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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA
Sezione 3. Protezione e automazione Protezione del relè. Requisiti generali
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Norme per l'installazione degli impianti elettrici (PUE) 3.2.2. Gli impianti elettrici devono essere dotati di dispositivi di protezione a relè progettati per: a) disconnessione automatica dell'elemento danneggiato dal resto, parte non danneggiata dell'impianto elettrico (impianto elettrico) mediante interruttori; se il guasto (ad esempio guasto a terra in reti con neutro isolato) non interrompe direttamente il funzionamento dell'impianto elettrico, la protezione a relè può agire solo sul segnale. b) risposta a modalità di funzionamento pericolose e anormali degli elementi del sistema elettrico (ad esempio sovraccarico, aumento della tensione nell'avvolgimento dello statore dell'idrogeneratore); A seconda della modalità di funzionamento e delle condizioni di funzionamento dell'impianto elettrico, la protezione del relè deve essere eseguita con un'azione sul segnale o sullo spegnimento di quegli elementi che, se lasciati in funzione, possono causare danni. 3.2.3. Per ridurre il costo degli impianti elettrici, al posto degli interruttori automatici e della protezione dei relè, è necessario utilizzare fusibili o fusibili aperti se:
Quando si utilizzano fusibili o fusibili aperti, a seconda del livello di squilibrio in modalità a fase aperta e della natura del carico alimentato, è necessario considerare la necessità di installare una protezione contro la modalità a fase aperta nella sottostazione ricevente. 3.2.4. I dispositivi di protezione del relè dovrebbero fornire il tempo di disconnessione da cortocircuito più breve possibile al fine di mantenere il funzionamento ininterrotto della parte non danneggiata del sistema (funzionamento stabile dell'impianto elettrico e delle installazioni elettriche dei consumatori, garantendo la possibilità di ripristinare il normale funzionamento attraverso il corretto funzionamento di richiusura automatica e trasferimento automatico, autoaccensione di motori elettrici, rientro in sincronismo, ecc.) e vincoli di area e grado di danneggiamento dell'elemento. 3.2.5. La protezione del relè che agisce allo spegnimento, di norma, deve fornire selettività di azione, in modo che se un elemento dell'impianto elettrico è danneggiato, solo questo elemento danneggiato viene spento. È consentita un'azione di protezione non selettiva (corretta da una successiva azione AR o ATS): a) assicurare, se necessario, l'accelerazione dell'intervento del corto circuito (vedi 3.2.4); b) quando si utilizzano circuiti elettrici principali semplificati con separatori nei circuiti di linee o trasformatori che disconnettono l'elemento danneggiato durante un tempo morto. 3.2.6. I dispositivi di protezione a relè con ritardi temporali che garantiscono la selettività dell'azione possono essere eseguiti se: quando un cortocircuito viene disconnesso con ritardi temporali, i requisiti di 3.2.4 sono soddisfatti; la protezione funge da backup (vedere 3.2.15). 3.2.7. L'affidabilità del funzionamento della protezione del relè (attivazione quando le condizioni per l'attivazione e non funzionamento in loro assenza) deve essere garantita dall'uso di dispositivi che, in termini di parametri e progettazione, corrispondano allo scopo previsto, nonché da una corretta manutenzione di questi dispositivi. Se necessario, dovrebbero essere utilizzate misure speciali per migliorare l'affidabilità del funzionamento, in particolare la ridondanza del circuito, il monitoraggio continuo o periodico dello stato, ecc. Dovrebbe essere presa anche la probabilità di azioni errate del personale di manutenzione durante l'esecuzione delle operazioni necessarie con la protezione del relè in considerazione. 3.2.8. In presenza di protezione relè con circuiti di tensione, devono essere forniti dispositivi:
3.2.9. Quando si installa la protezione del relè ad alta velocità su linee elettriche con scaricatori tubolari, è necessario prevedere la sua disconnessione dal funzionamento degli scaricatori, per i quali:
