Como a proteção e a automação de relés funcionam

Os primeiros experimentos humanos com eletricidade e a criação de circuitos para passagem de corrente foram acompanhados por curtos-circuitos e mau funcionamento, durante os quais foram adquiridos experiência e conhecimento, reveladas regularidades dos processos de processo e desenvolvidas regras operacionais.

Com base na análise dos erros cometidos, começaram a ser criados dispositivos que protegem equipamentos e pessoas contra efeitos elétricos. Os primeiros desses dispositivos eram fusíveis, que queimavam quando eram criadas cargas críticas, interrompendo o circuito de corrente elétrica.

Estruturas de proteção mais complexas começaram a ser introduzidas em massa após 1891, quando na Rússia, de acordo com o projeto de Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky, 220 kW de energia elétrica por 175 km foram transportados com sucesso, com uma eficiência de 77%, com base em um sistema de tensão trifásico desenvolvido pelo mesmo cientista.

O princípio da proteção se baseava no princípio dos relés - dispositivos que monitoram constantemente qualquer parâmetro elétrico da rede e, quando atingem valores críticos, são acionados: eles alteram acentuadamente seu estado inicial trocando o circuito elétrico.

Os primeiros dispositivos de proteção foram fabricados com base em projetos de relés eletromecânicos, e os especialistas envolvidos em sua operação começaram a ser chamados de "relés", válidos até o momento.

O serviço de proteção e automação de relés (RPA) criado no sistema de energia com base na experiência constantemente adquirida está envolvido simultaneamente em outros processos complexos:

• sistemas de controle, incluindo métodos locais, remotos e remotos;

• bloqueios de dispositivo;

• circuitos de sinalização, permitindo analisar eventos que ocorrem na rede;

• medições de várias quantidades elétricas em circuitos existentes;

• análise da qualidade das medições com base em padrões metrológicos;

• alguns outros recursos.

Princípios de construção de um circuito de dispositivos de proteção

Uma base inicial bastante complexa e complexa, baseada em estruturas eletromecânicas, está sendo constantemente aprimorada e modificada. Para o trabalho de proteção, novos desenvolvimentos técnicos são introduzidos. Nos complexos energéticos modernos, os dispositivos eletromagnéticos, de indução, estáticos - semicondutores e microprocessadores são combinados com sucesso.

Eles são unidos por um algoritmo básico de processos praticamente imutável, que é modernizado para cada caso específico. As principais funções de proteção são demonstradas pelo diagrama estrutural.

As principais funções dos dispositivos de proteção

Unidade de observação

Sua principal função é monitorar os processos elétricos em andamento no sistema com base nas medições dos transformadores de medição de corrente e / ou tensão.

Os sinais de saída retirados da unidade podem ser transmitidos diretamente ao circuito lógico para comparação com os desvios definidos pelo usuário dos valores nominais, chamados de configurações, ou inicialmente convertidos para o formato digital.

Bloco lógico

Aqui, os sinais de entrada são comparados com as características de limite das configurações. A menor correspondência entre eles leva à emissão de um comando para operar as defesas.

Unidade executiva

Ele é mantido constantemente em prontidão para responder aos comandos da unidade lógica. Nesse caso, a comutação ocorre no diagrama de fiação de acordo com um algoritmo predeterminado que exclui danos ao equipamento e ferimentos pessoais.

Unidade de alarme

Os processos que ocorrem no sistema são realizados tão rapidamente que uma pessoa não é capaz de percebê-los com seus órgãos.Para corrigir os eventos perfeitos, são instalados dispositivos de alarme que usam métodos visuais de exposição ao som, salvando as alterações que ocorreram na memória.

Em todas as construções de alarme, a transferência de seu estado após a operação para sua posição inicial é realizada uma vez pelo operador manualmente, o que elimina a perda de informações sobre a operação de proteção por automação.

Princípios de proteção

Uma atitude muito séria em relação à confiabilidade e segurança do uso de eletricidade determinou os requisitos básicos que os sistemas de proteção de relé devem atender. No entanto, eles também são dispositivos técnicos, o que significa: eles têm a capacidade de prejudicar o desempenho adequado.

A falha dos sistemas de proteção de relés é possível com:

• falhas dentro das proteções;

• respostas excessivas quando a ação do órgão executivo não é necessária;

• trabalho falso na ausência de danos ao sistema elétrico.

