Основные органы релейной защиты.
Релейная защита для выполнения функций, соответствующих её назначению, состоит, как правило, из измерительных (пусковых) органов и логической части.
Измерительные (пусковые) органы непосредственно и непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого оборудования и реагируют на возникновение к.з. или нарушения нормального режима работы.
Логическая часть представляет собой схему, которая запускается измерительными (пусковыми) органами и формирует команды на отключение выключателей мгновенно или с выдержкой времени, запускает другие устройства, подаёт сигналы и производит прочие предусмотренные алгоритмом защиты действия.
Любую схему релейной защиты можно представить в виде функциональной схемы, приведенной на рисунке 7.
Рисунок 7 – Структурная схема релейной защиты.
Информация о состоянии защищаемого объекта (обычно в качестве контролируемых параметров выступает ток и напряжение) поступает на вход измерительного органа ИО от измерительных преобразователей ИП, в качестве которых обычно применяются трансформаторы тока и напряжения.
Измерительные органы непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого объекта (ИО включают в себя реле тока, напряжения, мощности, сопротивления, частоты).
Логический орган защиты ЛО (логическая часть) обрабатывает сведения, поступившие от измерительного органа и формирует управляющее воздействие через исполнительные элементы ИЭ на коммутационную аппаратуру (выключатели В), звуковую и световую сигнализацию. (Логическая часть состоит в основном из реле времени и промежуточных реле).
Сигнальный орган СО фиксирует срабатывание защиты в целом или её отдельных элементов. (Сигнальный орган обычно выполняется с помощью указательных реле).
Реле
Основным элементом всякой схемы релейной защиты является реле. Под термином реле принято понимать автоматически действующий аппарат, предназначенный производить скачкообразное изменение состояния управляемой цепи при заданных значениях величины, характеризующей определенное отклонение режима контролируемого объекта.
Релейная защита и автоматика включает в себя комплекс реле различного назначения, которые действуют совместно в заданной последовательности (по заданной программе). Реле замыкают или размыкают различные электрические цепи или иным способом скачкообразно изменяют их состояние (например, скачкообразно изменяют их сопротивление), или механически воздействуют на силовые аппараты (выключатели и др.).
В устройствах релейной защиты применяются реле электрические, механические и тепловые.
Электрические реле реагируют на электрические величины – ток, напряжение, мощность, частоту, сопротивление, угол между током и напряжением или двумя токами, или двумя напряжениями.
Механическое реле реагируют на неэлектрические величины – давление, скорость истечения жидкости или газа, скорость вращения и т.д.
Тепловые реле реагируют на количество выделенного тепла или изменение температуры.
Наибольшее распространение в релейной защите и автоматике получили электрические реле.
Классификация электрических реле.
Все реле имеют: воспринимающий (измерительный) орган, который непосредственно воспринимает изменение электрических величин, подведённых к реле, и производит соответствующие им изменения в других органах реле; исполнительный орган, который, воздействует на внешние цепи, производит отключение выключателей, подачу предупредительных сигналов или запуск других реле. Частным случаем исполнительного органа являются контакты реле.
Некоторые реле имеют орган замедления или выдержки времени.
В зависимости от электрической величины, на которую реагирует воспринимающий орган, электрические реле бывают: токовые, напряжения, мощности, сопротивления, частоты и т.д.
По характеру изменения воздействующей величины реле делятся на реле максимальные и реле минимальные. Максимальные реле работают, когда значение воздействующей величины превосходят заданную, а минимальные – когда значение воздействующей величины снижается ниже заданной.
Основные реле, непосредственно реагирующие на изменение контролируемых величин, например, напряжения, мощности, частоты, сопротивления и т.д. (реле тока, напряжения, мощности, частоты, сопротивления).
Вспомогательные реле, управляемые другими реле и выполняющие функции введения выдержек времени, размножения контактов, передачи команд от одних реле к другим, воздействия на выключатели и т.п. (реле времени, промежуточные реле).
Сигнальные (указательные) реле, фиксирующие действие защиты и управляющие звуковыми и световыми сигналами (указательные реле).
