Основные принципы построения релейной защиты

ВВЕДЕНИЕ

Назначением устройств автоматики, устанавливаемых в энергосистемах, является:

- быстрое отключение поврежденного элемента;

- прекращение ненормальных режимов работы (например, перегрузки) элементов энергосистемы;

- быстрое восстановление электропитания потребителей, автоматически отключенных от источника питания вследствие возникшего в энергосистеме повреждения;

- поддержание на заданном уровне напряжения у потребителей;

- пуск и останов синхронных машин;

- отключение части потребителей при возникновении дефицита активной мощности в энергосистеме, от которой система электроснабжения получает питание, и их включение после ликвидации дефицита.

Исторически первыми и наиболее многочисленными устройствами автоматики являются устройства релейной защиты, отключающие поврежденный элемент от источника питания.

При отключении устройством релейной защиты одного из элементов энергосистемы, например, линии или силового трансформатора, часть потребителей электроэнергии обесточиваются. Восстановление питания таких потребителей осуществляется, как правило, автоматически устройствами автоматического повторного включения (АПВ) или автоматического включения резервного питания и оборудования (АВР).

Поддержание заданного уровня напряжения обеспечивается воздействием на возбуждение установленных с системе синхронных машин (синхронных генераторов, синхронных двигателей и синхронных компенсаторов), изменением коэффициента трансформации понижающих силовых трансформаторов или включением и отключением секций батарей конденсаторов. Регулирование напряжения в энергосистеме проводится в основном автоматически, для чего синхронные машины оборудуются устройствами автоматического регулирования возбуждения (АРВ), силовые трансформаторы - устройствами автоматического регулирования коэффициента трансформации (АРКТ), а батареи конденсаторов - устройствами автоматического управления включением и отключением секций этих батарей (АУБК).

Появление дефицита активной мощности в энергосистеме вызывает понижение частоты. Наличие большого дефицита активной мощности может привести к лавинообразному снижению частоты и развалу энергосистемы, в результате чего может прекратиться электропитание всех потребителей. Поэтому баланс генерируемой и потребляемой активных мощностей в энергосистеме при отсутствии необходимых резервов может быть восстановлен лишь путем отключения части менее ответственных потребителей. Эта задача решается с помощью устройств автоматической частотной разгрузки (АЧР), устанавливаемых на подстанциях. Отключенные устройствами АЧР потребители, после ликвидации дефицита активной мощности и восстановления нормального значения частоты в энергосистеме, автоматически включаются в работу устройствами частотного АПВ (ЧАПВ).

Все перечисленные выше устройства относятся к устройствам локальной автоматики, так как они воздействуют на отдельные элементы энергосистемы по заранее заданному алгоритму вне зависимости от режима работы других элементов энергосистемы. Существует также общесистемная автоматика, поддерживающая в нормальном режиме работы энергосистемы требуемые значения частоты, напряжения в узлах энергосистемы, перетоков активной и реактивной мощности, а также автоматика, предотвращающая развитие аварийных процессов в энергосистеме - противоаварийная автоматика (ПА).

Управление энергосистемой осуществляет диспетчер, который на основании данных о текущем состоянии принимает решения, соответствующие сложившейся ситуации. Для управления энергосистемой диспетчер с помощью телемеханики получает информацию о параметрах режима энергосистемы (перетоках мощности, токах, напряжениях) и положении выключателей.

В данном учебном пособии рассмотрены концептуальные основы построения устройств релейной защиты энергосистем как с относительной, так и с абсолютной селективностью.

Глава 1

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