Основная. «Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения»

По дисциплине

«Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения»

Вопросы

1. Назначение релейной защиты.

2. Релейная защита от коротких замыканий (КЗ) и основные требования, предъявляемые к ее свойствам.

3. Принципы построения релейных защит и общие вопросы выполнения защиты линии от КЗ.

4. Виды повреждений и ненормальных режимов работы систем электроснабжения (СЭС), их краткая характеристика.

5. Переходные сопротивления в месте повреждения.

6. Многофазные КЗ в одной точке.

7. Однофазные КЗ и однофазные замыкания на землю.

8. Двойные замыкания на землю.

9. Разрыв фазы.

10. Защиты с относительной селективностью, неселективные токовые защиты.

11. Защиты с абсолютной селективностью.

12. Принцип действия токовых защит.

13. Максимальная токовая ненаправленная защита: разновидности способ выполнения, ступени и выдержка времени, ток срабатывания каждой ступени.

14. Максимальная токовая защита: чувствительность, оценка и область применения.

15. Первичные измерительные преобразователи тока: векторные диаграммы и условия работы, требования к точности, работа при глубоких насыщениях сердечника.

16. Первичные измерительные преобразователи тока: отдаваемые мощности, определение нагрузок, схемы соединений трансформаторов тока и цепей реле тока.

17. Максимальная токовая направленная защита: принцип действия, ступени.

18. Максимальная токовая направленная защита с последними ступенями, действующими в обратном направлении; токовые защиты нулевой последовательности; мертвые зоны токовых направленных защит.

19. Первичные преобразователи напряжения: точность работы, отдаваемая мощность, векторные диаграммы, схемы соединений трансформаторов напряжения и реле, заземление, способы защиты.

20. Выполнение схем, оценка и области применения токовых направленных защит.

21. Дифференциальные релейные защиты: разновидности, принцип действия, выбор параметров срабатывания защиты, требования к схемам включения дистанционных органов с одним напряжением и одним током.

22. Влияния на работу дистанционных защит: переходных сопротивлений; трансформаторов, установленных между местами включения защиты и КЗ; погрешности трансформаторов тока и напряжения; качания и асинхронные режимы работы.

23. Предотвращение ложного действия дистанционных защит при: несинхронном АПВ, при нарушениях питания их цепей напряжения.

24. Токовые и направленные защиты с косвенным сравнением электрических величин: разновидности, способы выполнения, виды каналов связи.

25. Токовые продольные и направленные продольные защиты: разновидности, способы выполнения.

26. Сочетание дистанционных защит с направленными продольными, направленные поперечные защиты.

27. Дифференциальные токовые и направленные защиты: разновидности, способы выполнения, принцип действия, токи небаланса и ток срабатывания, чувствительность и способы ее повышения, области применения.

28. Продольные защиты с проводными каналами связи: виды каналов связи, выполнение защит, особенности защит для линий большой протяженности.

29. Дифференциально-фазовая токовая защита с высокочастотной блокировкой.

30. Защита синхронных генераторов: виды повреждений и ненормальных режимов, виды замыканий.

31. Защита синхронных генераторов: типы применяемых защит и их особенности.

32. Защита трансформаторов, автотрансформаторов и их блоков: виды повреждений и ненормальных режимов, виды замыканий.

33. Защита трансформаторов, автотрансформаторов и их блоков: типы применяемых защит и их особенности.

34. Защита асинхронных и синхронных двигателей: виды повреждений и ненормальных режимов, виды замыканий.

35. Защита асинхронных и синхронных двигателей: типы применяемых защит и их особенности.

36. Защита шин станций и подстанций: виды повреждений и ненормальных режимов.

37. Защита шин станций и подстанций: типы применяемых защит и их особенности.

38. Резервирование релейных защит

39. Влияние неполнофазных режимов работы, общие вопросы защиты энергосистем.

40. Защита потребителей электрической энергии: виды повреждений и ненормальных режимов, типы применяемых защит и их особенности.

41. Распределительные сети: разновидности, основные виды повреждений и применяемые рейные защиты.

42. Каналы связи для релейных защит: разновидности, особенности применения.

Задачи

1. Рассчитать и построить защитную характеристику предохранителя для защиты линии, выполненной проводами с резиновой изоляцией сечением 4 12 мм², исходя из: длительно допустимого нагрева провода 70 ^оС, максимально допустимого превышения нагрева жилы при коротких замыканиях 140 ^оС, температуры среды 25 ^оС. Постоянная времени нагревания проводника 18 мин (кабель проложен в земле), сечение жилы 50 мм² [3].

