Релейная защита: апв, авр, ачр назначение и требования

Назначение оборудования

Расшифровка системы АВР — автоматический ввод резерв — наилучшим образом объясняет назначение оборудования. Иногда его называют устройством автоматического включения резерва. Это определение относится к переключению основного электрооборудования на запасной генератор, что происходит при аварийном отключении главной сети.

По своему назначению ввод резерва схож с обеспечением бесперебойного электроснабжения. Вся работа системы осуществляется полностью в автоматическом режиме без участия человека. В крупных подстанциях всегда существует два ввода на две автономные секции распределительного устройства.

Согласно требованию правил устройства электроустановок, в этом случае обязательно присутствие АВР для снабжения резервным питанием на 2 ввода. Например, при нарушении работы основного электроснабжения дополнительное оборудование включится автоматически. Визуально такой момент очень трудно заметить, так как высока скорость переключения.

Устройство и принцип работы

Независимо от устройства автоматического включения резерва, принципиальной его задачей считается наблюдение за параметрами электрической сети. Для этого могут использоваться реле контроля напряжения или блоки, оборудованные микропроцессорами. Существуют два основных вида устройства:

1. Одностороннее (ОАВР) — один ввод работает в качестве основного и применяется, пока в электрической магистрали не возникнут проблемы. Другой выполняет роль запасного и включается в аварийных ситуациях.
2. Двухстороннее (ДАВР) — оба ввода выполняют основную работу и используются, как резерв.

Сама конструкция представляет собой шкаф или щит АВР с контакторами или автоматами. Часто на практике используются конструкции с восстановлением, то есть как только в основной сети возвращается подача электроэнергии, то резервное питание отключается.

В случае падения напряжения на контролируемом участке цепи, реле подает сигнал на схему АВР. Отсутствие в сети одного напряжения недостаточно, чтобы сработало устройство переключения. Для этого необходимо присутствие еще ряда условий:

1. На проверяемом участке не должно быть короткого замыкания, так как включение резервного питания будет невозможно и недопустимо.
2. Выключатель ввода обязательно должен быть включен, чтобы при отсутствии напряжения не произошло случайного запуска АВР.
3. На участке, от которого будет происходить питание резерва, обязательно наличие напряжения.

Когда все условия будут соблюдены, включатель резерва подает сигнал на отключение вводного выключателя обесточенной сети и на включение АВР. Алгоритм действий происходит строго в этом порядке, то есть без отключения ввода резервное питание никогда не включится.

Комплектация шкафа и щита

Внутри вмонтированы две панели, на которых установлены силовые и управляющие устройства. При эксплуатации в сетях с током до 100 А применяются шкафы, изготовленные на базе пускателей ПМ 12 с серебряными контактами.

При силе тока свыше 100 А монтируются вакуумные контакторы. Все соединения входных и выходных цепей осуществляются инструментом, обеспечивающим стойкий контакт. В шкаф устанавливаются зажимы, рассчитанные на подсоединение многожильных медных и бронированных с наконечниками проводов.

Устанавливаемые пускатели должны быть рассчитаны на 300 тыс. срабатываний, а время отключения автоматов при коротком замыкания не превышает 0,05 сек. На всех приборах должны быть соответствующие обозначения, а дополнительно под ними устанавливаются бирки с пояснением.

2. Шкафы обычно имеют два кабельных ввода: для питающего и резервного провода, которые подключаются к штыревым колодкам. В силовую часть входят:

• силовая колодка ввода;
• выводные колодки, соединенные с соответствующими автоматами;
• два контактора ввода;
• два трансформатора напряжения.

Питание световых индикаторов осуществляется напряжением 36 В. Установленные реле времени АВР обеспечивают трансформаторы бесперебойным снабжением электроэнергией. В систему управления оборудованием входят автоматические выключатели, сигнальные лампы и реле контроля фаз. Собранный шкаф может эксплуатироваться в условиях, исключающих атмосферные осадки и при температуре от — 45 °C до + 45 °C.

Применение резервного питания

Длительное отсутствие электроэнергии доставляет много неудобств для человека, кроме того, может привести к угрозе жизни и безопасности людей.

Обеспечить бесперебойное электроснабжение можно от двух независимых источников питания, что применяется для потребителей первой категории.

Особая группа первой категории снабжается электроэнергией от трех взаимно резервирующих источников питания. Такие схемы имеют ряд недостатков:

1. Значение токов короткого замыкания гораздо выше, чем при раздельном электроснабжении потребителей.
2. Происходят большие потери электроэнергии в питающих трансформаторах.
3. Сложная защитная схема.
4. Очень трудно вести учет перетоков мощности.
5. Иногда тяжело осуществить параллельную работу источников питания из-за наличия ранее установленной релейной защиты.

Поэтому существует необходимость в раздельных источниках питания с наличием быстрого восстановления электроэнергии.

Именно эту задачу выполняет АВР, который подключает отдельную сеть или другой источник питания (генератор, аккумуляторную батарею).

Щиты резервного включения широко применяются на предприятиях транспорта, связи, при строительстве жилищных комплексов и в других областях промышленности.

Обычно на входе в здание устанавливается шкаф ВРУ с АВР, то есть электрики комплектуют вводно-распределительное устройство блоком резервного питания. Можно такое оборудование устанавливать и отдельными блоками, которые собраны в заводских условиях.

Организация АВР в загородном доме

В зависимости от типа генератора, такое устройство используется как в однофазных, так и трехфазных сетях. Чтобы срабатывание АВР происходило в автоматическом режиме, генератор должен быть снабжен стартером.

При монтаже системы необходимо подключить специальный блок автоматики, который производит запуск генератора во время отключения электроэнергии и его остановку при восстановлении электроснабжения. Блок совместим с любым видом двигателей и имеет три положения: «Запуск», «Включен», «Стоп».

