электрооборудования или устойчивой работы энергосистемы режимы, связанные с отклонением от допустимых значений, значений величин тока, напряжения и частоты.

Наиболее характерные ненормальные режимы: перегрузка оборудования; повышение напряжения; качания в системе.

Перегрузка оборудования – это превышение тока по оборудованию сверх номинального значения. Если ток превышает номинальное значение, то за счёт выделяемого им дополнительного тепла, через некоторое время температура токоведущих частей и изоляции оборудования превысит допустимую величину, что приведёт к ускоренному износу изоляции и её повреждению. Для предупреждения повреждения оборудования при перегрузках необходимо принимать меры по разгрузке или отключению оборудования.

Повышение напряжения – это превышение напряжения на оборудовании сверх допустимого значения. Обычно повышение напряжения возникает на гидрогенераторах при внезапном отключении его нагрузки из-за увеличения частоты вращения и возрастания вследствие этого э.д.с. статора до опасных для его изоляции значений.

Опасное для изоляции оборудования повышение напряжения может

возникнуть также при одностороннем отключении или включении длинных линий электропередачи с большой ёмкостной проводимостью. При повышениях напряжения необходимо его снижать вручную или отключать

оборудование от сети.

Качания в системах – периодическое изменение ("качание") тока, напряжения, активной и реактивной мощности.

Качания возникают при выходе из синхронизма работающих параллельно генераторов. Ток во всех элементах сети, связывающих вышедшие из синхронизма генераторы, колеблется от нуля до максимального значения, во много раз превышающего нормальную величину. Напряжение падает от нормального до некоторого минимального значения, имеющего разную величину в каждой точке сети.

3. Структурная схема и 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 рис. 1-6.

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 измерительных преобразователей обычно применяются трансформаторы тока и напряжения).

Измерительные органы ИО 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 ИО 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).

3. Оперативный ток

Оперативным током называется ток, при помощи которого производится управление выключателями, а источники этого тока – источниками оперативного тока.

Оперативный ток используется также для питания вспомогательных реле в схемах релейной защиты и автоматики (промежуточных, реле времени, указательных), а также для работы световой и звуковой сигнализации.

Источники оперативного тока должны обеспечивать высокую

степень надёжности, быть постоянно готовы к действию и обеспечивать необходимую величину напряжения или тока в обмотках электромагнитов включения и отключения коммутационных аппаратов (выключателей и разъединителей).

Для управления выключателями и питания устройств РЗА в электроустановках используются два вида оперативного тока: постоянный и переменный.

Постоянный оперативный ток

Основными источниками постоянного оперативного тока являются аккумуляторные батареи (АБ) с зарядными устройствами. Стандартными величинами номинальных напряжений постоянного оперативного тока приняты 24, 48, 110 и 220 В.

Переменный оперативный ток

Для питания оперативных цепей переменным током используется ток или напряжение сети. При этом в качестве источников переменного оперативного тока служат: трансформаторы тока, трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд.

Трансформаторы тока являются надёжным источником питания оперативных цепей защит от к.з. При к.з. ток и напряжение на зажимах трансформатора тока увеличиваются и следовательно возрастает мощность трансформаторов тока чем обеспечивается надёжное питание оперативных цепей.

Однако трансформаторы тока не обеспечивают необходимой мощности при повреждениях и ненормальных режимах, не сопровождающихся увеличением тока (их нельзя использовать для питания устройств релейной защиты от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, защит от витковых замыканий электрических машин и для защит от ненормальных режимов электроустановок таких как повышение или понижение напряжения

и понижение частоты). В этих случаях в качестве источников оперативного тока должны использоваться трансформаторы напряжения или трансформаторы собственных нужд.

Помимо непосредственного использования мощности

трансформаторов тока и напряжения можно использовать энергию,

накопленную в предварительно заряженных конденсаторах. Заряд

конденсатора обычно осуществляется в нормальном режиме от

напряжения сети. При исчезновении напряжения на электроустановке запасённая конденсатором энергия сохраняется и её можно использовать для питания защит, которые должны работать при исчезновении напряжения.

В зависимости от электрической величины, на которую реагирует воспринимающий орган, электрические реле бывают: токовые, напряжения, мощности, сопротивления, частоты и т.д., а по характеру изменения воздействующей величины делятся на реле максимальные и реле минимальные. Максимальные реле работают, когда значение воздействующей величины превосходят заданной, а минимальные – когда значение воздействующей величины снижается ниже заданной.

3. Классификация реле.

В устройствах РЗ 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 по назначению условно можно разделить на три группы.

I. Основные реле, непосредственно реагирующие на изменение

контролируемых величин, например, напряжения, мощности, частоты, сопротивления и т.д. (реле тока, напряжения, мощности, частоты, сопротивления).

II. 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).

III. 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 и напряжения.

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.

Практическое применение получили следующие три группы реле:

1. 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 расценители). Первичные реле прямого действия встраиваются непосредственно в выключатели, автоматы и магнитные пускатели.

2. Вторичные реле прямого действия. В эту группу входят реле максимального тока и минимального напряжения, действующие мгновенно или с выдержкой времени. Реле выполняются на электромагнитном принципе и встраиваются в приводы выключателей.

3. 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.

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.

По характеру изменения воздействующей величины делятся на: реле максимальные и реле минимальные. Максимальные реле работают, когда значение воздействующей величины превосходят заданной, а минимальные – когда значение воздействующей величины снижается ниже заданной.

7. Классификация защит

По способам обеспечения селективности все защиты можно разделить на две группы:

• защиты с относительной селективностью;

• защиты с абсолютной селективностью.

Защиты с относительной селективностью могут работать как при коротких замыканиях на защищаемом объекте, так и при повреждениях на смежных присоединениях в режиме резервирования. К таким защитам относятся токовые защиты, защиты напряжения, дистанционные защиты. Для иллюстрации принципов работы защит этого типа рассмотрим в качестве защищаемого объекта линию с односторонним питанием.

~

Q₁

K₁

ЗАЩИТА

I , U

Q₂

K₂

Линия 1 Линия 2

В качестве контролируемых параметров состояния линии используются ток I и напряжение U. В нормальном режиме работы напряжение близко к номинальному значению U_РАБ  U_НОМ , рабочий ток I_РАБ ≤ I_НОМ, сопротивление Z_Л = U_РАБ / I_РАБ ≥ Z_Н. При возникновении короткого замыкания значение тока увеличивается I_К > I_НОМ, значение напряжения уменьшается U_К < U_НОМ, сопротивление контролируемой линии уменьшается Z_ЛК = U_К / I_К < Z_Н.

Токовые защиты основаны на фиксации увеличения тока при возникновении короткого замыкания. Защиты напряжения учитывают уменьшение напряжения при коротком замыкании. Дистанционные защиты фиксируют изменение сопротивления. Если учесть, что Z_ЛК = Z₀ L_К , где Z₀ – сопротивление одного км линии, а L_К - расстояние в км до места короткого замыкания, дистанционный принцип позволяет определить место возникновения короткого замыкания. Защиты с относительной селективностью при нормальных условиях работы действуют на отключение выключателей поврежденной линии.