2. Длительно допустимая нагрузка проводников, защищаемых предохранителем только от токов короткого замыкания 25 А. Определить максимально допустимый номинальный ток плавкой вставки [3].

3. Рассчитать и построить защитную характеристику предохранителя для защиты линии, выполненной проводами с резиновой изоляцией сечением 5 16 мм², исходя из: длительно допустимого нагрева провода 75 ^оС, максимально допустимого превышения нагрева жилы при коротких замыканиях 150 ^оС, температуры среды 20 ^оС. Постоянная времени нагревания проводника 30 мин (кабель проложен в воздухе), сечение жилы 95 мм² [3].

4. Длительно допустимая нагрузка проводников, защищаемых предохранителем только от токов короткого замыкания 16 А. Определить максимально допустимый номинальный ток плавкой вставки [3].

5. Длительно допустимая нагрузка участка сети, защищаемого предохранителем от токов короткого замыкания и токов перегрузки 75 А. Определить максимально допустимый номинальный ток плавкой вставки, если участок выполнен:
а) кабелем с бумажной изоляцией; б) проводниками с резиновой изоляцией, проложенными во взрывоопасном помещении [3].

6. Минимальный ток короткого замыкания в самой удаленной точке защищаемой линии 1000 А. Для защиты предполагается использовать установочный автомат типа А-3000 с комбинированным расцепителем. Исходя из современных требований ПУЭ, определить максимально допустимый ток расцепителя и уточнить тип автомата [3].

7. Максимальный рабочий ток в линии (расчетный ток) 40 А, а ток кратковременной перегрузки, длящейся 5 с, 200 А. Для защиты линии используется установочный автомат А-3000 [4]. Выбрать номинальный ток расцепителя.

8. Для условий задачи 7 выбрать номинальный ток расцепителя, если длительность перегрузки возросла до 25 с (линия питает блок двигателей с большим временем пуска).

9. Выбрать ступень селективности для токовых защит, если время действия выключателя (с момента замыкания цепи отключающей катушки до момента полного разрыва тока в первичной цепи) 0, 14 с, разброс реле времени составляет 0, 11±0, 05 с. Инерционной ошибкой пренебречь [3].

10. Почему стремятся к увеличению коэффициента возврата токовых реле и допускают низкий коэффициент возврата реле времени в токовой защите с выдержкой времени? [3]

11. Какие недостатки имеет защита от замыканий между фазами, изображенная на рис.2.3 [4]? К чему это может привести и в каких случаях?

12. Защита в точке 1 сети (рис.2.5 [4]) выполнена по схеме, изображенной на рис.2.2 [4]. В номинальном режиме по первичным цепям защиты протекает ток 400 А. Реле тока 3РТ и 4РТ имеют низкий коэффициент возврата 0, 5. Однако при выборе тока срабатывания это не было учтено, и был принят ток срабатывания защиты (1, 2/0, 8)400=600 А. К каким последствиям это может привести, и в каком случае? Описать поведение органов защиты в этом случае.

13. Для защиты от замыканий на землю в сети с малым током замыкания на землю в сети с малым током замыкания на землю используются токовые реле, не всегда обладающие необходимой чувствительностью защиты. Почему не используются в этом случае реле напряжения нулевой последовательности, хотя напряжение нулевой последовательности, как правило, велико при замыканиях на землю? [3]

14. Трансформаторы тока, размещенные в распределительном устройстве и включенные по схеме полной звезды, соединены с реле, расположенными на щитке и также включенными по схеме полной звезды, четырьмя проводами сопротивлением 1 Ом каждый. Сопротивлением реле пренебречь. Из-за большого сопротивления на зажимах трансформаторов тока (что недопустимо), решено использовать два керна трансформатора тока, первичные обмотки которых соединены последовательно. Каково будет сопротивление на зажимах вторичной обмотки каждого трансформатора при замыканиях между фазами, если вторичные обмотки соединить: а) последовательно, б) параллельно? Как правильно должны быть соединены вторичные обмотки? [3]

15. Максимальный рабочий ток линии напряжением 6000 В составляет 30А. Коэффициент трансформации трансформаторов тока . На объекте установлена токовая защита с зависимой характеристикой выдержки времени с двумя реле, включенными по схеме неполной звезды. При принятых коэффициентах надежности 1, 2 и возврата 0, 8 ток срабатывания (1, 2/0, 8)(30/40)=1, 13 А. Ввиду отсутствия реле РТ-80 с таким током срабатывания были установлены реле РТ-81/2 с минимальным током срабатывания 2 А. Правильно ли принятое решение? [3]

16. Показаны различные конфигурации электрических сетей. В каких из указанных случаев (рис.3.6 [4]) одноступенчатая направленная токовая защита может быть селективной?

