Использование релейной защиты в системах электроснабжения

Липецкий государственный технический университет



Факультет автоматизации и информатики

Кафедра электрооборудования





ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ

РАБОТА МАГИСТРА



по направлению подготовки 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника»

тип программы академическая

профиль подготовки «Фрактальные и техноценологические структуры электрооборудования и сетей промышленных предприятий»



Использование релейной защиты в системах электроснабжения





Студент                                                                                        (Годовиков Е.Н.)

Руководитель работы                                     (д.т.н., профессор Шпиганович А.Н.)

Консультанты

по техническому контролю                                 (д.т.н., профессор Шпиганович А.Н.)

	нормоконтроль                                                           (к.т.н., доцент Пушница К.А.)



Рецензент                                                                                                                   .

      подписи                                                                              учёное звание,

                                                                                                  учёная степень фамилии, и., о.



Работа рассмотрена кафедрой и допущен к защите в ГАК                        .

                                                                                                                                                дата

Заведующий кафедрой                               (д.т.н., профессор Шпиганович А.Н.)

                                                           подпись                                                         учёное звание,

                                                                                                                               учёная степень фамилия, и., о.







Липецк – 2017 г. 


ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ



Факультет  ФАИ

Кафедра Электрооборудования      Заведующий кафедрой                 /А.Н. Шпиганович/

		«       »                           2017 г.



ЗАДАНИЕ К ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ 

РАБОТЕ МАГИСТРА



Студенту   Годовикову Евгению Николаевичу                              группы М-ЭО-15-1                       .                                                     (фамилия, и. о. полностью) 

1. Тема  Использование релейной защиты в системах электроснабжения                                  .

                                                                                                                                    .

                                                                                                                                    .

                                                                                                                                    .

2. Исходные данные Характеристики окружающей среды объекта. Описание и принципиальная схема объекта электроснабжения. Характеристика электрической нагрузки и расположения электроприемников. Параметры питающей электрической сети. 



3. Содержание расчетно-пояснительной записки Введение. 1. Повреждения и ненормальные режимы в системах электроснабжения 2. Общие сведения о релейной защите 3. Характеристика подстанции «Привокзальная» 4. Выбор защит трансформатора Т1 5. Выбор защит трансформатора Т2 6. Выбор защит кабельных линий 7. Выбор защит конденсаторных установок 8. Выбор защит секционного выключателя 9. Противоаварийная автоматика подстанции. Заключение. Список использованных источников. 





4. Перечень графического материала (презентация) 1. Характеристика подстанции «Привокзальная» 2. Выбор защит трансформатора Т1 3. Выбор защит трансформатора Т2 4. Выбор защит кабельных линий 5. Выбор защит конденсаторных установок 6. Выбор защит секционного выключателя 

(с точным указанием обязательных чертежей )





5. Срок сдачи работы руководителю 06.12.2017 



6. Дата выдачи задания     01.09.2017                                                                                 .



7. Руководитель работы                                                                       /А.Н. Шпиганович/ 

(подпись)

8. Задание принял к исполнению студент                                                                                  . 

(подпись)






Реферат



С. 102. Ил. 28. Табл. 23. Литература 20 назв.;



В данной работе проанализирована и выбрана микропроцессорная релейная защита и автоматика для такого объекта как понижающая подстанция «Привокзальная» города Липецк.

Рассмотрена общая информация о релейной защите, дана характеристика электрооборудованию подстанции. Выбрана защита для силовых трансформаторов, кабельных линий, конденсаторных установок и секционных выключателей. Составлены схемы защиты электрооборудования, рассчитаны токи и время срабатывания выбранных защит, определена их чувствительность. Рассмотрена противоаварийная автоматика подстанции.



ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ (ПРЕЗЕНТАЦИЯ):

	Характеристика подстанции	

	А4

	Выбор защит трансформатора Т1	

	А4х2

	Выбор защит трансформатора Т2	

	А4х2

	Выбор защит кабельных линий	

	А4

	Выбор защит конденсаторных установок	

	А4

	Выбор защит секционного выключателя	

	А4

	Всего в листах формата А1

	1








Оглавление



		Введение	6

		1 Повреждения и ненормальные режимы в системах электроснабжения	8

		2 Общие сведения о релейной защите	15

		3 Характеристика подстанции «Привокзальная»	25

		    3.1 Окружающая среда объекта	25

		    3.2 Анализ электрических нагрузок	27

		    3.3 Токи короткого замыкания	29 

		    3.4 Характеристика электрооборудования	31

		    3.5 Релейная защита	38

		4 Выбор защит трансформатора Т1	40

		    4.1 Токовая отсечка и максимальная токовая защита	42

		    4.2 Дифференциальная защита	51

			    4.3 Газовая защита	65

		5 Выбор защит трансформатора Т2	68

		    5.1 Токовая отсечка и максимальная токовая защита	68

		    5.2. Дифференциальная защита	74

		    5.3 Газовая защита	75

		6 Выбор защит кабельных линий 6 кВ	77

		7 Выбор защит конденсаторных установок	87

		8 Выбор защит секционного выключателя	93

		9 Противоаварийная автоматика	97

		Заключение	100

		7 Список использованных источников	101

		

		

		

		




Введение



Системы электроснабжения городов, предприятий и объектов сельского хозяйства представляет собой сложный производственный комплекс, состоящий из различного электрического оборудования и электрических аппаратов. В процессе эксплуатации электрические машины и аппараты, воздушные и кабельные линии электропередач и прочие элементы электрических установок и электрических сетей постоянно обтекаются током, вызывающим их нагрев. Поэтому в системах электроснабжения могут возникать нарушения нормальных режимов работы и появляться повреждения, приводящие в большинстве случаев к коротким замыканиям (КЗ).

Короткие замыкания являются наиболее опасными видами повреждения, возникающими из-за пробоя или перекрытия изоляции, обрывов проводов, ошибочных действий персонала (включение под напряжение заземленного оборудования, отключение разъединителей под нагрузкой) и других причин. В большинстве случаев в месте КЗ возникает электрическая дуга с высокой температурой, приводящая к большим разрушениям токоведущих частей, изоляторов и электрических аппаратов. При КЗ к месту повреждения подходят большие токи , измеряемые тысячами ампер, которые перегревают неповрежденные токоведущие части и могут вызвать дополнительные повреждения, т. е. развитие аварии. Одновременно в сети, электрически связанной с местом повреждения, происходит глубокое понижение напряжения, что приводит к остановке электродвигателей и нарушению параллельной работы генераторов.

Такие аварии или их развитие могут быть предотвращены быстрым отключением поврежденного участка электрической установки или сети при помощи специальных автоматических устройств, получивших название релейная защита, которые действуют на отключение выключателей. При отключении выключателей поврежденного элемента гаснет электрическая дуга в месте КЗ, прекращается прохождение тока КЗ и восстанавливается нормальное напряжение на неповрежденной части электрической установки или сети. Благодаря этому сокращаются размеры или даже вовсе предотвращаются повреждения оборудования, на котором возникло КЗ, а также восстанавливается нормальная работа неповрежденного оборудования. Таким образом, основным назначением релейной защиты является выявление места возникновения КЗ и быстрое автоматическое отключение выключателей поврежденного оборудования или участка сети от остальной неповрежденной части электрической установки или сети. Вторым назначением релейной защиты является выявление нарушений нормальных режимов работы оборудования и подача предупредительных сигналов обслуживающему персоналу или отключение оборудования с выдержкой времени.

В настоящее время релейная защита играет важную роль в работе систем электроснабжения в связи с возрастанием мощностей электростанций, повышением напряжения электрических сетей. Происходит постепенный переход релейной защиты на микропроцессорную базу.

