МинистерствообразованияинаукиРоссийскойФедерации
Федеральноеагентствопообразованию
Южно-Российскийгосударственныйтехническийуниверситет
(Новочеркасскийполитехническийинститут)
В.А.Аллилуев,е.Д.Берёзкин,с.Ю.Берёзкина релейнаязащитаэлектрическойсети
Учебноепособие
Новочеркасск2008
2
УДК:621.316.9(075.8)
ББК65.305.142
А45
Рецензенты:доктортехническихнаук,профессорИ.И.Надтокадоктортехническихнаук,профессорН.И.Цыгулёв
АллилуевВ.А.,БерёзкинЕ.Д.,БерёзкинаС.Ю.
А45 Релейнаязащитаэлектрическойсети:учеб.пособие/
Юж.-Рос.гос.техн.ун-т(НПИ).–Новочеркасск:ЮРГТУ,
2008.–92с.
Вучебномпособиирассмотреныконцептуальныеосновыпо-строенияустройстврелейнойзащитыэлектрическойсети,атакжевопросыихпримененияипрактическогоисполнения.Приведенырасчётныевыражениядлявычисленияосновныхпараметровфунк-ционированияустройстврелейнойзащиты.
Учебноепособиеотражаетсодержаниедисциплины“Электро-энергетика.Релейнаязащита”иможетбытьиспользованоприпод-готовкестудентовспециальностей14020565“Электроэнергетиче-
ские системы и сети”, 14020465 “Электрические станции”,
14020365“Релейнаязащитаиавтоматизацияэлектроэнергетиче-
скихсистем”,14021165“Электроснабжение”,атакжебакалавровпонаправлению14020062“Электроэнергетика”.
УДК621.316.9(075.8)
©Южно-Российскийгосударственныйтехническийуниверситет(Новочеркас-скийполитехническийинститут),2008
©Аллилуев В.А., Берёзкин Е.Д.,
БерёзкинаС.Ю.,2008
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава1.Основныепринципыпостроения
-
РЕЛЕЙНОЙЗАЩИТЫ
7
1.1.
Назначениерелейнойзащиты
7
1.2.
Основные требования, предъявляемыеройствамрелейнойзащиты
к
уст-
8
1.3.
Видыустройстврелейнойзащиты
11
1.4.Структурныечастииосновныеэлементыуст-
ройстврелейнойзащиты 12
Глава2.ПЕРВИЧНЫЕИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕПРЕ-ОБРАЗОВАТЕЛИ–ТРАНСФОРМАТОРЫТОКАИНАПРЯЖЕНИЯ 16
2.1.Измерительныетрансформаторытока 16
2.2.Требованиякточностиработытрансформато-
ровтока 19
2.3.Схемысоединениятрансформаторовтокаице-
пейтоказащиты 21
2.4.Измерительныетрансформаторынапряжения 23
2.5.Схемысоединенияобмотоктрансформаторовнапряжения 26
Глава3.МАКСИМАЛЬНАЯТОКОВАЯЗАЩИТА 28
3.1.Принципдействиязащиты 28
3.2.Схемымаксимальнойтоковойзащиты 30
3.3.Выборпараметровсрабатываниямаксимальнойтоковойзащиты 32
3.4.Токоваяотсечка 36
3.4.1.Токоваяотсечканалинияхсодностороннимпитанием 36
3.4.2.Токоваяотсечканалинияхсдвухстороннимпитанием 38
3.4.3.Сочетаниетоковойотсечкисмаксимальнойто-
ковойзащитой 40
3.5.Максимальнаятоковаянаправленнаязащита 40
Глава4.ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯТОКОВАЯ
ЗАЩИТА 43
4.1.Назначениеиосновныевидызащиты 43
4.2.Принципдействиядифференциальнойтоковойзащиты 43
4.3.Особенности выполнения дифференциальнойтоковойзащитыэлементовэлектрическойсети 47
4.3.1.Дифференциальнаятоковаязащитатрансфор-
маторов 47
4.3.2.Дифференциальнаятоковаязащитагенераторов51
4.3.3.Дифференциальная токовая защита сборныхшин 53
Глава5.ДИСТАНЦИОННАЯЗАЩИТА 57
5.1.Назначениеипринципдействия 57
5.2.Принципывыполнениядистанционныхзащит 59
5.2.1.Выборвходныхвоздействующихвеличиниха-рактеристикавременисрабатываниярелесо-противления 59
5.2.2.Схемыихарактеристикисрабатываниярелесо-
противления 65
5.3.Выборпараметровсрабатываниядистанцион-
нойзащиты 72
Глава6.ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕЗАЩИТЫ 77
6.1.Назначениеивидывысокочастотныхзащит 77
6.2.Принципывыполненияиработавысокочастот-
нойчастизащиты 77
6.3.Направленнаязащитасвысокочастотнойбло-
кировкой 80
6.4.Дифференциально-фазнаявысокочастотнаяза-
щита 84
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК 90
ВВЕДЕНИЕ
Назначениемустройствавтоматики,устанавливаемыхвэнергосистемах,является:
–быстроеотключениеповрежденногоэлемента;
–прекращениененормальныхрежимовработы(например,
перегрузки)элементовэнергосистемы;
–быстроевосстановлениеэлектропитанияпотребителей,автоматическиотключенныхотисточникапитаниявслед-ствиевозникшеговэнергосистемеповреждения;
–поддержаниеназаданномуровненапряженияупотреби-
телей;
–пускиостановсинхронныхмашин;
–отключениечастипотребителейпривозникновенииде-фицитаактивноймощностивэнергосистеме,откоторойсистемаэлектроснабженияполучаетпитание,иихвклю-чениепослеликвидациидефицита.