По способу включения воспринимающего органа различаются реле первичные, у которых воспринимающий орган включается непосредственно в цепь защищаемого элемента, и реле вторичные, у которых воспринимающий орган включается через измерительные трансформаторы тока или напряжения. На рисунке 8 изображены оба способа включения реле.
Рисунок 8 – Способы включения токовых реле
а) первичных; б) вторичных.
Наибольшее распространение имеют реле вторичные, преимущества которых по сравнению с первичными в том, что они изолированы от высокого напряжения, располагаются на некотором расстоянии от защищаемого объекта, в удобном для обслуживания месте.
Достоинством первичных реле является то, что для их включения не требуется измерительных трансформаторов и источников оперативного тока и контрольного кабеля.
По способу воздействия исполнительного органа различаются реле прямого действия, у которых исполнительный орган отключает выключатель путём прямого механического воздействия, и реле косвенного действия, исполнительный орган которых воздействует на привод выключателя с помощью оперативного тока.
Защита с вторичным реле прямого действия показана на рисунке 9 а). Реле 1 срабатывает, когда электромагнитная сила Fэ становится больше силы Fn противодействующей пружины. При срабатывании реле его подвижная система воздействует непосредственно (прямо) на расцепляющий рычаг 3 выключателя, после чего выключатель отключается под действием пружины 4.
Рисунок 9 – Вторичные реле
а) прямого действия; б) косвенного действия.
Защита с вторичным реле косвенного действия изображена на рисунке 9 б). При срабатывании реле 1 его контакты замыкают цепь обмотки электромагнита 2, называемого катушкой (соленоидом) отключения выключателя. Под действием напряжения U, подводимого к катушке отключения 2 от специального источника, сердечник 3 катушки отключения преодолевает сопротивление Fn пружины 5 и освобождает защелку 4 и выключатель отключается под действием пружины 6.
Для защиты с реле косвенного действия необходим вспомогательный источник – источник оперативного тока. Защита прямого действия не требует такого источника, но реле этой защиты должно развивать большие усилия для того, чтобы непосредственно расцепить механизм выключателя. Поэтому реле прямого действия не могут быть очень точными и имеют большое потребление мощности. Реле косвенного действия отличаются большой точностью и малым потреблением. Кроме того связь между несколькими реле проще организовать при помощи оперативного тока, а не механическим путём, поэтому практическое применение получили вторичные реле косвенного действия. В эту основную и наиболее многочисленную группу входят почти все типы реле тока, напряжения, мощности, сопротивления и частоты, а также реле времени, промежуточные и сигнальные реле.
Также широко применяются первичные реле прямого действия. В эту группу входят реле максимального тока, действующие мгновенно и с замедлением; реле минимального напряжения мгновенного действия и электротепловые реле (тепловые расцепители). Первичные реле прямого действия встраиваются непосредственно в выключатели, автоматы и магнитные пускатели.
По принципу действия электрические реле разделяются на следующие группы:
Электромагнитные реле, работа которых основана на воздействии магнитного потока обтекаемой током обмотки на ферромагнитный якорь;
Поляризованные реле – электромагнитное реле со вспомогательным поляризующим магнитным полем;
Магнитоэлектрические реле, работа которых основана на взаимодействии постоянного магнита и обтекаемой током обмотки;
Индукционные реле, работа которых основана на взаимодействии магнитных полей неподвижных обмоток с магнитными полями токов, индуктируемых в подвижном элементе;
Полупроводниковые реле, работа которых основана на использовании свойств полупроводниковых приборов.
studfiles.net
Назначение релейной защиты | Заметки электрика
Добрый день.
Сегодня я расскажу Вам о назначении релейной защиты.
Иногда при нормальной работе потребителей электроэнергии могут возникать различные виды повреждений и ненормальные режимы работы.
В месте возникновения повреждения электрический ток и дуга разрушают электрооборудование, а снижение напряжения менее допустимого — приводят к выходу из нормальной работы электроприемников.
