Релейная защита ЛЭП

Назначение и виды релейной защиты линий электропередач

Действия устройств релейной защиты организовываются по принципу непрерывной оценки технического состояния отдельных контролируемых составляющих электроэнергетической системы. По способу обеспечения селективности различают релейную защиту с относительной и абсолютной селективностью. При абсолютной селективности устройства защиты срабатывают только при коротком замыкании на защищаемом участке системы. Защита с относительной селективностью предполагает запуск и срабатывание устройств при коротком замыкании не только на защищаемом участке, но и на смежных. Все защиты также делятся на:

1. Основные, которые предназначены для работы при всех видах короткого замыкания в границах всего защищаемого элемента или участка со временем, которое меньше других защит.
2. Резервные, предназначенные для работы вместо основной защиты в случае ее отказа.

Наличие резервной релейной защиты в линиях электропередач является обязательным требованием. В некоторых система применяются дополнительные устройства защиты, которые выполняют вспомогательные функции, например, защиту «мертвых» зон.

При повреждении изоляции любого элемента воздушной или кабельной линии электропередач, напряжение, которое было приложено к ним, создает электрический ток утечки или короткого замыкания через поврежденный участок. Причинами такого нарушения могут факторы, которые могут самоустраниться или продолжить разрушительное действие. Повреждения линий электропередач может стать причиной большого материального ущерба энергетическим предприятиям. Ток, возникающий при коротких замыканиях, обладает большой тепловой энергией, которая может сжечь провода подводящих линий и разрушить силовое электрооборудование на питающих подстанциях. Поэтому все повреждения линий электропередач необходимо быстро ликвидировать. Достигнуть этого можно за счет снятия напряжения с поврежденного участка (линии) на стороне питания. Основная функция устройств релейной защиты линий электропередач заключается в отслеживании технического состояния объекта защиты и, в случае возникновения аварийной ситуации, в снятии напряжения со стороны питания.

Устройства релейной защиты линий электропередач

Для того, чтобы отслеживать электрические параметры линий необходимо наличие специальных органов измерения, контролирующие отклонения нормального режима работы. В линиях электропередач данная функция возлагается на измерительные трансформатор, которые подразделятся на:

1. Трансформаторы тока.
2. Трансформаторы напряжения.

Важным элементом системы релейной защиты линий является реле, выполняющий две основные функции. Первая функция заключается в отслеживании качества контролируемого параметра, например, электрического тока. Вторая функция заключается в переключении собственных контактов при достижении порога срабатывания и поддержании их в таком положении до тех пор, пока контролируемая величина не вернется к нормальному значению.

Приборы релейной защиты могут контролировать мощность на основе показаний измерительных трансформаторов. Для этого используются известные формулы и соотношения активной, полной и реактивной мощностей. Реле, работающие в состав релейной защиты линий электропередач учитывают колебания направлений мощности и могут быть настроены на срабатывание в случае достижения критической величины.

В состав релейной защиты также входят устройства, которые способны оценивать расстояние до места повреждения линии. Их действие основано на замере электрического сопротивления, в их работе тоже используются измерительные трансформаторы. Для измерения сопротивления применяется выражение закона Ома, которое описывается для поврежденного участка. Для того, чтобы поддерживать стабильность периода колебаний электрического тока, которые передается по линии электропередачи, используется реле контроля частоты. Работа этих устройств основана на принципе сравнения эталонной синусоиды, которая вырабатывается генератором с частотой, получаемой из измерительных трансформаторов. После обработки двух сигналов реле частоты определяется качество контролируемой гармоники и, когда достигается пороговое значение, меняет положение контактной системы.

В состав релейной защиты также входят логические релейные схемы, в состав которых входят реле, функционирующие от дополнительного источника тока или напряжения, называемые оперативными, а питаемые ими цепи оперативными. Реле, которые работают в оперативной цепи называют промежуточными. Они получают сигнал от измерительного устройства и передают исполнительным органам, которыми могут быть соленоиды, выходное реле, электромагниты отключения и включения. В состав логической схемы релейной защиты очень часто вводится задержка по времени с целью обеспечения принципа селективности и формирования правильной очередности выполняемого алгоритма. Данная функция выполняется реле времени, оборудованным часовым механизмом.

Последней составляющей релейной защиты линий электропередач является выходная цепь. Данные цепи формируют порядок работы выключателей, а также определяют взаимодействие со смежными присоединениями и устройствами.