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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE
Section 3. Protection et automatisation Protection relais. Exigences générales
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Règles d'installation des installations électriques (PUE) 3.2.2. Les installations électriques doivent être équipées de dispositifs de protection à relais destinés à : a) déconnexion automatique de l'élément endommagé du reste de la partie non endommagée du système électrique (installation électrique) à l'aide d'interrupteurs ; Si le défaut (par exemple un défaut à la terre dans les réseaux avec neutre isolé) ne perturbe pas directement le fonctionnement du système électrique, la protection par relais ne peut agir que sur le signal. b) réagir à des conditions de fonctionnement dangereuses et anormales des éléments du système électrique (par exemple, surcharge, augmentation de la tension dans l'enroulement du stator d'un hydrogénérateur) ; En fonction du mode de fonctionnement et des conditions de fonctionnement de l'installation électrique, il est nécessaire d'effectuer une protection par relais pour agir sur le signal ou pour déconnecter les éléments qui, s'ils sont laissés en fonctionnement, peuvent entraîner des dommages. 3.2.3. Afin de réduire le coût des installations électriques, des fusibles ou des fusibles ouverts doivent être utilisés à la place des disjoncteurs et des relais de protection s'ils :
Lors de l'utilisation de fusibles ou de fusibles ouverts, en fonction du niveau d'asymétrie en mode phase ouverte et de la nature de la charge alimentée, il convient de prendre en compte la nécessité d'installer une protection contre le mode phase ouverte au poste de réception. 3.2.4. Les dispositifs de protection des relais doivent garantir le temps d'arrêt de court-circuit le plus court possible afin de maintenir un fonctionnement ininterrompu de la partie non endommagée du système (fonctionnement stable du système électrique et des installations électriques des consommateurs, garantissant la possibilité de rétablir le fonctionnement normal grâce au bon fonctionnement de réenclenchement automatique et commutateurs de transfert automatiques, démarrage automatique des moteurs électriques, synchronisation, etc.) et restrictions sur la zone et le degré d'endommagement de l'élément. 3.2.5. En règle générale, la protection des relais agissant à l'arrêt doit assurer la sélectivité de l'action, de sorte que si un élément de l'installation électrique est endommagé, seul cet élément endommagé est éteint. Une action non sélective de protection est autorisée (corrigible par une action ultérieure de réenclenchement automatique ou de réenclenchement automatique) : a) assurer, si nécessaire, l'accélération du déclenchement du court-circuit (voir 3.2.4) ; b) lors de l'utilisation de circuits électriques principaux simplifiés avec séparateurs dans les circuits de lignes ou de transformateurs, déconnecter l'élément endommagé pendant un temps mort. 3.2.6. Les dispositifs de protection à relais avec temporisations qui assurent la sélectivité de l'action sont autorisés si : lors de la déconnexion d'un court-circuit avec temporisations, les exigences de 3.2.4 sont remplies ; la protection agit comme une sauvegarde (voir 3.2.15). 3.2.7. Le fonctionnement fiable de la protection des relais (fonctionnement lorsque les conditions de fonctionnement apparaissent et non-fonctionnement en leur absence) doit être assuré par l'utilisation de dispositifs qui, dans leurs paramètres et leur conception, correspondent à l'usage prévu, ainsi que par un entretien approprié de ceux-ci. dispositifs. Si nécessaire, des mesures spéciales doivent être utilisées pour améliorer la fiabilité opérationnelle, en particulier la redondance des circuits, la surveillance continue ou périodique de l'état, etc. La probabilité d'actions erronées de la part du personnel de maintenance lors de l'exécution des opérations nécessaires avec la protection des relais doit également être prise en compte. 3.2.8. S'il existe une protection par relais avec des circuits de tension, les dispositifs suivants doivent être fournis :
3.2.9. Lors de l'installation d'une protection par relais à grande vitesse sur des lignes électriques avec parafoudres tubulaires, celle-ci doit être désaccordée du fonctionnement des parafoudres, pour lesquels :
