Контрольная работа по релейной защите на тему Автоматика и телемеханика в системах релейной защиты в системах электроснабжения

Электрические машины и аппараты, линии электропередач и другие части электроустановок и электрических сетей рассчитаны на длительную работу в определённых условиях. В первую очередь это номинальные ток и напряжение, а также температура, вибрация, влажность, уровни и давления масла, элегаза и др. Если нормальные условия эксплуатации оборудования нарушены, сокращается срок службы оборудования, а при значительных нарушениях может произойти быстрое его повреждение. Повреждения, также, возникают из-за внешних (ветер, дождь, наледь) и внутренних условий (старение и разрушение изоляции, неправильные действия персонала и т.д.). Повреждения в основном ведут к коротким замыканиям, которые сопровождаются значительным увеличением тока и глубоким понижением напряжения в элементах энергосистемы.
Большинство повреждений в электроустановках приводит к коротким замыканиям (к.з.) фаз между собой или на землю. В обмотках электрических машин (генераторов, трансформаторов и электродвигателей), кроме того, бывают замыкания между витками одной фазы (витковые замыкания).
Основными причинами повреждений являются [1]:

– нарушения изоляции токоведущих частей, вызванные её старением, неудовлетворительным состоянием, перенапряжениями, механическими повреждениями;
– ошибки персонала при операциях с электрооборудованием (отключение разъединителя под нагрузкой, включение разъединителя на ошибочно оставленное заземление, включение заземляющих ножей под напряжение и т.п.).
Следствиями повреждений могут быть:
– прекращение электроснабжения потребителей;
– нарушение нормальной работы большого числа потребителей;
– разрушение поврежденного элемента дугой, часто возникающей при к.з. в месте нарушения изоляции;
– разрушение оборудования в неповрежденной части сети в результате теплового и динамического действия тока к.з.;
– нарушение устойчивости системы и т.д.
Для предотвращения перечисленных последствий повреждений и ненормальных режимов используется комплекс специальных автоматических устройств составляющих релейную защиту.

1.2 Понятие и назначение релейной защиты в системах электроснабжения

Релейная защита (РЗ) – комплекс автоматических устройств, предназначенных для быстрого (при повреждениях) выявления и отделения от сети поврежденных элементов этой сети в аварийных ситуациях с целью обеспечения нормальной работы исправной части этой сети [2]. Она относится к автоматическим устройствам, предназначенным для отключения ненормальных режимов работы элементов системы электроснабжения (СЭС) [3]:
– при перегрузках элементов СЭС (кабельных и воздушных линий, трансформаторов, электродвигателей и пр.);
– при коротких замыканиях (КЗ), возникающих в СЭС;
– при ухудшении технического состояния электрооборудования (например, для трансформаторов – это уход масла из бака, снижение уровня изоляции и пр.).
Кроме того, часто добавляются подсистемы диагностики электрооборудования, которые контролируют состояние электрооборудования и в случае отклонения его параметров от нормативных могут формировать информацию на сигнал или отключение. А в современных системах и перспективных системах внедряются элементы с машинным обучением.
К основным функциями релейной защиты относят [4]:
– срабатывание при повреждении защищаемого элемента системы электроснабжения (внутренние повреждения);
– несрабатывание при коротких замыканиях за пределами этого элемента (внешние КЗ), а также в нормальных режимах при отсутствии повреждения на защищаемом объекте.
Релейная защита, осуществляет непрерывный контроль за состоянием и
режимом работы всех элементов энергосистемы и реагирует на возникающие повреждения и ненормальные режимы.
Таким образом, основным назначением релейной защиты является выявление места возникновения короткого замыкания и быстрое автоматическое отключение с помощью выключателей поврежденного оборудования или участка сети от остальной неповрежденной части электрической установки или сети.
Вторым, дополнительным назначением релейной защиты является выявление нарушений нормальных режимов работы оборудования и подача предупредительных сигналов обслуживающему персоналу или отключение оборудования с выдержкой времени.
Для повышения надёжности, быстродействия и управляемости систем РЗ в энергосистемах используются комплексы автоматики и телемеханики. Необходимо определить их место в общей структуре и роль.

1.3. Роль и место автоматики и телемеханики в релейной защите

Автоматика и телемеханика является неотъемлемой частью современных систем релейной защиты и автоматизации энергообъектов.

1.3.1 Роль и место автоматики

Автоматические устройства дополняют и расширяют возможности релейной защиты, обеспечивая (основные):
1) восстановление нормального режима работы:
– автоматическое повторное включение (АПВ) восстанавливает питание после самоустраняющихся повреждений;
– автоматический ввод резерва (АВР) подключает резервные источники при отказе основных;
2) предотвращение развития аварий:
– автоматическая частотная разгрузка (АЧР) предотвращает «лавину частоты» при дефиците мощности;
– автоматика ограничения перегрузки оборудования (АОПО) защищает оборудование от перегрузок;
– автоматика предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ) сохраняет устойчивость энергосистемы при тяжёлых возмущениях;
3) резервирование защиты:
– устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ) ликвидирует аварию, если основной выключатель не сработал;
4) оптимизацию режимов работы: