Введение

В настоящее время электрическая энергия является самым универсальным видом энергии. Удобство транспортировки, распределения и преобразования во все известные человеку виды энергии делает ее (электрическую энергию) незаменимой во всех отраслях промышленного и агрономического хозяйства. Электрические станции, сети и подстанции объединены в глобальные электроэнергетические системы, в которых действуют законы больших чисел. Высока вероятность повреждений элементов и ненормальных режимов работы электроэнергетической системы, которые могут привести в наихудшем случае к ее полному разделению и остановкам всех ее энергоустановок. Поэтому повышенные требования предъявляются к надежности всех элементов системы, а также к резервированию и дублированию электроэнергетических установок, к возможности передачи электрической энергии на большие расстояния и др. В связи с вышесказанным релейная защита и автоматика (РЗА) играет одну из ключевых ролей в безотказной работе электроэнергетической системы. Автор надеется что краткий курс лекций «Релейная защита систем электроснабжения» окажет существенную помощь в освоении данной дисциплины.

Лекция 1

1.1 История релейной защиты и автоматики

Слово реле происходит от французского relais – перекладные лошади, почтовая станция, где содержались сменные лошади. Вероятнее всего, это связано с тем, что телеграф заменил конную почту, а ключевым элементом телеграфа являлось в то время электромеханическое реле. Однако в качестве первого защитного устройства электроустановок использовались плавкие предохранители (с середины до конца ХIХ века). В начале ХХ столетия стали широко использоваться индукционные (1901 год, М.О. Доливо-Добровольский) и электромагнитные реле [1], которые, совершенствуясь, отметили свое столетие в наше время. В 1905―1908 годах разрабатывается дифференциальный токовый принцип защит, 1910 год ознаменовал использование токовой направленной защиты, в 1920 году разработали дистанционные защиты, в 20–30-х годах пытаются использовать электронику для релейной защиты – на радиолампах разрабатываются высокочастотные защиты. С 60-х годов начинают использоваться транзисторные и диодные полупроводниковые элементы в устройствах РЗА, с середины 70‑х годов разрабатываются устройства РЗА на интегральных цифровых и аналоговых элементах малой степени интеграции, с конца 80‑х годов начинается эра микропроцессорных устройств РЗА.

Выдающимися «релейщиками» можно назвать следующих ученых и просветителей: Л.Е. Соловьев, И.А. Сыромятников, В.И. Иванов, Н.Ф. Марголин, Г.И. Атабеков, А.М. Федосеев, В.Л. Фабрикант, А.Д. Дроздов, В.Е. Поляков, В.А. Андреев, М.А. Беркович, В.И. Новаш, Н.В. Чернобровов, В.А. Семенов, М.А. Шабад, Н.И. Овчаренко, С.Л. Кужеков и многие другие.

С появлением новой элементной базы разрабатываются новые устройства РЗА. В настоящее время широко используются микропроцессорные защиты и продолжается совершенствование их технической реализации, а также, что наиболее важно, принципов действия. Микропроцессорные устройства способствовали созданию защит со сложными алгоритмами действия, что на другой элементной базе было бы затруднительно создать с устойчивыми характеристиками. Несмотря на применение новой электронной базы, постоянно продолжается работа по совершенствованию плавких предохранителей, благодаря чему они до сих пор применяются в сетях с напряжением до 1 кВ и распределительных сетях напряжением 6, 10, 35 кВ.