Назначение релейной защиты

Электрические машины и аппараты, линии электропередач и другие части электроустановок и электрических сетей постоянно находятся под напряжением и обтекаются током, вызывающим их нагрев. Поэтому в процессе эксплуатации могут возникать повреждения, приводящие к коротким замыканиям.

Короткие замыкания возникают из-за пробоя изоляции, обрывов проводов, ошибочных действий персонала (включения под напряжение заземленного оборудования, отключения разъединителей под нагрузкой) и других причин.

В большинстве случаев в месте КЗ возникает электрическая дуга с высокой температурой, приводящая к разрушениям токоведущих частей, изоляторов и электрических аппаратов. При КЗ к месту повреждения подходят токи, измеряемые тысячами ампер, которые перегревают неповрежденные токоведущие части и могут вызвать дополнительные повреждения, т.е. развитие аварии. Одновременно в сети, электрически связанной с местом повреждения, происходит глубокое понижение напряжения, что может привести к остановке электродвигателей и нарушению параллельной работы генераторов.

В большинстве случаев развитие аварии может быть предотвращено быстрым отключением поврежденного участка электрической установки или сети при помощи специальных автоматических устройств, получивших название релейной защиты, которые действуют на отключение выключателей.

При отключении выключателей поврежденного элемента гаснет электрическая дуга в месте КЗ, прекращается прохождение тока КЗ и восстанавливается нормальное напряжение на неповрежденной части электрической установки или сети. Благодаря этому сокращаются размеры или даже совсем предотвращаются повреждения оборудования, на котором возникло КЗ, а также восстанавливается нормальное электроснабжение неповрежденного оборудования.

Таким образом, основным назначением релейной защиты является выявление места возникновения КЗ и быстрое автоматическое отключение выключателей поврежденного оборудования или участка сети от остальной неповрежденной части электроустановки или сети.

Кроме повреждений электрического оборудования, могут возникать такие нарушения нормальных режимов работы, как перегрузка, замыкание на землю одной фазы в сети с изолированными нейтралями, выделение газа в результате разложения масла в трансформаторе или понижение уровня масла и др.

В указанных случаях нет необходимости немедленного отключения оборудования, так как эти явления не представляют непосредственной опасности для оборудования и могут самоустраниться. Поэтому при нарушении нормальной работы на подстанциях с постоянным дежурным персоналом, как правило, достаточно дать предупредительный сигнал.

Таким образом, вторым назначением релейной защиты является выявление нарушений нормальной работы оборудования и подача предупредительной световой и звуковой сигнализации обслуживающему персоналу.

Основные требования к релейной защите

Быстродействие.

Как уже говорилось, быстрое отключение поврежденного оборудования или участка электрической установки предотвращает или уменьшает размеры повреждений, сохраняет нормальную работу потребителей неповрежденной части установки, предотвращает нарушение параллельной работы генераторов. Поэтому для обеспечения надежной работы генераторы, трансформаторы, линии электропередачи и все другие части электроустановки или электрической сети должны оснащаться быстродействующей релейной защитой. Современные устройства быстродействующей релейной защиты имеют время действия 0,01 – 0,1 с.

Селективность или избирательность.

Селективностью называют способность релейной защиты выявлять место повреждения и отключать его ближайшими к нему выключателями.

Так, при КЗ в точке К1 для правильной ликвидации аварии защита должна подействовать только на выключатель В1. При этом остальная часть электроустановки остается в работе. Такое действие релейной защиты называется селективным.

Если же быстрей отключится выключатель В4, то без напряжения останется еще и двигатель М2. Такое действие релейной защиты будет неправильным, неселективным. В результате ущерб от аварии будет двойной – останов двух двигателей вместо одного.

Рассмотренный пример доказывает, какую важность имеет правильный выбор уставок релейной защиты.

Чувствительность.

Защита должна обладать чувствительностью не только к повреждениям и нарушений нормального режима работы в своей зоне, но и к повреждениям на смежном участке, только с выдержкой времени.

Если по какой-то причине не отключиться выключатель В1, то с выдержкой времени должен будет отключиться выключатель В4.

Такое действие релейной защиты называется дальним резервированием смежного участка сети.

Надежность.

Требование надежности состоит в том, что защита должна правильно и безотказно действовать на отключение выключателей оборудования при его повреждениях.

Требование надежности обеспечивается совершенством принципов защиты и конструкций аппаратуры, добротностью деталей, простотой выполнения, а также уровнем эксплуатации.