Устройство снабжено подробным описанием, которое позволяет собрать АВР полностью своими руками. Правда, в зимний период двигатель внутреннего сгорания предварительно следует прогреть. Блок автоматики в своей программе подразумевает и такую функцию.

Для обустройства АВР загородного дома можно воспользоваться автомобильным аккумулятором. Помимо него, следует приобрести инвертор для преобразования 12 В постоянного напряжения в 220 В переменного.

Следует учитывать, что мощности такого устройства хватит только для освещения. Для увеличения емкости можно подключить параллельно несколько батарей. Запуск системы осуществляется с помощью специального переключателя, который устанавливается в основную сеть.

Источник: https://rusenergetics.ru/ustroistvo/princip-raboty-avr

Автоматическая частотная разгрузка – АЧР

Для корректной работы системы энергоснабжения и потребляющего оборудования должны выдерживаться параметры частоты электрического тока. Один из элементов, обеспечивающих поддержание указанных характеристик в заданном режиме – АЧР. Рассмотрим требования, предъявляемые к данной системе, её назначение и разновидности.

Понятие автоматической частотной разгрузки

Аббревиатура АЧР расшифровывается как автоматическая частотная разгрузка. Данный элемент является автоматическим модулем, используемым на распределительном узле, служащий для предотвращения снижения частоты электрического тока при резких колебаниях мощностных параметров в сети.

Назначение АЧР

АЧР удерживает частотные характеристики в системе на установленном уровне.

Если происходит падение мощности вырабатываемого тока на электростанции, при использовании данной системы обеспечивается поддержание в работоспособном состоянии наиболее ответственных потребителей, отключение которых может создать аварийную ситуацию, поэтому автоматика отключает не важные присоединения, чаще всего начиная с потребителей 3 категории.

Если меры не будут приняты своевременно, в результате может пострадать энергосистема в целом. Для этого и применяются элементы АЧР.

Разделение потребителей по категориям

Классификация категорий:

1. Потребители разделяются на категории по степени важности. Отключение оборудования первой категории может вызвать опасность для жизни людей.
2. Проблемы с потребителями второй степени важности могут отрицательно повлиять на производственный цикл промышленных предприятий, причинив серьёзные материальные убытки.
3. Третья категория не предполагает серьёзных последствий в случае обесточивания и принимается в качестве приоритетной для отключения при создании аварийной ситуации.

Устройство и принцип работы

На рисунке, представленном ниже приведены цепи срабатывания АЧР, предполагающая использование частотного АПВ:

Также читайте:  Оказание первой помощи при поражении электрическим током

Если частота падает ниже установленной величины, происходит срабатывание частотного реле KF. Далее производится передача сигнала на временное реле КТ1 с замыканием контактов на реле промежуточной группы KL1 и KL2. Именно таким способом управляется запитывание потребителей по выстроенному приоритету.

Затем проверяются частотные характеристики системы посредством измерительного элемента. Как только частота достигнет стандартного значения в 50 Гц, подаётся команда о запуске на измерительный модуль через временный КТ2. Далее, с помощью промежуточного KL4 происходит замыкание контактов для обратного подключения оборудования.

Классификация

Электростанции и подстанции оборудуются различными системами АЧР, предусматривающими применение одной из четырёх защит или одновременное срабатывание нескольких из них. Классификация включает следующие разновидности данных элементов:

• АЧР1(первый) – отключение производится за время в пределах половины секунды, при настройках срабатывания в случае падения частоты на величину от 1,5 до 3,5 Гц от номинальной. Значение диапазона может быть настроено с шагом в 0,1 Гц. Производится ступенчатое отключение потребителей, в зависимости от мощностных характеристик;
• АЧР2(второй) – частотные параметры аналогичны, но временной интервал увеличивается от 5 до 90 секунд;
• ЗАЧР – рассчитана на использование в условиях атомной электростанции. Временной интервал настроен на срабатывание в течение 0,5 секунды;
• ЧАПВ – с частотным автоматическим повторным включением.

Указанные элементы могут применяться по-отдельности или комплексно.

Схемы АЧР

Согласно установленным нормам, АЧР могут предусматривать выполнение различных защитных функций. Схемы предполагают применение релейных и полупроводниковых элементов.

С одним реле частоты

• На приведённой ниже схеме изображён элемент с одним частотным реле:
• 
• Подача команды от измерительного модуля производится через промежуточное реле РП на частотное РЧ1.
• При падении частотных параметров замыкаются РП1 и РП2, от последнего сигнал передаётся на отключение подачи энергии.

Также читайте:  Регулирования напряжения под нагрузкой — РПН трансформатора

Если частота восстанавливается до стандартной величины, происходит возврат схемы к исходному состоянию. Через РП5 команда подаётся на РП5.1, с отключением катушек РВ1 и РП4.

Если функционирование системы по указанной схеме окажется невозможным, шунтируется РВ1.

С ЧАПВ

Автоматическая частотная разгрузка предполагает следующую схему:

Порядок срабатывания релейной защиты аналогичен предыдущему примеру. Через Р4 команда передаётся на реле времени РВ1, с возбуждением обмоток на промежуточном РП1.

Через РП1.1 и РП2.1 система отключается. Сигнализация об этом обеспечивается посредством РУ1.

При нормализации ситуации через РП1.3 и РП3.2 подаётся ток на обмотку РВ2, с включением реле промежуточной группы РП4. Далее, с помощью РП4.2 и РП 4.3 запускаются потребители, с сигнализацией указательного реле РУ2.

Предъявляемые требования

Для обеспечения нормальной работы, АЧР должны соответствовать следующим требованиям:

• успешно ликвидировать аварийные ситуации различного характера – срабатывая, вне зависимости от масштабов повреждения;
• выполнять отключение, в соответствии с установленными настройками по времени и величине отклонения характеристик;
• обесточивать минимальное количество потребителей;
• предусматривать возможность ступенчатого отключения;
• исключать самопроизвольное срабатывание, без наличия соответствующих оснований.