Чтобы обеспечить надежность электроснабжения и предотвратить разрушение электрооборудования, нужно мгновенно обесточивать поврежденный участок.
Разрушения электрооборудования
В этом и заключается назначение релейной защиты, т.е. защищать электрооборудование от повреждений (разрушений) и ненормальных режимов работы с помощью реле.
Реле — автоматическое защитное устройство.
Раньше вместо реле использовали предохранители с плавкой вставкой, но по причине развития и усложнения схем вторичной коммутации, а также из-за увеличения мощностей и напряжения электроприемников, использовать предохранители стало нецелесообразно.
Релейная защита должна:
- контролировать работу всей электроустановки
- реагировать при изменении нормальных режимов работы
- отключать с помощью выключателей поврежденный участок сети (короткое замыкание)
- выдавать информацию — сигнал о возникновении ненормального режима
В современных схемах релейной защиты используются следующие виды автоматики:
1. Автоматический ввод резерва (АВР) — это автоматическое включение электрооборудования от резервного источника питания.
2. Автоматическое повторное включение (АПВ) — это автоматическое включение электрооборудования при отключении одного из элементов сети.
3. Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) — это автоматическое отключение сторонних электроприемников при понижении частоты питающей сети.
P.S. С уважением, Дмитрий, автор сайта заметки электрика.
Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:
zametkielectrika.ru
Проектирование схем релейной защиты: Учебно-методическое пособие
Министерство образования науки Российской Федерации
Новосибирский государственный технический университет
А.И.Щеглов
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
Утверждено Редакционно-издательским Советом
Университета в качестве учебного пособия
Новосибирск 2008 г.
ВВЕДЕНИЕ
Курс «Проектирование схем релейной защиты» является дополняющим к курсу «Релейная защита электроэнергетических систем». Если последний рассматривает принципы действия устройств релейной защиты и расчет параметров срабатывания реагирующих органов, то первый решает задачу технической реализации этих принципов с учетом требований ПУЭ [1] различных указаний и инструкции, ставшими результатом накопленного опыта эксплуатации. Иногда этот курс называют устройствами «Сопряжения релейной защиты с объектом». Периодически меняется элементная база устройств релейной защиты и автоматики – меняются и средства сопряжения. Однако целый ряд принципов выполнения схем остаются неизменным.
Большинство устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) в настоящее время выполняются в виде готовых панелей (шкафов) или комплектов. Поэтому одной из основных задач курса является знакомство с устройством типовых панелей РЗА и способам их подключения к объекту. Основным средством связи устройства РЗА с объектом являются цепи тока, напряжения и оперативного тока. Знакомство с особенностями выполнения этих цепей также входит в задачу данного курса.
В учебниках по курсу «Релейная защита электроэнергетических систем» основное внимание уделяется физическим процессам в электроэнергетических системах, влияющим на поведения РВА, обоснованию условий выбора уставок защит, но практически не уделено внимание построению схем защит и автоматизации. Поэтому у студентов появляются трудности в чтении схем даже типовых схем устройств РЗА. Дать студенту некоторый опыт в чтении схем устройств РЗА тоже входит в задачу рассматриваемого курса.
Отсутствие специального учебника по курсу требует обращаться к специальным учебникам и учебным пособиям, монографиям, руководящим указаниям по релейной защите, а также к схемам типовых панелей РЗ. Некоторые из схем взятые из перечисленных источников приведены в настоящем пособии. Это облегчает студенту выполнять контрольные и расчетно-графические работы. Они могут быть использованы преподавателем как раздаточный материал при чтении лекций и проведении практических заданий по курсу.
Приведенные в данном пособии схемы ограничены схемами РЗА объектов 110÷220 кВ. Однако рассмотренные принципы могут быть распространены на схемы РЗА и установок сверхвысокого напряжения.
глава 1. СХЕМЫ ВТОРИЧНЫХ ЦЕПЕЙ
1.1. Назначение вторичных цепей [1]
Ко вторичным цепям относятся устройства и соединяющие их цепи предназначенные для:
— управления коммутационной аппаратурой,
— измерения электрических параметров,
— контроля за режимом работы электроустановки,
— выполнения релейной защиты, автоматики и сигнализации.
