Cómo funciona la protección de relés y la automatización

Los primeros experimentos humanos con electricidad y la creación de circuitos para el paso de la corriente fueron acompañados por cortocircuitos y fallos de funcionamiento, durante los cuales se adquirió experiencia y conocimiento, se revelaron las regularidades de los procesos y se desarrollaron reglas de operación.

Con base en el análisis de los errores cometidos, se comenzaron a crear dispositivos que protegen los equipos y las personas de los efectos eléctricos. Los primeros dispositivos fueron fusibles, que se quemaron cuando se crearon cargas críticas, rompiendo los circuitos de corriente eléctrica.

Las estructuras protectoras más complejas comenzaron a introducirse masivamente después de 1891, cuando en Rusia, según el proyecto de Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky, se transportaron con éxito 220 kW de energía eléctrica por 175 km con una eficiencia del 77% basada en un sistema de voltaje trifásico desarrollado por el mismo científico.

El principio de protección se basaba en el principio de los relés: dispositivos que monitorean constantemente algún parámetro eléctrico de la red, y cuando alcanzan valores críticos se disparan: cambian bruscamente su estado inicial al cambiar el circuito eléctrico.

Los primeros dispositivos de protección se hicieron sobre la base de diseños de relés electromecánicos, y los especialistas involucrados en su operación comenzaron a llamarse el término "relé", que es válido hasta la fecha.

El servicio de protección y automatización de relés (RPA) creado en el sistema de energía sobre la base de la experiencia constantemente adquirida participa simultáneamente en otros procesos complejos:

• sistemas de control, incluidos métodos locales, remotos y remotos;

• cerraduras de dispositivos;

• circuitos de señalización, que permiten analizar eventos que ocurren en la red;

• mediciones de varias cantidades eléctricas en circuitos existentes;

• análisis de la calidad de las mediciones basadas en estándares metrológicos;

• Algunas otras características.

Principios de construcción de un circuito de dispositivos de protección.

Una base inicial bastante engorrosa y compleja basada en estructuras electromecánicas se mejora y modifica constantemente. Para el trabajo de protección, se introducen nuevos desarrollos técnicos. En los complejos energéticos modernos, los dispositivos electromagnéticos, de inducción, estáticos, semiconductores y microprocesadores se combinan con éxito.

Están unidos por un algoritmo básico de procesos prácticamente inmutable, que se moderniza para cada caso específico. Las principales funciones de protección se demuestran mediante el diagrama estructural.

Las principales funciones de los dispositivos de protección.

Unidad de observación

Su función principal es monitorear los procesos eléctricos en curso en el sistema con base en mediciones de transformadores de medición de corriente y / o voltaje.

Las señales de salida tomadas de la unidad pueden transmitirse directamente al circuito lógico para compararlas con las desviaciones definidas por el usuario de los valores nominales, llamadas configuraciones, o inicialmente convertidas a forma digital.

Bloque lógico

Aquí, las señales de entrada se comparan con las características de límite de la configuración. El más mínimo partido entre ellos lleva a la emisión de una orden para operar las defensas.

Unidad ejecutiva

Se mantiene constantemente listo para responder a los comandos de la unidad lógica. En este caso, la conmutación ocurre en el diagrama de cableado de acuerdo con un algoritmo predeterminado que excluye daños al equipo y lesiones personales.

Unidad de alarma

Los procesos que ocurren en el sistema se llevan a cabo tan rápidamente que una persona no puede percibirlos con sus órganos.Para arreglar los eventos perfectos, se instalan dispositivos de alarma que utilizan métodos de exposición visual y sonora para guardar los cambios que se han producido en la memoria.

En todas las construcciones de alarmas, la transferencia de su estado después de la operación a su posición inicial es realizada una vez por el operador manualmente, lo que elimina la pérdida de información sobre la operación de protección por automatización.

Principios de proteccion

Una actitud muy seria hacia la confiabilidad y seguridad del uso de la electricidad ha determinado los requisitos básicos que deben cumplir los sistemas de protección de relés. Sin embargo, también son dispositivos técnicos, lo que significa que tienen la capacidad de interrumpir el rendimiento adecuado.

La falla de los sistemas de protección de relé es posible con:

• fallas dentro de las protecciones;

• respuestas excesivas cuando no se requiere la acción del cuerpo ejecutivo;

• trabajo falso en ausencia de daños al sistema eléctrico.

