ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К УСТРОЙСТВАМ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

Требования к защите от повреждений. Защита от поврежде­ний должна удовлетворять четырем основным требованиям: действовать 1 селективно, 2 быстро, 3 обладать необходимой чувствительностью к повреждениям и 4 надежно выполнять свои функции.

1 Селективность. Селективностью, или избирательностью, РЗ называется ее способность отключать только поврежденный участок сети. Так, при КЗ в точке К1 (рис.1.11) РЗ должна отключать поврежденную ЛЭП выключателем Q2, ближайшим к месту повреждения. При таком действии РЗ электроснабжение всех потребителей, кроме питавшихся от поврежденной ЛЭП, сохраняется. В случае КЗ в точке K2 при селективном действии РЗ должна отключаться поврежденная ЛЭП W1, а ЛЭП W2 оставаться в работе. При этом все потребители сохраняют питание. Селективность РЗ является обязательным требованием, отступление от него попускается только для обеспечения быстродействия, когда неселективное отключение не влечет за собой опасных последствий.

2 Быстрота действия. Отключение КЗ должно производиться с возможно большей быстротой для ограничения размеров разрушения в месте повреждения, обеспечения термической стойкости оборудования, кабельных и воздушных ЛЭП, повышения эффективности АПВ ЛЭП и сборных шин, уменьшения влияния снижения напряжения на работу потребителей и сохранения устойчивости параллельной работы генераторов электростанций.

Допустимое время отключения КЗ по условию сохранения устойчивости зависит от длительности и глубины снижения напряжения, характеризуемой значением остаточного напряжения на шинах ЭС и узловых ПС, связывающих электростанции с ЭЭС. Чем меньше остаточное напряжение, тем вероятнее нарушение устойчивости и, следовательно, тем быстрее нужно отключать КЗ. Наиболее тяжелыми по условиям устойчивости являются трехфазные КЗ и двухфазные КЗ на землю в сети с глухозаземленной нейтралью (см. рис.1.2, а и г).

Для сохранения устойчивости энергосистем требуется весьма малое время отключения КЗ. На ЛЭП 750-1150 кВ междуфазные КЗ необходимо отключать через 0,06 – 0,08 с после их возникновения, на ЛЭП 330-500 кВ – за 0,1 – 0,12 с, на ЛЭП 110-220 кВ – за 0,15 – 0,3 с.

В качестве приближенного критерия необходимости применения быстродействующих РЗ Правила устройства электроустановок (ПУЭ) [1] рекомендуют определять остаточное напряжение на шинах ЭС и узловых ПС при трехфазных КЗ в конце защищаемого участка. Если остаточное напряжение получается ниже 60% номинального, то для сохранения устойчивости следует обеспечить быстрое отключение повреждений, т.е. применять быстродействующую РЗ.

Приведенное выше полное время отключения КЗ t_о.к складывается из времени действия РЗ t₃ и выключателя t_В разрывающего ток КЗ t_о.к=(t₃+t_В).

Для уменьшения времени отключения КЗ необходимо ускорять действие как РЗ, так и выключателей. Выключатели 220-750 кВ действуют с t_В=0,04 - 0,06 с. Наиболее быстродействующие РЗ, применяемые в отечественных энергосистемах, действуют с t_З=0,02 - 0,04 с.

В распределительных сетях 6-35 кВ, удаленных от основных ЭС, допускается отключение КЗ с временем 1,5-3 с. Однако и в этих сетях следует стремиться к уменьшению времени действия РЗ.

Селективные быстродействующие РЗ сложны и дороги. В целях упрощения допускают применение простых быстродействующих РЗ, не обеспечивая необходимой селективности. При этом для исправления неселективности используют АПВ, быстро включающее обратно неселективно отключившийся участок при КЗ за его пределами.

3 Чувствительность. РЗ должна обладать достаточной чувствительностью при возникновении КЗ в пределах зоны ее действия. Так, например, Р31 (рис.1.12) должна отключать повреждения на участке АВ (первом – основном), защищаемом Р31, и, кроме того, иметь достаточную чувствительность для действия при КЗ на следующем (втором – резервируемом) участке ВС, защищаемом Р32. Последняя функция Р31 называется дальним резервированием. Такое резервирование необходимо для отключения КЗ в том случае, если РЗ второго участка (Р32) или выключатель Q2 не подействуют из-за неисправности. Таким образом, РЗ, предназначенные для дальнего резервирования, должны быть чувствительны и к КЗ в конце следующего участка (ВС, рис.1.12).

Чувствительность РЗ должна быть достаточной во всех, в том числе и в минимальных, режимах ЭЭС. Подобным режимом электростанции А (рис.1.12) будет вывод из работы одного или нескольких генераторов.

Таким образом, чувствительность РЗ должна быть достаточной для надежного действия ее при КЗ в конце установленной для нее зоны в минимальном режиме энергосистемы и при замыканиях через переходное сопротивление R_П. Требования к чувствительности РЗ для разных защищаемых объектов приведены в ПУЭ.

4 Надежность. Требование надежности состоит в том, что РЗ должна безотказно работать при повреждении в пределах установленной для нее зоны и не должна работать неправильно, когда работа ее не предусматривается. Отказ в работе или неправильное действие РЗ приводят к дополнительному нарушению электропитания потребителей, а иногда к авариям системного значения. Например, при КЗ в точке К1 (рис.1.13) и отказе Р31 сработает Р33 в результате чего дополнительно отключатся подстанции II и III, а при неправильной работе Р34 в нормальном режиме отключится ЛЭП W4, и потребители подстанций I-IV потеряют питание.

Рис.1.13. Неселективное отключение КЗ в случае отказа РЗ

Надежность устройств РЗ обеспечивается простотой их схем, уменьшением в них количества элементов, реле, контактных соединений, простотой и надежностью применяемых конструкций и схем, реле, полупроводниковых элементов, качеством изготовления вспомогательной аппаратуры и монтажных материалов, качеством самого монтажа и контактных соединений, а также периодической проверкой исправности РЗ в процессе эксплуатации. Важное значение для надежности РЗ имеет автоматический и тестовый контроль за ее исправностью. Общие принципы выполнения РЗ элементов энергосистемы регламентируются ПУЭ [I], Руководящими указаниями по релейной защите [2-8].

Требования к РЗ от ненормальных режимов. Эти РЗ также должны обладать селективностью, чувствительностью и надежностью. Быстроты действия от них, как правило, не требуется. Отключение оборудования при ненормальном режиме должно производиться только тогда, когда создается опасность его повреждения. Если устранение ненормальных режимов может произвести дежурный персонал с соблюдением t_ДОП, РЗ от ненормальных режимов может выполняться с действием только на сигнал.