3.2.10. Per le protezioni a relè temporizzate, in ogni caso specifico, è necessario considerare la fattibilità di fornire protezione dal valore iniziale di corrente o resistenza durante un cortocircuito al fine di escludere guasti di funzionamento della protezione (dovuti all'attenuazione delle correnti di cortocircuito nel tempo, a seguito di oscillazioni, comparsa di un arco in corrispondenza del punto di faglia, ecc.). 3.2.11. Le protezioni nelle reti elettriche da 110 kV e oltre devono avere dispositivi che ne blocchino l'azione durante le oscillazioni o la marcia asincrona, se tali oscillazioni o marcia asincrona sono possibili in queste reti, in cui le protezioni possono operare inutilmente. È consentito utilizzare dispositivi simili per linee inferiori a 110 kV, interconnettendo gli alimentatori (in base alla probabilità di oscillazioni o di funzionamento asincrono e alle possibili conseguenze di eccessivi arresti). È consentito eseguire la protezione senza blocco durante le oscillazioni, se la protezione contro le oscillazioni viene regolata nel tempo (il ritardo della protezione è di circa 1,5-2 s). 3.2.12. L'azione della protezione del relè deve essere registrata da relè indicatori, indicatori di funzionamento integrati nel relè, contatori di manovre o altri dispositivi nella misura necessaria per tenere conto e analizzare il funzionamento delle protezioni. 3.2.13. I dispositivi che registrano l'azione della protezione del relè per lo spegnimento devono essere installati in modo tale da segnalare l'operazione di ciascuna protezione e, in caso di protezione complessa, le sue singole parti (diversi livelli di protezione, set separati di protezione contro diversi tipi di danno, ecc. .). 3.2.14. Su ciascuno degli elementi dell'impianto elettrico deve essere prevista la protezione principale, atta ad intervenire in caso di danneggiamento all'interno dell'intero elemento protetto con un tempo inferiore a quello delle altre protezioni installate su tale elemento. 3.2.15. Per l'azione in caso di guasto di protezioni o interruttori di elementi adiacenti, dovrebbe essere prevista una protezione di back-up, progettata per fornire un'azione di back-up a lungo raggio. Se la protezione principale dell'elemento ha una selettività assoluta (ad esempio, protezione ad alta frequenza, protezione differenziale longitudinale e trasversale), è necessario installare una protezione di backup su questo elemento, che svolge le funzioni non solo di lungo raggio, ma anche ridondanza a corto raggio, ovvero agire in caso di guasto della protezione principale di questo elemento o rimuoverlo dal lavoro. Ad esempio, se la protezione differenziale di fase viene utilizzata come protezione principale contro i cortocircuiti tra le fasi, è possibile utilizzare la protezione a distanza a tre stadi come backup. Se la protezione della linea principale da 110 kV e oltre ha una selettività relativa (ad esempio, protezione del gradino con ritardi temporali), allora:
3.2.16. Per le linee di trasmissione di potenza di 35 kV e oltre, al fine di aumentare l'affidabilità della disconnessione per guasto all'inizio della linea, può essere fornita un'interruzione di corrente senza ritardo come protezione aggiuntiva, a condizione che siano soddisfatti i requisiti di 3.2.26. 3.2.17. Se la fornitura completa della ridondanza a lungo raggio è associata a una significativa complicazione della protezione o è tecnicamente impossibile, è consentito: 1) non riservare disconnessioni in cortocircuito dietro trasformatori, su linee reagite, linee da 110 kV e oltre in presenza di quasi ridondanza, al termine di un lungo tratto adiacente della linea 6-35 kV; 2) avere ridondanza a lungo raggio solo per i tipi di danno più comuni, senza tener conto di modalità operative rare e tenendo conto dell'azione di protezione a cascata; 3) prevedere un'azione di protezione non selettiva in caso di cortocircuito su elementi adiacenti (con azione di backup a lungo raggio) con la possibilità di disalimentare in alcuni casi le sottostazioni; allo stesso tempo, dovrebbe essere possibile garantire che questi scatti non selettivi siano corretti dall'azione di richiusura automatica o richiusura automatica. 3.2.18. I dispositivi di ridondanza in caso di guasto degli interruttori automatici (RPF) devono essere forniti negli impianti elettrici di 110-500 kV. È consentito non prevedere il guasto dell'interruttore negli impianti elettrici di 110-220 kV, alle seguenti condizioni: 1) siano fornite le sensibilità richieste ei tempi di disconnessione dai dispositivi di backup a lungo raggio accettabili nelle condizioni di stabilità; 2) quando le protezioni di back-up sono in funzione, non vi è perdita di elementi aggiuntivi per disconnessione di interruttori non direttamente adiacenti all'interruttore guasto (ad esempio, non ci sono sbarre sezionate, diramazioni). Nelle centrali elettriche con generatori con raffreddamento diretto dei conduttori dell'avvolgimento dello statore, al fine