Распределение и автоматизация - введение
Философия защиты „АББ"
Поставляя защитные реле в более чем 70 стран, „АББ" полностью понимает необходимость различной философии защиты как результат местного законодательства, экологических требований и технического опыта.
Главной целью системы защитных реле является выявление каждого ненормального состояния энергетической системы или ее компонентов. На основании полученной информации защитная система инициирует восстановительные мероприятия, которые возвращают систему в нормальный режим работы. Релейная защита не предупреждает возникновение повреждений сети, а активизируется только тогда, когда в энергетической системе произойдет какое-то отклонение. Однако тщательный выбор защитных функций и методов улучшает производительность и надежность защитной системы, благодаря чему снижаются последствия повреждения сети, и предупреждает от развития аварии на здоровые части сети.
Преимущества комплексной защитной системы
Необходимо уделять внимание скорости работы, чувствительности, селективности и надежности защитной системы. Имеется строгая корреляция между рабочей скоростью защитной системы и ущербом и повреждением в результате сетевого КЗ. Автоматизация подстанций обеспечивает дистанционное управление и возможности мониторинга, которые ускоряют локализацию повреждений и возобновление поставки энергии. Быстрое срабатывание защитных реле сводят также к минимуму пики нагрузок после повреждения, которые вместе с падением напряжения повышают опасность расширения аварии на здоровые части сети. Чувствительность защиты должна быть адекватной для определения относительно высокого количества повреждений при замыкании на землю и токов короткого замыкания в самых отдаленных частях сети. Надежная селективность является существенной для ограничения потерь поставки энергии на минимальную область, а также для того, чтобы можно было надежно обнаружить неисправную часть сети. Восстановительные мероприятия, таким образом, могут быть направлены на поврежденную часть сети, и поставка энергии может быть восстановлена как можно скорее. Защитная система должна иметь высокую степень надежности. Это также означает, что в случае, если, например, произойдет отказ выключателей, повреждение будет устранено с помощью запасной защиты. Автоматизирование распределительных подстанций (SA) позволяет обслуживающему персоналу отлично управлять ею. Помимо этого, система SA улучшает качество энергии передающей и распределительной сети при нормальной работе, но особенно, в аварийной ситуации и во время технического обслуживания распределительной подстанции. Система SA или SCADA привносит множество преимуществ цифровой технологии в защиту и управление сетью. Установка терминалов и настройка параметров с помощью легкого и безопасного доступа с рабочего места персонала.
Монофункциональные и мультифункциональные терминалы
Правильные защитные методы и комплексное функционирование повышают эксплуатационные качества защитной системы. Определение комплексной функциональности изменяется с требованиями защищаемой сети. В то время как монофункциональные реле защиты достаточны для некоторых простых сетей, для более сложных сетей требуется современные мультифункциональные реле.
Монофункциональные реле содержат комплект защитных функций для отдельных типов линий. К главным преимуществам этих реле относится разнообразие видов и цена. Одно или несколько монофункциональных реле обеспечивают достаточную защиту в большинстве случаев. Мультифункциональные терминалы включают в себя многочисленное количество защитных функций, отвечающих всем возможным потребностям. Кроме того, они включают в себя управление, измерение, мониторинг качества энергии и функции мониторинга состояния. Использование одного единственного IED, содержащего все эти функции, повышает удобство и простоту системы, снижает затраты и уменьшает потребность подключений к КРУ.
Защита линии Общие положения
Защитные функции можно разделить на две большие группы: (1) защитные функции, которыми оснащен выключатель аварийного фидера при коротком замыкании, замыкание на землю; (2) защитные функции, которые осуществляют мониторинг эксплуатации линии и остальной части сети, т.е. напряжение, частоту и функции защиты от перегрузки (аварийная сигнализация/ отключение).
Основными требованиями защитной системы являются соответствующие чувствительность и рабочая скорость, принимая при этом во внимание минимальные и максимальные токи КЗ в месте установки IED, селективность, противотоки, а также тепловую и механическую нагрузку линий после места установки реле. Во многих случаях вышеуказанные требования могут быть выполнены функцией измерения многократными ступенями с ненаправленных/ направленных токов или сопротивления. Целью защитной системы от повышения и понижения напряжения сети является мониторинг его уровня. Если уровень напряжения отклонится от искомого значения более чем на допустимый предел в течение установленного срока продолжительности, то защитная система напряжения ограничит срок продолжительности неестественного состояния и вызванных нагрузок. Для предотвращения более крупных выходов из строя в результате изменения частоты подстанции обычно оснащаются защитными реле падения частоты, которые по очереди производят сброс нагрузки.
Это только несколько примеров главных защитных функций для фидеров. Более подробная информация изложена в технической документации защитных реле ,,АББ".
Применение и свойства
В зависимости от требований надлежащий тип IED может быть выбран и конфигурирован таким образом, чтобы могло быть найдено общее решение для различных типов фидеров. Обычно требуемые защитные функциональности вышеуказанных типов фидеров очень отличаются в зависимости, например, от характеристики источников тока КЗ и типов современных функций, которые могут быть необходимы для выполнения основных требований защитного применения. Далее приводится несколько примеров для иллюстрирования уровней требований.
Рекомендуемые изделия
,,АББ" поставляет большой диапазон защитных реле и терминалов для выполнения требований каждого индивидуального применения. Для применения со стандартными требованиями и основной потребностью дополнительных характеристик очень хорошим выбором являются устройства REF 610, REX 521. Для применения с более высокими функциональными требованиями должны выбираться мультифункциональные терминалы REF 54_.
