆t 0,2 – 1 секунд. Такая настройка позволяет первой сработать релейной защите, которая наиболее близко расположена к месту КЗ, а в случае отказа первой, сработает предыдущая, но через промежуток времени равный порогу селективности.

Важной характеристикой МТЗ принято считать её коэффициент чувствительности. Его определяют как отношение величины тока междуфазного КЗ к величине фактического тока срабатывания защиты. ПУЭ определяет эту величину не менее 1,5.

Токовая отсечка ( ТО ) – это вариант быстродействующей релейной защиты, срабатывающей без задержек времени, работа которой направлена  на отключение наиболее тяжёлых вариантов КЗ. Коэффициент надёжности применяемых реле определяет величину кратности тока срабатывания в 1,1 и 1,2 по отношению к величине расчётного тока трёхфазного КЗ. Следовательно, зона уверенного действия токовой отсечки покрывает только 20 % всей защищаемой линии.

Такая ограниченность  зоны действия является существенным недостатком  работы ТО. Такое положение дел привело к тому, что ТО применяется только совместно с МТЗ в качестве второй ступени.

Работа защиты минимального напряжения ( ЗМН ) основана на контроле величины напряжения между фазами.  При выходе из строя хотя бы одной фазы равенство напряжений между фазами нарушается – срабатывает механизм отключения и как следствие отключается напряжение питания.

Газовая защита устанавливается с целью защиты маслонаполненных трансформаторов от внутренних повреждений. При возникновении КЗ внутри трансформатора закипает масло и начинается усиленное выделение газов, что ведёт к повышению давления, что в конечном итоге может привести к выходу трансформатора из строя.

Газы направляются через реле, и под их давлением поворачивается чувствительный элемент, что ведёт к замыканию контактов. Далее вступает в работу типовая схема на отключение трансформатора.

Дифференциальную защиту принято считать основной автоматизацией релейной защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Она характеризуется  абсолютной селективностью и быстродействием.

Принцип действия релейной защиты такого типа основан на сравнении величин токов, например, на разных концах защищаемого участка. Как только на защищаемом участке возникнет ток КЗ, сразу сформируется разностный ток и сработает система отключения. Недостатком служит необходимость отключения сразу после срабатывания.

Таким образом, виды и органы релейной защиты позволяют определить место возникновения КЗ и других нештатных состояний электрической сети,  своевременно локализовать повреждённый  участок и исключить его из работы.

Источник: http://fidercom.ru/elementy-elektricheskix-cepej/organy-i-vidy-relejnoj-zashhity.html

Назначение релейной защиты — ТОЭ, РЗА

В своём развитии РЗ прошла пять этапов:

  • защиты при помощи предохранителей;
  • защиты с использованием электромеханических реле;
  • защиты на основе дискретных полупроводниковых элементов;
  • защиты на основе аналоговых электронных микросхем;
  • микропроцессорные защиты.

Основное назначение релейной зачиты

При проектировании и эксплуатации электрической системы необходимо учитывать вероятность возникновения аварий, которые в первую очередь могут привести к выходу из строя дорогостоющего оборудования, что, кроме всего прочего, сопровождается недоотпуском электроэнергии потребителям, недопустимым ухудшением ее качества и влечет за собой дополнительные потери средств на компенсации потребителям.

Аварии возникают вследствие обрыва и схлёстывания проводов, ошибки обслуживающего персонала, старения оборудования, заводских дефектов или загрязнения изоляции. Электрическая дуга в месте короткого замыкания способна вызывать пережоги, оплавления и разрушения электрооборудования.

Степень разрушения зависит от тока в дуге и от время её существования. Чтобы КЗ не вызвало большого ущерба, повреждённое электрооборудование необходимо как можно быстрее отключить.

Совершенно очевидно, что человек обслуживающий установку, не в состоянии за столь короткое время отреагировать на возникновение повреждения и устранить его. Поэтому электрические установки снабжаются специальными электрическими автоматами – релейной защитой.

Чтобы КЗ не вызвало большого ущерба, повреждённое электрооборудование необходимо как можно быстрее отключить, что и являет собой основное назначение релейной защиты.

Дополнительное назначение релейной защиты

К ненормальным режимам относят, прежде всего, перегрузки, замыкание на землю в сети с изолирующей нейтралью одной фазы, снижение или увеличение напряжения относительно предельных нормативных значений, качания в энергосистеме, понижение уровня масла в трансформаторе, выделение в нем газа и др.

В таких случаях повреждение не грозит немедленным разрушением защищаемого объекта, не нарушает непрерывности электроснабжения и не представляет угрозы по условиям техники безопасности, то устройства защиты могут действовать не на отключение, а на сигнал, предупреждающий дежурный персонал о неисправности что являет собой дополнительное назначение релейной защиты.