Перечисленные условия призваны обеспечить штатную работу оборудование и надлежащую его защиту.

Особенности эксплуатации АЧР

Элементы АЧР должны эксплуатироваться в соответствии с требованиями нормативных документов. Необходимо проводить регулярное их техническое обслуживание с плановыми проверками исправности оборудования и предусмотренными испытаниями.

К обслуживанию систем должен допускаться обученный и аттестованный персонал, с назначением ответственных лиц за содержание в исправном состоянии.

Понятие дефицитной энергосистемы

Иногда электростанцией не обеспечивается выработка необходимых объёмов электрической энергии. В результате мощностные характеристики сети не соответствуют установленному значению. Такие системы называют энергодефицитными.

Последствия снижения частоты

Если частота в сети снизится на величину до 0,4 Гц, такая ситуация существенно не отразится на работе оборудования. Но при падении частотных характеристик на 2 Гц и более это может привести к необратимым процессам, как в самой электросети, так и в работе потребителей.

Также читайте:  Назначение указателей напряжения

При недостаточно оперативной реакции, ситуация может развиваться непредсказуемо, вплоть до серьёзных аварий. В результате нарушается режим эксплуатации оборудования, с опасность перегрева машин и повреждения изоляции, ведущим к выходу их из строя.

Применение АЧР позволяет автоматически отключить систему при существенных отклонениях частоты от номинала, предотвратив создание аварийной ситуации.

Источник: https://OFaze.ru/teoriya/achr

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР)

Автоматическая частотная разгрузка АЧР относится к устройствам релейной защиты и автоматики (РЗиА), предохраняющим систему электроэнергетики от лавинообразного падения и снижения частоты в системе, после появления недостатка мощности активной нагрузки, влекущее за собой отключение потребляющих электроприемников.

По требованию ГОСТа промышленная частота должна составлять 50 Гц с отклонением не более или менее 0,05 Гц.

Ачр назначение

Устройства АЧР срабатывают при понижении частоты ниже 49 Гц, продолжительность работы электрической системы составляет не больше 40 с. При менее 47 Гц – 10 с., меньше 46 Гц нельзя допустить, так при этом значении происходит явление «лавины напряжения», при котором происходит сбрасывание электростанцией нагрузки.

«Лавина напряжения» способствует повышенному потреблению реактивной мощности что ведет к еще большим осложнениям в системе энергоснабжения.

Пониженная частота может вызвать механический резонанс проточной части турбины, влекущий механические повреждения лопаток турбины.

Снижение частоты влечет снижение скорости вращения асинхронного двигателя и понижение производительности нагрузки, относящейся к собственному потреблению электростанции и питательных электронасосов, что чревато понижением мощности паровых турбин и влечет полное погашение системы. Это действие называется «лавиной частоты», за ней обычно следует появление «лавины напряжения».

• При понижении уровня частоты снижается подача давления масла маслонасосом к турбине электростанции, это приводит к посадке стопорных клапанов в аварийном режиме и отключению агрегата.
• Изменения параметров частоты всего на 0,2 Гц может способствовать неравномерному и неэкономичному распределению нагрузок агрегатов со статическими характеристиками регулирования.
• Изменение частоты может привести к непостоянной скорости работы электроприводов механизмов, что может вызвать появление брака производимых деталей.
• Аварийная частотная разгрузка является единственным средством поддержания частоты энергосистемы в разрешенных пределах при регулировании отключением потребителей, этот процесс происходит в случае отсутствия восстановления частоты путем применения нормальных средств регулирования частоты.
• Неравномерность АЧР, риски возникающие в результате снижения частоты очень важно предотвратить так, как это ведет к длительному процессу восстановления нормированного значения частоты и восстановлению рабочего состояния потребителей, а также появление лишних операций по включению и отключению коммутирующих аппаратов электроприемников, снижает надежную работу энергосистемы электроснабжения.

Устройства АЧР

Существует несколько действующих категорий устройств АЧР:

1. АЧРI – вид устройств, обладающих одной уставкой по времени и несколькими уставками по частоте. Служит для предупреждения возникновения понижения частоты после появления аварийной ситуации. Уставка по времени составляет 0,5 сек. Уставка по частоте состоит в пределах от 48,5 до 46,6 Гц. Существует несколько очередей АЧРI их всего около 20, различие между очередями составляет Δf = 0,1 Гц.Нагрузка, работающая от АЧРI, распределяется между очередями равномерно. При отработке определенного числа очередей падение частоты останавливается или «зависает» в значении 47 или 47,5 Гц.
2. АЧРII– категория, имеющая в своем составе несколько уставок по времени и одну частотную уставку. Применяется для возвращения частоты в требуемое значение, обеспечивающее работу энергосистемы в нормальном режиме, после ее «зависания», в этой категории уставка по частоте равна 48,6 Гц, уставка по времени выставляется в диапазоне 5 – 69 сек. Очереди АЧРII отличаются по уставкам по времени на величину в 3 сек. При срабатывании АЧРII, значение частоты выставляется на значение 49 Гц.
3. ЧАПВ – частотное автоматическое повторное включение используется для восстановления электроснабжения потребителей электроэнергии, которые были отключены во время срабатывания АЧР сообразно определенной последовательности, руководствуясь из значений частоты и согласно положению уставок по времени и по частоте, а также согласно ответственности энергопотребителей.

ЧАПВ относится к устройствам автоматики специального назначения, дающему импульс к включению остановленных при аварийном режиме потребителей.