3.2.10. Pour la protection des relais avec temporisation, dans chaque cas spécifique, il est nécessaire de considérer la faisabilité d'assurer une protection contre la valeur initiale du courant ou de la résistance lors d'un court-circuit afin d'exclure les défaillances du fonctionnement de la protection (dues à l'atténuation des courts-circuits). courants de circuit au fil du temps, suite à l'apparition d'oscillations, à l'apparition d'un arc au point d'endommagement, etc.). 3.2.11. Les protections des réseaux électriques de 110 kV et plus doivent comporter des dispositifs qui bloquent leur action lors des oscillations ou des mouvements asynchrones, si de telles oscillations ou mouvements asynchrones sont possibles dans ces réseaux, au cours desquels la protection peut se déclencher inutilement. Il est également possible d'utiliser des dispositifs similaires pour les lignes inférieures à 110 kV reliant les alimentations (en fonction de la probabilité d'oscillations ou de mouvements asynchrones et des conséquences possibles d'arrêts inutiles). Il est permis d'effectuer une protection sans blocage pendant les oscillations, si la protection est ajustée à temps contre les oscillations (le délai de protection est d'environ 1,5 à 2 s). 3.2.12. L'action de la protection par relais doit être enregistrée par des relais indicateurs, des indicateurs de déclenchement intégrés au relais, des compteurs de déclenchement ou d'autres dispositifs dans la mesure nécessaire à l'enregistrement et à l'analyse du fonctionnement de la protection. 3.2.13. Des dispositifs qui enregistrent l'action de la protection des relais à l'arrêt doivent être installés de manière à ce que l'action de chaque protection soit signalée, et en cas de protection complexe - ses parties individuelles (différents niveaux de protection, ensembles de protection séparés contre différents types de dommages, etc. .). 3.2.14. Chaque élément de l'installation électrique doit être doté d'une protection de base conçue pour fonctionner en cas de dommage à l'intérieur de l'ensemble de l'élément protégé avec un temps plus court que celui des autres protections installées sur cet élément. 3.2.15. Pour fonctionner en cas de défaillance des protections ou des interrupteurs des éléments adjacents, une protection de secours conçue pour fournir une action de secours à long terme doit être prévue. Si la protection principale d'un élément a une sélectivité absolue (par exemple, protection haute fréquence, protection différentielle longitudinale et transversale), alors une protection de secours doit être installée sur cet élément, remplissant les fonctions non seulement de longue portée, mais également de courte portée. sauvegarde de gamme, c'est-à-dire fonctionnant en cas de défaillance de la protection principale de cet élément ou de sa mise hors service. Par exemple, si une protection différentielle de phase est utilisée comme protection principale contre les courts-circuits entre phases, une protection de distance à trois niveaux peut être utilisée comme protection de secours. Si la protection principale d'une ligne de 110 kV et plus a une sélectivité relative (par exemple, protection par échelons avec temporisations), alors :
3.2.16. Pour une ligne de transport d'électricité de 35 kV et plus, afin d'augmenter la fiabilité de la déconnexion d'un défaut en début de ligne, une coupure de courant sans temporisation peut être prévue comme protection supplémentaire, à condition que les exigences de 3.2.26 .XNUMX sont respectés. 3.2.17. Si la fourniture complète d'une redondance longue portée est associée à une complication importante de la protection ou est techniquement impossible, les opérations suivantes sont autorisées : 1) ne pas réserver les déconnexions par court-circuit derrière les transformateurs, sur les lignes ayant réagi, les lignes de 110 kV et plus en présence de secours à proximité, à l'extrémité d'une longue section adjacente d'une ligne 6-35 kV ; 2) disposer d'une redondance à longue portée uniquement pour les types de dommages les plus courants, sans tenir compte des modes de fonctionnement rares et en tenant compte de l'action en cascade de la protection ; 3) prévoir une action de protection non sélective lors d'un court-circuit sur les éléments adjacents (avec action de secours à longue portée) avec la possibilité de mettre les sous-stations hors tension dans certains cas ; parallèlement, il faut, si possible, s'assurer que ces arrêts non sélectifs soient corrigés par l'action d'un système de réenclenchement automatique ou de transfert automatique. 3.2.18. Des dispositifs de secours en cas de panne de disjoncteur (protection contre les pannes de disjoncteur) doivent être prévus dans les installations électriques de 110 à 500 kV. Il est permis de ne pas prévoir de protection contre les défaillances de disjoncteur dans les installations électriques de 110 à 220 kV, sous réserve des conditions suivantes : 1) la sensibilité requise et les temps de déconnexion acceptables des dispositifs de sauvegarde à longue portée dans des conditions de stabilité sont garantis ; 2) lorsque la protection de secours est en vigueur, il n'y a pas de perte d'éléments supplémentaires due à la déconnexion des interrupteurs qui ne sont pas directement adjacents à l'interrupteur défaillant (par exemple, il n'y a pas de bus sectionnels ou de dérivations avec dérivations). Dans les centrales