Источник: http://elekt.com.ua/rza/relejnaja-zashhita/naznachenie-relejnoj-zashchity.html

Требования к релейной защите

Селективность – способность отключать только поврежденный участок сети.

Основное условие для обеспечения надёжного электроснабжения потребителей.

Быстродействие – главное условие для сохранения устойчивости параллельной работы генераторов. Уменьшается время снижения напряжения у потребителей, повышается эффективность АПВ, уменьшается ущерб для оборудования.

Критерий – остаточное напряжение не менее 60 % от номинального. Кроме того, нужно учитывать и время срабатывания выключателей:

tоткл=tз+tв, (1.1)

где tз – время действия защиты,

tв – время отключения выключателя – 0,15…0,06 с.

Быстродействующей считается защита, имеющая диапазон срабатывания – 0,1…0,2 с, самые быстродействующие – 0,02…0,04 с.

В ряде случаев требование быстродействия является определяющим.

Быстродействующие защиты могут быть и неселективными, для исправления неселективности используется АПВ.

Чувствительность – для реагирования на отклонения от нормального режима.

Резервирование следующего участка – важное требование. Если защита по принципу своего действия не работает за пределами основной зоны, ставят специальную резервную защиту.

Чувствительность защиты должна быть такой, чтобы она действовала при КЗ в конце установленной зоны действия в минимальном режиме системы.

Чувствительность защиты характеризуется коэффициентом чувствительности kч:

где Iк.мин – минимальный ток КЗ,

Iс.з – ток срабатывания защиты.

Надежность. Защита должна безотказно работать при КЗ в пределах установленной для неё зоны и не должна ложно срабатывать в режимах, при которых её работа не предусматривается.

Источник: http://pue8.ru/relejnaya-zashchita/238-trebovaniya-k-relejnoj-zashchite.html

Наладка (настройка) устройств релейной защиты (РЗА)

Релейная защита и автоматика настраивается для срабатывания в том числе и от коротких замыканий, а также перегрузок и повреждения изоляции. К сожалению, при эксплуатации электрооборудования неизбежны внештатные ситуации и повреждения электросетей, поэтому настройка релейной защиты имеет своей целью не полностью устранить неполадки в электросети, а свести их к минимуму.

Устройства релейной защиты РЗА

В настоящее время термином «реле» обозначается широкая группа автоматических приборов и устройств, используемых в релейной защите, автоматике, телемеханике, телефонии и других отраслях техники. Еще в конце XIXвека появились первые плавкие предохранители, которые затем сменила электромеханическая и статическая (аналоговая) релейная защита.

В нашей стране с начала 1990-хх годов такие устройства постепенно заменяются цифровыми. На данный момент большая часть устройств релейной защиты в России еще принадлежит к технике прошлых поколений, но на новых объектах или после реконструкции в подавляющем большинстве случаев ставится только цифровая релейная защита.

Качественные цифровые устройства релейной защиты выпускаются как отечественным производителем, так и зарубежными компаниями. Из устройств российского производства можно отметить несколько:

  1. блок микропроцессорной релейной защиты «БМРЗ» («Механотроника» г. Санкт-Петербург);
  2. «ШЭ» («Экра» г. Чебоксары);
  3. «Сириус» («Радиус» г. Зеленоград).

Устройства релейной защиты зарубежного производства:

  • «Silirotec» («Siemens»);
  • «Seliam» («Schneider Electric»);
  • «SliAC», «REF» («ABB»).

Грамотная наладка релейной защиты также требует соответствующего оснащения. Важно, чтобы наладку релейной защиты проводили только квалифицированные специалисты, имеющие опыт работы, и умеющие качественно и в сроки выполнить эту серьёзную задачу.

Причины и последствия неисправностей РЗА

Нормируемые значения и периодичность проверок, требования к релейной защите, основные методы наладки РЗ, примеры расчета   перечислены и описаны в нормативных документах: РД «Инструкции по проверке устройств релейной защиты», ПТЭЭП, ПУЭ 7-е изд. Гл. 1.8.

РЗ. Они определяют, что прежде чем электроустановка будет допущена к эксплуатации, необходимо провести пусконаладочные работы, а для оборудования до 1000В необходимы приемосдаточные испытания. Короткие замыкания, повреждения изоляции и перегрузки возникают из-за ряда причин, некоторые из них не поддаются прогнозированию – это действия персонала, пробой или отслоение изоляции, обрыв проводов из-за природных явлений или антропогенных воздействия, включение заземленного оборудования под напряжение и так далее. Для того, чтобы минимизировать последствия таких ситуаций и требуется наладка релейной защиты после монтажа и и проверка релейной защиты в эксплуатации.

