Реле и их классификация
Общие вопросы релейной защиты
Лекция № 1.
При эксплуатации электрооборудования повреждения, возникающие вследствие пробоя изоляции, обрывов проводов, ошибочных действий персонала и других причин, приводят к коротким замыканиям (КЗ), сопровождающимся понижением напряжения и высокотемпературной дугой. Дежурный персонал не в состоянии с требуемое малое время отметить возникновение КЗ, выявить поврежденный элемент и дать сигнал на отключение его выключателей. В тоже время быстрое отключение поврежденного элемента позволяет существенно сократить размеры повреждений, а иногда и предотвратить их. Поэтому электроустановки снабжаются автоматически действующими устройствами – релейной защитой или предохранителями (последние преимущественно в системах с напряжением менее 1 кВ), осуществляющими защиту от повреждений и некоторых ненормальных режимов работы.
Таким образом, основным назначением релейной защиты является выявление места возникновения КЗ и быстрое отключение поврежденного участка сети.
|
|
Кроме повреждений возможны такие нарушения нормальных режимов работы, как перегрузка, замыкание на землю в сетях с незаземленной нейтралью и другие, которые не представляют непосредственной опасности для оборудования.
Вторым назначением релейной защиты является выявление нарушений нормальных режимов работы оборудования и подача предупредительных сигналов.
На подстанциях без обслуживающего персонала в таких режимах релейная защита производит отключение оборудования с выдержкой времени, так как нарушения нормальных режимов работы зачастую бывают кратковременными и могут самоустраняться.
В технике релейной защиты под термином «реле» в соответствии с ГОСТ понимают автоматически действующий аппарат, предназначенный при заданном значении воздействующей величины производить скачкообразное изменение в цепях управления.
При определенном значении величины ХХС.Р., изменяет свое значение выходной сигнал Y, при возврате реле (Х£ХС.Р.) сигнал Y принимает первоначальное значение (Рис. 1). Наиболее распространены электрические реле.
Электрические реле имеют основные функциональные части: измерительную, логическую, исполнительный орган, источник питания, сигнальный орган, а также если есть необходиость, возможноть принимать сигналы с другой стороны защищаемого элемента. рис 2.4.
Рис. 1. Иллюстрация работы реле
Способы выполнения защит весьма разнообразны. Однако все они обычно строятся на электрических принципах, выполняются в большинстве случаев автономными устройствами и имеют в общем случае две главные части (рис. 2.4) – измерительную н логическую. Измерительная часть, включающая измерительные органы, непрерывно контролирует состояние защищаемого объекта и определяет условия срабатывания в соответствии со значениями входных воздействующих величин. Логическая часть, включающая логические органы, формирует управляющие воздействия в зависимости от комбинации и последовательности поступления на нее сигналов от измерительной части. Обычно логическая часть действует на выключатели не непосредственно, а через исполнительный орган. Измерительная часть, как правило, получает информацию о токах и напряжениях в месте включения защиты через. первичные измерительные преобразователи – трансформаторы тока и напряжения (ТА и TV).
|
|
Классификация реле.
1) В зависимости от величины, на которую реагирует реле различают:
a) электрические реле – реагируют на электрические величины;
б) механические реле – реагируют на механические величины: давление, уровень газа;
в) тепловые реле – реагируют на изменение температуры или количество тепла.
2) В зависимости от действия реле на повышение или понижение контролируемой величины различают реле максимального и минимального действия.
a) Реле максимального действия срабатывает и замыкает контакты при повышении измеряемой величины выше допустимого значения. При уменьшении возвращаются в исходное положение.
б) Реле минимального действия срабатывает при понижении электрической величины ниже допустимого значения. При увеличении измеряемой величины возвращается в исходное состояние.
Отношение входной и выходной величины называется коэффициентом возврата:
,
где - параметр возврата реле, - параметр срабатывания реле.
У реле минимального действия >1, у реле максимального действия <1.
3) По назначению:
a) реле измерительные – реле тока, напряжения;
б) реле логических операций;
в) исполнительные реле.
4) По принципу действия:
a) статические (отсутствуют подвижные части);
б) электромеханические (индукционные, магнитоэлектрические, электромагнитные).
5) Электромеханические реле классифицируют:
a) по способу включения воспринимающего органа: на первичные и вторичные (рис. 3).
Первичные реле непосредственно включаются в цепь.
Достоинства: экономичность, не требуют дополнительных затрат на трансформаторы тока и напряжения, контрольные кабели.
Недостатки: связаны с высоким напряжением, что увеличивает затраты на изоляцию и повышает сложность обслуживания. Для наладки нужен дополнительный источник тока.
Вторичные реле включаются через измерительные трансформаторы тока и напряжения.
Достоинства: изолированы от высокого напряжения, могут выполняться на стандартные токи и напряжения.
Рис. 3
Первичные реле применяются на электродвигателях и мелких трансформаторах в сетях 6-10 кВ, где защита выполняется по простейшим схемам и не требует большой точности. Во всех остальных случаях применяются вторичные реле.
б) по способу воздействия на коммутационное устройство различают реле прямого и косвенного действия.
Реле прямого действия не имеет контактной системы и непосредственно действует на расцепитель выключателя.
Реле косвенного действия имеет контактную систему, управляющую цепью оперативного тока. На расцепитель действует соленоид отключения.
Достоинства реле прямого действия: простота, экономичность.
Недостатки реле прямого действия: большая потребляемая мощность, низкий коэффициент возврата, трудная регулировка параметра срабатывания.
Перечисленные недостатки отсутствуют у реле косвенного действия. Однако конструкция его сложнее, возникает необходимость в дополнительном источнике тока, снижается экономичность.
|
|
1) Быстродействие.
Быстрое отключение релейной защиты уменьшает размеры повреждений, сохраняет нормальную работу потребителей неповрежденной части установки, предотвращает нарушение параллельной работы генераторов.
Современные устройства релейной защиты имеют время действия 0,02¸0,1 с.
2) Селективность.
Селективностью называют способность релейной защиты отключать только поврежденные элементы.
Требование селективности не должно исключать возможность действия других защит как резервных в случае отказа защит или выключателей смежных элементов.
Защиты, могущие по принципу действия работать в качестве резервных при КЗ на смежных участках называют защитами с абсолютной селективностью.
Защиты с абсолютной селективностью работают только при КЗ на защищаемом элементе.
2) Чувствительность. (рис 2.2.)
Защита должна обладать чувствительностью к тем видам повреждений и нарушений нормального режима, на которые она рассчитана, чтобы было обеспечено ее действие в начале возникновения повреждения.
Чувствительность защиты должна так же, как правило, обеспечивать ее действие на смежных участках. Такое действие защиты называется дальним резервированием смежного или следующего участка.
Чувствительность защит в большинстве случаев оценивается коэффициентом чувствительности. Это отношение минимального значения тока при металлическом КЗ в защищаемой зоне к установленному на защите параметру срабатывания.
3)
Надежность.
Рис.2.3. Неселективное отключение КЗ в случае отказа РЗ
Защита должна безотказно действовать лишь в режимах, для которых она предназначена (надежность срабатывания) и не действовать в тех случаях, когда должна сработать другая защита (надежность несрабатывания).