В  различных электрических сетях возможно возникновение повреждений, нарушающих нормальную работу ЭУ. Наиболее распространенными и опасными видами повреждений (аварийных режимов) являются короткие замыкания (КЗ); к аномальным режимам относятся перегрузки (скачки напряжения, тока). Все  это может привести к аварии всей СЭС или ее части, сопровождающейся определенным недоотпуском электроэнергии или разрушением основного электрооборудования. Предотвратить возникновение аварий можно путем быстрого отключения поврежденного элемента или участка сети. Для этой цели ЭУ снабжают автоматически действующими устройствами – релейной защитой (РЗ), являющейся одним из видов противоаварийной автоматики. РЗ  может быть предназначена для сигнализации о нарушениях в сетях. Само название «релейная защита» связано с наличием в ней электрических аппаратов, называемых реле. Реле представляет собой аппарат автоматического действия, включающий и отключающий электрические цепи защиты и управления под действием различного рода импульсов (электрических, тепловых, световых, механических) в зависимости от заданных параметров контролируемой величины, времени и др.   При повреждениях в цепи (коротких замыканиях, в результате ошибочных действий персонала, при глубоких понижениях напряжения и т. п.) РЗ выявляет поврежденный участок и отключает его, воздействуя на коммутационные аппараты. При анормальных режимах (недлительные перегрузки, замыкание одной фазы на землю в сетях с изолированной нейтралью, ухудшение состояния трансформаторного масла в результате внутренних повреждений в трансформаторе, понижения уровня  масла в расширителе трансформатора и т. п.) РЗ действует на сигнал, предупреждающий постоянный обслуживающий персонал подстанции о неисправностях в режиме работы электрооборудования. На подстанциях без постоянного обслуживающего персонала те же защиты действуют на отключение, но обязательно с выдержкой времени.   Основными требованиями к РЗ являются: быстродействие, селективность, чувствительность и надежность.   Быстродействие - чем быстрее произойдут обнаружение и отключение поврежденного участка, тем меньше разрушительное действие аварийного тока на электрооборудование, тем легче сохранить нормальную работу потребителей неповрежденной части ЭУ. Поэтому электрические сети должны оснащаться быстродействующими РЗ. Современные устройства быстродействующей РЗ имеют время срабатывания 0,02-0,1 с. Самые распространенные выключатели высокого напряжения имеют время действия 0,15-0,06 с.   Быстродействие РЗ снижает ущерб при КЗ электрической сети, так как уменьшаются размеры разрушения поврежденного участка, повышается эффективность работы автоматики.   Селективностью, или избирательностью, называется способность автоматики отключать при КЗ только поврежденный участок или ближайший к нему, оставляя в работе потребителей, подключенных к неповрежденному участку. Селективное действие РЗ аналогично селективному действию предохранителей, чем обеспечивается надежное электроснабжение потребителей. Иногда одновременное требование селективности быстродействия приводит к усложнению РЗ. В этом случае следует в первую очередь обеспечивать выполнение того требования, которое в данных условиях является определяющим.   Чувствительностью РЗ является ее способность реагировать самые малые изменения контролируемого параметра (как правило, тока КЗ и перегрузки) и анормальные режимы работы ЭУ. Она  характеризует устойчивое срабатывание Р3 при К3 в защищаемой зоне.   Надежность работы Р3 заключается в ее правильном и безотказном действии во всех предусмотренных по ее назначению случаях. Надежность обеспечивается применением высококачественных реле, простых и совершенных схем Р3, тщательным выполнением монтажных работ, должной культурной эксплуатации защитных устройств.   В устройствах РЗ применяют различные реле, отличающиеся по принципу действия: электрические, механические, тепловые, полупроводниковые.   Электрические реле реагируют на электрические величины: то напряжение, мощность, частоту, сопротивление, угол сдвига между током и напряжением, угол между двумя точками и двумя напряжениями.   Механические реле реагируют на неэлектрические величины давление, уровень жидкости и т. п.   Тепловые реле реагируют на количество выделенного тепла и  изменение температуры.   Полупроводниковые реле - современный тип конструкций реле, позволяющий повысить чувствительность и срок службы, улучшить характеристики реле, выполнить их без контактов и движущихся частей, снизить потребляемую мощность.

