Шкаф релейной защиты и автоматики (Шкаф РЗиА)

Назначение:
Шкафы и устройства релейной автоматики (защиты) РЗА применяются для обеспечения управления, автоматики, защиты, контроля, измерения параметров и сигнализации энергетических объектов (трансформаторных подстанций, трансформаторов, автотрансформаторов, генераторов, блоков генератор-трансформатор, линий электропередач) напряжением 35...330 кВ строящихся и модернизируемых энергосистем, а также для замены устаревших или вышедших из строя панелей серий ЭПА, ЭПЗ, ЭПО, ЭПУ.

Основные сферы применения шкафов:

Защита силовых трансформаторов
Защита автотрансформаторов
Защита шин и ошиновок
Защита генераторов и блоков генератор-трансформатор
Защита, автоматика и управление силовыми выключателями
Защита, автоматика и управление секционным (шино-соединительным) выключателем
Защита, автоматика и управление обходным выключателем
Резервирование отказа выключателя (УРОВ)
Локальная противоаварийная автоматика (АЛАР, АОПН, АВР, АЧР и т.п.)
Центральная сигнализация
Защита шунтирующих ректоров
Защита батарей статических конденсаторов.

Шкафы релейной защиты и автоматики обеспечивают:

Селективное и своевременное срабатывание при повреждении защищаемого элемента системы электроснабжения;
Внешняя программируемая индикация;
Функции управления (синхронизация, АПВ);
Предупредительная и аварийная сигнализация;
Регистрацию аварийных событий и запись осциллограмм;
Оперативную блокировку разъединителей и заземляющих ножей (ОБР);
Постоянные и непрерывные измерения (U, I, P, Q, S, f и Cos φ);
Определение места повреждения на ВЛ (ОМП);
Передачу информации в АСУТП по стандартным протоколам (МЭК 60870-5-103, МЭК 60870-5-104, МЭК 61850).

Функции и особенности:

Шкафы релейной защиты и автоматики обеспечивают:

Селективное и своевременное срабатывание при повреждении защищаемого элемента системы электроснабжения;
Внешняя программируемая индикация;
Функции управления (синхронизация, АПВ);
Предупредительная и аварийная сигнализация;
Регистрацию аварийных событий и запись осциллограмм;
Оперативную блокировку разъединителей и заземляющих ножей (ОБР);
Постоянные и непрерывные измерения (U, I, P, Q, S, f и Cos φ);
Определение места повреждения на ВЛ (ОМП);
Передачу информации в АСУТП по стандартным протоколам (МЭК 60870-5-103, МЭК 60870-5-104, МЭК 61850);

Шкафы и панели РЗА применяются как устройства основной и/или резервной защиты линий электропередачи напряжением 110...220 кВ с односторонним или двусторонним питанием, или как устройства защит линий электропередачи напряжением 330 кВ, где не предусматривается ОАПВ, и в которых электромагнитные переходные процессы мало отличается от процессов на линиях 220 кВ. Шкафы и панели позволяют выполнять функции автоматики и управления высоковольтными выключателями.
В шкафах и панелях устанавливаются от одного до трех микропроцессоров , аппараты оперативного управления, устройства для тестирования/испытаний, сигнализации, а также устройства для организации каналов связи с АСУ. Комплекты в шкафах и панелях конструктивно независимы друг от друга, имеют независимые органы управления и ряды зажимов. Автоматика РПН может быть выполнена на базе устройств различных изготовителей, тип которых определяется при заказе.
Дешунтирование электромагнитов отключения высоковольтных выключателей при срабатывании защит осуществляется при помощи встроенной в шкафы или в устройства аппаратуры дешунтирования.

Конструкция:
Шкафы РЗА выполняются на базе стандартной металлоконструкции с габаритными размерами 2200*800*600 мм (подставка 100). Шкафы предназначены для двухстороннего обслуживания. На передней двери шкафов расположены аппараты оперативного управления и сигнальные элементы. Терминалы расположены на плите за передней дверью. Для контроля состояния сигнальных элементов терминалов на передней двери шкафов предусмотрено окно. С задней стороны шкафов расположены ряды зажимов, доступ к которым возможен при открытой задней двери. ряды зажимов выполнены индивидуальными для каждого комплекта и располагаются на левой или правой боковинах.
Масса шкафов зависит от типо-исполнения. Корпус шкафа покрыт порошковой эмалью.

Шкафы соответствуют требованиям ГОСТ и МЭК по электромагнитной совместимости и помехозащищенности.

Изготовление и поставка панелей серии РЗА осуществляется:
- отдельными панелями;
- щитами;
- полным комплектом панелей РЗА для подстанций и обратных концов.

Условия эксплуатации:

Климатическое исполнение и категория размещения: УХЛ 4;
Степень защиты: IP 31;
Температура окружающей среды: от -10 до +40 ?C
В эксплуатации должны быть обеспечены условия нормальной работы аппаратуры РЗА и вторичных цепей (допустимая температура, влажность, вибрация, отклонения рабочих параметров от номинальных, уровень помех и др.)
Все случаи срабатывания и отказа срабатывания устройств РЗА, а также выявляемые в процессе их эксплуатации дефекты должны тщательно анализироваться и учитываться в установленном порядке службами РЗА. Выявленные дефекты должны быть устранены. В каждом случае неправильного срабатывания или отказа срабатывания устройств РЗА, а также о выявленных дефектах схем и аппаратуры вышестоящая организация, в управлении или ведение которой находится устройство, должна быть проинформирована. На панелях РЗА и шкафах двустороннего обслуживания, а также на панелях и пультах управления на лицевой и оборотной сторонах должны быть надписи, указывающие их назначение в соответствии с диспетчерскими наименованиями.

