3 Релейний захист та автоматика підстанції

В процесі експлуатації енергетичних систем електрообладнання електростанцій, в електричних мережах і на установках споживачів електроенергії можуть виникати ушкодження і ненормальні режими, що порушують їх роботу. Більшість пошкоджень супроводжуються різким збільшенням струмів і зниженням напруги в елементах енергосистеми.

Релейний захист здійснює безперервний контроль за станом усіх елементів електричних мереж і реагує на виникнення пошкоджень. Релейний захист повинен виявляти пошкодження і ненормальні режими, і при цьому відключати пошкоджену ділянку.

Релейний захист є основним видом електричної автоматики, без якої неможлива нормальна робота енергосистеми. Вона тісно пов'язана з іншими видами електричної автоматики, призначеної для запобігання розвитку аварійних порушень і швидкого відновлення нормального режиму роботи електричної мережі та електропостачання споживачів: автоматичного повторного включення, автоматичного введення резервних джерел живлення, автоматичного частотного розвантаження тощо.

3.1 Захист повітряних ліній, збірних шин і відходящих фідерів

Повітряна лінія 110 кВ обладнана захистами:

- триступеневий спрямований дистанційний захист. Перша ступень захищає приблизно 80% довжини лінії, решту ПЛ і протилежну підстанцію захищає другий ступінь. Третій ступінь є резервною, діапазоном її є дві третини ПЛ;

- ненаправлене струмове відсічення реагує на міжфазні к.з.;

- спрямований триступеневий захист нульової послідовності. На другій і третій ступені передбачено оперативне прискорення.

Диференціальний струмовий захист шин 110кВ ДЗШ-110 призначений для захисту від пошкоджень на шинах 110 кВ. Зона дії захисту обмеження на трансформатори струму, встановленими на приєднаннях 110 кВ. ДЗШ-110 включає в себе виборчі та пускові органи, пристрої контролю справності струмових ланцюгів і контролю відсутності оперативного струму ДЗШ. При к.з. на будь-якій секції 110 кВ спрацьовують пускові органи, пускове реле подає сигнал на контакти виборців, реле якого відключає ОМВ-110 і приєднання пошкодженої секції 110 кВ.

Повітряна лінія 110 кВ обладнана захистами:

- двоступінчатий ненаправленний дистанційний захист від межфазних к.з.;

- двоступеневий струмовий захист нульової послідовності;

- спрямований одноступінчатий дистанційний захист;

- дворазове АПВ.

ПЛ - 35 кВ має захисту:

- МТЗ, діюча на вимикач ВМ - 35 з витримкою часу;

- струмова відсічення з витримкою часу;

- земляний захист, що діє з витримкою часу.

На відходячих фідерах 10 кВ застосовуються:

- максимальний струмовий захист;

- струмова відсічення;

- захист від замикань на землю;

- пристрій автоматичного частотного розвантаження з частотним автоматично-повторним включенням, який призначений для від'єднання споживачів при виникненні дефіциту потужності, що супроводжується зниженням частоти та автоматичного повторного включення при відновленні частоти;

- пристрій аварійного додаткового розвантаження по напрузі. Призначений для відключення споживачів при виникненні дефіциту потужності, що супроводжується зниженням напруги та автоматичного повторного включення при відновленні напруги.

Логічний захист шин (ЛЗШ), призначений для прискорення МТЗ вводів або секційних вимикачів, працює таким чином: при к.з. на одній з відведених КЛ-10 кВ МТЗ цієї КЛ виводить з роботи ЛЗШ, при несправності в пристроях РЗА, ЛЗШ автоматично вводиться в роботу з витримкою часу 0,5 с. відключає введення 10 кВ відповідної секції шин. При роботі захисту відходять КЛ-10, ЛЗШ автоматично виводитися з роботи, при цьому працює МТЗ.

3.2 РЗА силових трансформаторів

Для захисту трансформаторів 110/10/10 кВ потужністю 40000 кВА передбачається:

1) Диференційний струмовий захист від внутрішніх пошкоджень і пошкоджень на вводах;

2) Газовий захист;

3) Максимальний струмовий захист з пуском мінімальної напруги від струмів в обмотках, обумовлених зовнішніми багатофазними короткими замиканнями, встановлений на стороні високої напруги трансформатора;

4) Максимальний струмовий захист з пуском мінімальної напруги на 10 кВ;

5) Максимальний струмовий захист від струмів, обумовлених перевантаженням з дією на сигнал;

6) Пристрій обдування трансформатора.

Захисти 1-3 діють на відключення трансформатора з усіх сторін. Захист 4 з меншою витримкою часу діє на відключення свого вимикача, а з більшою витримкою часу на відключення трансформатора з усіх сторін.

1.Діференційний захист

Виконаний на трьох (для Т - 2 на двох) реле з магнітним гальмуванням типу ДЗТ-11 (ОЗГ-11). Захист без витримки часу при пошкодженні в зоні діє на відключення трансформатора з усіх сторін. При цьому на стороні 110 кВ відключається ОД-110.

2. Газовий захист

Реагує на внутрішні пошкодження в трансформаторі і на низький рівень масла в трансформаторі. При сильному газоутворенні або зниженні рівня масла в газовому реле спрацьовує верхній поплавок, і захист працює на сигнал. При бурхливому газоутворенні або догляду олії з газового реле, спрацьовує нижній поплавець, тоді захист працює на відключення трансформатора з усіх сторін без витримки часу.