Para excluir falhas durante a operação, um projeto é desenvolvido, instalado, comissionado com comissionamento e manutenção de dispositivos de proteção de relé, levando em consideração os requisitos desenvolvidos para dispositivos de proteção e automação de relés para:

• seletividade com base na hierarquia do esquema;

• velocidade determinada pelo tempo de resposta;

• sensibilidade a fatores de partida;

• confiabilidade do trabalho.

Princípio da seletividade

Outro nome comum para isso é seletividade. Essa característica permite identificar e localizar com precisão o local do mau funcionamento manifestado em uma rede estruturada com qualquer hierarquia.

Por exemplo, um gerador transmite energia elétrica para muitos consumidores localizados nas seções 1, 2 e 3, equipados com suas próprias proteções 1-2, 3-4 e 5, respectivamente. No caso de um curto-circuito dentro do usuário final no local nº 3, as correntes de dano passarão por todos os circuitos de proteção da fonte.

No entanto, nessa situação, faz sentido desconectar a seção final com um motor elétrico danificado, deixando todos os dispositivos operacionais em operação. Para esse propósito, diferentes configurações de proteção de relé são introduzidas para cada circuito no estágio de design do circuito.

Os dispositivos de proteção da seção 5 devem sentir as correntes de falha mais cedo e garantir sua desconexão de emergência do gerador mais rapidamente. Portanto, no esquema acima, os valores das configurações de corrente e hora em cada seção são reduzidos do gerador para o consumidor, seguindo o princípio: quanto mais próximo ao local do dano, maior a sensibilidade.

Nesse caso, o princípio de redundância é cumprido, levando em consideração a possibilidade de falha de quaisquer dispositivos técnicos, incluindo sistemas de proteção de nível inferior. Isso significa que: se a proteção da seção 5 da seção 3 estiver com defeito, um curto-circuito deve desconectar os dispositivos de proteção de relé n ° 4 ou 5 da linha n ° 2, que, por sua vez, são assegurados pela proteção da seção n ° 1.

Princípio de desempenho

O tempo de desligamento de dano consiste em pelo menos dois fatores:

1. proteção acionada;

2. operação do acionamento do disjuntor.

O primeiro parâmetro pode ser ajustado a partir do valor mínimo devido ao design da proteção e ao número de elementos utilizados. Tais métodos criam um tempo de atraso para a inclusão de relés ajustáveis ​​especiais no circuito. É usado para proteção adicional.

Os dispositivos próximos ao local de dano devem ser configurados para operar com os menores intervalos de tempo possíveis para operação.

Princípio da sensibilidade

Essa característica permite determinar os tipos de danos calculados e situações anormais do sistema de energia dentro da zona de proteção atual.

Sensibilidade dos dispositivos de proteção e automação de relés

Para determinar sua expressão numérica, é introduzido o coeficiente Кч, calculado pela razão entre o valor mínimo da corrente de curto-circuito da seção e o valor da corrente de disparo.

Ao mesmo tempo, os dispositivos de proteção e automação de relé funcionam corretamente em Icz

O valor ideal do coeficiente de sensibilidade está na faixa de 1,5-2.

Princípio da confiabilidade

Para defini-lo, os termos são introduzidos:

• tempo de atividade

• manutenibilidade;

• longevidade;

• persistência.

Cada um deles tem seus próprios critérios de avaliação.

Confiabilidade dos dispositivos de proteção e automação de relés

A operação e manutenção dos dispositivos de proteção de relé consideram três opções de confiabilidade nas funções de resposta:

1. com curto-circuito interno na zona protegida;

2. durante a passagem de curto-circuito externo fora da área de trabalho;

3. em modos sem danos.

Ao mesmo tempo, a confiabilidade é dividida em:

• operacional;

• sala de ferragens.

Controle de emergência

Qualquer unidade de proteção de relé não é apenas um circuito independente, mas é combinada em complexos de nível superior, que constituem o sistema de controle de emergência do sistema de energia. Ela tem todos os elementos interconectados com outros componentes e executa suas tarefas de maneira abrangente.

Uma lista reduzida de funções de proteção e automação é demonstrada por um diagrama de blocos simplificado.

Gerenciamento de Emergência em Rede

Um breve resumo das características da operação de proteção e automação de relés nos permite concluir que a profissão de operador de relé requer estudo constante dos equipamentos que entram em operação, aprimoramento do conhecimento e formação de fortes habilidades práticas.

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