Виды неисправностей в электрических сетях (перевод).

Ремонт преобразователей в Санкт-Петербурге
(Начало Ненормальные режимы работы электроустановок. Введение).

Реле защиты должно уметь отличать нормальные рабочие условия от ненормальных, включая короткие замыкания, которые могут быть опасны для защищаемого оборудования и могут привести к нарушению безопасной работы энергосистемы. При нормальных условиях энергосистема характеризуется следующими параметрами:

• почти симметричные трехфазные напряжения и токи;
• рабочие токи ниже предустановленных уровней (включая некоторую допустимую перегрузку);
• уровень напряжения в пределах допустимого диапазона;
• частота равна или очень близка к номинальной 50/60Гц;
• уровень гармоник в допустимых пределах;
• качество электроэнергии удовлетворяет потребителей и соответствует стандартам.

Конечно, энергосистема довольно редко находятся в идеальном состоянии, поскольку напряжение и ток могут изменяться в зависимости от изменения нагрузки, генератора и переключений.

Следует отметить, что некоторые явления, происходящие в энергосистеме при нормальных условиях, могут также рассматриваться как ненормальные, поскольку значения напряжения или тока будут далеки от номинальных. Тем не менее эти явления происходят не вследствии неисправностей и защита не должна работать в таких случаях. Примеры таких ситуаций:

• процесс зарядки линии электропередачи после включения;
• запуск асинхронных двигателей большой мощности;
• пусковые токи, обусловленные подачей напряжения на силовые трасформаторы;
• стационарные перевозбуждения (перенасыщение) силовых трансформаторов в связи с ростом напряжения и/или снижением частоты;
• ассиметричная нагрузка;
• уход частоты и качания мощности и т.д.

В таких ситуациях можно наблюдать временное увеличение токов свыше допустимых пределов, появление отрицательных и нулевых последовательностей, увеличение уровня гармоник, что позволяет предположить наличие неисправности. Могут возникнуть дополнительные проблемы при насыщении трансформаторов тока в результате внешних повреждений значительно искажающие информацию, поступающую на реле защиты. Поэтому устанавливается набор критериев для повышения стабильности от нежелательных операций.

Устройства защиты должны выдать сигнал на отключение/предупреждение при неисправностях на защищаемом участке или зоне. Нужно отметить, что неисправности могут быть различны по виду, типу, интенсивности и возможным последствиям. Наиболее опасными являются короткие замыкания, поскольку токи, протекающие в цепи во много крат превышают номинальные. Значение тока короткого замыкания зависит от многих параметров, включая: уровень напряжения, режим работы нейтрали (изолированная, заземленная через сопротивление или компенсированная), сопротивление короткого замыкания, тип КЗ и т.д.

Ниже перечислены виды неисправностей, на которые должны реагировать реле защиты для отдельных элементов энергосистемы.

Линии электропередачи:

• однофазные КЗ на землю;
• межфазные КЗ;
• межфазные КЗ на землю;
• трехфазные КЗ;
• высокоомные замыкания;
• дуговые КЗ;
• перегрузка.

Шины:

• однофазные КЗ на землю;
• межфазные КЗ.

Силовые трансформаторы:

• замыкания на землю;
• межфазные КЗ на выводах;
• межвитковые КЗ;
• КЗ между обмотками;
• неисправность РПН;
• утечка масла из бака;
• перевозбуждение;
• перегрузка.

Синхронные генераторы:

• КЗ на землю;
• межфазные короткие замыкания между обмотками;
• межвитковые короткие замыкания;
• множественные замыкания на землю;
• перегрузка статора/ротора;
• потеря возбуждения;
• асинхронный ход;
• понижение/повышение частоты;
• перенапряжение;
• ассиметричная нагрузка;
• работа генератора в двигательном режиме (прокручивание).

Высоковольтные трехфазные двигатели:

• межфазные замыкания между обмотками статора или на фидере;
• короткое замыкание фаз обмотки статора;
• межвитковые замыкания в обмотках статора;
• перегрузка;
• небаланс фаз;
• провалы напряжения;
• асинхронный ход (в случае синхронных двигателей).

Каждая из приведенных неисправностей может быть определена измерением некоторых параметров, называемых критериями, в результате обработки информации, содержащейся в напряжениях, токах и других сигналах. В следующей главе будут приведены наиболее часто используемые критерии защиты.


W. Rebizant et al., Digital Signal Processing in Power System Protection
and Control, Signals and Communication Technology,  Springer-Verlag London Limited 2011

Ремонт и поверка АИД-70