Целью данной работы является анализ существующей релейной защиты на примере подстанции «Привокзальная» и выбор оптимальной релейной защиты для нее.








1 Повреждения и ненормальные режимы в системах электроснабжения



При эксплуатации электрического оборудования в системах электроснабжения могут возникать повреждения, ненормальные режимы, а также аварийные ситуации.

Ненормальные режимы ? представляют собой небольшие отклонения значений напряжения, тока и частоты от допустимых значений [1].

Повреждения ? приводят к резкому возрастанию значений тока в элементах систем электроснабжения и значительному понижению напряжения. Наиболее частыми и опасными повреждениями являются короткие замыкания.

Аварии ? нарушение работы системы электроснабжения или ее элементов, сопровождающие недоотпуском электроэнергии потребителям или недопустимым ухудшениям ее качества, выводу из строя основного оборудования, возникновением угрозы здоровью и жизни людей []. Ненормальные режимы создают почву для возникновения повреждений, а не выявленные во время повреждения могут перейти в аварии глобального масштаба в системах электроснабжения.

Самым распространенным видом повреждения, несущим большую угрозы для нормального функционирования СЭС являются короткие замыкания. Они возникают из-за пробоя и перекрытия изоляции, обрывов проводов, ошибок персонала и т.д.  В большинстве случаев в месте КЗ возникает электрическая дуга, термическое действие которой приводит к разрушениям токоведущих частей, изоляторов и электрических аппаратов. При КЗ к месту повреждения подходят большие токи (токи КЗ), измеряемые тысячами ампер, которые перегревают неповрежденные токоведущие части и могут вызвать дополнительные повреждения, т. е. развитие аварии. Одновременно в сети, электрически связанной с местом повреждения, происходит глубокое понижение напряжения, что может привести к остановке электродвигателей и нарушению параллельной работы генераторов.

80-90 % от всех видов повреждений приходятся на КЗ и замыкания на землю. Конечно, существуют и более сложные повреждения. Например, при обрыве одной фазы линии упавший конец провода вызывает появление однофазного КЗ или замыкания на землю одновременно с разрывом фазы. Частота возникновения повреждений зависит от уровния номинального напряжения сети, способа прокладки линии и состава грунта, наличия средств молниезащиты таких как тросы, разрядники и опн, а также от климатических условий. Основные виды коротких замыканий в трехфазных сетях показаны на рисунке 1.



а – трехфазное КЗ; б – двухфазное КЗ; в - двухфазное на землю КЗ; 

г – однофазное КЗ

Рисунок 1 ? Основные виды коротких замыканий



Симметричное трехфазное КЗ ? короткое замыкание между тремя фазами, стандартом [2] установлено условное обозначение этого вида КЗ независимо от способа заземления нейтрали ? K(3). Наиболее простой в плане анализа вид повреждения. Такой вид КЗ характерен тем, что токи и напряжения во всех фазах равны по величине как в месте КЗ так и в любой другой точке системы:



                                                                                                 (1)

                                                                                           (2)

Векторная диаграмма токов и напряжений для трехфазного КЗ изображена на рисунке 2.





а – расчетная схема;  б – векторная диаграмма для определения напряжений в промежуточных точках сети; в – диаграмма токов и напряжений в месте КЗ 

Рисунок 2 ? Векторная диаграмма токов  и напряжений для 

трехфазного КЗ



Так как рассматриваемая система симметрична, ток, проходящий в каждой фазе, отстает от создающей его эдс на одинаковый угол   определяемый соотношением активного и реактивного сопротивлений цепи КЗ:



                                                .                                                    (3)



Для линий 35 кВ этот угол обычно равен 45°, 110 кВ ? 60°, 220 кВ ? 80°. Напряжение в месте короткого замыкания равно нулю, а в любой другой точке сети может быть определено, как показано на рисунке 1 (б). Трехфазное КЗ составляет примерно 3-5 % от всех видов КЗ. Такие замыкания возникают в большинстве случаев в линиях электропередач, так как они имеют большую протяженность.