électriques équipées de générateurs dotés d'un refroidissement direct des conducteurs des enroulements du stator, afin d'éviter d'endommager les générateurs en cas de défaillance des disjoncteurs 110-500 kV, un système de protection contre les pannes de disjoncteur doit être prévu quelles que soient les autres conditions. . Si l'un des interrupteurs de l'élément endommagé (ligne, transformateur, bus) de l'installation électrique tombe en panne, le système de protection contre les pannes de disjoncteur doit agir pour déconnecter les interrupteurs adjacents à celui en panne. Si la protection est connectée à des transformateurs de courant déportés, alors la protection contre les pannes de disjoncteur doit également fonctionner lors d'un court-circuit dans la zone située entre ces transformateurs de courant et le disjoncteur. Il est permis d'utiliser des systèmes simplifiés de protection contre les pannes de disjoncteur qui fonctionnent lors de courts-circuits avec des pannes d'interrupteurs sur tous les éléments (par exemple, uniquement lors de courts-circuits sur les lignes) ; à une tension de 35-220 kV, en outre, il est permis d'utiliser des dispositifs qui agissent uniquement pour déconnecter l'interrupteur du jeu de barres (sectionnel). Si l'efficacité de la redondance à longue portée est insuffisante, il convient d'envisager la nécessité d'augmenter la fiabilité de la redondance à courte portée en plus des pannes de disjoncteur. 3.2.19. Lors de l'exécution d'une protection de sauvegarde sous la forme d'un ensemble séparé, elle doit être mise en œuvre, en règle générale, de telle manière qu'il soit possible de vérifier ou de réparer séparément la protection principale ou de sauvegarde pendant le fonctionnement de l'élément. Dans ce cas, les protections principale et de secours doivent, en règle générale, être alimentées à partir de différents enroulements secondaires des transformateurs de courant. L'alimentation électrique pour la protection principale et de secours des lignes électriques de 220 kV et plus doit, en règle générale, être réalisée à partir de différents disjoncteurs automatiques à courant continu. 3.2.20. La sensibilité des principaux types de protection par relais doit être évaluée à l'aide d'un coefficient de sensibilité déterminé par :
Les valeurs calculées des grandeurs doivent être établies sur la base des types de dommages les plus défavorables, mais pour le mode de fonctionnement réalistement possible du système électrique. 3.2.21. Lors de l'évaluation de la sensibilité des protections de base, il faut partir du fait que les coefficients de sensibilité minimaux suivants doivent être garantis : 1. Protection de courant maximale avec et sans démarrage de tension, directionnelle et non directionnelle, ainsi que protection de courant directionnelle et non directionnelle à un étage, incluse dans les composants homopolaires ou homopolaires :
Pour une protection de courant maximale des transformateurs à basse tension 0,23-0,4 kV, le facteur de sensibilité le plus bas peut être d'environ 1,5. 2. Protection par étapes du courant ou du courant et de la tension, directionnelle et non directionnelle, incluse pour les courants et tensions complets ou pour les composants homopolaires :
3. Protection à distance contre les courts-circuits polyphasés :
4. Protection différentielle longitudinale des générateurs, transformateurs, lignes et autres éléments, ainsi que protection différentielle complète des jeux de barres - environ 2,0 ; pour l'élément de démarrage actuel de la protection différentielle incomplète des bus de tension du générateur, la sensibilité doit être d'environ 2,0, et pour le premier étage de protection différentielle incomplète des bus de tension du générateur, réalisée sous la forme d'une coupure, la sensibilité doit être d'environ 1,5 (avec un court-circuit sur les jeux de barres). Pour la protection différentielle des générateurs et des transformateurs, la sensibilité doit être vérifiée lors d'un court-circuit sur les bornes. Dans ce cas, quelles que soient les valeurs du coefficient de sensibilité pour les hydrogénérateurs et turbogénérateurs avec refroidissement direct des conducteurs d'enroulement, le courant de réponse de protection doit être pris inférieur au courant nominal du générateur (voir 3.2.36). Pour les autotransformateurs et transformateurs élévateurs d'une puissance de 63 MVA ou plus, il est recommandé de prendre le courant de fonctionnement hors freinage inférieur à celui nominal (pour les autotransformateurs - inférieur au courant correspondant à la puissance typique). Pour les autres transformateurs d'une capacité de 25 MVA ou plus, il est recommandé que le courant de fonctionnement sans tenir compte du freinage ne dépasse pas 1,5 fois le courant nominal du transformateur. Il est permis de réduire le coefficient de sensibilité pour la protection différentielle d'un transformateur ou d'une unité générateur-transformateur à une valeur d'environ 1,5 dans les cas suivants (dans lesquels assurer un coefficient de sensibilité d'environ 2,0 est associé à une complication importante de la protection ou est techniquement impossible):