ЧАПВ срабатывает при значении частоты 49,5 или 50 Гц, при выставленной начальной уставке по времени 10 – 20 сек с интервалом между действием очередей минимум – 5 сек. Очередность срабатывания ЧАПВ обратная срабатыванию АЧР, заключается в том, что действие последней очереди АЧР соответствует действию ЧАПВ первой очереди.

Совместно с АЧР для восстановления активной мощности используется АЛАР и делительная защита.

Рис №1. Схема устройства АЧР по частоте абсолютного значения, применяемая для промышленных предприятий. Срабатывание заключается в действии частотного реле и срабатывания промежуточного реле, отключающего потребителей

Требования к автоматической частотной разгрузке

1. Количество мощности, прилагаемой к АЧР должно составлять достаточное значение необходимое для ликвидации недостатка мощности.
2. Устройство АЧР должно помочь избежать появления «лавины частоты».

3. Необходимо полное соответствие отключаемой нагрузки значению дефицита мощности.
4. После срабатывания АЧР значение частоты обязано вернуться в прежнее нормативное значение частоты или на величину не менее 49 Гц.

Кратковременное понижение значения частоты не должно приводить к срабатыванию устройств АЧР.

Помимо автоматической частотной разгрузки I и II категорий существует и используется дополнительная разгрузка, она служит для выполнения разгрузки на местах при слишком высоком значении появления дефицита активных мощностей, когда обеих мощностей АЧР I и II категорий явно недостаточно для предотвращения появившегося дефицита.

Принцип действия АЧР

Рис №2. Схема АЧР с ЧАПВ одной очереди, с использованием одного частотного реле с автоматической уставкой срабатывания и переключения

Принцип действия заключается во включении устройства при понижении частотных параметров до установочного значения выставленной уставки срабатывания, KF,являющееся реле частоты,после срабатывания запускает в работу реле времениKT1, при замыкании контактной группы, KL1, KL2, являющиеся промежуточными реле, срабатывают и происходит отключение определенной части потребителей, одновременно с этим происходит запуск измерительного элемента частотного реле РЧ для включения ЧАПВ. После повышения уровня частоты до необходимого значения 50 Гц, происходит возврат контактов всех реле и восстановление схемы.

Источник: https://enargys.ru/avtomaticheskaya-chastotnaya-razgruzka-achr/

Противоаварийная автоматика в электрических сетях

• Противоаварийная автоматика (ПА) в электрических цепях предусматривает как ограничение развития, так и своевременное прекращение различных аварийных режимов.
• Главная задача ПА – недопущение аварий в энергосистемах, которые могут привести к нарушению поставки электроэнергии потребителям на существенные территории.
• С учетом скоротечности аварийных процессов, возникающих в результате нарушения нормального функционирования электросетей, их предотвращение и своевременная ликвидация практически невозможна силами оперативного персонала – решение таких задач по силам только быстродействующим автоматам.
• Работа противоаварийной автоматики находится в четком взаимодействии с релейной защитой электроцепей, а также другими соответствующими средствами поддержания энергосистемы в режиме автоматического управления.

Последние предполагают применение АВР (автоматический ввод резерва), АПВ (автоматическое повторное включение), автоматическое регулирование напряжения возбуждения, частоты (АЧР), а также активной мощности (предусматривая при этом и автоматическое ограничение возможного перетока).

Функции применения ПА

Основные функции применения ПА предусматривают в автоматическом режиме:

1. поддерживание устойчивости энергосистемы в целом;
2. устранение асинхронного режима;
3. регулирование промышленной частоты и напряжения;
4. ввод соответствующих ограничений по перегрузке электрооборудования.

Система противоаварийной автоматики предусматривает использование совокупности различных устройств, которые объединяет общий принцип действия и возможность согласования их параметров (в ряде случаев – с помощью аппаратных средств).

Управление может быть как централизованным, предусматривающим центральное устройство с соответствующими каналами обратной связи, так и локальным.

Организация сложной (в частности территориальной) системы подразумевает создание определенной иерархии, с четким определением автоматических устройств с различным уровнем управления. При этом основные функции управления приходятся на самый низкий уровень. Такая схема на сегодня является наиболее эффективной.

Интересное видео о применении ПА смотрите ниже:

Предназначение современных противоаварийных систем

Главное предназначение современных противоаварийных систем:

1. своевременное обнаружение аварийных ситуаций;
2. качественный анализ аварийных ситуаций;
3. своевременное реагирование и исполнение соответствующих управляющих воздействий.

Осуществление данных действий может производиться как с помощью отдельных устройств (пусковых – ПУ, исполнительных – ИУ, предусматривающих автоматическую дозировку управляющих воздействий – АДВ), так и комбинированных, в которых возможно выполнение сразу нескольких операций по автоматическому регулированию (например, пускодозирующих).

Кроме того, при выполнении этих операций могут быть задействованы различные устройства телеметрии, предусматривающие передачу соответствующей информации, сигналов и управляющих команд.

Экономическая эффективность создания и последующей эксплуатации противоаварийной автоматики производится с учетом затрат на монтаж и среднегодовых издержек согласно Инструкции по учету и оценке работы РЗА.

Источник: https://pue8.ru/relejnaya-zashchita/535-protivoavarijnaya-avtomatika-v-elektricheskikh-setyakh.html

Лекция №16 ВЭФ АПВ, АВР

Лекция 5

Автоматика систем
электроснабжения

5.1. Общие сведения

5.2.
Назначение и требования, параметры
действия АПВ.

5.3.
Автоматическое включение резервных
линий (АВР).

5.1. Общие сведения

Для повышения
надежности электроснабжения потребителей
широко применяются два вида устройств
автоматического включения линий. К
первому виду относятся устройства,
вновь (повторно) включающие линию после
ее отключения устройством защиты.

Они
получили название устройств автоматического
повторного включения — устройств АПВ.