Релейная защита:

Релейная защита (РЗ) - это важнейший вид электрической автоматики, которая необходима для обеспечения бесперебойной работы энергосистемы, предотвращении повреждения силового оборудования, либо минимизации последствий при повреждениях. РЗ представляет собой комплекс автоматических устройств, которые при аварийной ситуации выявляют неисправный участок и отключают данный элемент от энергосистемы.
Во время работы РЗ постоянно контролирует защищаемые элементы, чтобы своевременно зафиксировать возникшее повреждение (или отклонение в работе энергосистемы) и должным образом отреагировать на случившееся.
При аварийных ситуациях релейная защита должна выявить и выделить неисправный участок, воздействуя на силовые коммутационные аппараты, предназначенные для размыкания токов повреждения (короткого замыкания, замыкания на землю и т.д.).
Релейная защита сопряжена с иными видами электрической автоматики, которые позволяют сохранять бесперебойную работы энергосистемы и электроснабжения потребителей.
На данный момент отрасль релейной защиты активно развивается и расширяется, уже сейчас используется микропроцессорная аппаратура и компьютерные программы не только для защиты, но и для комплексного управления оборудованием и системой в целом.

Принципы построения релейной защиты:

Существует несколько видов реле, каждый из которых соответствует характеристикам электроэнергии (в данном случае – реле тока, напряжения, частоты, мощности и т.д.). Такая система отслеживает несколько показателей, выполняя непрерывное сравнение величин с ранее определенными диапазонами, которые называются уставки.
В том случае, когда контролируемая величина превышает установленную норму, соответствующее реле срабатывает: тем самым осуществляя коммутацию цепи путем переключения контактов. В первую очередь, такие действия касаются подключенной логической части цепи. В соответствии с выполняемыми задачами эта логика настраивается на определенный алгоритм действий, оказывающих влияние на коммутационную аппаратуру. Возникшая неисправность окончательно ликвидируется силовым выключателем, прерывающим питание аварийной схемы. В любой релейной защите и автоматике настройка измерительного органа выполняется с учетом определенной уставки, разграничивающей зону охвата и срабатывания защитных устройств. Сюда может входить только один участков или сразу несколько, состоящих из основного и резервных.
Реакция защиты может проявляться на все повреждения, которые могут возникнуть в защищаемой зоне или только на отдельно взятые отклонения от нормального режима работы.
В связи с этим, защищаемый участок оснащен не одной защитой, а сразу несколькими, дополняющими и резервирующими друг друга. Основные защиты должны воздействовать на все неисправности, возникающие в рабочей зоне или охватывать их значительную часть. Они обеспечивают полную защиту всего участка, находящегося под контролем и должны очень быстро срабатывать при возникновении неисправностей. Все остальные защиты, не подходящие под основные условия, считаются резервными, выполняющими ближнее и дальнее резервирование. В первом случае резервируются основные защиты, работающие в закрепленной зоне. Второй вариант дополняет первый и резервирует смежные рабочие зоны на случай отказа их собственных защит.

Устройства релейной защиты и автоматики:

Устройства релейной защиты в первую очередь разделяют по роду величины, на изменение которой УРЗА должны реагировать. Самые простые из них используют измеренные ток, напряжение, частоту. Помимо непосредственно измеренных для определения повреждений могут использоваться расчетные величины, такие как сопротивление или мощность, токи и напряжения прямой, обратной, нулевой последовательности, гармонические составляющие, углы между токами и напряжениями и пр. Также современная техника позволяет осуществить функции РЗ, реагирующие на скорость изменения измеренных или расчетных параметров, что позволяет, например, отличить короткое замыкание в сети от качаний по скорости изменения сопротивления сети.
Во вторую очередь функции устройств релейной защиты и автоматики разделяют по принципу действия на максимальные – реагирующие на возрастание значения заданного критерия, и минимальные – действующие, соответственно, при снижении величины, свидетельствующем о повреждении. Например, максимальные токовые защиты (МТЗ) и защиты минимального напряжения (ЗМН).
По назначению защиты разделяют в зависимости от порядка действия при коротком замыкании.
Основными являются защиты, реагирующие на КЗ в первую очередь, они имеют минимальное время срабатывания и имеют зону действия, полностью охватывающую элемент сети (трансформатор, ЛЭП). Как правило, на ответственных участках в качестве основных используют защиты с абсолютной селективностью.
Соответственно, резервные защиты отключат повреждение участка сети или оборудования при отказе основных защит или выключателя с большим временем срабатывания. Такие защиты также разделяют на устройства ближнего и дальнего резервирования. Ближнее резервирование обеспечивается за счет установки резервного комплекта защит вместе с основным, отключения поврежденного оборудования при внутреннем КЗ. Тот же комплект РЗА осуществляет функцию дальнего резервирования теми ступенями защиты, зона действия которых охватывает смежные участки сети.
В качестве примера приведем типовой комплект защит ВЛ-110 кВ, где в качестве основной защиты устанавливается дифференциальная защита линии (ДЗЛ) или дифференциально-фазная защита (ДФЗ) с абсолютной селективностью, ближнее резервирование реализуется первыми ступенями комплекта ступенчатых защит (КСЗ), более чувствительные ступени которого выполняют дальнее резервирование.
Кроме того, иногда применяется термин дополнительная защита - это устройства РЗ частично дублирующие функции основной защиты, как правило, выполняются на другом принципе и действуют одновременно с основной защитой. Например, газовая защита трансформатора, отключающая повреждения внутри бака трансформатора при снижении уровня или интенсивном движении масла в расширителе.

Процесс создания ВЛ осуществляется на основании утвержденных Схем развития распределительных электрических сетей, содержащих технические решения, технико-экономические и финансовые показатели предлагаемой к строительству ВЛ.

Перейти в другие разделы:

Вернуться к списку