Как работают релейная защита и автоматика
Как работают релейная защита и автоматика
Первые опыты с электричеством на человеке и создание электрических цепей, по которым проходил электрический ток, сопровождались короткими замыканиями и неисправностями, в ходе которых приобретались опыт и знания, распознавались закономерности происходящего процесса и разрабатывались правила эксплуатации.
На основе анализа допущенных ошибок приступить к созданию устройств защиты оборудования и людей от электрических воздействий. Первым таким устройством был предохранитель, который перегорал при приложении критической нагрузки, тем самым разрывая электрическую цепь.
Масштабное внедрение более сложных защитных сооружений началось после 1891 года, когда в России по проекту Михаила Осиповича Доливо-Добровольского, основанного на трехслойной конструкции, электрическая энергия мощностью 220 кВт была успешно передана на расстояние 175 километров с КПД 77%. Система фазных напряжений, разработанная тем же ученым.
Действие защитных устройств основано на принципе реле, представляющих собой устройства, которые непрерывно контролируют любой электрический параметр сети и при достижении им критического значения срабатывают: внезапно меняют исходное состояние, коммутируя цепь.
Первые защитные устройства были изготовлены на основе конструкции электромеханических реле, а специалистов, занимающихся их эксплуатацией, стали называть «экспертами по реле» — термин, актуальный и сегодня.
Службы релейной защиты и автоматизации (РЗА) создаются в энергосистемах на основе непрерывного накопленного опыта, попутно управляя другими сложными процессами:
- Системы управления, включая местные, дистанционные и телеуправления;
- Блокировать определенные устройства;
- Сигнальные цепи, позволяющие анализировать события, происходящие в сети;
- Измерение различных электрических величин в рабочих цепях;
- Анализировать измеренное качество на соответствие метрологическим стандартам;
- Некоторые другие особенности.
Принцип построения схемы устройства защиты
Достаточно громоздкая и сложная исходная основа, основанная на электромеханических конструкциях, постоянно совершенствуется и модифицируется. Чтобы консервация работала, внедряются новые технологические разработки. Современные энергетические комплексы успешно сочетают в себе электромагнитные, индуктивные, статические полупроводниковые и микропроцессорные устройства.
Их объединяет практически постоянный базовый алгоритм обработки, который обновляется для каждой конкретной ситуации. Основные функции защиты показаны структурными схемами.
Основные функции защитных устройств
наблюдательный пункт
Его основной функцией является мониторинг текущих электрических процессов в системе на основе измерений с измерительных трансформаторов тока и/или напряжения.
Выходной сигнал этого блока может быть передан непосредственно в логическую схему для сравнения с заданным пользователем отклонением от номинального значения (называемого заданным значением) или первоначально преобразован в цифровую форму.
логический блок
Здесь входной сигнал сравнивается с заданными ограничивающими характеристиками. Даже малейшее перекрытие между ними приведет к команде на активацию защиты.
административный район
Он всегда остается готовым реагировать на команды логических блоков. При этом коммутация в схеме электроустановки производится по заранее заданному алгоритму, что исключает повреждение оборудования и опасность поражения электрическим током персонала.
блок сигнализации
Процессы, происходящие в системе, происходят настолько быстро, что человек не может воспринять их своими органами. Для фиксации завершенных событий устанавливаются устройства сигнализации визуальным и акустическим методами, при этом в памяти сохраняется картина произошедших изменений.
Во всех конструкциях сигнализации переход ее состояния в исходное положение после срабатывания производится оператором вручную один раз, что исключает потерю информации о срабатывании автоматической защиты.
Читайте также статью: Как обустроить кухню, в которой нет окон
Как работает защитное устройство
Очень серьезное отношение к надежности и безопасности электроэнергетики определяет основные требования, которым должны соответствовать системы релейной защиты. Однако они также являются техническими устройствами, а это означает, что они могут нарушить нормальную работу.
Реле защиты и системы автоматики могут выйти из строя при следующих условиях:
- Внутренний отказ устройства защиты;
- Ненужное срабатывание, когда действия исполнительной власти не требуются;
- Неправильная эксплуатация без повреждения электрической системы.
Во избежание отказов в процессе эксплуатации при проектировании и разработке, монтаже, наладке, наладке и обслуживании устройств РЗА учитываются требования к разработке систем РЗА:
- Учет избирательности иерархии программы;
- Скорость, определяемая временем отклика;
- чувствительность к триггерам;
- Эксплуатационная надежность.