Для того, чтобы понять принцип настройки релейной защиты, необходимо знать, что происходит во время короткого замыкания. Обычно к месту короткого замыкания подходят большие токи в десятки тысяч ампер в течение очень малого времени. Они вызывают не только пробой, но и сильный нагрев и перегрев токоведущих частей.

В этом случае возможно возгорание изоляции и возникновение пожара электроустановки. Наладка релейной защиты позволяет автоматически отключить часть энергосистемы с тем, чтобы обесточить поврежденную в результате аварийной ситуации часть электроустановки либо участок сети. Правильно настроенная релейная защита своевременным срабатыванием сокращает последствия аварии, а также падение напряжения в остальной сети, остановку электродвигателей и генераторов, подключенных параллельно, повреждение технологического оборудования.

Автоматические выключатели 0,4кВ тоже относятся к релейной защите, при приемосдаточных испытаниях проверяются их характеристики по перегрузке ( с выдержкой времени)  и отсечке ( мгновенно или с минимальной выдержкой времени).  Срабатывание аппаратов защиты до 0,4кВ позволяет быстро отключить поврежденный участок сети и предотвратить аварию без участия персонала: в момент прекращения подачи тока электрическая дуга гаснет, и остальная часть электросети работает в штатном режиме.

Это, в свою очередь, предотвращает сбои в работе основного оборудования, его порчу и остановку производства. Потери предприятия при правильной наладке релейной защиты минимизируются.

Короткие замыкания – самые часто встречающиеся проблемы энергосистем, поскольку имеют множество различных причин. Также, производя наладку релейной защиты, необходимо учитывать, что возможны следующие ситуации:

  1. замыкание на землю фазы в сети с изолированной нейтралью;
  2. перегрузка;
  3. понижение уровня масла в расширителе трансформатора;
  4. выделение газа в результате разложения масла в трансформатор и так далее.

Согласно требованием ПТЭЭП: «силовое оборудование электростанций, подстанций и электрических сетей должно быть защищено от коротких замыканий и нарушений нормальных режимов работы устройствами  РЗА и электроавтоматики.

Устройства РЗА должны быть постоянно включены, кроме устройств, которые должны выводиться из работы в соответствии с назначением и принципом действия, режимом работы энергосистемы и условиями селективности. Устройства аварийной и предупредительной сигнализации должны быть всегда готовы к действию». Таким образом, можно сделать вывод, что вторым назначением системы релейной защиты является выявление нарушений режима работы электрооборудования и сигнализация об этом персоналу, находящемуся на удалении – в случаях, если персонал присутствует, отключение с помощью налаженной релейной защиты также производится, но с задержкой времени, что дает возможность использовать человеческий фактор.

Наладка устройств релейной защиты и автоматики систем электроснабжения

Нормативные документы устанавливают, что «наладка устройств релейной защиты и автоматики систем электроснабженияпроводится подготовленными сотрудниками из числа электротехнического персонала, имеющими квалификацию и опыт работы.

Работа осуществляется по утвержденным руководителем предприятия методикам.

На крупном предприятии в службе главного энергетика существуют участки или группы релейной защиты, автоматики и телеизмерений. Если на предприятии такой службы нет, наладкой релейной защиты занимается специализированная организация, имеющая в штате  лицензированную электролабораторию.

Оперативный персонал должен проверять РЗА согласно составленному графику, путем визуального осмотра и считывания информации с блоков релейной защиты. Если сигналы о неисправностях, авариях или ошибки поступают регулярно, то проверки и наладка релейной защиты должны проводиться регулярно; в отсутствие такой возможности, вызываются сторонние оперативные выездные бригады электролабораторий.

Результаты осмотра заносятся в журнал релейной защиты и карты РЗА. В них должны отражаться все работы, выполненные за прошедший после последнего осмотра период, изменения в уставках, схемах, устройствах РЗА, введенных вновь или выведенных из работы, Также производятся записи в оперативном журнале. Фиксируются все изменения в электрических принципиальных схемах вторичной коммутации ячеек.

