Что такое релейная защита и для чего она нужна?

Основные понятия о релейной защите

Основным видом электрической автоматики, направленной на сохранение работоспособности современных энергетических систем и её элементов, является релейная защита.

Защищает она электрическое оборудование от опасных последствий ненормальной работы.

За счёт релейной защиты происходит полная ликвидация аварийных режимов путём отключения от сети, тем самым также происходит изоляция повреждённого элемента от сети электроснабжения. Она тесно работает с другими видами защит такими как:

1. АПВ — автоматическое повторное включение;
2. АВР — автоматическое включение резерва;
3. АЧР — автоматическая частотная разгрузка.

Данные защиты предусмотрены и чётко регламентированы в правилах устройства электроустановок (ПУЭ). Представляет собой она электрическую схему, которая состоит из одного или группы реле срабатывающих только при определённых аварийных условиях.

При этом все ее сработанные виды должны быть визуально зафиксированы за счёт сигнальных реле, которые называются блинкерами. В состав релейной защиты могут быть включены как одиночные реле, так и целые группы, состоящие из нескольких десятков реле. Это количество зависит от сложности включаемого потребителя и важности схемы электроснабжения.

За счёт неё происходит определение аварийного или повреждённого участка цепи, а также характер неисправности.

Назначение релейной защиты

Во время проектирования любой электрической схемы снабжения обязательным является расчет релейной защиты автоматики (РЗА).

Если сказать простыми словами, то она служит для того, чтобы при коротком замыкании, или другом ненормальном режиме работы в схеме потребителя, эти перегрузки не повлияли на работы другого оборудования. Если они, конечно, завязаны все в одной энергетической системе.

При возникновении короткого замыкания напряжение в цепи падает, зато ток возрастает до максимального значения. Этот факт может повлечь за собой не только возгорание, но и выход со строя всей питающей сети, если бы в таких аварийных случаях релейная защита вовремя не отключала данный повреждённый участок.

Аварийных ситуаций на подстанции или на производстве может быть больше это и перенапряжение, и выделение газа при неисправности трансформатора и т. д.

Работа и назначение релейной защиты организована на постоянном контроле, а также оценке технических и электрических параметров оборудования и цепи, которую она должна защищать. Зачастую устройства данной релейной автоматики скомпонованы в элементах электрических сетей и объединены в единую систему.

Требования к релейной защите

Основные химические источники электроэнергии

Главная её задача — это надёжно защищать оборудование и цепи электроснабжения от работы в неисправном, аварийном состоянии. Соответственно к ней существует ряд требований, выполнение которых проверяется регулярно лабораторией или специальными службами. Вот основные требования к релейной защите:

1. Быстродействие. Способность защиты работать с минимальной выдержкой времени после наступления аварийной ситуации. Правда, одни из них специально разработаны на срабатывание с определённой установленной выдержкой времени это зависит от условий работы электрооборудования и назначения конкретного вида релейной защиты;
2. Селективность. Это вид избирательности защиты, направленный на отключение только определённых ближайших участков к месту аварии или короткого замыкания;
3. Чувствительность. Способность защиты направленная на реагирование её только на данные отклонения, на которые она настроена;
4. Надёжность. Безотказность системы защит и недопущение ложных срабатываний.

От этих четырёх основных требований напрямую зависит эффективность функционирования релейной защиты любого электрического оборудования и цепей.

Классификация реле

Основные меры защиты от поражения электрическим током

Все применяемые реле в системе могут быть выполнены на основе определённого оборудования. Релейная защита может быть выполнена на следующих типах реле:

Электромеханической конструкции. Принцип их действия основан на притягивании и отпускании подвижной части реле при прохождении, через катушку электромагнита, электрического тока. При этом происходит размыкание или замыкание контактов;

• Полупроводниковые. Они изготавливаются на основе полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов, тиристоров) которые выполняют роль электрического ключа в схеме;
• Цифровые. Основаны на работе микропроцессорной техники, обработка данных происходит не в аналоговом, а в цифровом формате, образуя блок релейной защиты. Существует возможность программирования таких цифровых устройств, что добавляет в работу РЗА автоматизации без участия персонала.