di prevenire danni ai generatori in caso di guasti degli interruttori automatici da 110-500 kV, è necessario prevedere un guasto dell'interruttore, indipendentemente da altre condizioni. In caso di guasto di uno degli interruttori dell'elemento danneggiato (linea, trasformatore, sbarre) dell'impianto elettrico, il guasto dell'interruttore deve agire per spegnere gli interruttori adiacenti a quello guasto. Se le protezioni sono collegate a trasformatori di corrente remoti, allora il guasto dell'interruttore dovrebbe intervenire anche in caso di cortocircuito nella zona tra questi trasformatori di corrente e l'interruttore. È consentito l'utilizzo di interruttori semplificati che intervengono in caso di cortocircuito con guasti dell'interruttore non su tutti gli elementi (ad esempio solo in caso di cortocircuito su linee); a una tensione di 35-220 kV, inoltre, è consentito utilizzare dispositivi che agiscono solo per spegnere l'interruttore (sezionale) di collegamento bus. Quando l'efficacia della ridondanza a lungo raggio è insufficiente, è necessario considerare la necessità di aumentare l'affidabilità della ridondanza a corto raggio oltre al guasto dell'interruttore. 3.2.19. Quando si esegue la protezione di backup come set separato, dovrebbe essere eseguita, di norma, in modo tale che sia possibile controllare o riparare separatamente la protezione principale o di backup mentre l'elemento è in funzione. In questo caso, la protezione principale e di backup dovrebbe essere alimentata, di norma, da diversi avvolgimenti secondari dei trasformatori di corrente. L'alimentazione delle protezioni principali e di backup delle linee di trasmissione di potenza di 220 kV e oltre dovrebbe essere effettuata, di norma, da diversi interruttori automatici della corrente continua operativa. 3.2.20. La valutazione della sensibilità dei principali tipi di protezione relè dovrebbe essere effettuata utilizzando un coefficiente di sensibilità determinato da:
I valori calcolati delle grandezze dovrebbero essere stabiliti sulla base delle tipologie di danno più sfavorevoli, ma per una modalità di funzionamento dell'impianto elettrico realisticamente possibile. 3.2.21. Nel valutare la sensibilità delle principali protezioni, è necessario partire dal fatto che dovrebbero essere forniti i seguenti coefficienti minimi della loro sensibilità: 1. Protezioni di massima corrente con e senza spunto in tensione, direzionali e non direzionali, nonché protezioni di corrente monostadio direzionali e non direzionali, comprese nelle componenti di sequenza inversa o omopolare:
Per la massima protezione di corrente dei trasformatori con una bassa tensione di 0,23-0,4 kV, il coefficiente di sensibilità più piccolo può essere di circa 1,5. 2. Protezione corrente di gradino o corrente e tensione, direzionale e non direzionale, collegata a correnti e tensioni complete o componenti a sequenza zero:
3. Protezione remota contro i cortocircuiti multifase:
4. Protezione differenziale longitudinale di generatori, trasformatori, linee e altri elementi, nonché protezione differenziale completa dei pneumatici - circa 2,0; per il corpo di avviamento corrente della protezione a distanza differenziale incompleta dei bus di tensione del generatore, la sensibilità dovrebbe essere di circa 2,0, e per il primo stadio della protezione a corrente differenziale incompleta dei bus di tensione del generatore, realizzato sotto forma di un cut-off , dovrebbe essere di circa 1,5 (con un cortocircuito sulle gomme). Per la protezione differenziale di generatori e trasformatori, è necessario controllare la sensibilità per i cortocircuiti ai terminali. In questo caso, indipendentemente dai valori del fattore di sensibilità per idrogeneratori e turbogeneratori con raffreddamento diretto dei conduttori dell'avvolgimento, la corrente di intervento di protezione deve essere presa inferiore alla corrente nominale del generatore (vedi 3.2.36). Per autotrasformatori e trasformatori elevatori con una capacità di 63 MVA e oltre, si consiglia di prendere la corrente di funzionamento senza frenatura inferiore a quella nominale (per autotrasformatori - inferiore alla corrente corrispondente alla potenza tipica). Per altri trasformatori con una capacità di 25 MVA e oltre, si raccomanda che la corrente operativa, esclusa la frenatura, non superi l'1,5 della corrente nominale del trasformatore. È consentito ridurre il fattore di sensibilità per la protezione differenziale di un trasformatore o di un gruppo generatore-trasformatore ad un valore di circa 1,5 nei seguenti casi (in cui fornire un fattore di sensibilità di circa 2,0 è associato ad una significativa complicazione della protezione o è tecnicamente impossibile):
