Общие вопросы релейной защиты

В процессе эксплуатации электрических установок могут воз­никать перегрузки отдельных участков сети, короткие замыкания, резкие понижения напряжения и другие ненормальные режимы работы электросетей. Сверхтоки перегрузки и коротких замыканий приводят к опасным перегревам проводников и аппаратов, к их повреждению, возникновению электрической дуги. Резкое сни­жение напряжения в сети может привести к нарушению устой­чивости работы электрической системы или ее узлов. Чем дольше не отключен неисправный элемент сети, тем серьезней и в боль­шем объеме могут быть повреждения оборудования. Отсюда сле­дует, что в каждой электрической установке необходимо обеспе­чить быстрое автоматическое отключение поврежденного участка (и только его!), сохранив в работе все остальные части системы.

Для этой цели предназначена релейная защита, представляю­щая собой комплект специальных устройств, обеспечивающих ав­томатическое отключение поврежденной части электрической сети или установки. Если повреждение не представляет для установки непосредственной опасности, то релейная защита должна обес­печить сигнализацию о неисправности. Специальные аппараты, обеспечивающие автоматическое воздействие на устройства от­ключения или сигнализации при нарушении нормального режи­ма работы электроустановки, называются реле.

Реле могут контролировать напряжение, ток, мощность, со­противление и другие параметры электрической сети. При откло­нении контролируемого параметра от заданного значения реле срабатывает и замыкает цепь соответствующих выключателей, которые отключают поврежденный элемент или участок сети.

Релейная защита должна обеспечивать быстроту и избиратель­ность действия, надежность работы и чуствительность. Кроме того, стоимость релейной защиты должна быть по возможности неболь­шой.

Быстрота действия релейной защиты предотвращает расстрой­ство функционирования системы и нарушение нормальной рабо­ты приемников при коротком замыкании и значительных пони­жениях напряжения. По времени действия релейные защиты мож­но разделить на быстродействующие (полное время отключения составляет примерно 0,06...0,2 с, что соответствует 2... 10 перио­дам изменения тока) и с выдержкой времени (специально созда­ется замедление действия).

Избирательность действия релейной защиты в выявлении по­врежденного участка и его отключении; при этом неповрежден­ная часть электроустановки остается в работе.

Надежность работы релейной защиты заключается в ее пра­вильном и безотказном действии во всех предусмотренных слу­чаях. Она обеспечивается применением высококачественных реле и современных схем защиты, тщательным выполнением монтажа и квалифицированными эксплуатацией и обслуживанием защит­ных устройств.

Чувствительностью релейной защиты называют ее способность реагировать на самые малые изменения контролируемого параметра. Благодаря этому уменьшаются разрушения поврежденного эле­мента и быстро восстанавливаются нормальные условия работы неповрежденной части электроустановки. Чувствительность всех видов защиты оценивают коэффициентом чувствительности, зна­чение которого нормируется ПУЭ.

13.2. КЛАССИФИКАЦИЯ РЕЛЕ

Все реле по назначению разделяют на следующие типы:

основные — непосредственно воспринимают изменение эле­ктрических параметров (тока, напряжения, мощности, часто­ты и т.п.); к ним относятся реле тока, напряжения, мощности и др.;

вспомогательные — выполняют в схемах защиты дополнительные функции (например, выдержки времени, передачи команды от одних реле к другим, воздействия на выключатели, сигналы и т. п.); к ним относятся реле времени, промежуточные и др.;

указательные — реагируют на действие защиты (сигнализируют о срабатывании других реле).

Реле срабатывает при выходе электрического параметра за ус­тановленные пределы. В зависимости от характера изменения па­раметра, вызывающего срабатывание реле, различают следующие типы реле:

максимального действия — срабатывают, когда электрический параметр превышает определенное, заранее установленное зна­чение;

минимального действия — срабатывают, когда электрический параметр становится менее определенного, заранее установлен­ного значения;

дифференциального действия — реагируют на разность значений

электрического параметра.

По способу воздействия на выключающий аппарат различают реле прямого и косвенного действия, а по способу присоединения к основной цепи — первичные и вторичные.

На рис. 13.1, а приведена схема максимальной токовой защиты с электромагнитным первичным реле прямого действия. При пре­вышении током установленного значения стальной сердечник 1 втягивается в катушку и поворачивает рычаг 6, который переме­щает вниз тягу 5. Тяга освобождает защелку 4, и выключатель 2 под действием пружины 3 отключается. Для таких реле не требует­ся наличия источника оперативного тока, но их существенный недостаток заключается в том, что для освобождения защелки 4 выключателя необходимо значительное механическое усилие, вследствие чего они не обладают необходимой точностью и чув­ствительностью.

Первичные реле прямого действия применяют в сетях нап­ряжением до 1000 В. Их не используют в установках напряжением свыше 1000 В, так как при этом изоляцию обмотки реле следовало бы рассчитывать на напряжение свыше 1000 В. В указанном случае чаще используют вторичные реле прямого действия (рис. 13.1, б), обмотки которых включаются в цепь через измерительный транс-

От источника питания

К приемнику

а

От аккумуляторной батареи

в

Рис. 13.1. Схемы максимальной защиты:

а — с электромагнитным первичным реле прямого действия; б — с вторичным реле прямого действия, в — с вторичным реле косвенного действия; / — сердеч­ник; 2 — выключатель; 3 — пружина; 4 — защелка; 5 — тяга; 6 — рычаг

 

форматор тока ТА. Такие реле имеются, например, в автоматиче­ских приводах масляных выключателей.

Наиболее совершенными являются вторичные реле косвенно­го действия (рис. 13.1, в), которые не оказывают непосредствен­ного механического воздействия на отключающий механизм вык­лючателя, а подают электрический импульс в отключающую ка­тушку. Вторичные реле косвенного действия имеют небольшие размеры и высокую чувствительностью, поскольку по их катуш­кам обычно протекает малый ток срабатывания, а работа, выпол­няемая исполнительным органом, невелика. Наладка вторичных реле не требует отключения защитного элемента. Недостатком схе­мы защиты с вторичным реле косвенного действия является не­обходимость применения трансформаторов тока и источников опе­ративного тока. В качестве оперативного используется как посто­янный, так и переменный ток. Постоянный ток применяют в схе­мах релейной защиты, поскольку при этом обеспечивается высо­кая надежность их работы, независимо от состояния цепей пере­менного тока. Источником постоянного оперативного тока обыч­но является аккумуляторная батарея. Схемы релейной защиты на переменном оперативном токе отличаются простотой и малой сто­имостью.

По принципу воздействия на управляемую цепь реле делятся на контактные и бесконтактные.

По принципу работы электрические реле подразделяются на электромагнитные, индукционные, электродинамические, магни­тоэлектрические и тепловые.