ЩО ТАКЕ релейного захисту ВЗАГАЛІ?
Ажурні опори ліній електропередачі, хитромудрі переплетення проводів, фантастичні конструкції підстанцій і електростанцій - все це яскраві прикмети сучасної електроенергетики, які виділяють її особливим своєрідністю.
Потоки електричної енергії, народжуючись на електричних станціях, розтікаються до міст і заводам, поділяються на струмки і проникають в кожен будинок, до кожного споживача електричної енергії. Всі елементи цієї величезної системи більшу частину часу працюють бездоганно і злагоджено.
Але, якими б надійними були електроенергетичні системи, в них неминуче виникають пошкодження і ненормальні режими, які в свою чергу можуть призводити до виникнення аварій. При цьому управляти електроенергетичними системами потрібно так, щоб споживачі не помічали наслідків цих пошкоджень і небажаних впливів, що обурюють. Через дефіцит часу і необхідності високої точності дій в цих умовах управління здійснюється автоматично за допомогою пристроїв автоматики і релейного захисту.
При виникненні пошкодження або небажаного режиму управління електричними системами повинно здійснюватися з особливих алгоритмам. Це необхідно, щоб і в екстремальних умовах все ж забезпечити нормальне електропостачання (нехай не абсолютно всіх) споживачів, запобігти розвитку аварії і знизити можливі обсяги руйнування пошкодженого електрообладнання.
Релейний захист - це величезна керуюча система, що представляє собою сукупність узгоджено і цілеспрямовано діючих взаємопов'язаних (різноманітних за своєю природою) елементів і автоматичних пристроїв [1]. Вона охоплює практично всі основні елементи електроенергетичної системи (великі і дрібні), від генераторів, що виробляють електричну енергію, до приймачів електричної енергії, що перетворюють її в інші види енергії.
Незалежно від того, які принципи покладені в основу окремих пристроїв релейного захисту для виявлення пошкоджень, система в цілому повинна безпомилково знаходити пошкоджені елементи і відокремлювати їх від справної частини електроенергетичної системи. Ключову роль у вирішенні цієї управлінської завдання грає логіка цілеспрямованого взаємодії пристроїв і параметри їх спрацьовування, що забезпечують реалізацію процедур взаємодії.
Розрахунки, що виконуються з метою визначення конкретних значень параметрів спрацьовування пристроїв релейного захисту, мають в зв'язку з цим найвищу практичну значимість і утворюють методичну базу узгодження пристроїв релейного захисту в єдиній системі.
ЩО повинні помічати релейного захисту?
Ненормальні режими зазвичай пов'язані з відносно невеликими відхиленнями величин напруги, струму і (або) частоти від допустимих значень [2]. До ненормальних режимів відносять перевантаження, однофазні замикання на землю в мережах з ізольованою або компенсованою нейтраллю, а також зниження рівня масла в розширювачі масляного трансформатора [3].
Пошкодження найчастіше супроводжуються значним збільшенням струму в елементах енергосистеми і глибоким зниженням напруги. Найбільш частими і небезпечними ушкодженнями є короткі замикання.
Аварії - це порушення роботи електроенергетичної системи або її частини, що супроводжуються Недовідпуск електроенергії споживачам або неприпустимим погіршенням її якості, руйнуванням основного обладнання, виникненням загрози здоров'ю та життю людей. Ненормальні режими створюють умови для виникнення пошкоджень, а вчасно не виявлені пошкодження можуть призводити до аварій.
Релейний захист - це комплекс автоматичних пристроїв, призначених для швидкого (при пошкодженнях) виявлення і відділення від електроенергетичної системи пошкоджених елементів цієї системи в аварійних ситуаціях з метою забезпечення нормальної роботи справного частини цієї системи.
Як організувати роботу релейного захисту?
Дії засобів релейного захисту організовані за принципом безперервної оцінки технічного стану окремих контрольованих елементів електроенергетичних систем. На малюнку приведена схема електричної мережі, що містить лінії електропередачі різних рівнів напруги W1 - W6, трансформатори Т1 - Т4, електродвигун М1, запобіжники F1 - F3, комутаційні апарати та еквівалентний джерело живлення ЄС. Окремі пристрої релейного захисту (УРЗ), встановлені на елементах електроенергетичних систем (генераторах, трансформаторах, лініях електропередачі, електродвигунах і ін.), Об'єднані в єдину систему релейного захисту спільною метою функціонування.
Відповідно до цього принципу окремі пристрої релейного захисту (наприклад, УРЗ-1 - УРЗ-13) функціонально пов'язані між собою практично тільки загальною логікою дій. Причому кожен пристрій релейного захисту для локалізації пошкодження може впливати тільки на комутаційні апарати того об'єкта, на якому воно встановлено.