При двухфазных КЗ токи и напряжения разных фаз имеют различные значения. На рисунке 2 показано соотношение токов и напряжений при двухфазном КЗ между фазами В и С. В поврежденных фазах в месте КЗ протекают одинаковые токи, а в неповрежденных равен 0:



                                                                                                                                                  (4)



Междуфазное напряжение  в месте КЗ равно нулю, а фазные напряжения:

                                                                                              (5)



Векторные диаграммы для двухфазного КЗ показаны на рисунке 2. Фазные напряжения  и   и междуфазное напряжение  возрастают по мере удаления от точки КЗ. Так же как и при трехфазном КЗ, токи, проходящие в поврежденных фазах, отстают от создающей их э. д. с. На рисунке 3 это показано пунктирными линиями. 

Двухфазные КЗ составляют 20-25 % от всех видов КЗ.







 а – векторная диаграмма токов и напряжений; б – схема сети

Рисунок 3 ? Двухфазное КЗ фаз В ? С



Двухфазное короткое замыкание на землю в сети с заземленной нейтралью ? такой вид повреждений незначительно различается от обычного двухфазного КЗ. Токи, протекающие в месте КЗ и в других точках сети также междуфазные напряжения в разных точках сети имеют те же самые значения, что и при двухфазном КЗ. В сетях же с заземленной нейтралью двухфазное  КЗ на землю значительно более опасно, чем двухфазное короткое замыкание. Это объясняется более значительным снижением междуфазных напряжений в месте короткого замыкания, так как одно междуфазное напряжение уменьшается до нуля, а два других — до величины фазного напряжения неповрежденной фазы (рисунок 4). 

Значения токов и напряжений для такого повреждения:



                                                                                                      (6)



Рисунок 4 ? Векторная диаграмма токов и напряжений в

 месте двухфазного КЗ фаз В ? С на землю



Однофазные КЗ возникает только в сетях заземленной нейтралью. Составляют 60-70 % от всех видов КЗ. Векторные диаграммы токов и напряжений показаны на рисунке 4. В месте КЗ напряжение в поврежденной фазе и токи, в неповрежденных фазах равны нулю:



                                                                                                 (7)



Таким образом, наибольшую опасность для работы систем электроснабжения представляют трехфазные КЗ, так как все фазные и междуфазные напряжения в месте возникновения КЗ равны нулю, а в отдаленных точках сети имеют маленькие значения. Меньшую опасность представляют двухфазные короткие замыкания. Однофазные КЗ причиняют меньший вред системам электроснабжения по сравнению с двухфазными и трехфазными из-за маленьких токов короткого замыкания, но если во время не устранить замыкание, оно может перерасти в двухфазное короткое замыкание.



К основным элементам подстанции относятся: отходящие линии, силовые трёхобмоточные трансформаторы, двухобмоточные трансформаторы (трансформаторы собственных нужд), шины. Релейная защита и автоматика служат для устранения всевозможных повреждений и ненормальных режимов работы этих элементов.

Так основными видами повреждений трансформаторов, которые учитываются при выполнении их релейной защитой, являются однофазные и многофазные короткие замыкания в обмотках и на выводах, а также «пожар стали» магнитопровода. Однофазные повреждения бывают двух видов: на землю и между витками обмотки (витковые замыкания). Основными ненормальными режимами работы являются внешние короткие замыкания, перегрузки, недопустимое понижение уровня масла (при заполнении бака маслом) и недопустимые повышения напряжения, например на неповреждённых фазах при незаземлённых нейтралях обмоток. При возникновении наиболее опасных повреждений (многофазные и витковые короткие замыкания, а также однофазные замыкания со стороны сетей с глухозаземлённой нейтралями) защита должна без выдержки времени действовать на отключение выключателей трансформатора. Наличие выдержки времени не только ухудшает защиту трансформатора, но может также нарушить бесперебойную работу системы и ухудшить характеристики защит питающих сетей.