Другой вид устройств устройства
автоматического включения резерва
(АВР) предназначен для автоматического
подключения к потребителю резервной
линии в случае отключения рабочего
источника питания.

5.2.
Назначение и требования, параметры
действия АПВ.

Назначением АПВ,
как указывалось, является автоматическое
восстановление питания потребителей
в случае отключения питающей линии
устройством защиты путем ее нового
(повторного) включения.

По статистическим данным
однократное АПВ воздушных линий успешно
в 65—70% случаев, а при двукратном АПВ
удается восстановить питание в 90 %
случаев отключения линий.

• К устройствам АПВ
  предъявляется ряд требований-
• • обеспечение
  установленной кратности действия;
• • исключение
  возможности действия после отключения
  выключателя персоналом и при аварийном
  отключении выключателя от устройств
  защиты сразу после его включения
  персоналом вручную, дистанционно или
  телемеханическим сигналом;
• • автоматический
  возврат схемы АПВ в исходное состояние.
• Параметрами
  устройства АПВ являются время срабатывания
  и возврата в исходное состояние. Время
  срабатывания определяется условиями
  успешности его действия

где
tдс,
tгп
— время деионизации среды в месте КЗ
после его отключения и время готовности
привода выключателя к включению, и
зависит от способа запуска.

Запуск устройств
АПВ может производиться или от
несоответствия положения ключа управления
и выключателя, или от релейной защиты.
В первом случае время срабатывания
принимается равным большему из двух
значений

где
tвв
— время включения выключателя; tзап
— время запаса.

При запуске от
релейной защиты

где
tов
— время отключения выключателя.

Определяющим, как
правило, является второе значение,
поскольку

Обычно
tc
АПВ не превышает 0,5 с.

Время возврата
схемы АПВ в исходное состояние определяется
необходимостью обеспечения однократности
ее действия

где
tрз.max
— время срабатывания самой медленнодействующей
релейной защиты линии.

Обычно
время возврата принимается равным
tв.АПВ
= 30 с.

5.3.
Автоматическое включение резервных
линий (АВР).

Для
повышения надежности электроснабжения
потребители должны иметь несколько
источников питания (по меньшей мере
два). Выполнить это требование можно
различным образом.

Можно создавать
кольцевые замкнутые сети (рис. 5.1). Однако
при этом повышается уровень токов КЗ,
а следовательно утяжеляются и удорожаются
коммутационная аппаратура и кабели.

Кроме того, усложняются устройства
релейной зашиты.

Более
приемлемым путем повышения надежности
электроснабжения является наряду с
рабочим источником наличие резервного
источника питания который автоматически
включается при исчезновении питания
от рабочего источника (рис. 5.2). Наличие
АВР позволяет использовать преимущества
как радиальной, так и кольцевой
электрической сети.

1. К устройствам АВР
   предъявляются следующие требования:
2. • срабатывание
   при исчезновении питания от рабочего
   источника по
3. любым причинам;
4. • однократность
   действия;
5. • быстродействие;
6. • включение
   резервного источника только после
   отключения рабочего и только при наличии
   напряжения на резервном источнике.

Для обеспечения
первого требования устройство АВР
должно иметь пусковой орган, срабатывающий
при исчезновении питания резервируемых
шин подстанции. В качестве пускового
органа чаще всего используется минимальная
защита напряжения, часто называемая
пусковым органом напряжения (ПОН).

Второе
требование предотвращает многократное
включение выключателя резервного
источника на устойчивое КЗ. Быстродействие
устройства АВР требуется для сокращения
времени перерыва питания потребителей,
что необходимо в основном для обеспечения
самозапуска электродвигателей
потребителей.

Условие включения
резервного источника только после
отключения рабочего предотвращает
угрозу развития аварии в случае КЗ на
рабочей линии. Очевидно, что при отсутствии
напряжения на резервном источнике
включение его выключателя бесполезно.

• Параметрами
  устройства АВР являются напряжение и
  время срабатывания.
• Пусковой орган
  напряжения ПОН устройства АВР обычно
  представляет собой два минимальных
  реле напряжения, включенных на напряжения
  разных фаз.
• Применение двух
  реле напряжения исключает ложное АВР
  при перегорании предохранителя в одной
  из фаз измерительного трансформатора
  напряжения.
• Напряжение
  срабатывания минимальных реле напряжения
  определяется из условий

где
Uраб.мин
— минимальное рабочее напряжение на
резервируемых шинах (имеет место при
самозапуске двигателей потребителей);
Кu
— коэффициент трансформации трансформатора
напряжения; Котс — коэффициент отстройки
(1,2-1,3);

Uотс.кз.вн
— остаточное напряжение на резервируемых
шинах при внешнем КЗ за сосредоточенным
сопротивлением (реактором, трансформатором).
Время срабатывания

где
tc.з
— максимальная выдержка времени защит
на линиях, связанных с рабочим источником
питания, КЗ на которых сопровождается
снижением напряжения на резервируемых
шинах ниже Uc.p.

В случае наличия
на питающей линии устройства АПВ

где
tс.з
— время срабатывания защиты питающей
линии.

4

Источник: https://studfile.net/preview/4614217/

Релейная защита и автоматика

Виды защит.(АВР,АПВ,АЧР)

Автоматическое включение резерва (АВР)

Функция АВР выполняется взаимными действиями ПМ РЗА — СВ и двух ПМ РЗА — ВВ. На ПМ РЗА — ВВ реализуется алгоритм АВР ВВ, на секционном выключателе — алгоритм АВР СВ. (ПМ РЗА-СВ, установленный в ячейке секционного выключателя, ПМ РЗА-ВВ, установленный в ячейке ввода 6-35 кВ.)

