Раздел 6. Релейна защита и автоматизация

Видове устройства за автоматична релейна защита и техните функции. Повреди и ненормални режими, възникващи в мрежови елементи. Релейна защита на оборудването на главната станция: синхронни генератори, трансформатори и генераторно-трансформаторни блокове. Защита на шините за станции и подстанции. Аварийна автоматизация: автоматично включване на резервно захранване; автоматично включване на синхронни генератори за паралелна работа; автоматично регулиране на напрежение и реактивна мощност, честота и активна мощност; аварийна автоматизация, автоматично управление и телемеханика в енергийните системи.

Методически указания

Релейната защита (RP) е част от автоматизацията на системата. Основната цел на релето е да открива повреда (като правило, късо съединение) и да действа на разединителни превключватели, за да отдели повредения елемент от системата.

Допълнителна цел на релето е да идентифицира ненормални режими на работа, които не изискват предприемане на мерки за тяхното отстраняване (еднофазно късо съединение в мрежи с изолирана неутрала, претоварване и др.), В този случай защитата действа върху сигнала.

Студентите трябва да се запознаят с такива изисквания за RH като: селективност (селективност) на действие; скорост на защита; защитна чувствителност.

Релейната защита се извършва с помощта на различни видове релета, реагиращи на отклонения на съответния контролен параметър. По време на аварийни и необичайни режими в енергийната система, токовете на веригите и техните фази, напрежения в различни точки на мрежата, посоката на силовите потоци, честотите и др.

Късо съединение е придружено от рязко увеличаване на тока, поради което най-често се срещат защити, които реагират на увеличаване на тока в защитения елемент. Такива защити включват: свръхток; прекъсване на тока; диференциален ток. Също така се използват защити, които реагират на промени в напрежението, те включват защити от понижено и пренапрежение.

Релейната защита на растителните елементи се разглежда в следната последователност: от преки потребители на електроенергия (приемници на мрежата) до източници на електроенергия (генератори). Основните видове защита на елементите на централата са дадени в [2].

За да защитите генераторите, трябва да знаете какви щети могат да нанесат генераторите. Те включват: аварийни режими - късо съединение между фаза, късо съединение между завоите на една фаза, късо съединение на една или две фази към рамката (земя) и ненормални режими - свръхток, свръхток (възниква, когато част от паралел работещите генератори са изключени), асиметрия на тока на статора (при асиметрично късо съединение), увеличаване на напрежението (с внезапни спада на товара).

За да се осигури надеждна работа на електроцентралата в случай на повреда в електрическата мрежа и устройства, устройствата за аварийно управление се използват широко. Устройствата за аварийно управление могат да бъдат разделени на две групи: устройства за автоматизация на станции и устройства за автоматизация на системата. Студентите се насърчават да се запознаят с някои от тях: автоматично включване на резервно захранване; автоматично включване на синхронни генератори за паралелна работа; автоматично регулиране на напрежението и реактивната мощност, честотата и активната мощност.

Автоматично повторно затваряне (AR). Значителен брой къси съединения в линиите са нестабилни и се самоунищожават, когато напрежението се отстрани за известно време. Най-често срещаният тип преминаващи повреди е еднофазно късо съединение във въздушните линии, резултат от атмосферни пренапрежения. Автоматичното повторно затваряне, като правило, води до възстановяване на линиите.

Автоматичното честотно разтоварване (AFR) се състои в изключване на някои от некритичните натоварвания, ако в резултат на авария генериращата мощност в системата намалее и честотата започне да намалява.

Автоматичното въвеждане на резерв (ATS) се състои в това, че в случай на изчезване или значително намаляване на напрежението на секциите ds.s. или в случай на повреда на работещия трансформатор го изключете и свържете резервния трансформатор d.n.

тестови въпроси

1. Избройте изискванията за релейна защита?

2. Какво е предимството на диференциалната токова защита?

3. Какъв вид релейна защита се използва за защита на секциите на шините?

4. Когато се използва автоматично прехвърляне на резерва?

Раздел 7. Изолация и пренапрежение

Видове електрическа изолация на оборудване с високо напрежение. Изолация на електрическо оборудване на станции и подстанции, вътрешни и външни разпределителни устройства. SF6 изолация. Мълниезащита на оборудването на станции и подстанции. Защита на изолацията на електрическото оборудване от вътрешно пренапрежение. Екологични аспекти на електрическите инсталации с високо напрежение.

Методически указания

Изолацията на електрическите инсталации трябва да работи надеждно както с дългосрочно приложени работни напрежения с индустриална честота, така и с краткотрайни атмосферни (мълния) и превключващи пренапрежения, които възникват в експлоатация. Пренапрежение - опасно за изолацията на електрически инсталации за пренапрежение.

Атмосферното (външно) пренапрежение възниква, когато директна мълния удари в или близо до електрическа инсталация. Характерна особеност на тези пренапрежения е тяхната кратка продължителност. Основният мълниеразряд продължава няколко десетки микросекунди, а повишаването на напрежението е от импулсен характер.

Превключващите (вътрешни) пренапрежения възникват при превключване на вериги в нормален работен и авариен режим. Тези свръхнапрежения имат характер на периодични трептения с продължителност от стотици микросекунди до няколко секунди.

Всяко номинално напрежение има свое ниво на изолация, което се задава от стойностите на изпитвателните напрежения, характеризиращи диелектричната якост на изолацията. Увеличаването на нивото на изолация увеличава размера, теглото и цената на инсталацията, а намаляването на нивото на изолация може да доведе до инцидент. Следователно нивото на изолация за всяко напрежение се настройва в съответствие с естеството и големината на възможните пренапрежения и характеристиките на устройствата, използвани за ограничаване на тези пренапрежения.

Изолацията на електрическото оборудване се разделя на външна (работеща на открито) и вътрешна (работеща в нефт, газова среда, защитена от външни атмосферни условия).

Нивото на превключващи (вътрешни) пренапрежения може да бъде намалено чрез избор: режим на неутрално заземяване; схеми на електроцентрали и мрежи; използване в превключватели на съпротивления, шунтиращи контакти.

Нивото на атмосферното пренапрежение не зависи от номиналното напрежение на мрежата, а превключващото пренапрежение зависи. Следователно, нивото на изолация на оборудването до 220 kV е ограничено от атмосферни пренапрежения, а 330 kV и повече е ограничено от нивото на превключване на пренапрежения.

Ударът на мълния в проводника на електропровода води до най-опасните пренапрежения. Електрическите инсталации са защитени от директни удари на мълния с прътови (външни разпределителни устройства и сгради) и гръмоотводи на контактна мрежа (въздушни линии).

За да се предпази изолацията на електрическото оборудване от вълни с атмосферно пренапрежение, падащи отстрани на линиите, е необходимо изкуствено да се намали амплитудата на тези вълни. Това се постига с помощта на ограничители. Материалът за методите за защита на електрическите инсталации от пренапрежение е даден в [2].

тестови въпроси

1. Какви видове гръмоотводи се използват за защита на електрическите инсталации?

2. Избройте причините за превключване на пренапреженията.

3. Какви методи за изолационна защита се използват при атмосферно пренапрежение?

Тестови работи

Контролните работи са посветени на специфични въпроси при проектирането на електрическата част на електроцентрали като когенерацията. Таблица 1 показва основните изходни данни за проекта.