Основными видами повреждений линий электропередач являются: трёхфазные замыкания (замыкания между тремя фазами и трёхфазные замыкания на землю), двухфазные замыкания (замыкания между двумя фазами и двухфазные замыкания на землю), однофазные замыкания на землю, обрыв фазы.




2 Общие сведения о релейной защите



Релейная защита ? совокупность устройств и вспомогательных элементов, предназначенных в случае повреждения и ненормального режима работы объекта электроэнергетической системы (линии электропередач, электрической машины, трансформатора и т.д.) отключить его воздействием на выключатель или действовать на сигнал [3].

Основным назначением релейной защиты является выявление места возникновения повреждения в системе электроснабжения и быстрое автоматическое выключение выключателей поврежденного электрооборудования или участка сети от остальной неповрежденной функционирующей части. Дополнительным назначением релейной защиты является выявление нарушений нормальных режимов работы электрооборудования и подача предупредительных сигналов диспетчерам или отключение оборудования с выдержкой времени. 

К релейной защите предъявляют следующие основные требования:

? селективность;

? быстродействие;

? чувствительность;

? надежность.

Под селективностью или избирательностью понимается действие релейной защиты таким образом, чтобы отключить только поврежденный элемент системы с помощью ближайшему к нему выключателя. На рисунке 5 показана схема для пояснения принципа селективности релейной защиты.







Рисунок 5 ? Поясняющая схема для принципа селективности



Например, при КЗ в точке К1 для нормального функционирования системы должна сработать защита только на выключатели В1 и отключит его. При этом остальная часть электрической системы будет работать. Именно такое действие защита и называется селективным. Если же раньше защиты В1 или в одно и тоже время сработает защита на выключателе В4 , то кроме электродвигателя Д1 отключится участок где находится электродвигатель Д2 и следовательно он не будет функционировать. Такое действие защиты будет неселективным. Если же раньше выключателя В1 подействует выключатель В5 , то без напряжения останутся все три электродвигателя.

Рассмотренный пример показывает какое важное значение имеет селективность для правильной ликвидации аварийных ситуаций.

Также важным требованиям для релейной защиты является быстродействие. Быстрое отключение поврежденного оборудования или участка электрической установки предотвращает или уменьшает размеры повреждений, сохраняет нормальную работу потребителей неповрежденной части установки, предотвращает нарушение параллельной работы генераторов. Поэтому для обеспечения надежной работы генераторы, трансформаторы и другие электрические машины и аппараты, линии электропередачи и все другие части электрической установки или электрической сети должны оснащаться быстродействующей релейной защитой.

В современных системах электроснабжение необходимо очень маленькое время для отключения выключателей с целью погашения КЗ. Например, в ЛЭП 330-500 кВ необходимое время отключения повреждения 0,1-0,2 секунды после его появления, в ЛЭП 110-220 кВ необходимое время отключения повреждения 0,15-0,3 секунды. В распределительных сетях 6-10 кВ КЗ должны отключиться за 1,5-3 секунды, так как они не влияют на устойчивость системы электроснабжения. 

Полное время отключения повреждения складывается из времени рабо-

ты защиты и времени действия выключателя, разрывающего ток КЗ. Следо-

вательно, для ускорения отключения нужно ускорить действие, как защиты,

так и выключателей. Минимальное время срабатывания защит равно0,02?0,04с, а выключателей 0,05?0,06с. Поэтому минимально допустимые времена отключения КЗ составляет 0,07?0,1с. Однако необходимо отметить, что получение малых времен по технико-экономическим соображениям в ряде случаев оказывается нецелесообразным, так как требует применения сложных панелей защит и поэтому менее надежных. Поэтому обычно выставляются те выдержки времени, с которыми по совокупности условий еще допустимо отключать наиболее тяжелые, но реальные повреждения.

