10. Схеми релейного захисту
10.1. Призначення релейного захисту. Типи реле
Релейний захист (РЗ) є найважливішою частиною автоматики електроустановок і енергосистем. Її основне завдання полягає в тому, щоб знайти ушкоджену ділянку електричної системи і якомога швидше видати керуючий сигнал на його відключення. Додаткове завдання релейного захисту полягає в сигналізації про виникнення ненормальних режимів.
Релейний захист виконується за допомогою різних типів реле.
Реле підрозділяються на первинні й вторинні, а також на реле прямої й непрямої дії. Первинні реле включаються безпосередньо в первинний ланцюг, а вторинні реле — через трансформатори струму й напруги. Реле прямої дії впливають безпосередньо на механізм привода вимикача, а реле непрямої дії — побічно, через електромагніт відключення. Нижче розглядаються тільки захист, виконаний за допомогою вторинних реле непрямої дії.
Розрізняють основні й допоміжні реле. При аварійних і ненормальних режимах в енергосистемі змінюються струми ланцюгів і їх фази, напрузі в різних точках мережі, напрямку потоків потужностей, частота змінного струму в мережі, взаємні опори між різними точками мережі й т.п. Тому в якості основних реле використовують реле струму, напруги, напрямку потужності, частоти й опори. У якості допоміжних реле застосовують реле часу, проміжні й вказівні реле.
На схемах положення контактів реле, як правило, вказується для так званих нормальних умов, якщо котушки реле не обтікається струмом.
10.2. Вимоги до релейного захисту
До пристроїв релейного захисту, який діє на відключення, у загальному випадку пред'являються наступні чотири вимоги: селективність (вибірковість) дії; швидкість дії; чутливість; надійність роботи.
Селективна дія - це така дія релейного захисту, при якому забезпечується відключення тільки ушкодженого елемента системи.
Ушкоджений елемент системи завжди бажано відключити якомога швидше. Однак швидкість відключення обмежується власним часом релейного захисту й вимикача, а також умовами забезпечення селективної роботи релейного захисту. У загальному випадку час відключення рівняється:
де tв.ч.г.з - власний час релейного захисту;
tз - витримка часу, установлена на захисті;
tв.ч.\в - власний час вимикача, тобто час від подачі імпульсу на котушку відключення до моменту початку розімкнення дугогасних контактів вимикача;
tд - час горіння дуги;
tд - повний час відключення вимикача.
Для захисту, якій діють без витримки часу, залежно від типів реле й вимикачів час відключення дорівнює:
с
Таким чином, при існуючих типах реле йівимикачів нижня границя часу відключення коротких замикань може становити 3-12 періоди струму частотою 50 Гц.
Релейний захист має бути досить чутливим до ушкоджень на елементі енергосистеми, який захищається, а в ряді випадків - також і до ушкоджень на суміжних елементах системи. При цьому забезпечується резервування дії захистів у випадку відмови однієї з них.
Вимога надійності роботи релейного захисту, як властивості виконувати задані функції, зберігаючи свої експлуатаційні показники в заданих границях протягом необхідного проміжку або часу необхідного виробітку, зводиться до того, щоб захист надійно відпрацьовував у тих випадках, якщо вона повинна працювати, і надійно не відпрацьовувала в інших випадках. Чим простіша схема захисту, менша кількість реле й контактів у схемі, краща якість реле і якість монтажу вторинних ланцюгів, тим надійніше працює захист у цілому. Якщо на той самий вимикач діє кілька незалежних захистів, то надійність спрацьовування підвищується, а надійність неспрацьовування знижується. Цю обставину необхідно враховувати при проектуванні пристроїв релейного захисту