Устройства РЗА можно разделить также и по сложности их применения. К простым относятся:

1. Максимальная токовая или токовая отсечка. Она применяется даже в обычных автоматических выключателях, применяемых в быту;
2. От минимального и максимального напряжения. В быту это так называемые устройства барьеры.
3. Дифференциальная, которая основана на сравнении токов, проходящих по каждой из фаз;
4. Газовая. Это одна из разновидностей защит трансформаторов от выхода из нормального рабочего режима работы;
5. Замыкание на землю. Срабатывает при пробивании изоляции или касании токопроводящих частей к земле.

Сложные виды РЗА включают в свой состав:

1. Устройства контроля изоляции как цепей постоянного таки переменного тока;
2. Системы отбора напряжения;
3. Различные системы контроля температур, давления и других параметров оборудования;
4. Контроль и наблюдение за сопротивлением изоляции цепей аккумуляторных батарей и т. д.

Чтобы добиться надёжности и правильной работы электрических аппаратов входящих в данную защиту, нужно чтобы все элементы были выполнены из качественных комплектующих таких как реле, трансформаторов тока и т. д. В настоящее время релейная защита это очень популярная и востребованная часть электроэнергетики.

Источник: https://amperof.ru/elektropribory/osnovnye-ponyatiya-o-relejnoj-zashhite.html

Что такое релейная защита?

Назначение и применение

Все энергосистемы образованы электростанциями, подстанциями, линиями электропередачи и установками потребителей энергии.

В результате тех или иных событий в каждой из перечисленных составляющих энергосистем могут возникать различные повреждения и аварии.

При повреждениях токи могут многократно увеличиваться, а напряжение генерируемое электростанциями и далее на подстанциях уменьшаться до неприемлемой величины.

При этом возникает зона высоких температур и даже разрушения вблизи места повреждения.

В зоне высоких температур оказываются провода линий электропередачи и оборудование, для которых увеличение температуры может быть опасным.

А понижение напряжения связанное с такими процессами может привести к нарушению устойчивости параллельной работы электростанций и нарушить нормальную работу подключенных к ним потребителей.

Ещё больше усугубляет эти процессы изменения частоты напряжения, особенно в сторону уменьшения. При этом существенно увеличивается вероятность насыщения магнитопроводов электрических машин, что дополнительно увеличивает величину токов и расширяет зону высоких температур.

Поэтому для сохранения целостности отдельных частей и энергосистемы в целом при возникновении повреждений и аварий, а также для сохранения нормального функционирования оборудования за пределами аварийного участка последний должен быть отключён и изолирован максимально быстро.

Многие аварийные ситуации поначалу являются допустимыми перегрузками. Однако просуществовав определённое время, такие перегрузки оборачиваются опасными последствиями.

При своевременном изменении режимов перегрузки, можно было бы избежать их. Поэтому в случае необходимости лучше обесточить перегруженное оборудование.

Способ защиты, основанный на применении автоматических реле, называется релейной защитой.

Принцип действия

Непрерывный мониторинг всех элементов энергетической системы с реакцией на появление повреждений и аварийные режимы есть главные функции релейной защиты. В электрических цепях энергосистемы устанавливаются специальные выключатели.

Они выполняют отключение токов, которые появляются в результате повреждений и аварий. Защита должна определить участок с повреждением и воздействием на ближайший выключатель, который способен отключить участок от энергосистемы выполнить отключение.

Пример показан на изображении ниже:

Однако отключения это не единственное назначение релейной защиты. Защитные устройства должны различать свойства нарушения и по возможности либо автоматически выполнять действия для того чтобы нормальный режим в энергосистеме был восстановлен, либо сигнализировать соответствующим службам, которые смогут принять необходимые меры по этому нарушению.

