Дисциплины читамемые на кафедре:
«Релейная защита и автоматика систем электроснабжения»
Повреждения и ненормальные режимы работы систем электроснабжения. Основные требования к релейной защите и автоматике. Элементная база защитных и автоматических устройств.
Релейная защита линий электропередачи. Токовые защиты. Дифференциальные защиты. Дистанционные защиты. Защиты электрических сетей до 1 кВ.
Релейная защита силовых трансформаторов ГПП и цеховых трансформаторов.
Защита электродвигателей. Защита синхронных генераторов и компенсаторов.
Релейная защита электротехно-логических установок. Автоматизация систем
электроснабжения: АПВ, АВР, АЧР, АРВ, АРНТ.
Тема 1. Ведение - 4 ч.
Задачи дисциплины. Краткая история развития релейной зашиты и автоматики. Особенности электроснабжения промышленных предприятий и их влияние на выбор устройств релейной защиты и автоматики. Назначение, принципы построения и классификация устройств релейной защиты и автоматики. Перспективы развития релейной защиты и автоматики.
Повреждения и ненормальные режимы работы систем электроснабжения. Виды повреждений в сетях с глухозаземленной и изолированной нейтралью. Электрические величины, на которые реагируют устройства релейной защиты. Характер их изменения в нормальных режимах и при коротких замыканиях.
Основные требования к релейной защите. Селективность, защиты с относительной и абсолютной селективностью. Чувствительность. Быстродействие. Надежность. Резервирование защит в сетях. Структура устройств релейной защиты.
Тема 2. Элементы устройств релейной защиты и автоматики - 6 ч.
Линейные и нелинейные измерительные преобразователи синусоидальных напряжений и токов.
Измерительные трансформаторы тока в схемах релейной защиты. Назначение, схема замещения, векторная диаграмма. Погрешности трансформаторов тока. Кривые предельной кратности. Выбор трансформаторов тока для устройств релейной защиты. Типовые схемы соединения трансформаторов тока и реле.
Измерительные трансформаторы напряжения в схемах релейной защиты. Назначение, схема замещения, векторная диаграмма. Погрешности трансформаторов напряжения. Выбор трансформаторов напряжения для устройств релейной защиты. Типовые схемы соединения трансформаторов напряжения и реле.
Фильтры симметричных составляющих тока и напряжения. Блоки питания.
Реле. Их классификация. Ток срабатывания, ток возврата, коэффициент возврата реле. Электромеханические реле, их достоинства и недостатки. Электромагнитные реле, принцип действия. Работа электромагнитных реле на переменном токе. Индукционные реле, принцип действия.
Полупроводниковые элементы. Общие сведения о полупроводниковых бесконтактных элементах. Бесконтактные полупроводниковые реле и их характеристики. Источники питания устройств релейной защиты на полупроводниковых приборах. Интегральные микросхемы и их применение в релейной защите и автоматике. Общие сведения о логических элементах. Применение бесконтактных логических элементов в схемах релейной защиты и промышленной автоматики.
Микропроцессоры в релейной защите и автоматике систем электроснабжения. Требования к микропроцессорным системам. Выбор структуры вычислительной системы. Преимущества и недостатки устройств на микропроцессорных системах. Помехоустойчивость. Основные характеристики микропроцессорных систем.
Тема 3. Релейная защита линий электропередачи в сетях напряжением выше 1 кВ - 18 ч.
Токовые защиты. Максимальная токовая защита. Принцип действия и основные органы. Выбор тока срабатывания и выдержки времени. Чувствительность защиты. Схемы максимальных токовых защит, оценки и область их применения. Максимальная токовая защита на переменном оперативном токе. Максимальная токовая защита с блокировкой по напряжению.
Токовая отсечка. Принцип действия. Выбор тока срабатывания, схемы токовых отсечек. Токовая отсечка с выдержкой времени. Комбинированная отсечка по току и напряжению. Оценка, область применения токовых отсечек.
Трехступенчатая токовая защита, выбор параметров срабатывания для обеспечения селективности ее действия.
Направленная максимальная токовая защита. Назначение, основные органы, принцип действия, выбор параметров срабатывания. Индукционное реле направления мощности, векторная диаграмма, схема включения. Мертвая зона направленных защит. Схемы, оценка и область применения направленных максимальных токовых защит.
Максимальная токовая защита нулевой последовательности. Назначение, основные органы, принцип действия. Выбор параметров срабатывания. Преимущества и недостатки земляных защит. Направленная максимальная токовая защита нулевой последовательности. Особенности мощности нулевой последовательности. Схемы защит. Оценки, область применения.
Защита от однофазных замыканий на землю на землю в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью. Неселективная сигнализация при замыканиях на землю. Принципы выполнения селективных защит от замыканий на землю. Защиты нулевой последовательности, реагирующие на естественный емкостный ток. Трансформаторы тока нулевой последовательности. Схемы защит. Принципы выполнения селективных защит в сетях с компенсированной нейтралью. Схемы защит. Выбор параметров срабатывания. Сравнительная оценка защит, область применения.
Дифференциальные защиты.
Продольные дифференциальные защиты. Принцип действия продольной дифференциальной защиты. Ток небаланса. Способы повышения чувствительности и надежности защиты (БНТ, реле с торможением). Схема защиты с проводным каналом связи (ДЗЛ) и особенности ее выполнения. Оценка и область применения защит.