Защита должна обладать такой чувствительностью к тем видам повреждений и нарушений нормального режима работы в данной электрической установке или электрической сети, на которые она рассчитана, чтобы было обеспечено ее действие в самом начале возникновения повреждения, чем сокращаются размеры повреждения оборудования в месте КЗ. Чувствительность защиты должна также обеспечивать ее действие при повреждениях на смежных участках. Так, например, если при повреждении в точке К1  по какой-либо причине не отключится выключатель В1 то должна подействовать защита следующего к источнику питания выключателя В4 и отключить этот выключатель. Такое действие защиты называется дальним резервированием смежного или следующего участка. Дальнее резервирование является обязательным условием хотя бы для наиболее вероятного вида повреждения.

Чувствительной релейной защиты оценивается с помощью показателя, называемого коэффициентом чувствительности кч.

Для релейных защит, реагирующих на возрастание контролируемой величины, коэффициент чувствительности  кч определяют как отношение минимально возможного значения сигнала, соответствующего повреждению или ненормальному режиму, к установленному на защите параметру срабатывания (уставке). Например, для максимальной токовой защиты МТЗ коэффициент чувствительности равен:



                                                                                                  (8)



где  IКЗmin ? минимальное значение тока короткого замыкания,  Icз ? ток срабатывания МТЗ.

Таким образом, в данном случае коэффициент чувствительности  фактически показывает во сколько раз ток, возникающий при ненормальном режиме или повреждении, превышает ток срабатывания (уставку). Расчетное значение коэффициента чувствительности  кч  должно быть не меньше значения, приведенного в ПУЭ [1] для соответствующего типа релейной защиты и контролируемого ею параметра (ток, напряжение, мощность и т.д.). 

Согласно ПУЭ коэффициент чувствительности кч может принимать значение от 1,2 до 2,0. 

Требование надежности состоит в том, что защита должна правильно и безотказно действовать на отключение выключателей оборудования при всех его повреждениях и нарушениях нормального режима работы, на действие при которых она предназначена и не действовать в нормальных условиях, а также при таких повреждениях и нарушениях нормального режима работы, при которых действие данной защиты не предусмотрено и должна действовать другая защита. Требование надежности обеспечивается совершенством принципов защиты и конструкций аппаратуры, добротностью деталей, простотой выполнения, а также уровнем эксплуатации.

Релейная защита состоит из трех основных частей:

? измерительный орган (ИО);

? логический орган (ЛО);

? управляющий или исполнительный орган (УО).

Управляющие органы ?  формируют на основе сигнала ЛО управляющее воздействие на выключатель Q защищаемого объекта.

На измерительные органы  возлагается задача определения места и характера повреждения и принятия решения о необходимости действия защиты. Измерительные органы также выполняются с помощью реле тока, напряжения и мощности. Функции пускового и измерительного органа могут быть объединены в одном элементе.

Логическая часть представляет собой схему, которая запускается пусковыми органами и, сопоставляя последовательность и продолжительность действия измерительных органов, производит выключение выключателей мгновенно или с выдержкой времени, запускает другие устройства, подает сигналы и производит прочие действия. Логическая часть состоит из элементов времени (таймеров), логических элементов, промежуточных и указательных реле. В микропроцессорных устройствах к ним добавляются индикаторные светодиоды.

Структурная схема релейной защиты, состоящей из этих трех элементов показана на рисунке 6.









Рисунок 6 ? Структурная схема РЗ



Релейная защита разделяется на:

? основная;

? резервная.

Основной называется защита, предназначенная для работы при всех КЗ в пределах всего защищаемого объекта со временем, меньшем, чем у других установленных защит [4].

Резервной называется защита, которая должна сработать вместо основной защиты данного объекта при ее отказе или выходе из работы, а также вместо защит смежных элементов при их отказе или отказах выключателей смежных элементов.

В соответствие со способами обеспечения селективности при внешних КЗ различают две группы защит ? с относительной и абсолютной селективностью. Классификация РЗ по признаку селективности показана на рисунке 7.