Para excluir fallas durante la operación, se desarrolla, instala, se encarga un proyecto con la puesta en marcha y el mantenimiento de dispositivos de protección de relés teniendo en cuenta los requisitos desarrollados para dispositivos de automatización y protección de relés para:

• selectividad basada en la jerarquía del esquema;

• velocidad determinada por el tiempo de respuesta;

• sensibilidad a los factores iniciales;

• fiabilidad de trabajo.

Principio de selectividad

Otro nombre común para esto es selectividad. Esta característica le permite identificar y localizar con precisión el lugar del mal funcionamiento manifestado en una red estructurada con cualquier jerarquía.

Por ejemplo, un generador transmite energía eléctrica a muchos consumidores ubicados en las áreas No. 1, 2 y 3, equipados con sus propias protecciones 1-2, 3-4 y 5, respectivamente. En el caso de un corto circuito dentro del usuario final en el sitio No. 3, las corrientes de daño pasarán a través de todos los circuitos de protección desde la fuente.

Sin embargo, en esta situación, tiene sentido desconectar la sección final con un motor eléctrico dañado, dejando en funcionamiento todos los dispositivos operativos. Para este propósito, se introducen diferentes configuraciones de protección de relé para cada circuito en la etapa de diseño del circuito.

Los dispositivos de protección de la sección 5 deben sentir las corrientes de falla antes y garantizar su desconexión de emergencia del generador más rápido. Por lo tanto, en el esquema dado, los valores de la configuración actual y de tiempo en cada sección se reducen del generador al consumidor, observando el principio: cuanto más cerca del lugar del daño, mayor es la sensibilidad.

En este caso, se cumple el principio de redundancia, teniendo en cuenta la posibilidad de falla de cualquier dispositivo técnico, incluidos los sistemas de protección de un nivel inferior. Esto significa: si la protección de la sección 5 de la sección 3 no funciona correctamente, un cortocircuito debe desconectar los dispositivos de protección de relé n. ° 4 o 5 de la línea n. ° 2, que, a su vez, están asegurados por la protección de la sección n. ° 1.

Principio de rendimiento

El tiempo de apagado por daños consta de al menos dos factores:

1. protección activada;

2. funcionamiento del disyuntor.

El primer parámetro se puede ajustar desde el valor mínimo debido al diseño de la protección y al número de elementos utilizados. Dichos métodos crean un tiempo de retraso para la inclusión de relés ajustables especiales en el circuito. Se utiliza para mayor protección.

Los dispositivos cercanos al lugar del daño deben configurarse para funcionar con los intervalos de tiempo más cortos posibles para la operación.

Principio de sensibilidad

Esta característica le permite determinar los tipos de daños calculados y situaciones anormales del sistema de alimentación dentro de la zona de protección actual.

Sensibilidad de los dispositivos de automatización y protección de relés.

Para determinar su expresión numérica, se introduce el coeficiente Кч, calculado por la relación entre el valor mínimo de la corriente de cortocircuito para la sección y el valor de la corriente de disparo.

Al mismo tiempo, los dispositivos de protección y automatización de relés funcionan correctamente a Ic

El valor óptimo del coeficiente de sensibilidad se encuentra en el rango de 1.5-2.

Principio de confiabilidad

Para definirlo, se introducen los términos:

• tiempo de actividad

• mantenibilidad;

• longevidad

• persistencia

Cada uno de ellos tiene sus propios criterios de evaluación.

Fiabilidad de los dispositivos de automatización y protección de relés.

La operación y el mantenimiento de los dispositivos de protección de relé consideran tres opciones de confiabilidad en las funciones de respuesta:

1. con cortocircuitos internos en la zona protegida;

2. durante el paso de cortocircuito externo fuera del área de trabajo;

3. en modos sin daños.

Al mismo tiempo, la fiabilidad se divide en:

• operacional;

• sala de ferretería.

Control de emergencia

Cualquier unidad de protección de relé no es solo un circuito independiente, sino que se combina en complejos de nivel superior, que en última instancia constituyen el sistema de control de emergencia del sistema de energía. Ella tiene cada elemento interconectado con otros componentes y realiza sus tareas de manera integral.

Una lista abreviada de funciones de protección y automatización se demuestra mediante un diagrama de bloques simplificado.

Gestión de emergencia de la red

Un breve resumen de las características de la operación de protección y automatización de relés nos permite concluir que la profesión de operador de relé requiere un estudio constante del equipo que entra en funcionamiento, mejorando el conocimiento y desarrollando habilidades prácticas sólidas.

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