Поперечная дифференциальная защита. Принцип действия. Направленная поперечная дифференциальная защита параллельных линий. Ток небаланса. Выбор параметров срабатывания. Мертвая зона поперечных дифференциальных защит. Оценка, схемы и область применения.
Дистанционные защиты. Принцип действия и основные органы дистанционных защит. Функциональная схема защиты. Характеристики реле сопротивления. Выбор параметров срабатывания. Оценка и область применения дистанционных защит.
Тема 4. Защита электрических сетей напряжением до 1 кВ - 2 ч.
Требования, предъявляемые к защите сетей напряжением до 1 кВ и ее выполнение. Защита сетей плавкими предохранителями, их выбор с учетом обеспечения избирательности и чувствительности.
Защита автоматическими воздушными выключателями и их выбор. Схемы устройств защиты (расцепители), расчет их параметров. Принципы построения карты избирательности при выполнении защиты аппаратами разных типов.
Тема 5. Релейная защита цеховых трансформаторов и трансформаторов ГПП - 6 ч.
Виды повреждений и ненормальных режимов работы силовых трансформаторов и автотрансформаторов.
Токовые защиты (максимальная и отсечка) от междуфазных коротких замыканий и перегрузки. Выбор тока срабатывания и выдержек времени. Особенности токовых защит трехобмоточных трансформаторов. Схемы защит.
Газовая защита трансформаторов. Принцип действия, конструкция газового реле. Защита от реле давления. Оценка, область применения. Дифференциальная защита трансформаторов. Ток небаланса. Намагничивающий ток трансформатора. Составляющие тока небаланса. Выравнивание токов по величине и по фазе. Методы отстройки тока срабатывания защит от апериодических токов намагничивания и короткого замыкания. Схемы дифференциальной защиты трансформатора (дифференциальная токовая отсечка, защита с реле типа РНТ, защита с реле типа ДЗТ). Выбор тока срабатывания. Оценка, область применения. Особенности защиты трансформаторов, работающих без выключателей на стороне высшего напряжения.
Тема 6. Релейная защита синхронных генераторов - 4 ч.
Повреждения и ненормальные режимы синхронных генераторов. Защита генераторов от междуфазных коротких замыканий в обмотке статора. Защита генераторов от однофазных замыканий на землю в обмотке статора. Защита генераторов от витковых замыканий в обмотке статора. Защита генератора от внешних коротких замыканий. Защита генераторов от перегрузки токами обратной последовательности. Защита от замыканий на землю в цепи возбуждения (в одной и двух точках). Принцип действия. Выбор параметров срабатывания, схемы, оценка и область применения.
Тема 7. Релейная защита электродвигателей - 2 ч.
Виды повреждений и ненормальных режимов работы асинхронных и синхронных электродвигателей.
Защиты двигателей напряжением выше 1000 В. Токовые защиты от междуфазных коротких замыканий и перегрузок. Дифференциальная защита электродвигателей. Защита от замыканий на землю в обмотке статора. Защита минимального напряжения. Особенности защиты синхронных двигателей. Выбор параметров срабатывания, схемы, оценка и область применения защит.
Тема 8. Релейная защита электротехнологических установок - 1 ч.
Защита мощных выпрямительных установок. Работа устройств защиты при наличии в сети потребителей с нелинейной вольт-амперной характеристикой. Особенности защиты трансформаторов электропечных установок. Защита конденсаторных установок. Защита токопроводов.
Тема 9. Автоматика систем электроснабжения - 2 ч.
Особенности применения автоматических устройств в системах электроснабжения (АПВ, АВР, АЧР, АРВ, АРН).
АРВ на синхронных двигателях. Назначение, функциональные схемы. Законы регулирования реактивной мощности. Регулирование напряжения на шинах потребительских подстанций.
Применение АРВ (АРН) для улучшения качества напряжения у потребителей.
Автоматизированные системы контроля и управления режимом электропотребления.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
1. Андреев В. А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения.
М.: Высшая школа, 1991.
2. Чернобровов Н. В. Релейная защита. М.: Энергия, 1974.
3. Барзам А. Б. Системная автоматика. М.: Энергоатомиздат, 1989.
4. Беркович М. А., Семенов В. А. Основы автоматики энергосистем. М.: Энергия,
1981.
5. Шабад М. А. Расчеты релейной защиты в электрических распределительных сетях. М.: Энергия, 1985.
6. Гельфанд Я. С. Релейная защита распределительных сетей. М.: Энергоатомиздат,
1987.
7. Кривенков В. В., Новелла В. Н. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. М.: Энергоиздат, 1981.
Перечень методических указаний по проведению учебных занятий
1. Исследование защит цехового трансформатора. Магнитогорск: МГМА. Игуменщев В. А., Патшин Н.Т., 1995.
2. Исследование реле РНТ. Магнитогорск: МГМА. Игуменщев В. А., Патшин Н. Т., 1995.
3. Исследование схемы двухкратного АПВ. Магнитогорск: МГМА. Игуменщев В. А., Патшин Н. Т., 2000.
4. Исследование схем АВР. Магнитогорск: МГМА. Игуменщев В. А., Патшин Н. Т., 2000.
5. Релейная защита и автоматика понизительной подстанции промышленного предприятия – методические указания к курсовой работе. МГТУ, Игуменщев В. А., Олейников В. К., 2000.
6. Альбом схем релейной защиты и автоматики понизительной подстанции промышленного предприятия. МГТУ, Игуменщев В. А., Патшин Н. Т., 2001.
Ведущие преподаватели: Игуменщев В.А., Патшин Н.Т.
.