Исходной информацией для пуска и для срабатывания АВР является уровень напряжений Uab> UBC и UBHPконтролируемых ПМ РЗА — ВВ, положение выключателя ввода (РПО/РПВ), а также наличие разрешающего сигнала от второго ввода. Поэтому алгоритм АВР вв является «ведущим», а алгоритм АВРСВ «исполнительным».

Алгоритм АВР вв для ПМ РЗА — ВВ

Пуск АВР происходит при срабатывании пускового органа по напряжению. При этом выдается команда на выключатель ввода, а после выполнения этой команды выдается команда включения на ПМ РЗА — СВ с выдержкой времени.

После срабатывания АВР ПМ РЗА — ВВ контролирует восстановление напряжения рабочего источника UBHP. При возрастании UBHP выше 0,8 Uном с выдержкой времени выдается команда включения на выключатель ввода, а через 0,5 с после выполнения этой команды ПМ РЗА — ВВ выдает на ПМ РЗА — СВ команду отключения с выдержкой времени.

Алгоритм АВР св для ПМ РЗА — СВ

ПМ РЗА — СВ выполняет без задержки команды включения секционного выключателя, которые поступают от первого или второго ввода. После включения секционного выключателя ПМ РЗА — СВ выполняет роль защиты ввода для секции, которая потеряла основное питание.

Функции АВРВВ АВРСВ блокируются входным дискретным сигналом «Блокировка АВР».

Автоматическое повторное включение

Автоматическое повторное включение (АПВ) запускается по факту отключения ВВ от защит. Предусмотрена возможность выбора защит, по срабатыванию которых запускается АПВ. Функция АПВ реализована с одним/двумя циклами работы (по выбору) без контролей.

• Запрет АПВ осуществляется при: — срабатывании функции УРОВ; — ручном отключении от ключа управления выключателем; — наличии дискретного сигнала «Запрет АПВ» от схем существующего УРОВ; — ручном включении на фиксированное время;
• — неисправности выключателя.
• Автоматическая частотная разгрузка (АЧР)

АЧР предназначена для автоматического отключения присоединения при снижении частоты питающего напряжения ниже частоты срабатывания с выдержкой времени. АЧР работает в диапазоне частот 45 — 55 Гц.

АЧР, сработавшая на заданной частоте, не возвращается в исходное состояние при дальнейшем снижении частоты до 30 Гц и снижении контролируемого напряжения до 0,1 Uном.

При исчезновении или снижении на неограниченное время контролируемого напряжения и при последующем его появлении или повышении, если частота сети не изменялась, не происходит ложных срабатываний АЧР. Предусмотрена возможность частотного автоматического повторного включения (ЧАПВ).

Реле тока.

Назначение

Реле предназначены для отключения неприоритетных цепей при превышении допустимой величины потребляемого тока. Возможно использование реле для защиты цепей и источников питания от перегрузки по току и короткого замыкания.

Принцип работы

Потенциометром на передней панели изделия устанавливаем величину тока в цепи, при превышении которого реле отключает цепь. При снижении величины потребляемого тока в цепи реле автоматически подключает цепь к сети питания.

Применение

Применяют в случаях, когда одновременная работа всех потребителей приводит к перегрузке питающей сети (ввод электропитания рассчитан на меньшую мощность чем мощность потребителей, введение лимитов потребления электроэнергии и т. п.).

Потребители разбиваются на две группы: приоритетные, отключение которых от сети питания крайне нежелательно (компьютеры, теле и видеоаппаратура, системы обработки данных и т. п.) и не приоритетные (электронагреватели, различного рода вспомогательное оборудование, электроплиты, электрочайник и т. п.).

Ток срабатывания реле устанавливают таким образом, чтобы не допустить перегрузки питающей сети (отключения вводного автомата) В устройствах релейной защиты наиболее широко распространены токовые реле, реагирующие на недопустимое увеличение тока в защищаемой цепи и реле минимального напряжения, реагирующие на снижение ниже определенного значения или полное исчезновение напряжения. Токовые реле включаются последовательно, а реле напряжения — параллельно защищаемой цепи. Катушки токовых реле выполняются с малым количеством витков из провода большого сечения и поэтому имеют небольшое сопротивление, а катушки реле напряжения — с большим количеством витков из провода меньшего сечения, чем катушки токовых реле, и поэтому обладают большим сопротивлением. Реле максимального тока срабатывает, когда проходящий через его катушку ток достигает заранее установленного значения, называемого током срабатывания. При уменьшении тока до определенной величины, называемой током возврата, подвижная система реле возвращается в исходное положение. Отношение тока возврата к току срабатывания называется коэффициентом возврата, который у большинства современных реле находится в пределах 0,8-0,9. В реле максимального тока мгновенного действия по обмоткам катушек 6, расположенных на полюсах магнитопровода 7, протекает ток от трансформатора тока, включенного в рабочую цепь электроустановки или рабочий ток установки (если его величина не превышает допустимых для реле значений). Когда ток достигнет или превысит величину установленного тока срабатывания, стальной якорь 5 под влиянием магнитного потока, преодолевая противодействие пружины 2, повернется вместе с осью по часовой стрелке, и контактный мостик 3, укрепленный на оси, замкнет верхнюю пару 4 и разомкнет нижнюю пару неподвижных контактов. Возврат подвижной системы контактов реле в исходное положение при уменьшении тока в катушках происходит под действием пружины 2. Для плавной регулировки тока срабатывания служит рычаг 1, кроме того, величину этого тока можно изменять, переключая обмотки катушек. При последовательном соединении катушек каждая обтекается вдвое большим током, чем при параллельном, в результате этого ток срабатывания реле будет в два раза меньше.- Реле не имеет регулировки времени срабатывания

Реле времени.

Реле́ вре́мени — реле, предназначенное для создания независимой выдержки времени и обеспечения определённой последовательности работы элементов схемы. Реле времени применяется в случаях, когда необходимо автоматически выполнить какое-то действие не сразу после появления управляющего сигнала, а через установленный промежуток времени.