Рис. 1: Сравнивание фидеров со стандартными и высокими требованиями
Рис. 2: Типичный стандартный фидер
Рис. 3: Типичный фидер с высокими требованиями
Распределение и автоматизация
Защита трансформатора Общие положения
Рис. 4: Типичная стандартная защита трансформатора
Трансформатор является важным компонентом и одним из наиболее дорогостоящих индивидуальных устройств распределительной сети. Из-за высокой полезности силового трансформатора очень важно предотвращение повреждений в распределительной системе. Несмотря на то, что качественные трансформаторы мощности являются высоконадежными, иногда происходят пробои изоляции. Эти повреждения, появляющиеся как КЗ или замыкания на землю, вызывают значительное повреждение обмотки и сердечника трансформатора. Поломка пропорциональна времени отключения неисправности, поэтому трансформатор должен быть отключен как можно быстрее. Трансформатор необходимо отправить в мастерскую для ремонта, что представляет собой очень сложный процесс с точки зрения времени. Всегда является сложной работа сети, где силовой трансформатор выведен в ремонт. Поэтому, поломка силового трансформатора часто вызывает несколько другое повреждение системы, чем КЗ линии, которую можно устранить обычно быстро. Очень важно, чтобы для определения поломок трансформаторов и инициирования выключения было использовано быстрое и надежное защитное реле. Размер, уровень напряжения и важность силового трансформатора определяют диапазон и выбор используемого оборудования мониторинга и защиты для ограничения разрушений при возможном КЗ. При сравнивании общих затрат на силовой трансформатор, a также затрат, вызванных неисправностью трансформатора, затраты на защитную систему остаются незначительными.
Применение и свойства
„АББ" разделяет трансформаторные применение на стандартное применение защиты трансформатора и применение защиты трансформатора с повышенными требованиями. Основные уровни функциональности приводятся ниже:
Основные требования (типично < 1 МВА)
Внезапное давление - реле (Buchholz)
Дифференциальная токовая защита
Максимальная токовая защита
Защита от замыкания на землю
Защита от перегрузки
Защита от не симметрии
Мониторинг уровня масла
Высокие требования (типично > 5 МВА)
Внезапное давление - реле (Buchholz)
Дифференциальная токовая защита
Максимальная токовая защита
Защита ограниченного замыкания на землю (REF)
Защита от перегрузки
Защита от не симметрии
Защита от повышения /падения напряжения
Защита от повышения/снижения частоты
Мониторинг уровня масла
Рекомендуемые изделия
Рис. 5: Типичная защита трансформатора с высокими требованиями
Трансформаторные терминалы RET 541/ 543/545 спроектированы для комплексной защиты, управления, измерения и контроля двух обмоточных силовых трансформаторов и мощных блоков генератор - трансформатор в распределительных сетях предприятий. Они подходят для применения там, где требуется управление переключением регулировки напряжения под нагрузкой. Функциональность для стандартной защиты трансформатора обеспечена в терминале REF 542plus.
Защита двигателя Общие положения
От защиты двигателя обычно ожидается обеспечение максимальной токовой защиты, защиты от не симметрии, защиты от замыкания на землю и защиты от короткого замыкания. Однако основной проблемой для двигателей является тепловая защита, потому что перегрев представляет собой наибольшую опасность для двигателя.
Рис. 6: Типовая стандартная защита двигателя
Для двигателей требуется защита не только от электрических неисправностей, но и от любого неправильного способа их эксплуатации. Решение „АББ" направлено на современную тепловую защиту, которая предохраняет от неправильного применения двигателей. Тепловая защита необходима для защиты двигателя, как при кратковременной, так и при длительной перегрузке и, таким образом, очень важна для эксплуатации двигателя. Кратковременные состояния перегрузки могут появиться во время запуска двигателя. Имеется четыре ключевых элемента тепловой защиты двигателя. (1) Защита от тепловой перегрузки является самой важной защитной функцией двигателя, так как осуществляется мониторинг тепловой нагрузки и запоминается связанные события. (2) Накопительный счетчик времени разгона, поддерживающий защиту от перегрузки, ограничивает количество последующих холодных запусков. (3) За тепловой нагрузкой во время любого отдельного пуска осуществляется мониторинг функцией контроля пуска, которая защищает двигатель от состояний блокировки ротора и слишком длинного временем разгона. (4) Четвертым элементом тепловой защиты двигателя является тепловая защита, основанная на датчиках RTD (омический температурный детектор). Так как датчики RTD измеряют температуру обмотки статора, подшипников и т.д. непосредственно, данный тип защиты особенно полезный, если не работает система охлаждения двигателя.
Неправильное использование работающих двигателей не обязательно приведет к его повреждению, но сократит срок службы. Поэтому надежная и всесторонняя система защиты двигателя не только защищает его, но и продлевает срок службы двигателя, что способствует улучшению возврата инвестиций.
Применение и свойства
Благодаря комплексному коммуникационному протоколу, включая широко применяемые промышленные протоколы, такие как, например Modbus RTU/ASCII и Profibus DP, защитные реле двигателей и терминалы ,,АББ" могут легко интегрироваться в различные системы управления.
Рекомендуемые изделия
Рис. 7: Типовая защита двигателя с высокими требованиями
REM 610 спроектирован для защиты стандартных средних и крупных асинхронных двигателей высокого напряжения широкого диапазона применений. Типичный размер защищенных двигателей находится в диапазоне от 500 кВт до 2 МВт. REX 521 и REF 542plus годятся в том случае, когда, кроме защиты двигателя, необходимо иметь функциональный контроль. Защитные терминалы машин REM 543/545 обеспечивают высокую конечную защиту, включая дифференциальные защиты для всех размеров асинхронных и синхронных двигателей.