17. Реле направления мощности обратной последовательности установлено для защиты линии с двусторонним питанием напряжением 110 кВ, длиной 100 км. Сопротивление прямой и обратной последовательностей линии 0, 25 Ом/км; сопротивление нулевой последовательности 1, 2 Ом/км. Сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей системы, приведенные к шинам подстанции, на которой установлено рассматриваемое реле, 5 Ом каждое. Угол сопротивления системы примерно равен углу сопротивления линии. Коэффициент трансформации трансформаторов тока на линии равен 400/5. Трансформаторы напряжения стандартные. Какова должна быть мощность срабатывания реле, чтобы при металлическом однофазном КЗ в конце защищаемой линии в режиме одностороннего питания мощность на реле была четырехкратной? [3]

18. Выбрать выдержки времени максимальной токовой защиты с независимой характеристикой в сети (рис.3.15 [4]). Указать комплекты защиты, для которых необходимы органы направления мощности. Принять ступень селективности 0, 3 с; выдержки времени защит отходящих линий: 2, 5 с; 0, 3 с; 1 с; 1, 5 с; 1, 2 с. Решить задачу добиваясь: а) минимально возможных выдержек времени; б) минимального числа органов направления мощности.

19. Для защиты линии напряжением 110 кВ от замыканий на землю установлено реле направления мощности нулевой последовательности. Из-за отсутствия трансформатора напряжения применено реле с токовой поляризацией (двумя токовыми обмотками) и с углом максимальной чувствительности 0^о. Одна из обмоток включена на тройной ток нулевой последовательности линии через трансформатор тока 400/5, другая – через трансформатор тока 200/5 на нейтрали заземленного трансформатора, установленного на подстанции, от которой отходит защищаемая линия. Трансформатор является единственным заземленным трансформатором системы. Какова должна быть чувствительность реле, чтобы при действии пускового токового органа защиты с током срабатывания 1, 5 А обеспечить момент на реле равный четырехкратному моменту срабатывания? [3]

20. Мощность срабатывания реле направления мощности при угле максимальной чувствительности 15 ВА. При номинальном напряжении 100 ВА потребляемая мощность в цепи напряжения 30 ВА и не может быть увеличена по условиям загрузки трансформаторов напряжения. При номинальном токе 5 А потребляемая мощность в цепи тока 5 ВА. Необходимо повысить чувствительность реле, уменьшив его мощность срабатывания до 10 ВА. Что для этого нужно сделать, не уменьшая надежности действия реле? Какие параметры реле при этом изменяются и насколько? [3]

21. Для условий задачи 3.36 (см. [4]) определить поведение реле направления мощности, если их включить не по 90-градусной, а по 120-градусной схеме. При этом к одному реле подведены ток и напряжение .

22. Определить сопротивление на зажимах реле, включенного на линейное напряжение и разность токов, поврежденных фаз, при металлическом коротком замыкании между двумя фазами на линии 330 кВ. Удельное реактивное сопротивление прямой последовательности линии 0, 25 Ом/км; удельная емкостная проводимость прямой последовательности 4× 10^-6 (Ом/км)^-1. Активным сопротивлением и проводимостью (для простоты решения задачи) пренебрегаем. Считаем, что КЗ произошло на расстоянии: а) 75 км; б) 125 км; в0 300 км от места установки реле. Определить также сопротивление на зажимах реле при включении холостой линии длиной 500 км. Коэффициент трансформации трансформаторов тока 2000/1, трансформатора напряжения 3000 [3].

23. В качестве дистанционного органа для защиты зоны длиной 300 км линии 330 кВ с удельным сопротивлением 0, 15+j0, 28 Ом/км применяется направленное реле сопротивления. Максимальный ток нагрузки 600 А и угол, на который этот ток отстает от напряжения, находится в диапазоне 0…45^о. Выбрать угол максимальной чувствительности реле, обеспечивающий запас по селективности в режиме нагрузки 3. Найти также уставку реле (диаметр окружности) [3].

24. Принцип действия реле сопротивления основан на сравнении абсолютных значений величин и . Реле срабатывает, если . Определить коэффициенты через один, остающийся неопределенным и написать выражения и для получения следующих характеристик в комплексной плоскости: а) реле полного сопротивления с радиусом 0, 5 Ом; б) реле с характеристикой в виде окружности с центром в точке –j0, 2 Ом и радиусом 1, 5 Ом; в) направленное реле сопротивления с центром на оси в точке 40 Ом; г) реле реактивного сопротивления с уставкой 45 Ом. При выборе выражений для и желательно возможно большее число коэффициентов обратить в нуль. Коэффициенты при напряжении () принять вещественными, а при токе () мнимыми [3].