Все вторичные цепи в соответствии с их назначением делятся на три основных вида: токовые, напряжения и оперативные.
Выполнения вторичных цепей и их подключение к электроустановкам осуществляется по чертежам-схемам электрических соединений вторичных цепей. По назначению схемы вторичных цепей делятся на принципиальные (полные) и схемы соединений (монтажные). Принципиальная схема определяет полный состав элементов и связей между ними и дает представление о принципах работы установки. Монтажная схема показывает соединения частей установки с помощью проводов, кабелей, а также места их присоединения (клеммы). Все схемы изображаются для электроустановок, находящихся в отключенном состоянии. Схемы изображают двумя способами – совмещенными и разнесенными. В совмещенных схемах все аппараты изображаются в собранном виде со всеми относящимися к ним обмотками и контактами. В разнесенных схемах цепи тока, напряжения и оперативные цепи изображаются в виде отдельных чертежей. Сопоставление совмещенного разделенного способов изображения схем можно проследить на примере схем максимальной направленной токовой защиты на рис.1. Далее рассматриваются особенности выполнения цепей тока, напряжения и оперативных цепей.
Рисунок 1. Схема максимальной направленной защиты:
а – совмещенная схема; б – развернутая схема.
1.2. Токовые цепи
Токовые цепи (идущие от трансформаторов тока Т.Т..) предназначены для питания токовых обмоток измерительных приборов (амперметров, ваттметров, счетчиков и др.), токовых обмоток устройств РЗА, автоматических устройств, обеспечивающих регулирование или контроль в функции тока (АРВ, АРАМ, ПРА и др.), устройств преобразования переменного тока в постоянный в устройствах выпрямленного оперативного тока.
При построении токовых цепей руководствуются следующими положениями.
а) б)
Рисунок 2. Пример подключения релейной защиты на ток одной фазы:
а – при наличии одного выключателя на цепь;
б – при наличии двух выключателей на цепь.
Все устройства, получающие информацию о токе одной фазы подключаются ко вторичной обмотке одного трансформатора тока (ТТ) или ко вторичным обмоткам нескольких трансформаторов тока (рис.2). При э том все устройства, подключенные ко вторичной обмотке ТТ, должны с ней составлять замкнутый контур. Число ТТ подключенных к реле может быть сколько угодно большим (например, в диф.защите сборных шин). Размыкание цепи вторичной обмотки ТТ при наличии тока в его первичной обмотке недопустимо т.к. оно будет сопровождаться значительным повышением напряжения на выводах вторичной обмотки (до нескольких киловат), что опасно для персонала и изоляции вторичной обмотки ТТ и всей цепи. В связи с этим в токовых цепях нельзя ставить автоматические выключатели, рубильники и предохранители.
В цепях вторичных обмоток ТТ предусматривается защитное заземление для обеспечения безопасности персонала в случае перекрытия изоляции между первичной и вторичной обмотками. Заземление во вторичных цепях ТТ должно осуществляться в одной точке на ближайшей от ТТ сборке зажимов, либо на зажимах ТТ.
Рисунок 3. Измерительный разъемный зажим
Рисунок 4. Испытательный блок типа БИ-4.
а – рабочая крышка; б – основание (разрез и план) испытательного блока;
в – испытательная крышка; г – схема испытательного блока с вставленной испытательной крышкой и подключенным амперметром.
1 – пластмассовый корпус; 2 – пластмассовая вставка; 3 – контактная пластина; 4 – корпус блока; 5 – сдвоенные главные контактные пластины; 6 – закорачивающая пластинка; 7 – зажимы для подключения вторичных цепей от ТТ или ТН или питающих цепей оперативного тока; 8 – зажимы для подключения устройств защиты и приборов; 9 – пружина; 10 – пластмассовый корпус крышки; 11 – контактные пластины; 12 – зажимы для подключения испытательных схем или измерительных приборов; 13 – захват крышки.
vunivere.ru
Структурная схема релейной защиты | Защита трансформаторов распределительных сетей
Страница 13 из 24
4-3. Структурная схема релейной защиты трансформаторов
Релейная защита трансформаторов может выполняться с помощью вторичных реле прямого или косвенного действия. Вторичными называются реле, включенные через измерительные трансформаторы тока и напряжения.
