Защита и автоматика электроэнергетических систем (2460,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

УДК 621.316.9(075) ББК 31.27-051я73 Н62 Рецензенты: А. А. Кузнецов, д. т. н., профессор Омского государственного университета путей сообщения; К. В. Хацевский, д. т. н., доцент Омского института водного транспорта Н62 Никитин, К. И. Защита и автоматика электроэнергетических систем : учеб. пособие / ISBN 978-5-8149-3436-9 Изложены основные положения релейной защиты и автоматики электроэнергетических систем. Рассмотрен принцип действия, расчет токов срабатывания, расчет уставок и проверка чувствительности защит ЛЭП, трансформаторов, двигателей, генераторов и шин. Приведены контрольные вопросы, задачи, примеры их решения, задания к курсовым проектам. Для студентов дистанционной, очной, вечерней и заочной форм обучения по направлениям 13.03.02, 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника», 13.05.01 «Тепло- и электрообеспечение специальных технических систем и объектов», 13.06.01 «Электро- и теплотехника». УДК 621.316.9(075) ББК 31.27-051я73 Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета К. И. Никитин ; Минобрнауки России, Ом. гос. техн. ун-т. – Омск : Изд-во ОмГТУ, 2022. – 248 с. : ил. ISBN 978-5-8149-3436-9 © ОмГТУ, 2022 2

Стр.2

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................. 7 1. ВВЕДЕНИЕ В РЕЛЕЙНУЮ ЗАЩИТУ ........................................................................... 8 1.1. История релейной защиты и автоматики ................................................................. 8 1.2. Назначение релейной защиты и автоматики ........................................................... 9 1.3. Требования, предъявляемые к свойствам релейной защиты ............................... 10 1.4. Классификация защит .............................................................................................. 11 1.5. Структура устройства релейной защиты ............................................................... 13 1.6. Каналы связи устройств релейной защиты и автоматики .................................... 16 1.7. Источники оперативного тока ................................................................................. 18 1.8. Пример. Расчет защиты в цепях постоянного оперативного питания ................ 19 Вопросы для самопроверки ............................................................................................ 21 2. ОСНОВНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ ........................................................................................................... 22 2.1. Назначение и классификация измерительных преобразователей тока и напряжения ............................................................................................................. 22 2.2. Конструкция трансформатора тока......................................................................... 23 2.3. Принцип работы трансформатора тока .................................................................. 25 2.4. Построение векторной диаграммы трансформатора тока .................................... 26 2.5. Погрешности трансформатора тока ........................................................................ 27 2.6. Активный трансформатор тока ............................................................................... 29 2.7. Схемы соединений трансформаторов тока ............................................................ 30 2.8. Коэффициенты трансформации трансформаторного тока ................................... 35 2.9. Конструкция трансформатора напряжения ........................................................... 35 2.10. Емкостный трансформатор напряжения .............................................................. 37 2.11. Фильтры симметричных составляющих .............................................................. 37 2.12. Пример ..................................................................................................................... 40 Вопросы для самопроверки ............................................................................................ 40 3. ТОКОВЫЕ ЗАЩИТЫ ЛЭП ............................................................................................ 41 3.1. Ненормальные и аварийные режимы ЛЭП ............................................................ 41 3.2. Токовые защиты линий электропередачи .............................................................. 42 3.3. Первая ступень токовой защиты ............................................................................. 43 3.4. Вторая ступень токовой защиты ............................................................................. 45 3.5. Третья ступень токовой защиты ............................................................................. 46 3.7. Карта селективности................................................................................................. 49 3

Стр.3

3.8. Токовые направленные защиты линий электропередачи .................................... 51 3.9. Схемотехника токовых защит ................................................................................. 52 3.10. Структурная схема защиты ................................................................................... 53 3.11. Токовые и токовые направленные защиты нулевой последовательности в сетях с заземленной нейтралью ......................................................................... 56 3.12. Первая ступень токовой защиты нулевой последовательности ........................ 57 3.13. Вторая ступень токовой защиты нулевой последовательности ........................ 57 3.14. Третья ступень токовой защиты нулевой последовательности ........................ 58 3.15. Схемотехника токовых защит нулевой последовательности ............................ 58 3.16. Токовые и токовые направленные защиты нулевой последовательности в сетях с изолированной нейтралью ..................................................................... 59 3.17. Пример..................................................................................................................... 64 Вопросы для самопроверки ............................................................................................ 71 4. ДИСТАНЦИОННЫЕ ЗАЩИТЫ ЛЭП ...................................................................... 72 4.1. Принцип действия .................................................................................................... 72 4.2. Характеристики срабатывания дистанционной защиты ...................................... 73 4.3. Реализация реле сопротивления ............................................................................. 75 4.4. Первая ступень дистанционной защиты ................................................................ 76 4.5. Вторая ступень дистанционной защиты ................................................................ 77 4.6. Третья ступень дистанционной защиты ................................................................ 78 4.7. Особенности работы дистанционной защиты ....................................................... 81 4.8. Пример....................................................................................................................... 84 Вопросы для самопроверки ............................................................................................ 87 5. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ЗАЩИТЫ ЛЭП ................................................................... 88 5.1. Поперечная дифференциальная защита ЛЭП ....................................................... 88 5.2. Особенности работы поперечной дифференциальной защиты ЛЭП ................. 89 5.3. Направленная поперечная дифференциальная защита ЛЭП ............................... 90 5.4. Продольная дифференциальная защита ЛЭП ....................................................... 91 5.5. Продольная дифференциальная защита ЛЭП с реле на обоих концах и проводным каналом .............................................................................................. 93 5.6. Односистемная продольная дифференциальная защита ЛЭП с реле на обоих концах и проводным каналом ................................................................. 95 5.7. Особенности работы продольных дифференциальных защит ............................ 96 5.8. Продольная дифференциально-фазная высокочастотная защита ....................... 96 Вопросы для самопроверки ............................................................................................ 99 6. ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ ............................................................................. 100 6.1. Повреждения и ненормальные режимы работы трансформаторов .................. 100 6.2. Токовая отсечка ...................................................................................................... 101 6.3. Продольная дифференциальная защита .............................................................. 102 6.4. Максимальная токовая защита ............................................................................. 106 6.5. Защита от перегрузки............................................................................................. 106 4