25. Поляризующая обмотка направленного реле сопротивления имеет сопротивление . Какую емкость следует включить последовательно с обмоткой для получения контура памяти с собственной частотой 50 Гц? Определить постоянную затухания и угол сдвига между напряжением и током контура при приложенном синусоидальном напряжении с частотой 50 Гц. Что изменится, если полученную емкость включить параллельно обмотке, а полученный контур включить в цепь источника синусоидального тока? [3]

26. Реле полного сопротивления включены на линейные напряжения и разности токов соответствующих фаз. Трансформаторы напряжения, вторичные напряжения которых используются для защиты, включены в треугольник. Вторичные напряжения составляют 99-100 % от приведенных первичных напряжений. Искажением по фазе пренебрегаем. Увеличивается или уменьшается защищаемая зона и на сколько процентов из-за погрешности трансформаторов при коротком замыкании между двумя и тремя фазами? [3]

27. Выбрать ток срабатывания реле продольной дифференциальной защиты с циркулирующими токами (рис.5.1 [4]). Ток намагничивания трансформатора тока не превосходит 10 % первичного тока. Погрешности трансформаторов тока имеют одинаковый характер (вторичный ток опережает первичный и меньше расчетного по величине). Наибольший первичный ток при внешнем КЗ 3500 А.Коэффициент трансформации трансформаторов тока 300/5. Коэффициент надежности 1, 25. Трансформаторы тока разных типов.

28. Решить задачу 2 ([5], с. 21).

29. Решить задачу 3 ([5], с. 22).

30. Решить задачу 1 ([5], с. 30).

31. Решить задачу 2 ([5], с. 30).

32. Решить задачу 3 ([5], с. 30).

33. Решить задачу 4 ([5], с. 30).

34. Решить задачу 5 ([5], с. 30).

35. Решить задачу 2 ([5], с. 37).

36. Решить задачу 4 ([5], с. 40).

37. Решить задачу 3 ([5], с. 43).

38. Решить задачу 2 ([5], с. 46).

39. Решить задачу 2 ([5], с. 49).

40. Решить задачу 2 ([5], с. 52).

41. Решить задачу 2 ([5], с. 56).

42. Решить задачу 2 ([5], с. 61).

43. Решить задачу 2 ([5], с. 66).

44. Решить задачу 3 ([5], с. 66).

45. Решить задачу 2 ([5], с. 70).

46. Решить задачу 3 ([5], с. 70).

47. Решить задачу 2 ([5], с. 73).

48. Решить задачу 3 ([5], с. 73).

49. Решить задачу 2 ([5], с. 79).

50. Решить задачу 3 ([5], с. 79).

51. Решить задачу 2 ([5], с. 84).

52. Решить задачу 3 ([5], с. 84).

53. Решить задачу 2 ([5], с. 88).

54. Решить задачу 3 ([5], с. 88).

55. Решить задачу 2 ([5], с. 93).

56. Решить задачу 3 ([5], с. 93).

57. Решить задачу 2 ([5], с. 97).

58. Решить задачу 3 ([5], с. 97).

59. Решить задачу 5 ([5], с. 100).

60. Решить задачу 6 ([5], с. 101).

61. Решить задачу 2 ([5], с. 107).

62. Решить задачу 3 ([5], с. 107).

63. Решить задачу 3 ([5], с. 118).

64. Решить задачу 4 ([5], с. 118).

Номера вопросов и задач контрольных работ по вариантам

*) Не пытайтесь писать и решать «чужие» вопросы! (В этом случае контрольная зачтена не будет)

1. Номер варианта выбирается из списочного состава группы (уточняйте в

деканате свой номер по списку).

2. Если ваш номер по списку 26-й, то ваш номер варианта контрольных 1-й, для 27-го по списку – номер варианта 2-й и т.д.

Список литературы по дисциплине

«Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения»

Основная

1. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебник. М.: Высш. шк., 2006. 639 с.

2. Гельфанд Я.С. Релейная защита распределительных сетей. М.: Энергия, 1987. 367 с.

3. Фабрикант В.Л. и др. Задачник по релейной защите. М.: Высш. шк., 1971. 608 с.

4. Федосеев А.М., Федосеев М.А. Релейная защита электрических систем: Учебник для вузов. М.: Энергия, 1992. 526 с.

5. Никифоров И.К., Венедиктов С.В. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: учеб. пособие для вузов. Задачник. Чебоксары: Изд-во МГОУ, ЧПИ (филиал), 2011. 147 с.