Устройства релейной защиты и автоматики

Релейная защита и автоматика, функции и требования.

Релейная защита и автоматика (РЗиА) является одним из важнейших элементов электроэнергетической системы. Устройства РЗА применяются для всех уровней напряжения от 0,4 до 1150 кВ, не только в системах электроснабжения предприятий, электрических станциях и подстанциях, распределительных электрических сетях, но и в коммунально-бытовом секторе, ведь самыми простыми устройствам защиты являются автоматические выключатели, которые есть в каждом доме.


К основным задачам релейной защиты и автоматики относят:


  • отключение участка сети или электротехнического оборудования при коротком замыкании или обрыве проводников;
  • отключение участка сети или силового оборудования при возникновении режима, развитие которого вызывает повреждение;
  • сигнализация о возникновении параметров сети, которые отклоняются от нормального рабочего режима и могут вызвать поломки при длительном протекании.

То бишь УРЗА помогают предотвратить или локализовать аварии силового оборудования генерирующих компаний, распределительных сетей и конечного потребителя, тем самым помогая избежать существенные финансовые затраты на его ремонт или замену.


Для корректного выполнения указанных функций к устройствам РЗА предъявляются следующие требования:


  1. Быстродействие – определение и локализация повреждения с минимально возможным временем.
  2. Надежность – срабатывание устройства защиты при возникновении повреждения на защищаемом участке и несрабатывание при отсутствии условий для отключения.
  3. Чувствительность – свойство релейной защиты отключать все виды повреждений на защищаемом участке.
  4. Селективность (избирательность) – срабатывание устройства РЗиА при повреждении на защищаемом участке и несрабатывание при неисправностях на смежных участках сети.

Таким образом, основной задачей при проектировании релейной защиты, от отдельных устройств до систем РЗА электроэнергетических объектов, является выбор оптимального сочетания принципов определения повреждений в сети и элементов защиты для удовлетворения указанным требованиям с максимальной эффективностью и минимальными затратами.


Релейная защита и автоматика, классификация. (заголовок h2)


Устройства релейной защиты в первую очередь разделяют по роду величины, на изменение которой УРЗА должны реагировать. Самые простые из них используют измеренные ток, напряжение, частоту. Помимо непосредственно измеренных для определения повреждений могут использоваться расчетные величины, такие как сопротивление или мощность, токи и напряжения прямой, обратной, нулевой последовательности, гармонические составляющие, углы между токами и напряжениями и пр. Также современная техника позволяет осуществить функции РЗ, реагирующие на скорость изменения измеренных или расчетных параметров, что позволяет, например, отличить короткое замыкание в сети от качаний по скорости изменения сопротивления сети.


Во вторую очередь функции РЗА разделяют по принципу действия на максимальные – реагирующие на возрастание значения заданного критерия, и минимальные – действующие, соответственно, при снижении величины, свидетельствующем о повреждении. Например, максимальные токовые защиты (МТЗ) и защиты минимального напряжения (ЗМН).


По назначению защиты разделяют в зависимости от порядка действия при коротком замыкании.


Основными являются защиты, реагирующие на КЗ в первую очередь, они имеют минимальное время срабатывания и имеют зону действия, полностью охватывающую элемент сети (трансформатор, ЛЭП). Как правило, на ответственных участках в качестве основных используют защиты с абсолютной селективностью.


Соответственно, резервные защиты отключат повреждение участка сети или оборудования при отказе основных защит или выключателя с большим временем срабатывания. Такие защиты также разделяют на устройства ближнего и дальнего резервирования. Ближнее резервирование обеспечивается за счет установки резервного комплекта защит вместе с основным, отключения поврежденного оборудования при внутреннем КЗ. Тот же комплект РЗА осуществляет функцию дальнего резервирования теми ступенями защиты, зона действия которых охватывает смежные участки сети.


В качестве примера приведем типовой комплект защит ВЛ-110 кВ, где в качестве основной защиты устанавливается дифференциальная защита линии (ДЗЛ) или дифференциально-фазная защита (ДФЗ) с абсолютной селективностью, ближнее резервирование реализуется первыми ступенями комплекта ступенчатых защит (КСЗ), более чувствительные ступени которого выполняют дальнее резервирование.


Кроме того, иногда применяется термин дополнительная защита - это устройства РЗ частично дублирующие функции основной защиты, как правило, выполняются на другом принципе и действуют одновременно с основной защитой. Например, газовая защита трансформатора, отключающая повреждения внутри бака трансформатора при снижении уровня или интенсивном движении масла в расширителе.