В современных электросетях используются и другие группы устройств автоматики:

• автоматическое повторное включение;
• автоматическое включение резервного питания;
• автоматическая частотная разгрузка.

Эти три основные группы лишь часть перечня. Релейная защита имеет с ними наиболее тесное и первостепенное взаимодействие.

Наиболее часто защитные системы устраняют различные виды короткого замыкания, показанные на изображении ниже:

Причинами таких повреждений могут стать:

• межвитковые короткие замыкания в электрических двигателях и трансформаторах;
• разрушение изоляционного материала в токоведущих частях со временем и под воздействием неблагоприятных факторов окружающей среды;
• механические повреждения;
• перенапряжения;
• состояние проводов линий электропередачи при сильном ветре и гололёде;
• оставленные подключенными и забытые после ремонта заземления.

В дополнение к перечисленным причинам повреждений в электрической сети могут возникать режимы с параметрами, выходящими за установленные значения для работающего оборудования, так называемые «ненормальные режимы»:

• сверхток, который превосходит номинальный ток и дополнительно нагревает токоведущие части, а также их изоляцию сокращая срок их нормальной работоспособности;
• перенапряжения, вызванные отключениями электрогенераторов и протяжённых высоковольтных линий электропередачи;
• нарушение правильной фазировки роторов электрогенераторов, работающих параллельно, что приводит к качаниям и понижению напряжения у потребителей электроэнергии;
• возникновение асинхронного режима в синхронном генераторе, что приводит к уменьшению напряжения у потребителей и вызывает риск потери устойчивости энергосистем с параллельно работающими электрогенераторами.

В зависимости от своего назначения системы защиты соответствуют:

• требованиям для ситуаций связанных с повреждениями;
• то же самое, но для ненормальных режимов.

В ситуациях с повреждениями релейная защита должна обладать

• избирательностью, иначе – «селективностью», чтобы максимально точно выбирать электрические цепи, связанные с местом повреждения и выполнять оптимальные отключения;
• быстродействием, поскольку большая электрическая мощность, расходуемая в месте повреждения, и тепло, связанное с ней, приводят к более разрушительным последствиям при увеличении времени отключения;
• чувствительностью, чтобы фиксировать повреждение на необходимом удалении от места его возникновения;
• надёжностью, чтобы срабатывание происходило только при возникновении повреждения в заданной области и не происходило по ошибке при его отсутствии.

При ненормальных режимах в целом требования такие же, как и для повреждений. Отличие заключается только в менее жёстких требованиях к быстродействию систем защиты.  В некоторых случаях отключение может быть сделано ручном режиме и от защиты необходимо получить лишь сигнал для этого.

Источник: http://podvi.ru/elektrotexnika/relejnaya-zashhita.html

Для чего нужна релейная защита?

При проектировании и эксплуатации хоть какой электронной системы приходится считаться с возможностью появления в ней повреждений и ненормальных режимов работы, которые могут привести к появлению в системе аварий, сопровождающейся недоотпуском электроэнергии потребителям, недопустимым ухудшением ее свойства либо разрушением оборудования.

Предотвращение появления аварии либо ее развития нередко может быть обеспечено методом резвого отключения покоробленного элемента. По условиям обеспечения бесперебойной работы неповрежденной части системы время отключения покоробленного элемента должно быть маленьким и нередко составляет толики секунды.

Совсем разумеется, что человек обслуживающий установку, не в состоянии за настолько куцее время отметить появление повреждения и убрать его. Потому электронные установки снабжаются особыми электронными автоматами – реле защиты.

Если повреждение не угрожает незамедлительным разрушением защищаемого объекта, не нарушает непрерывности электроснабжения и не представляет опасности по условиям техники безопасности, то устройства защиты могут действовать не на отключение, а на сигнал, предупреждающий дежурный персонал о неисправности.

