А. В. Булычев А. А. Наволочный
Релейная защита
Введение
Электрические системы, в соответствии с их назначением, большую часть времени обеспечивают потребителей качественной электрической энергией. Но какими бы надежными ни были эти системы, в них неизбежно возникают повреждения и ненормальные режимы, которые, в свою очередь, могут приводить к возникновению аварий [1].
При возникновении повреждения или нежелательного режима управление электрическими системами должно осуществляться по особым алгоритмам. Это необходимо, чтобы и в экстремальных условиях все же обеспечить нормальное электроснабжение хотя бы части потребителей, предотвратить развитие аварии и снизить возможные объемы разрушения поврежденного электрооборудования. Для реализации этих особых алгоритмов управления используются средства противоаварийной автоматики, основу которых составляет релейная защита [1–5].
Релейная защита — это огромная управляющая система, представляющая собой совокупность согласованно и целенаправленно действующих взаимосвязанных разнообразных по природе элементов и автоматических устройств. Она охватывает практически все основные элементы электроэнергетической системы (крупные и мелкие) — от генераторов, вырабатывающих электрическую энергию, до приемников электрической энергии, преобразующих ее в другие виды энергии.
Независимо от того, какие принципы положены в основу отдельных устройств релейной защиты для выявления повреждений, система в целом должна безошибочно находить поврежденные элементы и отделять их от исправной части электроэнергетической системы. Ключевую роль в решении этой задачи играет логика целенаправленного взаимодействия устройств и параметры их срабатывания, обеспечивающие реализацию процедур взаимодействия.
Расчеты, выполняемые с целью определения конкретных значений параметров срабатывания устройств релейной защиты, имеют в связи с этим высочайшую практическую значимость и создают методическую базу для согласования устройств релейной защиты в единой электроэнергетической системе.
Методология расчетов релейной защиты для решения конкретных задач предусматривает поэтапное подробное и тщательное исследование объектов, на которых устанавливаются устройства релейной защиты, и электроэнергетической системы в целом. Выявляются предельные нормальные режимы контролируемых защитами объектов и определяются характеризующие их параметры. С учетом принципов действия защит и возможных повреждений контролируемых элементов электрических систем определяются предельные значения токов при коротких замыканиях. На основе полученных параметров режимов и коротких замыканий формируется структура системы релейной защиты.
Другим важным этапом расчетов является определение параметров срабатывания защит и итерационный процесс взаимного согласования (корректировки параметров срабатывания) с применением графического представления характеристик защит (карт селективности).
Подробно рассмотренные в книге примеры построения на основе изложенного подхода системы релейной защиты электрических сетей напряжением 6-35 кВ, надеемся, позволят читателям получить ясное и целостное представление о процессе проектирования релейной защиты.
В первой главе кратко изложены основные понятия, термины и определения теории релейной защиты. Приведены требования к устройствам релейной защиты и автоматики с учетом возможных алгоритмов ликвидации основных видов повреждений и ненормальных режимов электроэнергетических систем.
Во второй главе рассматривается теория построения токовых защит с применением различной элементной базы. Сформулирован подход к расчету и выбору параметров аппаратуры защиты.
В третьей главе во всей возможной полноте показаны методы решения комплексной практической задачи построения релейной защиты системы электроснабжения. Приведенные примеры расчета параметров релейной защиты основаны на конкретной схеме системы электроснабжения. При необходимости такие расчеты могут быть адаптированы к иным схемам электрических сетей.
Четвертая глава содержит примеры, отражающие специфику согласования средств релейной защиты, выполненных на микропроцессорной и электромеханической базе. Микропроцессорные средства релейной защиты все шире применяются в современной электроэнергетике. В то же время продолжают использоваться и электромеханические устройства, имеющие собственные неоспоримые достоинства. В связи с этим возникает необходимость координации микропроцессорных и электромеханических защит, установленных на смежных участках сети.