Per la modalità di alimentazione della tensione ai pneumatici danneggiati mediante l'accensione di uno degli elementi di alimentazione, è consentito ridurre il coefficiente di sensibilità per la protezione differenziale dei pneumatici a un valore di circa 1,5. Il coefficiente specificato di 1,5 si applica anche alla protezione differenziale del trasformatore in caso di cortocircuito dopo il reattore, installato sul lato di bassa tensione del trasformatore e che entra nella zona della sua protezione differenziale. Se ci sono altre protezioni che coprono il reattore e soddisfano i requisiti di sensibilità in caso di cortocircuito dopo il reattore, la sensibilità della protezione differenziale del trasformatore in caso di cortocircuito in questo punto potrebbe non essere fornita. 5. Protezione direzionale differenziale trasversale di linee parallele:
6. Protezioni direzionali con blocco ad alta frequenza:
7. Protezione ad alta frequenza in fase differenziale:
8. Interruzioni di corrente senza ritardo, installate su generatori con una potenza fino a 1 MW e trasformatori, con cortocircuito nel luogo di installazione della protezione - circa 2,0. 9. Protezione contro i guasti a terra su linee in cavo in reti con neutro isolato (agenti su segnale o su spegnimento):
10. Protezione contro i guasti a terra su linee aeree in reti con neutro isolato, agendo su un segnale o su uno spegnimento - circa 1,5. 3.2.22. Nel determinare i fattori di sensibilità specificati in 3.2.21, paragrafi 1, 2 e 5, si deve tener conto di quanto segue: 1. La sensibilità alla potenza del relè di direzione della potenza induttiva viene controllata solo quando è attivata per i componenti di correnti e tensioni delle sequenze inversa e zero. 2. La sensibilità del relè di direzione della potenza, realizzata secondo il circuito di confronto (valori assoluti o fasi), viene verificata: quando acceso per piena corrente e tensione - per corrente; quando collegato ai componenti di correnti e tensioni delle sequenze inversa e zero - per corrente e tensione. 3.2.23. Per i generatori funzionanti su sbarre, la sensibilità della corrente di protezione contro i guasti a terra nell'avvolgimento statorico, che agisce per intervento, è determinata dalla sua corrente di intervento, che non deve superare i 5 A. Un aumento della corrente di intervento fino a 5,5 A è consentito come un'eccezione. Per i generatori funzionanti in blocco con trasformatore, il fattore di sensibilità della protezione contro i guasti a terra monofase, coprendo l'intero avvolgimento dello statore, deve essere almeno 2,0; per la protezione della tensione omopolare che non copre l'intero avvolgimento dello statore, la tensione di risposta non deve essere superiore a 15 V. 3.2.24. La sensibilità delle protezioni sulla corrente alternata di funzionamento, eseguite secondo lo schema con deshunting degli elettromagneti di intervento, deve essere verificata tenendo conto dell'effettivo errore di corrente dei trasformatori di corrente dopo il deshunting. In questo caso, il valore minimo del coefficiente di sensibilità degli elettromagneti di intervento, determinato per la condizione del loro funzionamento affidabile, dovrebbe essere superiore di circa il 20% a quello ammesso per le relative protezioni (vedi 3.2.21). 3.2.25. I fattori di sensibilità più piccoli per la protezione di back-up in caso di guasto all'estremità di un elemento adiacente o il più distante di più elementi consecutivi inclusi nella zona di ridondanza dovrebbero essere (vedere anche 3.2.17):
Quando si valuta la sensibilità delle fasi di protezione di backup che forniscono ridondanza a corto raggio (vedere 3.2.15), si dovrebbe procedere dai fattori di sensibilità indicati in 3.2.21 per le protezioni corrispondenti. 3.2.26. Per le interruzioni di corrente senza ritardo, installate sulle linee e che svolgono funzioni di protezione aggiuntiva, il coefficiente di sensibilità dovrebbe essere di circa 1,2 per cortocircuito nel luogo di installazione della protezione nella modalità più favorevole in base alla condizione di sensibilità. 3.2.27. Se l'azione della protezione dell'elemento successivo è possibile a causa di un guasto dovuto all'insufficiente sensibilità della protezione dell'elemento precedente, allora la sensibilità di queste protezioni deve essere coordinata tra loro. È consentito non coordinare gli stadi di queste protezioni, destinate alla ridondanza a lungo raggio, se la mancata interruzione del cortocircuito per insufficiente sensibilità della protezione dell'elemento successivo (ad esempio, la protezione della sequenza inversa dei generatori , autotrasformatori) può portare a gravi conseguenze. 