3.МТЗ-110 кВ з пуском напруги

Захищає трансформатор від надструмів. Діє з витримкою часу на відключення трансформатора з усіх сторін.

4.Газовий захист РПН

Виконується за допомогою струменевого реле. Захист РПН може працювати на сигнал або на відключення.

5.Захист від перевантаження

Виконується на стороні 110 кВ і 10 кВ трансформатора. Перевантаження трансформатора понад допустиму межу з витримкою часу діюче на сигнал.

6.Захист від перегріву верхніх шарів масла

Виконано за допомогою термометричного сигналізатора ТС-100. Захист діє на сигнал без витримки часу при досягненні верхніми шарами масла певної температури.

7.Обдув трансформатора

Обдув трансформатора включається при досягненні певного навантаження (по інструкції завода-виробника) або при певній температурі верхніх шарів масла.

8.Захист рівня масла

Виконується за допомогою поплавка, вбудованого в розширювач бака трансформатора. При зниженому рівні масла захист спрацьовує на сигнал.

9.МТЗ-10 кВ

Цей захист з витримкою часу діє на відключення введення 10 кВ.

10.Автоматика силових трансформаторів

У зв'язку з тим, що на стороні 110 кВ встановлені віддільники, в норимальному режимі, захисту повинні діяти на відключення вимикачів. При цьому після відключення 0Д-110 пошкодженого трансформатора вимикачі 110 кВ включаються автоматично.

11.Керування і сигналізація силових трансформаторів

Керування вимикачами живлячих ЛЕП-110 кВ, вводів 10 кВ та 35 кВ здійснюється дистанційно із щитка управління. Сигналізація положення вимикача і віддільника виконана світловою за допомогою сигнальних ламп червоного і зеленого кольорів. Невідповідність положень вимикачів і ключів керування сигналізується також за допомогою світлової миготливої сигналізації.

Виконана звукова сигналізація аварійного відключення вимикачів і звукова сигналізація обриву ланцюгів управління. Включення ОД-110 кВ проводитися вручну за допомогою важеля, а відключення може бути вироблено дистанційно зі щита управління за умови, що ВМ-10 і ВМ-35 відключені.

Вимикачі вводів 10 кВ та 35 кВ обладнані АПВ одноразового дії типу РПВ-58. Пуск АПВ здійснюється при невідповідності положення кнопки управління вимикача.

При роботі АПВ випадає прапорець Блінкер, відповідного вимикача.

Уявімо у вигляді таблиці 3.1. дію захисту та сигналізації силових трансформаторів.

Таблиця 3.1 - Дія захистів сигнализації ненормальних

режимів трансформаторів Т – 1 и Т – 2

Найменування	Дія	Т – 1	Дія	Т – 2
Газовий захист	Відкл. Сигнал	Авар. Предупр.	Відкл. Сигнал	Авар. Предупр.
Газовий захист РПН	Відкл. Сигнал	Авар. Авар.	Відкл. Сигнал	Авар. Предупр.
ДФЗ	Відкл.	Авар.	Відкл.	Авар.
МТЗ-110	Відкл. тр-ра Відкл. ВМ-35	Авар. Авар.	Відкл.	Авар.
МТЗ-10	Відкл.	Авар.	2В Відкл. тр-ра 3В Відкл. тр-ра	Авар. Авар.
МТЗ ВМ-35	Відкл.	Авар.	-	-
Т.О. ВМ-35	Відкл.	Авар.	-	-
Земляний захист ВМ-35	Відкл.	Авар.	-	-
Сигналізація
Перевантаженя	Сигнал	Предупр.	Сигнал.	Предупр.
Перегрів	Сигнал	Предупр.	Сигнал.	Предупр.
Рівень масла	Сигнал	Предупр.	Сигнал.	Предупр.

Крім перерахованих пристроїв захисту на підстанції передбачені:

1) АВР на секційному вимикачі 10 кВ.

2) АПВ фідерних ліній 10 кВ та вимикачів введення трансформаторів.

3.3 Висновки

В цілому РЗА відповідає всім вимогам, а саме надійності, швидкодії, селективності та чутливості, що диктуються ПУЕ. Слід зазначити, що в даний час через зміни загального навантаження споживчих ліній автоматика по частотному розвантаженню і розвантаження по напрузі виведена в резерв.

Релейний захист на підстанції виконана за допомогою реле електромеханічного дії. На сьогоднішній день все більш широке поширення набувають захисти на мікропроцесорній техніці, які мають ряд переваг в порівнянні з електромеханічними захистами:

- більш простий монтаж (менше витрати);

- менший займаний об'єм;

- менша споживана потужність;

- стабільність уставок (не вимагають витрат на підстроювання);

- для зміни уставок не вимагає ніякого обладнання та інструментів;

- при застосуванні комп'ютерної техніки повне переконфігурування і зміну всіх уставок можна виконати протягом однієї хвилини;

- реєстрація в пристрої часу аварії, параметрів спрацювання, осцилограми аварії значно полегшує аналіз аварійних ситуацій;

- можливість об'єднання всіх захистів комплексу РЗА І в мережу з одним пультом управління і сигналізації;

- пристрій виконує вимірювання напруги, струму, активної потужності, частоти (технічний облік);

- практично не вимагає техобслуговування.

Грунтуючись на вищесказане пропонується перехід на мікропроцесорні захисти. В даному проекті проводиться їх впровадження на:

- силові трансформатори;

- секційні вимикачі;

- відходячі фідера.