Устройства релейной защиты должны действовать на сигнал либо отключение и в случае ненормальных режимом работы сети, если такие режимы могут представлять опасность для оборудования.

Требования к релейной защите

К релейной защите предъявляются последующие требования по селективности, чувствительности, быстродействию и надежности:

1) Селективность деяния (избирательность) – способность устройства релейной защиты срабатывать при повреждении в зоне его деяния и не срабатывать при наружных повреждениях и нагрузочных режимах, т.е. селективным именуется такое действие защиты, при котором она отключает только покоробленный элемент средством его автоматических выключателей. Все другие части системы должны при всем этом оставаться включенными.

Все устройства релейной защиты делятся на 2 класса по селективности:

— защиты с относительной селективностью – селективность обеспечивается выбором характеристик срабатывания. Сюда относятся максимальнотоковые и дистанционные защиты;

— защиты с абсолютной селективностью – селективность обеспечивается принципом деяния – все виды дифференциальных защит.

2) Чувствительность – способность устройства релейной защиты реагировать на малые значения аварийных характеристик.

К примеру, при появлении повреждения на линиях высочайшего напряжения, работающих в режиме малых нагрузок и огромных переходных сопротивлениях повреждения, токи недлинного замыкания могут быть наименьшими наибольших токов нагрузки. Это приводит к невозможности использования обыденных токовых защит и принуждает перебегать к более сложным и дорогим видам защит.

Чувствительность защит оценивается коэффициентом чувствительности. Для защит, реагирующих на растущие величины при появлении повреждения (для токовых – ток):
k = Iкзмин / Iср,
где: Iкзмин — величина тока при железном маленьком замыкании в защищаемой зоне;
Iср — уставка по току срабатывания токовой защиты.

3) Быстродействие – определяется последующими соображениями:

— Ускорение отключения повреждения увеличивает устойчивость параллельной работы электронных машин в системе и, как следует, устраняется одна из главных обстоятельств появления более томных системных аварий.

— Ускорение отключения повреждения уменьшает время работы потребителей при пониженном напряжении, что позволит остаться в работе электродвигателям как у потребителей, так и на собственных нуждах электрических станций.

 — Ускорение отключения повреждения уменьшает размер разрушений покоробленного элемента.

4) Надежность – способность устройства релейной защиты делать данные функции защиты в течение данного времени при данных критериях эксплуатации.

Школа для электрика

Источник: http://elektrica.info/dlya-chego-nuzhna-relejnaya-zashhita/

Релейная защита: что это такое и когда применяется. Инструкция подключения системы и особенности расчета ее характеристик

Электрические сети служат для передачи и коммутации электроэнергии от генерирующих станций к потребителям. При эксплуатации возникают аварийные ситуации, требующие немедленного мгновенного реагирования. Нештатная ситуация может в короткий промежуток времени привести к порче большого перечня дорогостоящих комплектующих и отключению большого числа потребителей.

Потери бывают очень существенными, так как в сетях осуществляется передача энергии большой мощности. Ещё на заре электроэнергетики в конце 19 века на линии энергоснабжения начали устанавливаться первые простые системы повышения надежности.

Ими служили обыкновенные плавкие предохранители, которые срабатывали при превышении тока выше номинального и минимизировали ущерб при развитии таких нештатных режимов работы потребителей как короткое замыкание.

Современные аппараты работают по принципу реле. Они непрерывно отслеживают один или несколько параметров и при отклонении выше существенного мгновенно срабатывают и выполняют необходимые действия по коммутации схемы электроснабжения. Этот обзор раскрывает общие сведения о защите, как и для каких целей она применяется.

Первые блоки релейной защиты представляли собой простые электромеханические изделия, в которых происходило механическое размыкание контактов с помощью реле при выявлении отклонений. В современных конструкциях зачастую применяются полупроводниковые приборы, которые отключают потребителя без физического размыкания контактов. Такие изделия отслеживают множество опасных изменений в системе.