3.2.28. Nelle reti con neutro senza messa a terra, tale modalità di messa a terra dei neutri dei trasformatori di potenza (ovvero, posizionamento dei trasformatori con neutro messo a terra) dovrebbe essere selezionata in base alle condizioni di protezione del relè, in cui i valori di correnti e tensioni durante i guasti a terra garantire il funzionamento della protezione del relè degli elementi di rete per tutte le possibili modalità operative dell'impianto elettrico. Per trasformatori elevatori e trasformatori con alimentazione a due e tre lati (o alimentazione significativa da motori elettrici sincroni o compensatori sincroni) con isolamento dell'avvolgimento incompleto sul lato del terminale neutro, di norma, il verificarsi di un'operazione inaccettabile per essi va esclusa la modalità con neutro isolato su bus dedicati o un tratto di rete 110-220 kV con guasto a terra di una fase (vedi 3.2.63). 3.2.29. I trasformatori di corrente progettati per alimentare i circuiti di corrente dei dispositivi di protezione da corto circuito devono soddisfare i seguenti requisiti: 1. Al fine di evitare operazioni di protezione non necessarie durante i cortocircuiti al di fuori dell'area protetta, l'errore (totale o corrente) dei trasformatori di corrente, di norma, non deve superare il 10%. Sono consentiti errori più elevati quando si utilizzano protezioni (ad esempio protezione differenziale dei pneumatici con frenata), il cui corretto funzionamento, con errori maggiori, è assicurato da misure speciali. Questi requisiti devono essere soddisfatti:
Per le protezioni a corrente differenziale (pneumatici, trasformatori, generatori, ecc.) si deve tenere conto dell'errore totale, per le restanti protezioni dell'errore di corrente, e quando queste ultime sono accese per la somma delle correnti di due o più trasformatori di corrente e nella modalità di cortocircuito esterno - l'errore totale. Quando si calcolano i carichi ammissibili sui trasformatori di corrente, è consentito prendere l'errore totale come iniziale. 2. L'errore di corrente dei trasformatori di corrente al fine di prevenire guasti di protezione in caso di cortocircuito all'inizio della zona protetta non deve superare:
3. La tensione ai capi dell'avvolgimento secondario dei trasformatori di corrente in caso di cortocircuito nell'area protetta non deve superare il valore consentito per il dispositivo RPA. 3.2.30. I circuiti di corrente degli strumenti di misura elettrici (insieme ai contatori) e la protezione dei relè devono essere collegati, di norma, a diversi avvolgimenti dei trasformatori di corrente. È consentito collegarli a un avvolgimento di trasformatori di corrente, a condizione che siano soddisfatti i requisiti di 1.5.18 e 3.2.29. Allo stesso tempo, nei circuiti di protezione, che, secondo il principio di funzionamento, potrebbero non funzionare correttamente se i circuiti di corrente sono disturbati, l'inclusione di strumenti elettrici di misura è consentita solo tramite trasformatori di corrente intermedi e purché i trasformatori di corrente soddisfino i requisiti di 3.2.29 con un circuito secondario aperto dei trasformatori di corrente intermedi. 3.2.31. Si consiglia di utilizzare, se possibile, la protezione tramite relè ad azione diretta, sia primari che secondari, e la protezione sulla corrente alternata di esercizio, che porta a una semplificazione e riduzione del costo dell'installazione elettrica. 3.2.32. Come fonte di corrente alternata per la protezione contro i cortocircuiti, di norma dovrebbero essere utilizzati trasformatori di corrente dell'elemento protetto. È inoltre consentito l'utilizzo di trasformatori di tensione o trasformatori ausiliari. A seconda delle condizioni specifiche, deve essere applicato uno dei seguenti schemi: con deshunting degli elettromagneti di apertura dell'interruttore, utilizzando alimentatori, utilizzando caricabatterie con condensatore. 3.2.33. I dispositivi di protezione del relè che vengono messi fuori servizio a causa delle condizioni della modalità di rete, della selettività di azione o per altri motivi, devono disporre di dispositivi speciali per metterli fuori servizio dal personale operativo. Per garantire controlli e test operativi, i circuiti di protezione dovrebbero prevedere, ove necessario, blocchi di prova o morsetti di prova.
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