Реле прямого действия выполняют функции измерительного органа тока (напряжения) и одновременно — электромагнита отключения выключателя (50). В СССР выпускаются вторичные токовые реле прямого действия мгновенные (РТМ) и с выдержкой времени (РТВ). Они используются для защиты понижающих трансформаторов с высшим напряжением 6 и 10 кВ, имеющих на стороне ВН выключатель. В некоторых случаях с помощью реле прямого действия осуществляется защита трансформаторов 35 кВ также при наличии выключателя на стороне ВН.
Токовые реле прямого действия используются для выполнения токовой отсечки и максимальной токовой защиты (без пускового органа напряжения) на трансформаторах мощностью, как правило, не более 1 MB-А. Это объясняется тем, что реле прямого действия менее точные, чем реле косвенного действия, имеют меньший коэффициент возврата и, следовательно, защита с реле прямого действия получается менее чувствительной (§ 8-4). Схема защиты с реле прямого действия очень проста (рис. 4-3, а).
Релейная защита с реле косвенного действия имеет значительно более сложную схему (рис. 4-3,6). Измерительная часть защиты состоит из измерительных органов (реле), которые непрерывно получают информацию о состоянии защищаемого объекта от трансформаторов тока ТТ и трансформаторов напряжения ТН. Когда измеряемая величина (ток, напряжение) достигнет заранее заданного значения, называемого параметром срабатывания или уставкой, измерительный орган срабатывает и подает сигнал на логическую часть защиты.
Логическая часть релейной защиты предназначена для выполнения логических операций сложения, умножения, отрицания и задержки.
Логическая операция сложения осуществляется элементом ИЛИ и соответствует параллельному соединению замыкающих контактов двух или трех реле (рис. 4-4, а). Эта операция осуществляется, например, в схемах максимальных и дифференциальных токовых защит трансформаторов, в которых для отключения трансформатора достаточно срабатывания хотя бы одного из токовых реле: А, или В, или С.
Рис. 4-3. Функциональные схемы релейной зашиты понижающего трансформатора с реле прямого действия (а) и косвенного действия (б)
Рис. 4-4. Примеры выполнения логических операций с помощью контактных схем и условные обозначения логических операций
Логическая операция умножения осуществляется логическим элементом И и соответствует последовательному соединению замыкающих контактов (рис. 4-4,6). Такая операция используется, например, в схеме максимальной токовой защиты Т с пусковым органом напряжения Я. Для отключения трансформатора необходимо, чтобы сработали одновременно и токовый орган Т и орган напряжения Я.
Логическая операция отрицания НЕ выполняется в тех случаях, когда необходимо запретить действие какого-либо одного устройства при срабатывании другого. Например, запретить автоматическое повторное включение (АПВ) трансформатора при действии его газовой и дифференциальной защит, поскольку АПВ поврежденного трансформатора опасно и нецелесообразно. Эта операция осуществляется с помощью промежуточного реле РЯ, размыкающий контакт которого включается в выходную цепь запрещаемого устройства защиты или автоматики (рис. 4-4, в).
Логические операции задержки выполняются в основном с помощью различных органов (реле) времени, а при небольших задержках — с помощью специальных промежуточных реле.
Логическая часть действует на отключение выключателей или включение короткозамыкателей через исполнительный орган защиты, в задачу которого входит усиление и размножение командных сигналов. Исполнительный орган состоит из двух или трех промежуточных реле, контакты которых рассчитаны на относительно большие токи, потребляемые ЭО (ЭВ) выключателей и короткозамыкателей. Исполнительный орган действует таким образом, чтобы отключить поврежденный трансформатор со всех сторон (рис. 4-3,6).