Принципы работы

Источник: https://megaobuchalka.ru/6/49951.html

Релейная защита. Виды и устройство. Работа и особенности

Согласно правилам эксплуатации электроустановок силовые устройства электрических сетей и электростанций должны быть обеспечены защитой от сбоев в эксплуатации и токов короткого замыкания. Средствами защиты являются специальные устройства, выполненные на основе реле, что оправдывает их название релейная защита и автоматика (РЗА). В настоящее время существует много различных устройств, способных в короткие сроки блокировать возникшую аварию в электрической сети, либо подать предупредительный сигнал о возникновении аварийного режима.

Релейная защита работает чаще всего совместно с автоматикой, и их устройство взаимосвязано со специфическими видами аварийных режимов сети:

• Уменьшение частоты тока, возникающей при внезапной перегрузке генераторов вследствие короткого замыкания, либо отключения части других источников из сети.
• Повышенное напряжение. Увеличение этого параметра на 10% уменьшает срок службы ламп освещения в два раза. Такой режим возникает при внезапной разгрузке сети.
• Токовая перегрузка способствует излишнему нагреванию изоляции проводников и кабелей, создает искрообразование в контактных соединениях.

Виды релейной защиты

Реле классифицируются по определенным признакам:

• Методу подключения: первичные, которые подключаются непосредственно в цепь устройства, и вторичные, которые подключаются посредством трансформатора.
• Типу исполнения: электромеханические, состоящие из подвижных контактов, отключающих цепь, и электронные, обесточивающие цепь с использованием полупроводниковых элементов.
• Назначению: измерительные, которые выполняют измерение параметров, и логические, которые подают сигналы и команды другим устройствам, выполняют задержку по времени.
• Методу работы: прямого действия, которые связаны с устройством отключения механическим путем, и косвенного действия, которые управляют электрической цепью электромагнита, обесточивающего сеть питания.

Релейная защита и автоматика бывают различных видов:

• Максимальная токовая защита, включается при достижении определенной величины тока, заданной при настройке.
• Направленная наибольшая токовая защита, кроме настройки тока учитывает направление мощности.
• Дифференциальная, применяется для защиты сборки генераторов, трансформаторов, шин путем сравнения величин токов на выходе и входе. При разнице, превышающей заданное значение, срабатывает релейная защита.
• Газовая и струйная, применяется для обесточивания трансформатора и других устройств, работающих в емкостях с маслом. При возникновении неисправностей образуется повышенная температура, и из масла выделяются газы, снижается диэлектрическое свойство масла и разлагается его химический состав. На такие аварийные режимы срабатывают механические реле, которые действуют с учетом возникновения газа в емкости, а также веществ, образующихся при разложении масла. При срабатывании защиты подается команда на действие логической схемы.
• Логическая, защищает шины, применяется для определения места короткого замыкания на питающих линиях, которые отходят от шин электростанции, и на шинах.
• Дистанционная, имеющая блокировку по оптическому каналу, является более надежным способом защиты, в отличие от дистанционной защиты с ВЧ блокировкой, так как электрические помехи не оказывают большого влияния на оптический канал.
• Удаленная защита используется в сложных схемах сетей, где из-за чувствительности и быстродействия не могут применяться простые виды защит. Защита выявляет расстояние до места аварии или короткого замыкания, и в зависимости от расстояния срабатывает с большей или меньшей задержкой по времени. Современные новые системы защит обладают ступенчатыми свойствами времени. Они каждый раз не измеряют величину сопротивления для определения расстояния до аварийного участка, а только осуществляют контроль участка, на котором выявлена неисправность.
• Дифференциально-фазная, используется для контроля фаз по концам линии питания. При превышении настроенного значения тока, реле обесточивает линию.
• Защита минимального напряжения. В аварийных режимах, особенно при коротком замыкании, возможна просадка напряжения. Для обеспечения отключения электрооборудования при снижении напряжения ниже критического значения предназначена защита минимального напряжения. Такая защита в свою очередь делится на групповую и индивидуальную. — Групповая защита отключает группу потребителей с помощью реле минимального напряжения. Которое работает совместно с промежуточным реле, отключающим своими силовыми контактами целую группу потребителей нагрузки. Такая релейная защита используется чаще всего на электростанциях для создания надежности функционирования наиболее ответственного оборудования при кратковременном резком снижении напряжения. Она отключает на время падения напряжения менее ответственное оборудование, для создания более благоприятных условий ответственных электрических устройств.— Индивидуальная защита работает аналогичным образом, но отключает только один потребитель.
• Защита максимального напряжения. Имеется два вида реле, защищающих потребители от повышенного напряжения. Первый вид – это защита, действующая по принципу отвода удара молнии по молниеотводу на контур заземления. Второй вид – это устройства, компенсирующие энергию рассеянным теплом во внешнюю среду. Они не применяют релейную основу, а действуют сразу в силовой схеме. Защита максимального напряжения проектируется по принципу минимальных, с такими же измерительными элементами. Реле настраивается на срабатывание по уставке повышения напряжения, превосходящей некоторый допустимый предел напряжения эксплуатации цепи.

Некоторые виды автоматики предназначены для подачи электроэнергии, в отличие от релейной защиты:

• Автоматическая частотная разгрузка, выключает электрические устройства при снижении частоты тока в сети.
• Автоматическое повторное включение, используется на линиях электропередач выше 1000 вольт, а также в сборках трансформаторов, электродвигателей и шин подстанций.
• Автоматический ввод резерва, применяется при коммутации генератора в сеть в качестве резервного источника питания электроэнергией.

Релейная защита. Устройство

Электромеханические конструкции релейной защиты постоянно модернизируются и совершенствуются. Внедряются инновационные технологические разработки и проекты. В новейших энергетических системах объединены статические, индукционные, электромагнитные устройства с микропроцессорными и полупроводниковыми элементами.