Рисунок 7 ? Классификация релейной защиты по принципу селективности



Управление выключателями и питание цепей релейной защиты, автоматики и прибором сигнализации производится с помощью оперативного тока. Источники оперативного тока должны иметь достаточную величину напряжения и мощности во время КЗ и ненормального режима для действия устройств релейной защиты и автоматики, а также для надежного от-ключения и включения выключателей. Различают постоянный оперативный ток и переменный. 

В качестве источника постоянного оперативного тока используются аккумуляторные батареи с номинальным напряжением 24, 48, 110 и 220 В.

Для питания устройств РЗиА, управления выключателями, аварийной и предупредительной сигнализации создается специальная распределительная сеть на постоянном оперативном токе. Для заряда таких батарей применяются полупроводниковые или ртутные выпрямители, а также приборы, которые состоят из асинхронного электродвигателя и генератора постоянного тока. Для большей надежности распределительная сеть разбивается на отдельные участки, чтобы нарушение нормальной работы на одном из них, не привели к нарушению на других.

В цепях управления ток проходит кратковременно во время включения или отключения выключателей и составляет примерно 5—10 А. Поэтому проводка цепей управления выполняется кабелем и проводом сечением 1,5—2,5 мм2.

Аккумуляторные батареи являются наиболее надежными источниками оперативного тока. Поэтому они широко применяются на электростанциях и подстанциях для питания оперативных цепей релейной защиты, автоматики и управления выключателями. Однако аккумуляторные батареи имеют высокую стоимость, требуют специальное помещение, зарядное устройство; обслуживать их должен квалифицированный персонал. Кроме того, выполнение распределительной сети постоянного тока требует затрат большого количества контрольного кабеля. Поэтому наряду с применением аккумуляторных батарей все более широкое распространение получает питание оперативных цепей от источников переменного тока.

Источниками переменного оперативного тока для устройств релейной защиты, в основном, являются трансформаторы тока, а для устройств автоматики и сигнализации применяются трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд. Трансформаторы тока являются самым надежным источником для питания релейной защиты, так как источником оперативного тока являются токи короткого замыкания, проходящие по вторичной обмотки трансформатора тока. При правильно выбранных параметрах значение этого тока всегда надежно обеспечит питание релейной защиты.

Трансформаторы напряжения не могут служить источником оперативного тока для непосредственного питания защиты от коротких замыканий, поскольку при коротких замыканиях напряжение снижается и может оказаться недостаточным для отключения выключателя. Поэтому трансформаторы напряжения используются как источники оперативного тока для защиты от однофазных замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью, когда ток замыкания на землю мал, а междуфазные напряжения имеют нормальную величину, а также для питания цепей газовой защиты трансформаторов, когда при некоторых видах внутренних повреждений ток короткого замыкания может иметь недостаточную величину для отключения выключателя, а напряжение оставаться достаточно высоким. Кроме того, трансформаторы напряжения могут использоваться как источник питания зарядных устройств.

Устройства релейной защиты выполняются на следующих элементных базах:

? электромеханическая;

? полупроводниковая;

? микропроцессорная.

Релейная защита на электромеханической базе имеют ряд недостатков, такие как, значительные габариты, большое потребление мощности, требуется трудоемкое обслуживание и наблюдение за состоянием подвижных частей и коммутационных контактов, имеют ограниченные возможности в обеспечении повышенных требований в части быстродействии и чувствительности.

В настоящее время большинство фирм производителей прекращают выпуск электромеханических реле и устройств и переходят на цифровую элементную базу. Переход на новую элементную базу не приводит к изменению принципов релейной защиты и электроавтоматики, а только расширяет её функциональные возможности, упрощает эксплуатацию и снижает стоимость. Именно по этим причинам микропроцессорные реле очень быстро занимают место электромеханических и микроэлектронных.