Релейная защита — комплекс автоматических устройств, предназначенных для быстрого (при повреждениях) выявления и отделения от электроэнергетической системы повреждённых элементов этой электроэнергетической системы в аварийных ситуациях с целью обеспечения нормальной работы всей системы. Действия средств релейной защиты организованы по принципу непрерывной оценки технического состояния отдельных контролируемых элементов электроэнергетических систем. Релейная защита (РЗ) осуществляет непрерывный контроль состояния всех элементов электроэнергетической системы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений РЗ должна выявить повреждённый участок и отключить его от ЭЭС, воздействуя на специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения (короткого замыкания).

Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная работа энергосистем.

Современные устройства защиты могут строиться на схеме, включающей в себя программируемый (микро)контроллер.

Свойства релейной защиты Селективность (избирательность)

Селективность — свойство релейной защиты, характеризующее способность выявлять именно поврежденный элемент электроэнергетической системы и отключать этот элемент от исправной части электроэнергетической системы (ЭЭС). Защита может иметь абсолютную или относительную селективность. Защиты с абсолютной селективностью действуют принципиально только при повреждениях в их зоне. Защиты с относительной селективностью могут действовать при повреждениях не только в своей, но и в соседней зоне. А селективность отключения поврежденного элемента ЭЭС при этом обеспечивается дополнительными средствами (например, выдержкой времени срабатывания).

Быстродействие

Быстродействие — это свойство релейной защиты, характеризующее скорость выявления и отделения от электроэнергетической системы повреждённых элементов. Показателем быстродействия является время срабатывания защиты — это интервал времени от момента возникновения повреждения до момента отделения от сети повреждённого элемента.

Чувствительность

Чувствительность — это свойство, характеризующее способность релейной защиты выявлять повреждения в конце установленной для неё зоны действия в минимальном режиме работы энергосистемы. Другими словами — это способность чувствовать те виды повреждений и ненормальных режимов, на которые она рассчитана, в любых состояниях работы защищаемой электрической системы. Показателем чувствительности выступает коэффициент чувствительности, который для максимальных защит (реагирующих на возрастание контролируемой величины) определяется как отношение минимально возможного значения сигнала, соответствующего отслеживаемому повреждению, к установленному на защите параметру срабатывания (уставке).

Надёжность

Надежность — это свойство, характеризующее способность релейной защиты действовать правильно и безотказно во всех режимах контролируемого объекта при всех видах повреждений и ненормальных режимов для действия при которых данная защита предназначена, и не действовать в нормальных условиях, а также при таких повреждениях и нарушениях нормального режима, при которых действие данной защиты не предусмотрено. Иными словами, надежность — это свойство релейной защиты, характеризующее ее способность выполнять свои функции в любых условиях эксплуатации. Основные показатели надёжности — время безотказной работы и интенсивность отказов (количество отказов за единицу времени).

Основные органы релейной защиты Пусковые органы

Пусковые органы непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого участка цепи и реагируют на возникновение коротких замыканий и нарушения нормального режима работы. Выполняются обычно с помощью реле тока, напряжения, мощности и др.

Измерительные органы\

Измерительные органы определяют место и характер повреждения и принимают решения о необходимости действия защиты. Измерительные органы также выполняются с помощью реле тока, напряжения, мощности и др. Функции пускового и измерительного органа могут быть объединены в одном органе.

Логическая часть[\

Логическая часть — это схема, которая запускается пусковыми органами и, анализируя действия измерительных органов, производит предусмотренные действия (отключение выключателей, запуск других устройств, подача сигналов и пр.). Логическая часть состоит, в основном, из элементов времени (таймеров), логических элементов, промежуточных и указательных реле, дискретных входов и аналоговых выходов микропроцессорных устройств защиты.