В-3. Общие требования к расчету (выбору уставок) релейной защиты

В-3. Общие требования к расчету (выбору уставок) релейной защиты

Расчет релейной защиты заключается в выборе рабочих параметров срабатывания (рабочих уставок) как отдельных реле, так и многофункциональных устройств защиты. Во всех существующих и разрабатываемых устройствах защиты должна быть предусмотрена возможность плавного или ступенчатого изменения параметров срабатывания в определенных пределах. Но только правильный выбор и установка рабочего параметра превращают «реле» в «релейную защиту»конкретной электроустановки.

Традиционно выбор рабочих уставок («настройка») РЗА производится в расчете на «наихудший случай», учитывая что неправильное действие РЗА может привести к нарушению электроснабжения. И даже при том, что действие было оформлено как заранее допущенное (см. выше), ущерб от неселективного срабатывания и, тем более, отказа РЗА может вызвать непредвиденные тяжелые последствия и для потребителей, и для электроснабжающего предприятия. По современным зарубежным данным последствия неправильных действий РЗА, в том числе по причинам неправильного выбора рабочих уставок, оцениваются в миллионах долларов США.

К сожалению, в последние годы у нас заметно уменьшился выпуск изданий, посвященных расчетам (выбору рабочих уставок срабатывания) устройств релейной защиты, в том числе устройств РЗ с относительной селективностью, используемых в распределительных сетях. Информационные материалы предприятий изготовителей устройств РЗА не приводят необходимых методических указаний и примеров расчетов, поскольку изготовитель не знает того, конкретно где будет установлено каждое устройство РЗА.

Для выполнения расчета релейной защиты (выбора рабочих уставок) прежде всего необходимы полные и достоверные местные исходные данные, к которым относятся:

первичная схема защищаемой сети и режимы ее работы (с указанием, как создаются рабочие и ремонтные режимы - автоматически или неавтоматически);

сопротивление и ЭДС (или напряжения) питающей системы для максимального и минимального режимов ее работы (или мощности КЗ);

режимы заземления нейтралей силовых трансформаторов; параметры линий, трансформаторов, реакторов и т.д.;

значения максимальных рабочих токов линий, трансформаторов и т.п. в рабочих, ремонтных и послеаварийных режимах;

характеристики электроприемников (особенно крупных электродвигателей); типы выключателей;

типы и параметры измерительных трансформаторов тока и трансформаторов напряжения с указанием мест их установки в схеме сети;

типы и параметры срабатывания (уставки) существующих устройств защиты и автоматики на смежных элементах (как питающих, так и отходящих);

типы и принципиальные схемы устройств релейной защиты и автоматики, подлежащих расчету.

Для обеспечения селективности РЗ рабочие уставки защит с относительной селективностью на смежных элементах (линиях, трансформаторах)должны быть согласованы между собой. Для максимальных токовых защит речь идет о согласовании по току (чувствительности) и по времени. Поэтому выбор  уставок следует производить, как правило, не для одного элемента, а для участка сети, причем «попарно». В каждой паре одна, например, линия и её защита будут называться «предыдущими» или нижестоящими (downstream), а другая линия (защита), расположенная ближе к источнику питания - «последующей» или вышестоящей (upstream) . В течение производства расчета пары и названия элементов будут изменяться, т.е. та РЗ, которая была вышестоящей (последующей) может стать предыдущей в паре с РЗ питающей линии (трансформатора). Выбор уставок в такой сети, таким образом, ведется от наиболее удаленного элемента по направлению к источнику питания.

При необходимости расчета уставок защиты одного вновь включаемого элемента надо согласовать выбранные уставки с уставками существующих защит, по возможности не изменяя последних. При использовании РЗ с аналоговыми реле, которые пока составляют большинство, следует избегать «сменных уставок», изменяемых в связи с изменением режима сети, так как производить смену уставок этих реле автоматически - сложно, а вручную - требует много времени и повышает вероятность ошибок в настройке защиты.

В общем случае релейная защита не должна ограничивать возможности полного использования основного электрического оборудования сети. Однако при разработке режимов работы сети, в свою очередь должны учитываться и технические возможности типовых устройств релейной защиты. Не исключено, что по результатам расчета уставок некоторые редкие режимы могут быть запрещены, чтобы не усложнять релейную защиту.

При выборе первичных схем электроустановок и сетей следует учитывать условия выполнения более простой и надежной релейной защиты и возможности предотвращения или ликвидации нарушений, обеспечиваемые автоматикой. Последнее также подчеркивает необходимость комплексного рассмотрения вопросов релейной защиты и противоаварийной автоматики сети (АПВ, АВР, делительных устройств, автоматического секционирования и др.).

Немаловажное значение имеет оформление материалов расчета релейной защиты и автоматики.

Расчет уставок должен состоять, как правило, из разделов:

1.  Исходные данные (с указанием источников информации).
2.  Расчет токов КЗ.
3.  Выбор уставок (с необходимым графическом материалом в виде схем, карт селективности и др.).
4.  Результаты расчета. Этот раздел должен содержать окончательно выбранные уставки и другие данные для регулировки (максимальные токи КЗ, коэффициенты возврата реле и т.п.).

Рекомендуется прикладывать к расчету схему сети с условными обозначениями типов релейной защиты и указанием выбранных уставок. В характерных точках сети на схеме могут быть приведены значения токов КЗ.

На основании расчета составляются задания на наладку защиты каждого из элементов сети.

Задание на наладку защиты должно содержать:

1.  наименование и технические данные защищаемого элемента (необходимые для расчета токов КЗ и уставок защиты);
2.  тип, коэффициент трансформации, схему соединения и место установки трансформаторов тока и, при необходимости, трансформаторов напряжения;
3.  номера принципиальных схем релейной защиты, автоматики и управления защищаемого элемента, дату их выпуска и наименование организации, выпустившей эти схемы (или одну общую схему);
4.  рабочие уставки основных реле тока и напряжения (с указанием номеров позиций в схеме и типов реле) в первичных и вторичных величинах, коэффициенты возврата, максимальные вторичные величины для проверки надежности работы контактной системы реле; для токовых реле, имеющих ступенчатую регулировку тока срабатывания, дополнительно указываются ориентировочные числа витков или номера контактных разъемных соединений, требующие уточнения при настройке реле; для токовых реле, имеющих обратную зависимость времени действия от тока, дополнительно указываются ток и время срабатывания, соответствующие независимой части характеристики, а при необходимости особенно точной настройки - ещё несколько контрольных точек (тока и времени) в зависимой части характеристики (например, при вынужденном уменьшении ступени селективности); для цифровых реле (терминалов) дополнительно указываются наименования времятоковых характеристик, их коды и другие параметры настройки;
5.  для аналоговых реле направления мощности задаются максимальные токи и напряжения, при которых должен отсутствовать «самоход»на срабатывание реле, мощность срабатывания (чувствительность) при угле максимальной чувствительности, значение максимального тока для проверки надежности работы контактов (формы задания для более сложных реле и панелей защиты приведены в соответствующих инструкциях по наладке);
6.  рабочие уставки вспомогательных реле: время замыкания реле времени, время срабатывания и возврата специальных промежуточных реле с замедлением действия, ток срабатывания специальных промежуточных реле и реле времени, включаемых в цепи трансформаторов тока.

В примечании к заданию могут указываться расчетные условия, для которых выбраны рабочие уставки: максимальные рабочие токи защищаемого элемента, режимы его работы и т.п. При необходимости указываются сменные уставки. В задании следует привести конкретные указания по эксплуатации устройств релейной защиты и автоматики (если таковые имеются), которые затем будут включены в инструкцию для оперативного дежурного персонала.

Задание должно быть согласовано с организацией, эксплуатирующей энергетический объект, от которого получает питание защищаемый элемент.

Все сделанные расчеты и задания на наладку должны регистрироваться в специальных журналах.

Особенности расчетов уставок срабатывания и содержания заданий на наладку цифровых устройств РЗА.

Для цифровых устройств РЗА рассчитываются и задаются уставки для каждого из имеющихся наборов уставок, один из которых может называться основным (первичным), другой - резервным (вторичным). Могут быть приняты иные названия. Необходимо указать при каких условиях и какими способами происходит перевод цифровой защиты с одного набора на другой. Для многофункциональных цифровых реле и терминалов необходимо указывать уставки для всех функций с отметкой об использовании или неиспользовании, для всех ступеней, для выбранных рабочих характеристик с обозначением их кодов. Могут быть и другие особенности, которые рассматриваются в соответствующих разделах книги. По мере развития микропроцессорной техники возможно появление новых цифровых реле и терминалов со своими особенностями, которые обязательно отмечаются в информационных материалах предприятий - изготовителей.

Для правильной организации труда специалиста по расчетам РЗА на его рабочем месте должен быть персональный компьютер (подчеркиваем: персональный),

соответствующий современным требованиям. В ПК должны храниться (и по мере необходимости корректироваться) справочные материалы, получаемые от изготовителей аппаратуры РЗА, которая используется или может использоваться на данном энергопредприятии. Здесь же должны храниться местные справочные материалы: сборник параметров основных элементов энергосистемы или электросети (постоянно корректируемый и пополняемый по мере сооружения новых линий, установки новых трансформаторов); схемы сети; таблицы максимальных рабочих токов линий и трансформаторов; карта уставок, представляющая собой упрощенную принципиальную схему сети с обозначением типов релейной защиты и автоматики и их уставок (в крупных сетях выполняют несколько карт уставок: для сетей 110, 35, 10 кВ и т.п.).

Расчетчику на рабочем месте полезно иметь небольшую личную библиотеку, в которой должен быть краткий математический справочник, современный электротехнический справочник, литература по релейной защите и автоматике электрических станций и сетей, а также список телефонов и адресов (в том числе электронных) тех организаций, где можно оперативно получить необходимую консультацию.

И, наконец, необходимо подчеркнуть, что расчеты релейной защиты требуют не только определенных знаний и навыков, но и в большой степени аккуратности и внимательности.