принцип избирательности
Другое распространенное название этого явления — селективность. Эта функция позволяет точно идентифицировать и определять местонахождение мест неисправностей в структурированных сетях с любой иерархией.
Например, генератор передает электрическую энергию ряду потребителей, расположенных в зонах 1, 2 и 3, которые оснащены собственными защитными устройствами 1-2, 3-4 и 5 соответственно. Если внутри конечного потребителя в разделе 3 произойдет короткое замыкание, повреждающий ток потечет от источника через всю защиту цепи.
Однако в этом случае имеет смысл отключить последнюю поврежденную часть двигателя, оставив работать все работающее оборудование. Для этого на этапе проектирования схемы для каждой цепи вводятся разные настройки релейной защиты.
Защитные устройства раздела 5 должны раньше обнаруживать токи повреждения и оперативно обеспечивать их аварийное отключение генератора. Поэтому на приведенном рисунке значения уставок тока и времени каждой секции уменьшаются от генератора к концу потребляемой мощности по следующему принципу: чем ближе к месту повреждения, тем выше чувствительность.
В этом случае реализуйте принцип резервирования с учетом возможности выхода из строя любого технического оборудования, в том числе систем защиты нижнего уровня. Это означает: При выходе из строя защиты 5 части 3, короткое замыкание должно быть замкнуто устройствами релейной защиты и автоматики № 4 или 5 линии 2, которые в свою очередь застрахованы защитой части 1.
принцип скорости
Время простоя состоит как минимум из двух факторов:
1. Активация защиты;
2. Работа драйвера коммутатора.
Первый параметр можно регулировать от минимального значения, определяемого конструкцией защиты и количеством используемых компонентов. При использовании этих методов временные задержки срабатывания создаются за счет включения в схему специальных регулируемых реле. Используется для защиты на больших дистанциях.
Оборудование, расположенное вблизи места повреждения, должно быть настроено на работу с максимально короткими интервалами времени реагирования.
Принцип чувствительности
Данная особенность позволяет определять расчетные виды повреждений и аномалий энергосистемы в пределах действующей охраняемой территории.
Чувствительность устройства релейной защиты
Для определения его численного выражения вводится коэффициент Кч, который рассчитывается как отношение минимального значения тока короткого замыкания этой детали к значению рабочего тока.
В этом случае защитное реле срабатывает правильно при Icz
Видео: Релейная защита Вводная лекция
Оптимальное значение коэффициента чувствительности находится в пределах 1,5-2.
принцип надежности
Для его определения вводятся следующие термины:
- Безаварийная работа;
- ремонтопригодность;
- Долговечность;
- сохранять.
У каждого из них свои критерии оценки.
Надежность устройств релейной защиты
При эксплуатации и обслуживании реле защиты учитываются три варианта надежности функции срабатывания:
1. В защищаемой зоне произошло внутреннее короткое замыкание;
2. При выходе внешнего короткого замыкания за пределы рабочей зоны;
3. В режиме без повреждений.
В этом случае надежность разделяется на:
- действовать;
- Аппаратная комната
управление чрезвычайными ситуациями
Любой блок релейной защиты не является самостоятельной цепью, а объединяется в комплекс более высокого уровня, образуя в конечном итоге систему противоаварийной защиты энергосистемы. Каждый его элемент взаимосвязан с другими компонентами и комплексно выполняет свои задачи.
Краткий список функций защиты и автоматизации представлен в виде упрощенной структурной схемы.
Аварийное управление энергосистемой
Обобщая характеристики релейной защиты и автоматики, можно сделать вывод, что оператору РЗА как профессии необходимо постоянно изучать вводящееся в эксплуатацию оборудование, повышать уровень своих знаний, развивать прочные практические навыки.
Отважный Алексей Семенович
- Современные инфракрасные нагревательные элементы
- Профессиональный электрик по релейной защите и автоматике
- Электрические ТЭНы, ТЭНы, типы, конструкции, соединения и испытания
Надеюсь, эта статья была вам полезна. См также другие статьи в этой категории: «Помощь начинающим электрикам», «Об электриках» и другие
Подписывайтесь на наш Telegram-канал: Бытовая техника
Здесь можно оставлять комментарии, задавать вопросы и общаться:
Обсудить электротехнические темы
Поделитесь этой статьей с друзьями:
Читайте также статью: Что такое сильфонные компенсаторы