Благодаря им поддерживается безопасность и работоспособность энергетических систем, надежно и безопасно передается электрическая энергия. Все новые конструкции реле обладают неизменно лучшими характеристиками по сравнению со своими предшественниками.

Классификация

Всё разнообразие приборов релейной защиты классифицируется по следующим основным признакам:

По типу подключения они бывают первичными и подключаются непосредственно в электрическую сеть. Вторичные приборы подсоединяются в неё с помощью трансформатора, дающего гальваническую развязку.

По исполнению они выпускаются электромеханическими: в них сеть замыкается и размыкается с помощью механических контактов. В современных электронных аппаратах цепью управляют полупроводники, при этом не происходит физического размыкания контактов.

По назначению оно может выполнять две задачи: логическую и измерительную функции. Логические приборы принимают решение на основе изменяющихся внешних характеристик системы. Измерительные аппараты производят только замер её значений.

По методу работы приборы классифицируются на прямые и косвенные изделия. Изделия прямого действия механически связаны с блоком отключения, а косвенные управляют механизмом отключения электропитания.

Виды

Релейная автоматика может осуществлять контроль за следующими основными параметрами линии электропередач и оборудования и при достижении опасных значений выполняет его отключение:

Максимальный ток. При достижении тока выше определенного значения срабатывает отключающее реле.

Направление мощности. Такой вид контроля помимо величины тока учитывает его направление.

Логические приборы определяют места коротких замыканий и позволяют отключить опасный участок.

Пониженное и повышенное напряжение. При наличии коротких замыканий напряжение понижается. Повышение напряжения может быть вызвано ударом молнии. Любое изменение напряжения опасно для оборудования и электрических сетей. При изменении значений автоматика отключает линию.

Автоматическая разгрузка линии при снижении частоты тока в ней. При снижении частоты тока в электросети автоматика отключает часть потребителей. При повышении частоты необходимо наоборот нагружать сеть, для снижения частоты вращения генератора.

Исходя из этого перечня выполняемых задач, становится понятно, для чего нужна релейная защита. Но существуют изделия, которые осуществляют не выключение, а автоматическое подключение потребителей.

Оно может осуществляться для повторного включения энергоснабжения через заданный интервал времени или для автоматического ввода резервной мощности.

В этом случае в сеть вводится дополнительные генерирующие мощности для компенсации дефицита.

Устройство

Релейное управление постоянно совершенствуется, разрабатываются новые конструкции, применяются новые полупроводниковые схемы. Но принцип действия релейной защиты остается, он не зависит от прогресса.

Все аппараты состоят из четырех стандартных типовых частей. К ним относятся элементы наблюдения, логики, исполнения и сигнализации. Блок наблюдения следит за процессами и отслеживает его параметры.

Блок логики принимает решение если наступает отклонение измеряемых характеристик от заданных значений. Исполнительный блок выполняет необходимые действия при подаче команды.

Сигнальный блок предназначен для человека.

Принципы проектирования

Несмотря на то, что на фото все блоки релейной защиты выглядят одинаково, выпускается они в различных конфигурациях и разными производителями. При проектировании к любым компонентам применяются одинаковые требования к работоспособности.

Чтобы оборудование исправно работало и не давало ошибочных срабатываний при проектировании необходимо придерживаться следующих четырех требований. Это надежность, чувствительность к срабатыванию, быстродействие и селективность. Надежность характеризуют следующие свойства: безотказность, ремонтопригодность, длительный срок эксплуатации и сохранность.

Чувствительность характеризует процентное превышение измеряемого параметра, необходимое для срабатывания. Быстродействие определяется сложением времени срабатывания логического блока управления и времени необходимого для выключения системы.

Селективность или избирательность позволяет локализовать место аварии. Благодаря резервированию неисправный участок отключается, и электроэнергия подается в обход его по исправным каналам. Конструкция устройств должна при необходимости позволять оперативно исключать аварийные участки и перенаправлять электроэнергию по резервным каналам.