Необхідно відзначити, що система релейного захисту, як правило, включає в себе пристрої не тільки різні за принципами виявлення пошкоджень, але і різні за способами дії на контрольований об'єкт. Так, єдиній логіці дій повинні підкорятися як найскладніші багатофункціональні пристрої релейного захисту, що впливають на вимикачі та інші апарати управління, так і найпростіші захисні пристрої (наприклад, запобіжники), в яких функції виявлення і комутації пошкодженої електричного кола суміщені. На малюнку запобіжники F1, F2, F3 показані в ланцюгах харчування трансформаторів Т2 - Т4.
У деяких випадках УРЗ формують лише світлові і звукові сигнали, а відділення пошкодженого елемента від справної частини електричної мережі може здійснюватися вручну оперативним персоналом.
Узгодженість дій пристроїв, розташованих на значних відстанях один від одного, як правило, досягається за рахунок певних параметрів спрацьовування (без застосування фізичних каналів зв'язку). Ці параметри в основному визначають точність і ефективність дії всієї системи релейного захисту. У свою чергу це визначає живучість електроенергетичних систем і ступінь ризику розвитку аварійних ситуацій при виникненні пошкоджень.
Логічні зв'язки діють в будь-яких умовах і не схильні до дії зовнішніх електричних і електромагнітних завад. Багато в чому завдяки цій властивості релейний захист має найвищу ступінь надійності.
ЯКИМИ ОСНОВНИМИ ВЛАСТИВОСТІ
МАЄ релейного захисту?
Селективність - це властивість релейного захисту, що характеризує її здатність виявляти і відокремлювати від електроенергетичної системи тільки пошкоджені елементи. Іншими словами, селективність - це вибірковість дії. Засоби релейного захисту можуть мати абсолютну або відносну селективність.
Швидкодія - це властивість релейного захисту, що характеризує швидкість виявлення і відділення від електроенергетичної системи пошкоджених елементів. Швидкодія показує, наскільки швидко кошти релейного захисту реагують на виникнення тих чи інших видів ушкоджень.
Показником швидкодії є час спрацьовування захисту. Це інтервал часу від моменту виникнення пошкодження до відділення від мережі пошкодженого елемента. Найбільш швидкодіючі захисту мають час спрацювання 0,01-0,1 с. Повільні захисту можуть мати час спрацьовування до декількох секунд.
Слід зазначити, що не у всіх випадках від релейного захисту потрібна висока швидкодія. При виникненні одного з ненормальних режимів зазвичай досить дати попереджувальний сигнал черговому персоналу. На енергетичних об'єктах без постійного чергування персоналу проводиться відключення несправного обладнання, але обов'язково з витримкою часу [3].
Чутливість - це властивість, що характеризує здатність релейного захисту виявляти пошкодження в кінці встановленої для неї зони дії в найбільш несприятливому для спрацьовування режимі роботи електроенергетичної системи. Іншими словами, захист повинен відчувати ті види пошкоджень і ненормальних режимів, на які вона розрахована, в будь-яких станах роботи захищається електричної системи.
Показником чутливості виступає коефіцієнт чутливості, який для максимальних захистів (реагують на зростання контрольованої величини) визначається як відношення мінімально можливого значення сигналу, що відповідає відстежувати пошкодження, до встановленого на захист параметру спрацьовування (уставці).
Наприклад, коефіцієнт чутливості захисту максимального струму, встановленої на лінії електропередачі, визначається як відношення значення мінімального струму короткого замикання при пошкодженні в кінці контрольованої захистом лінії до значення струму спрацьовування захисту.
У ряді випадків оцінюється також чутливість до пошкоджень на сусідньому (наступному по відношенню до джерела), що захищається, (тобто в режимі дальнього резервування).
Надійність - це властивість релейного захисту, що характеризує її здатність діяти правильно і безвідмовно при всіх видах ушкоджень і ненормальних режимів, для дії при яких дана захист призначена, і не діяти в нормальних умовах, а також при таких пошкодженнях і порушеннях нормального режиму, при яких дія даного захисту не передбачено [3]. Іншими словами, надійність - це властивість релейного захисту, що характеризує її здатність виконувати свої функції в умовах експлуатації, ремонту, зберігання і транспортування.
Показниками надійності виступають час безвідмовної роботи і інтенсивність відмов - кількість відмов за одиницю часу.
Так як неправильно діючий захист може сама служити причиною виникнення аварій, її надійність повинна бути забезпечена в достатній мірі. Наприклад, для захистів ліній електропередачі гранично допустимим вважається один відмову за десять років роботи, а для захистів генераторів - один відмову за кілька сотень років.
Кожна властивість, в принципі, має розглядатися стосовно стану і вигляду функціонування релейного захисту. Деталізація властивостей може бути виконана за загальноприйнятою формою [1] як показано в таблиці. Перші три властивості, що характеризують технічні властивості релейного захисту, об'єднуються поняттям «технічна досконалість».