Однако основной смысл и порядок работы релейной защиты для всех новых устройств остается неизменным. Схема структуры релейной защиты показана на рисунке.

1 — Электрический сигнал 2 — Блок наблюдения электрических процессов 3 — Блок логики и анализа 4 — Исполнительный блок

5 — Сигнальный блок

Блок наблюдения

Главной функцией этого блока является мониторинг электрических процессов, происходящих в электрической системе, путем измерений такими устройствами, как трансформаторы напряжения и тока.

Сигналы выхода на блоке могут передаваться непосредственно логическому блоку для сравнения параметров с настроенными пользователем значениями отклонений от нормальных значений, которые называются уставками. Также сигналы блока наблюдения могут сначала преобразовываться в цифровой вид, а затем передаваться дальше.

Блок логики

В этом блоке выполняется сравнение поступивших сигналов с предельными значениями уставок. Даже незначительное совпадение этих параметров между собой приводит к возникновению команды на срабатывание защиты.

Исполнительный блок

Этот блок все время находится в состоянии, готовом к срабатыванию, при поступлении команды от блока логики. При срабатывании осуществляются переключения цепи электроустановки по запланированному алгоритму, который составлен по принципу недопущения неисправностей электрооборудования и удара электрическим током работников.

Сигнальный блок

В электрической системе все процессы происходят очень быстро, поэтому человек не в состоянии воспринимать их. Чтобы сохранить происходящие в системе события, применяют специальные сигнальные устройства. Которые работают путем звукового и визуального оповещения, а также сохраняют все происходящие события в памяти устройства.

Все виды устройств после их срабатывания переводятся в исходное состояние оператором вручную. Это позволяет гарантированно сохранить информацию о действии автоматики и релейной защиты.

Принципы работы

Релейная защита может иметь нарушения в своей работоспособности, которые выражаются следующими факторами:

• Ложные срабатывания при исправной электрической системе и отсутствии каких-либо повреждений.
• Излишние сработки, когда не требуется работа исполнительного блока.
• Повреждения внутри устройства защит.

Чтобы исключить отказы при функционировании релейной защиты, вырабатываются специальные требования к ней при проектировании, установке, настройки с запуском в работу, и техническом обслуживании:

• Надежность функционирования.
• Чувствительность к моменту запуска оборудования.
• Быстродействие (время сработки).
• Селективность.

Принцип надежности

Этот принцип определяется:

• Безотказностью в эксплуатации.
• Пригодностью к ремонту.
• Долгим сроком службы.
• Сохраняемостью.

Каждый из этих факторов имеет свою оценку.

Обслуживание и эксплуатация релейной защиты имеет три варианта надежности по срабатыванию при:

1. Внутренних КЗ в рабочей зоне.
2. Возникновении внешних КЗ за границей рабочей зоны.
3. Работе без неисправностей.

Надежность устройств защиты бывает:

• Эксплуатационная.
• Аппаратная.

Принцип чувствительности

Этот принцип дает возможность определить виды предполагаемых расчетных повреждений и ненормальных режимов энергетической системы в рабочей зоне защиты.

Кч = Iкз min/Iсз

Чтобы определить его числовое значение, используется коэффициент Кч. Коэффициент рассчитывается отношением наименьшего тока короткого замыкания рабочей зоны к величине тока срабатывания. Релейная защита работает в нормальном режиме при:

Iсз < Iкз min

Наиболее приемлемая величина коэффициента чувствительности находится в диапазоне 1,5-2.

Принцип быстродействия

Время обесточивания поврежденного участка состоит из двух составляющих:

1. Сработки защиты.
2. Действия привода выключателя.

Первую составляющую можно отрегулировать, начиная от наименьшего значения, которое зависит от устройства защиты и числа применяемых элементов. Задержка по времени на сработку формируется, путем внедрения в схему специальных реле, имеющих возможность регулировки. Она применяется для наиболее удаленных защит.

Устройства, находящиеся рядом с местом неисправности, должны настраиваться на действие с наименьшими возможными диапазонами времени на срабатывание.

Принцип селективности

Этот принцип по-другому называется избирательностью. С помощью нее можно найти и локализовать место возникшего повреждения в структуре сети любой сложности.

Например, генератор вырабатывает и подает электроэнергию различным потребителям, находящимся на участках 1, 2, 3, которые оснащены каждый своей защитой. При коротком замыкании внутри устройства потребителя на 3-м участке, ток будет протекать по всем устройствам защиты, начиная от источника питания.

Но в таком случае целесообразно будет отключить цепь участка, имеющего неисправность электродвигателя, при этом оставляя в работе остальные исправные потребители. Для этого существуют уставки релейной защиты, отдельно для каждой цепи, еще на стадии проектирования схемы защиты.

В результате исполняется принцип резервирования. Который учитывает возможность поломки любых устройств, включая системы защиты более низкого уровня. Это означает, что при повреждении защиты 5 участка №3, при возникновении аварии должны сработать устройства защиты 3 или 4 участка 2. А эти участки в свою очередь подстрахованы устройствами защиты участка 1.

Особенности управления релейной защитой

Релейная защита как отдельный блок является самостоятельной схемой. Он входит в общие комплексы, которые составляют систему противоаварийного управления энергетической системы. В такой системе все элементы взаимосвязаны между собой и выполняют поставленные задачи в комплексе.

Коротко перечень защитных функций и работа автоматики изображены на схеме

Изучив особенности эксплуатации автоматики и релейной защиты, можно сказать, что необходимо постоянно совершенствовать знания и практические навыки, которые требуются при поступлении в работу нового оборудования для защиты.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/rozetki-vykljuchateli/releinaia-zashchita/