Отсутствие исполнительной документаций на устройства РЗ, карт уставок в службе главного энергетика является серьезным нарушением требований законодательства и НД в области энергетики и влечет наказание или крупные штрафы. В эксплуатации у потребителя персонал проводит настройку релейной защиты согласно ПТЭЭП: «проводится проверка на исправность аварийной и предупредительной сигнализации, сигнализации положения выключателей, наличие напряжения на шинах оперативного тока, всех источников постоянного и переменного тока и режим работы подзарядных устройств». В настройку релейной защиты входит также проверка сопротивления изоляции цепей оперативного тока, наличие оперативного тока, исправность предохранителей, исправность источников АВР, исправность цепей управления выключателями, цепей сигнализации а также управления коммутационными аппаратами. Важно также проверить «правильность положения автоматических выключателей, рубильников и других коммутационных аппаратов в схеме АВР и соответствие их положений первичной схеме.

Нормативные документы также дают перечень неисправностей РЗА, которые персонал может исправить самостоятельно. Это:

  1. Включение автоматических выключателей или замена плавких вставок в цепях ТН или питания устройств релейной защиты.
  2. Вывод из работы всех устройств РЗА при обрыве цепей отключения выключателя или другого коммутационного аппарата, с последующим выполнением диспетчером мероприятий, предусмотренных для присоединения, полностью отключенного от релейной защиты;
  3. Определение места повреждения при появлении в цепях оперативного тока замыкания на землю;
  4. Отключение устройств, действующих на автоматическое включение выключателя, при повреждении выпрямителей, питающих цепи включения электромагнитных приводов.

Нормативные документы

Нормативные документы, в соответствии с требованиями которым проводится настройка релейной защиты:

  • ПУЭ 7-е издание раздел 1, гл. 1.8 « Нормы приемосдаточных испытаний»
  • РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования»
  • Проектная документация на аппаратуру и блоки релейной защиты.
  • ПТЭЭП   
  • РД 34.35.302-90. «Типовая инструкция по организации и производству работ в устройствах релейной защиты и электроавтоматики электростанций и подстанций».
  • РД 153-34.0-35.617-2001 «Правила технического обслуживания устройств релейной защиты, электроавтоматики, дистанционного управления и сигнализации электростанций и подстанций 110-750кВ»
  • Э.С.Мусаэлян «Справочник по наладке ЭО ЭС и ПС. Аппаратура вторичных цепей»
  • Чернобровов Н.В. «Релейная защита»
  • Какуевицкий Л.И. Крутицкий А.Ю. «Справочник. Реле защиты и автоматики»
  • Методики проверки устройтсв РЗиА

Источник: http://www.gorod812.com/ispytaniya-izmereniya-i-naladka/naladka-ustrojstv-relejnoj-zashchity-i-avtomatiki

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Выпускники данной специальности могут работать в службах релейной защиты и автоматики Объединенных диспетчерских управлений энергосистем и электрических сетей, в электролабораториях электрических станций, в энергетических отделах крупных промышленных предприятий.

Кроме того, инженер-релейщик может работать в специализированных организациях, занимающихся монтажом и наладкой устройств релейной защиты, на заводах, выпускающих электротехническую промышленность, в проектных и научно-исследовательских институтах.

Современные устройства релейной защиты и автоматики выполняются на микропроцессорной и полупроводниковой технике, служат для предотвращения и устранения аварийных ситуаций в энергосистемах и подстанциях, обеспечивают нормальный режим их работы.

Выпускник данной специальности занимается эксплуатационными проверками, монтажом и наладкой устройств релейной защиты и автоматики линий электропередач всех напряжений, генераторов, трансформаторов, сборных шин и энергоблоков.

Проверка и наладка защит выполняется с использованием персональных ЭВМ и ноутбуков по специальным программам. Кроме того инженер-электрик по данной специальности занимается проектированием релейных защит и автоматики оборудования электрических станций, подстанций и линий электропередач.

Основные специальные дисциплины

Овладению специальностью способствует изучение таких курсов, как:

  1. Релейная защита электроэнергетических систем;
  2. Автоматика энергосистем электроснабжения;
  3. Основы проектирования устройств релейной защиты и автоматики.

Для правильного выбора и для анализа работы устройств защиты и автоматики выпускник должен знать электрооборудование и главные схемы, электрических станций и подстанций, чему способствует изучение курсов:

  • Электрическая часть станций и подстанций;
  • Технические средства диспетчерского и технологического управления (АСДУ и АСУ ТП).

Возможные сферы деятельности выпускников

Сфера деятельности выпускников:

  1. занимается монтажом, наладкой и проверкой микропроцессорных, полупроводниковых и электромеханических устройств защиты и автоматики;
  2. занимается проектированием и расчетами сложных релейных защит и автоматики;
  3. занимается менеджментом и маркетингом в фирмах по изготовлению и продаже электротехнического оборудования.

Источник: https://samgtu.ru/bachelors/bachelors-releynaya-zashchita-i-avtomatizaciya-elektroenergeticheskih-sistem