Надежность
Селективность
Селективность – это высшее свойство защиты, обеспечивающее отключение только поврежденного элемента, т.е. при КЗ в точке К1 – отключиться должен Q3
(рис. 2.8), в точке К2 – отключиться должен Q2, в точке К3 – отключиться должен Q4.
Различают защиты с абсолютной и относительной селективностью.
Защиты, которые принципиально могут срабатывать только в случае КЗ на защищаемом элементе, называют абсолютно селективными (газовая, земляная защита
РУ-3,3 кВ, дифференциальная защита).
Защиты, которые могут срабатывать в качестве резервных при КЗ на смежных элементах, называют относительно селективными. Пример такой защиты – максимальная токовая защита (МТЗ). Так, при КЗ в точке К1, если не сработает защита выключателя Q3 или откажет сам выключатель Q3, может срабатывать защита выключателя Q1 (рис.2.8). Обычно относительная селективность обеспечивается подбором выдержек времени, нарастающих по мере приближения к источнику.
Приведем определение некоторых терминов надежности:
|
|
- отказ (нарушение работоспособности);
- повреждение (нарушение исправности);
- среднее время восстановления нормальной работы линии;
- параметр потока отказов – w(t);
- наработка на отказ (среднее время между двумя отказами) –
Вероятность безотказной работы релейной защиты принято вычислять по формуле:
где l - интенсивность отказов, 1/час.
В случае малых l вероятность противоположного события (отказа) может быть определена по выражению: Q = lt.
Общий вид графика вероятности отказа приведен на рис. 2.10.
Рассмотрим пример: Пусть l = 2×10-6 1/час, тогда вероятность отказа одной защиты в течение года (t = 8760 час) может быть определена по формуле
Q = lt = 2×10-6×8760 = 0,02.
Для оценки функционирования РЗ используется обобщенный усредненный статистический показатель h ее работы. Он представляет собой выраженное в процентах отношение:
где – число правильных срабатываний защиты,
– число излишних срабатываний защиты,
– число ложных срабатываний защиты,
– число отказов срабатываний защиты.
В табл. 2.3 приведены данные, как изменялся процент эффективности действия релейной защиты в СССР.
Таблица 2.3
Процент эффективности действия РЗ в СССР
год | h, % |
Примеры параметров надежности для ряда защит приведены в табл. 2.4.
Таблица 2.4
Параметры надежности для некоторых защит и предохранителей
Вид защиты | h | wос,1/год | ТО,С, лет |
Максимальная токовая защита ВЛ 10 кВ | - | 0,2 | |
Предохранитель 10 кВ | - | 0,05 | |
Дифференциально-фазная защита 110кВ | 0,981 | 0,002 | |
Газовая защита 110кВ | 0,784 | 0,0001 |
Отказы защит могут привести к возникновению системной аварии. Причины, способствующие возникновению и развитию аварии:
|
|
- многократное КЗ в основной схеме;
- большое число неправильных действий автоматики, особенно АВР, при различных системах напряжения.
В табл. 2.5 приведены краткие сведения о крупных системных авариях, происходивших в ряде энергосистем мира.
Таблица 2.5
Крупные системные аварии в зарубежных электроустановках
Энергосистема | Дата | Снижение Рн | Недоотпуск эл.эн., млн.кВтч, Dw | Показатель тяжести аварии, Тсист | Время восстановления нагрузки | ||
Тыс. МВт | %Рнор | 50% | 90% | ||||
Consolidated Edison (США) | 13.07.77 | 5,9 | |||||
Швеция | 27.12.83 | 11,4 | 23,8 | 1,4 | 1,3 | 5,2 | |
США | 14.08.03 |
Удельный ущерб от недоотпуска эл. энергии – 0,6 руб/кВтч.
Подробнее описание крупнейших зарубежных аварий см. Совалов С.Д.,
Семенов В.Э. «Послеаварийное управление ЭС», М.: Энергосистема, 1988г. – 416с.
При выполнении релейной защиты электрических систем, в том числе линий, приходится считаться с возможностью отказов защиты или выключателя поврежденного элемента. Поэтому предусматривается резервирование. Возможны два основных, принципиально различных способа резервирования: дальнее, выполняемое защитами с относительной селективностью смежных с поврежденным элементов, и ближнее, выполняемое защитами электроустановки, на которой произошел отказ.
Ближнее резервирование защиты – в случае отказа срабатывания или неработоспособности защиты поврежденного элемента, КЗ ликвидируется действием другой защиты этого элемента на отключение его выключения через УРОВ – устройство резервирования при отказе выключателей.
Дальнее резервирование – в случае отказа срабатывания защиты или выключателя КЗ ликвидируется действием защит элементов, смежных с поврежденными на отключение выключателей этих элементов.
Полноценное ближнее резервирование – при отказе одной защиты селективно отключает другая (за исключением отказа постоянного тока, электромагнитного отключения или цепей управления выключателей).
Условно ближнее резервирование - например, ЭПЗ 1636-67 или ЭПЗ 1644-78. Каждая из защит, установленная на эти линии, может быть разделена на два отдельных комплекта. В сетях 110 кВ часто не обеспечено ближнее резервирование, здесь используется условно ближнее резервирование. Существует четыре варианта решений по ВЛ 110 кВ:
1) Отдельная основная быстродействующая защита ДФЗ-201 или ДЗЛ-2 и резервная ступенчатая защита (ЭПЗ 1636-67) – 40,9 %;
2) Установка панели ступенчатых защит типа ЭПЗ 1636-67 в сочетании с высокочастотной блокировкой (ЭПЗ 1643-69) – 17,2 %;
3) На ВЛ с 2-х сторонним питанием установка комплекта ступенчатых защит, который содержит 3-х ступенчатую ДЗ от многофазных КЗ и 3-4-х ступенчатую токовую защиту нулевой последовательности (например, панели ЭПЗ 1636-67) – 41,9%;
4) Установка на тупиковых линиях с односторонним питанием панели ступенчатых защит, выполненной в виде простых токовых.