Pour le mode d'alimentation en tension des bus endommagés, en allumant l'un des éléments de puissance, il est possible de réduire le coefficient de sensibilité de la protection différentielle des bus à une valeur d'environ 1,5. Le coefficient spécifié de 1,5 s'applique également à la protection différentielle du transformateur lors d'un court-circuit derrière la self installée du côté basse tension du transformateur et incluse dans la zone de sa protection différentielle. S'il existe d'autres protections qui couvrent le réacteur et répondent aux exigences de sensibilité pour un court-circuit derrière le réacteur, la sensibilité de la protection différentielle du transformateur lors d'un court-circuit à ce stade peut ne pas être assurée. 5. Protection directionnelle différentielle transversale des lignes parallèles :
6. Protections directionnelles avec blocage haute fréquence :
7. Protection haute fréquence à phase différentielle :
8. Coupures de courant sans temporisation, installées sur des générateurs d'une puissance allant jusqu'à 1 MW et des transformateurs, avec un court-circuit à l'endroit où la protection est installée - environ 2,0. 9. Protection contre les défauts à la terre sur les lignes de câbles des réseaux à neutre isolé (agissant sur signal ou sur arrêt) :
10. La protection contre les défauts à la terre sur les lignes aériennes des réseaux à neutre isolé, agissant sur signal ou sur coupure, est d'environ 1,5. 3.2.22. Lors de la détermination des facteurs de sensibilité spécifiés au 3.2.21, paragraphes 1, 2 et 5, les éléments suivants doivent être pris en compte : 1. La sensibilité à la puissance d'un relais de direction de puissance inductif est vérifiée uniquement lorsqu'il est activé pour les composants de courants et de tensions homopolaires et négatifs. 2. La sensibilité du relais de direction de puissance, réalisée selon le circuit de comparaison (valeurs absolues ou phases), est vérifiée : lorsqu'il est allumé à pleine intensité et tension - par courant ; lors de la mise sous tension des composants de courants et de tensions, séquences négatives et nulles - en courant et en tension. 3.2.23. Pour les générateurs fonctionnant sur jeux de barres, la sensibilité de la protection actuelle contre les défauts à la terre dans l'enroulement du stator agissant lors du déclenchement est déterminée par son courant de fonctionnement, qui ne doit pas dépasser 5 A. À titre exceptionnel, il est permis d'augmenter le courant de fonctionnement à 5,5 R. Pour les générateurs fonctionnant en bloc avec transformateur, le coefficient de sensibilité de protection contre les défauts à la terre monophasés couvrant l'ensemble de l'enroulement du stator doit être d'au moins 2,0 ; pour protéger la tension homopolaire, qui ne couvre pas tout l'enroulement du stator, la tension de fonctionnement ne doit pas dépasser 15 V. 3.2.24. La sensibilité de la protection sur courant alternatif de fonctionnement, réalisée selon le circuit avec déshuntage des électro-aimants de déclenchement, doit être vérifiée en tenant compte de l'erreur de courant réelle des transformateurs de courant après déshuntage. Dans ce cas, la valeur minimale du coefficient de sensibilité des électro-aimants d'arrêt, déterminée pour la condition de leur bon fonctionnement, doit être supérieure d'environ 20 % à celle acceptée pour les protections correspondantes (voir 3.2.21). 3.2.25. Il convient que les coefficients de sensibilité les plus faibles pour la protection de secours lors d'un court-circuit à l'extrémité d'un élément adjacent ou le plus éloigné de plusieurs éléments consécutifs inclus dans la zone de redondance soient (voir également 3.2.17) :
Lors de l'évaluation de la sensibilité des étages de protection de secours qui assurent un secours à courte portée (voir 3.2.15), il convient de partir des coefficients de sensibilité donnés en 3.2.21 pour les protections correspondantes. 3.2.26. Pour les coupures de courant sans temporisation, installées sur les lignes et remplissant les fonctions de protection supplémentaire, le coefficient de sensibilité doit être d'environ 1,2 pour un court-circuit à l'endroit où la protection est installée dans le mode de sensibilité le plus favorable. 3.2.27. Si l'action de la protection d'un élément ultérieur est possible en raison d'une défaillance due à une sensibilité insuffisante de la protection de l'élément précédent, alors les sensibilités de ces protections doivent être coordonnées entre elles. Il est permis de ne pas coordonner les étapes de ces protections, destinées au secours longue portée, si le défaut de déconnexion du court-circuit dû à une sensibilité insuffisante de la protection de l'élément suivant (par exemple, protection inverse des générateurs, autotransformateurs) peut entraîner de graves conséquences. 