Основными характеристиками микропроцессорных защит значительно выше микроэлектронных, а тем более электромеханических. Так, мощность, потребляемая от измерительных трансформаторов тока и напряжения, находится на уровне 0,1- 0,5 ВА, аппаратная погрешность в приделах 2-5 %, коэффициент возврата измерительных органов составляет 0,95-0,97. Мировыми лидерами в производстве релейной защиты и автоматики являются европейские концерны ALSTOM, ABB и SIMENS. Общим является всё больший переход на цифровую технику. Цифровые защиты, выпускаемые этими фирмами, имеют высокую стоимость, которая впрочем, окупается их высокими техническими характеристиками и многофункциональностью.

Современные цифровые устройства РЗА интегрированы в рамках единого информационного комплекса функций релейной защиты, измерения, регулирования и управления электроустановкой. Такие устройства в структуре автоматизированной системы управления технологическим процессом энергетического объекта являются оконечными устройствами сбора информации. В интегрированных цифровых комплексах РЗА появляется возможность перехода к новым нетрадиционным измерительным преобразователям тока и напряжения – на основе оптоэлектронных датчиков, трансформаторов без ферромагнитных сердечников и т.д. Эти преобразователи технологичнее при производстве, обладают очень высокими метрологическими характеристиками, но имеют алую выходную мощность и непригодны для работы с традиционной аппаратурой.

Цифровые микропроцессорные комплексы РЗ являются интеллектуальными техническими средствами. Им присущи:

? многофункциональность и малые размеры (одно цифровое измерительное реле заменяет десятки аналоговых);

? дистанционные изменения и проверка уставок с пульта управления;

? ускорение противоаварийных отключений и включений;

? непрерывная самодиагностика и высокая надёжность;

? регистрация и запоминание параметров аварийных режимов;

? дистанционная передача оператору информации о состоянии и срабатываниях устройств РЗ;

? возможность вхождения в состав вышестоящих иерархических уровней автоматизированного управления;

? отсутствие специального технического обслуживания – периодических проверок настройки и исправности.





3 Анализ электрооборудования ПС «Привокзальная»



Подстанция привокзальная осуществляет понижение напряжение со 110 кВ до 6 кВ. Сама подстанция получает питание по двухцепной линии «Привокзальная – левая», «Привокзальная – правая» от подстанции «Ситовка». Для понижения напряжения на подстанции «Привокзальная» установлен трехфазный двухобмоточный силовой трансформатор с расщепленной обмоткой на нижней стороне напряжения типа ТРДН 25000/110 и два силовых трехфазных двухобмоточных трансформатора типа ТДНГ 20000/110.



3.1 Окружающая среда подстанции



Для нормального функционирования электроснабжения необходимо учитывать особенности окружающей среды, для предотвращения негативного влияния факторов окружающей среды на дорогостоящее электрооборудование. ПС «Привокзальная»  расположена в полосе с умеренно-континентальным климатом. Рассматриваемый мною объект расположен в городе Липецке. И подстанция «Привокзальная» и потребители расположены в городской черте, по улице Московской. Рельеф по всей территории микрорайона относительно ровный. 

Основные показатели состояния окружающей среды показаны в таблице 1.



Таблица 1 ? Основные показатели состояния окружающей среды

Основной параметр

Его значение

Средняя годовая температура

+5 ?С

Средняя температура января

– 10 ?С

Средняя температура июля

+20 ?С

Амплитуда температурных колебаний в течение года

25-30 ?С

Окончание таблицы 1

Распределение осадков по временам года

равномерное

Среднегодовой уровень осадков

500-600 мм

Средняя относительная влажность воздуха

75-93%

Среднегодовое количество грозовых дней в год

40-60

Среднее давление ветра

35 Н/м

Средняя толщина ледяного покрова

3-5 мм

Промерзание почвы  в местах отсутствия снежного покрова

180-200 см



Dыделяют 10 категорий климатических исполнений и 5 категори.......................