1 Общие вопросы релейной защиты

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.

 

1.1 Реле и их классификация

 

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 ХХ_С.Р., изменяет свое значение выходной сигнал Y, при возврате реле (ХХ_С.Р.) сигнал Y принимает первоначальное значение (Рис. 1). Наиболее распространены электрические реле.

В соответствии с ГОСТ электрические реле имеют пять основных функциональных частей: воспринимающую (1); преобразующую (2); сравнивающую (3); исполнительную (4); замедляющую (5) (Рис. 2).

 

               

                                         Рис. 1. Иллюстрация работы реле

 

                   

                                                  Рис. 2 . Функциональные части реле

 

В реле, реагирующих более чем на одну величину, может иметься несколько однотипных частей:

–         в воспринимающей части воздействующие величины преобразуются в непрерывные, удобные для дальнейшего использования;

–         в преобразующей род тока, характер изменения во времени или вид энергии преобразуются в удобный для сравнения сигнал;

–         в сравнивающей производится сравнение преобразованных величин и обеспечивается дискретная величина на выходе;

–         в исполнительной усиливаются дискретные сигналы и она обеспечивает скачкообразное изменение состояния управляемых электрических цепей;

–         в замедляющей обеспечивается требуемая выдержка времени.

Могут быть дополнительные функциональные части, например, задающие (6), в которых производятся определенные настройки.

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.