3.2.28. Dans les réseaux avec un neutre solidement mis à la terre, en fonction des conditions de protection des relais, un tel mode de mise à la terre des neutres des transformateurs de puissance (c'est-à-dire le placement de transformateurs avec un neutre mis à la terre) doit être sélectionné dans lequel les valeurs des courants et les tensions lors des défauts à la terre assurent le fonctionnement des relais de protection des éléments du réseau dans tous les modes de fonctionnement possibles du système électrique. Pour les transformateurs élévateurs et les transformateurs avec alimentation à deux et trois voies (ou alimentation importante à partir de moteurs électriques synchrones ou de compensateurs synchrones) avec une isolation incomplète des enroulements côté sortie neutre, en règle générale, l'apparition d'un mode de fonctionnement inacceptable pour ceux avec un neutre isolé sur des bus séparés doivent être exclus ou une section d'un réseau 110-220 kV avec un défaut à la terre monophasé (voir 3.2.63). 3.2.29. Les transformateurs de courant destinés à alimenter les circuits de courant des dispositifs de protection à relais contre les courts-circuits doivent répondre aux exigences suivantes : 1. Afin d'éviter des opérations de protection inutiles lors d'un court-circuit en dehors de la zone protégée, l'erreur (totale ou actuelle) des transformateurs de courant ne doit généralement pas dépasser 10 %. Des erreurs plus élevées sont autorisées lors de l'utilisation d'une protection (par exemple, protection différentielle des pneus avec freinage), dont le bon fonctionnement en cas d'erreurs accrues est assuré par des mesures spéciales. Les exigences suivantes doivent être remplies :
Pour les protections à courant différentiel (jeu de barres, transformateurs, générateurs, etc.), l'erreur totale doit être prise en compte, pour les autres protections - l'erreur de courant, et lorsque cette dernière est allumée pour la somme des courants de deux ou plusieurs courants transformateurs et en mode court-circuit externe - l'erreur totale. Lors du calcul des charges admissibles sur les transformateurs de courant, il est permis de prendre l'erreur totale comme erreur initiale. 2. L'erreur de courant des transformateurs de courant afin d'éviter les défaillances de protection lors d'un court-circuit au début de la zone protégée ne doit pas dépasser :
3. La tension aux bornes de l'enroulement secondaire des transformateurs de courant lors d'un court-circuit dans la zone protégée ne doit pas dépasser la valeur admissible pour le dispositif de protection du relais. 3.2.30. Les circuits de courant des instruments de mesure électriques (ainsi que les compteurs) et les relais de protection doivent être connectés, en règle générale, à différents enroulements des transformateurs de courant. Il est permis de les connecter à un enroulement de transformateurs de courant, à condition que les exigences des 1.5.18 et 3.2.29 soient respectées. Parallèlement, dans les circuits de protection qui, selon le principe de fonctionnement, peuvent ne pas fonctionner correctement si les circuits de courant sont interrompus, la mise sous tension des instruments de mesure électriques n'est autorisée que par l'intermédiaire de transformateurs de courant intermédiaires et à condition que les transformateurs de courant satisfaire aux exigences de 3.2.29 avec le circuit secondaire des transformateurs de courant intermédiaires ouvert. 3.2.31. Il est recommandé d'utiliser si possible la protection par relais à action directe, primaire et secondaire, et la protection sur courant alternatif de fonctionnement, ce qui conduit à une simplification et à une réduction du coût de l'installation électrique. 3.2.32. En règle générale, les transformateurs de courant de l'élément protégé doivent être utilisés comme source de courant de fonctionnement alternatif pour la protection contre les courts-circuits. Il est également possible d'utiliser des transformateurs de tension ou des transformateurs auxiliaires. En fonction des conditions spécifiques, il convient d'utiliser l'un des schémas suivants : avec déshuntage des interrupteurs déclenchant les électro-aimants, utilisation d'alimentations électriques, utilisation de chargeurs avec condensateur. 3.2.33. Les dispositifs de protection à relais qui sont mis hors service en raison des conditions du réseau, de la sélectivité de l'action ou pour d'autres raisons doivent disposer de dispositifs spéciaux pour les mettre hors service par le personnel d'exploitation. Pour prendre en charge les contrôles et tests opérationnels, les circuits de protection doivent fournir des blocs de test ou des bornes de test si nécessaire.
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