Сигнальный орган защиты предназначен для фиксирования и сигнализации срабатывания отдельных элементов и всей защиты в целом. По сигналам этого органа дежурный персонал узнает о повреждениях и ненормальных режимах на подстанции, а персонал службы релейной защиты анализирует действия защитных устройств.
Логическая часть, исполнительный и сигнальный органы защиты, а также электромагниты управления коммутационных аппаратов требуют источника питания, который обеспечивает их оперативным током (§ 4-4). Для измерительной части, выполненной на полупроводниковых элементах, также требуется источник питания (штриховая линия на рис. 4-3,6).
leg.co.ua
Изображение схем релейной защиты на чертежах.
Условные обозначения. Для изображения на чертежах схем релейной защиты применяются специальные условные обозначения электрических машин, аппаратов, реле, приборов и др. Рис.1.
А) – обмотки реле, контакторов: 1 –
однообмоточных; 2 – двухобмоточных; 3 – реле тока; 4 – реле времени.Б) – контакты реле замыкающие: 1 – без замедления; 2 – с замедлением на замыкания; 3 – с замедлением на размыкание; 4 – с замедлением на замыкание и размыкание.
В) – контакты реле размыкающие: 1 – без замедления; 2 – с замедлением на размыкание; 3 – с замедлением на замыкание; 4 – с замедлением на замыкание и размыкание. Г) – контакты реле переключающие: 1 – с размыканием цепи; 2 – без размыкания цепи. Д) – контакты реле замыкающие кратковременно (импульсные): 1 – быстродействующий; 2 – с замедлением. Е) – контакты путевого выключателя: 1 – замыкающий; 2 – размыкающий (используется для обозначения вспомогательных контактов на приводах выключателей, разъединителей). Ж) – контакты без самовозврата (указательных реле): 1 – замыкающий; 2 – размыкающий. З) – рубильник: 1 – однофазный; 2 – трехфазный. И) – предохранитель К) – автоматический выключатель: 1 – однофазный; 2 – трехфазный. Л) – кнопки: 1 – замыкающие; 2 – размыкающие. М) – дифавтомат: 1 – трехфазный; 2 – однофазный. М) – УЗО: 1 – трехфазное; 2 – однофазное. Условные обозначения периодически пересматриваются и вводятся для обязательного применения государственным стандартом (ГОСТ). В разной литературе или схемах изданные в разное время условные обозначения одних и тех же элементов могут отличатся. Все аппараты на схемах изображаются в положениях, соответствующих отсутствию напряжения во всех цепях. Изображение схем релейной защиты на чертежах. В зависимости от назначения применяются три основных вида схем релейной защиты: принципиальные, монтажные и структурные. Принципиальные схемы релейной защиты и цепей управления выключателями выполняются по отдельным цепям: тока, напряжения, оперативного тока, сигнализации и т.д. В этих схемах реле и другие аппараты изображаются в расчленённом виде, т.е. обмотки реле изображаются в одной части схемы, контакты – в другой и т.д. Схемы внутренних соединений реле, их зажимы и источники оперативного тока на принципиальных схемах не показываются. Сложные схемы поясняются надписями, указывающими назначение отдельных цепей. Пример.
Монтажные схемы представляют собой рабочие чертежи, по которым производится монтаж панелей релейной защиты, автоматики, управления, сигнализации и др. На монтажных схемах реле, приборы, зажимы и соединяющие их провода располагаются, как на панели, и маркируются. Монтажные схемы, на которых отражены все фактические соединения, выполненные при монтаже и наладке, называются исполнительными. Пример. Структурные схемы применяются для изображения общей структуры устройств релейной защиты и автоматики без выделения отдельных реле и других аппаратов. Они изображаются не с помощью приведенных выше условных обозначений, а в виде целых узлов или органов устройства и взаимных связей между ними. Узлы и органы обычно изображаются прямоугольниками, в которые помещаются надписи или условные индексы, поясняющие назначение данного узла или органа. Для изображения структурных схем используются также условные обозначения логических элементов. Пример.
Спасибо за внимание.
releyka.blogspot.com