Историческипервымиинаиболеемногочисленнымиуст-
ройствамиавтоматикиявляютсяустройстварелейнойзащиты,
отключающиеповрежденныйэлементотисточникапитания.
Приотключенииустройствомрелейнойзащитыодногоизэлементовэнергосистемы,напримерлинииилисиловоготранс-форматора,частьпотребителейэлектроэнергииобесточиваются.Восстановлениепитаниятакихпотребителейосуществляется,какправило,автоматическиустройствамиавтоматическогоповторноговключения(АПВ)илиавтоматическоговключениярезервногопитанияиоборудования(АВР).
Поддержаниезаданногоуровнянапряженияобеспечиваетсявоздействиемнавозбуждениеустановленныхвсистемесин-хронныхмашин(синхронныхгенераторов,синхронныхдвига-телейисинхронныхкомпенсаторов),изменениемкоэффициентатрансформациипонижающихсиловыхтрансформаторовиливключениемиотключениемсекцийбатарейконденсаторов.Ре-гулированиенапряжениявэнергосистемепроводитсявоснов-номавтоматически,длячегосинхронныемашиныоборудуют-сяустройствамиавтоматическогорегулированиявозбуждения(АРВ),силовыетрансформаторы–устройствамиавтоматиче-скогорегулированиякоэффициентатрансформации(АРКТ),а
батареиконденсаторов–устройствамиавтоматическогоуправ-
лениявключениемиотключениемсекцийэтихбатарей(АУБК).
Появлениедефицитаактивноймощностивэнергосистемевызываетпонижениечастоты.Наличиебольшогодефицитаак-тивноймощностиможетпривестиклавинообразномусниже-
ниючастотыиразвалуэнергосистемы,врезультатечегоможет
прекратитьсяэлектропитаниевсехпотребителей.Поэтомуба-лансгенерируемойипотребляемойактивныхмощностейвэнергосистемеприотсутствиинеобходимыхрезервовможетбытьвосстановленлишьпутемотключениячастименееответ-ственныхпотребителей.Этазадачарешаетсяспомощьюуст-ройствавтоматическойчастотнойразгрузки(АЧР),устанавли-ваемыхнаподстанциях.ОтключенныеустройствамиАЧРпо-требители,послеликвидациидефицитаактивноймощностиивосстановлениянормальногозначениячастотывэнергосистеме,автоматическивключаютсявработуустройствамичастотногоАПВ(ЧАПВ).
Всеперечисленныевышеустройстваотносятсякустройст-вамлокальнойавтоматики,таккаконивоздействуютнаотдель-ныеэлементыэнергосистемыпозаранеезаданномуалгоритмувнезависимостиотрежимаработыдругихэлементовэнерго-системы.Существуеттакжеобщесистемнаяавтоматика,под-держивающаявнормальномрежимеработыэнергосистемытребуемыезначениячастоты,напряжениявузлахэнергосисте-мы,перетоковактивнойиреактивноймощности,атакжеавто-матика,предотвращающаяразвитиеаварийныхпроцессоввэнергосистеме–противоаварийнаяавтоматика(ПА).
Управлениеэнергосистемойосуществляетдиспетчер,кото-рыйнаоснованииданныхотекущемсостояниипринимаетре-шения,соответствующиесложившейсяситуации.Дляуправле-
нияэнергосистемойдиспетчерспомощьютелемеханикиполу-
чаетинформациюопараметрахрежимаэнергосистемы(перето-кахмощности,токах,напряжениях)иположениивыключате-лей.
Вданномучебномпособиирассмотреныконцептуальныеосновыпостроенияустройстврелейнойзащитыэнергосистемкаксотносительной,такисабсолютнойселективностью.
Глава1
ОСНОВНЫЕПРИНЦИПЫПОСТРОЕНИЯРЕЛЕЙНОЙЗАЩИТЫ