Стр.4

6.6. Газовая защита ........................................................................................................ 107 6.7. Специальная токовая защита нулевой последовательности с заземляющим проводом....................................................................................... 108 6.8. Специальная токовая защита нулевой последовательности .............................. 109 6.9. Схема защиты трансформатора ............................................................................. 110 6.10. Пример 1 ................................................................................................................ 114 6.11. Пример 2 ................................................................................................................ 118 Вопросы для самопроверки .......................................................................................... 122 7. ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ .......................................................................... 123 7.1. Ненормальные режимы работы и повреждения электродвигателей ................. 123 7.2. Токовая отсечка ...................................................................................................... 125 7.3. Продольная дифференциальная отсечка .............................................................. 126 7.4. Защита от перегрузки ............................................................................................. 127 7.5. Защита от понижения напряжения ....................................................................... 128 7.6. Защита от замыкания обмотки статора на корпус............................................... 129 7.7. Защита от эксцентриситета ротора электрической машины .............................. 131 7.8. Защита от разрыва стержня «беличьей клетки» ротора ..................................... 131 7.9. Схема защиты ЭД с продольной дифференциальной защитой ......................... 132 7.10. Защиты ЭД напряжением ниже 1000 В .............................................................. 136 7.11. Пример 1 ................................................................................................................ 137 7.12. Пример 2 ................................................................................................................ 142 Вопросы для самопроверки .......................................................................................... 144 8. ЗАЩИТЫ ШИН ............................................................................................................. 145 8.1. Токовая отсечка шин без выдержки времени ...................................................... 145 8.2. Дифференциальная защита шин ........................................................................... 146 8.3. Токовая отсечка шин с выдержкой времени ........................................................ 148 8.4. Максимальная токовая защита .............................................................................. 150 8.5. Защита секционного выключателя ....................................................................... 151 8.6. Защита шин от дуговых замыканий ...................................................................... 152 8.7. Пример ..................................................................................................................... 155 Вопросы для самопроверки .......................................................................................... 160 9. ЗАЩИТА ГЕНЕРАТОРОВ ........................................................................................... 161 9.1. Ненормальные режимы работы и повреждения генераторов ............................ 161 9.2. Типы защит .............................................................................................................. 163 9.3. Токовая отсечка генератора ................................................................................... 164 9.4. Продольная дифференциальная защита ............................................................... 165 9.5. Поперечная дифференциальная защита ............................................................... 169 9.6. Максимальная токовая защита .............................................................................. 170 9.7. Защита от симметричной перегрузки обмоток статора ...................................... 172 9.8. Защита от несимметричных перегрузок ............................................................... 172 9.9. Защита от однофазного замыкания обмотки статора на землю ....................... 174 5

Стр.5

9.10. Защита от асинхронного режима ........................................................................ 176 9.11. Защита генератора от повышения напряжения................................................. 176 9.12. Резервная защита минимального полного сопротивления генератора, работающего на сборные шины ......................................................................... 177 9.13. Пример................................................................................................................... 180 Вопросы для самопроверки .......................................................................................... 186 10. АВТОМАТИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ .................................. 187 10.1. Автоматика нормального режима ...................................................................... 188 10.2. Автоматика аварийного и послеаварийного режимов ..................................... 201 Вопросы для самопроверки .......................................................................................... 215 ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................................................................. 216 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .............................................................................. 218 Приложение А. УСЛОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ И ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ ......................................................................................................... 222 Приложение Б. ЗАДАНИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ ПО РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ И АВТОМАТИКЕ ......................................................... 225 Приложение В. ЗАДАНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ ПО РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ .................................................................................... 233 ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ .......................................................................................... 244 6

Стр.6