Фото релейной защиты

Источник: http://electrikmaster.ru/relejnaya-zashhita/

Что такое релейная защита

Что такое релейная защита

Великая и могучая Wikipedia говорит что 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 осуществляет непрерывный контроль состояния всех элементов электроэнергетической системы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений релейная защита должна выявить повреждённый участок и отключить его от ЭЭС, воздействуя на специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения (короткого замыкания).

Релейная защита должна быть быстродействующей, селективной, чувствительной и надежной. А теперь по пунктам.

Быстродействие – быстрое отключение поврежденного оборудования или участка электрической установки, что сохраняет нормальную работу потребителей неповрежденной части установки и предотвращает, уменьшает размеры повреждений, предотвращает нарушение параллельной работы генераторов. Современные устройства быстродействующей релейной защиты имеют время действия 0,02-0,1 с.

Селективность – свойство релейной защиты, характеризующее способность выявлять поврежденный элемент электроэнергетической системы и отключать этот элемент только ближайшими к нему выключателями. Это позволяет локализовать повреждённый участок и не прерывать нормальную работу других участков сети. Наглядно селективность можно посмотреть на рис.1.

 Рис.1.

Если защита не селективная, то при КЗ в точке К1 может отключится выключатель Q4 или Q5, что в свою очередь защита отключит один или оба соответственно неповрежденных двигателя.

А вот селективная защита при тех же условиях (при КЗ в точке К1) отключит выключатель Q1, и остальная сеть будет работать в нормальном режиме. Селективность в высоковольтных сетях обычно выполняется временем срабатывания защиты, которое увеличивается по мере приближения к генератору.

Чувствительность — 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.

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. Основные показатели надёжности — время безотказной работы и интенсивность отказов (количество отказов за единицу времени).

Релейная защита, как правило, состоит из пусковых органов и логической части.

Пусковые органы — это главные, контролирующие, измерительные, регулирующие, выявительные органы, которые непосредственно и непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого оборудования и реагируют на возникновение КЗ, и нарушения нормального режима работы. Они выполняются с помощью реле тока, реле напряжения, реле мощности и др.

Логическая часть — это схема, которая запускается пусковыми органами, и в зависимости от последовательности и продолжительности их действия, отключает выключатель мгновенно или с выдержкой времени, запускает другие устройства, подает сигналы и производит прочие предусмотренные действия. Она состоит в основном из реле времени, промежуточных реле и указательных реле. Пусковые органы и логическая часть могут выполняться конструктивно как одно целое. Основные логические элементы это НЕ, И, ИЛИ. Подробно логические элементы рассмотрим в следующей статье. Спасибо за внимание:)

Источник: http://releyka.blogspot.com/2014/02/blog-post_27.html

Релейная защита (стр. 1 из 4)

Херсонська обласна державна адміністрація

Управління освіти і науки

ДИПЛОМНА РОБОТА

Тема : Релейний захист

Випускника: ДНЗ: Вище професійне училище

№ 2 м. Херсона

Безердян Олександр Іванович

Керівник: викладач спецтехнології Руденко Ю.В.

Херсон – 2011

1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

Для обеспечения надежного электроснабжения приемников и сохранения оборудования электроустановок необходимо при тех или иных авариях возможно быстрее отключать поврежденный участок, а также плавно управлять возникающим режимом, опасным для приемников и оборудования. Характерным случаем такого режима является перегрузка.

Для этих целей служат автоматические устройства, защищающие систему и ее элементы от опасных последствий повреждений.

Если повреждение не представляет для установки непосредственной опасности, то релейная защита должна приводить в действие сигнальные устройства, не отключая установку.

Первоначально в качестве защитных устройств применялись плавкие предохранители.

Однако с ростом мощности и напряжения электрических установок такой способ защиты стал недостаточным (в частности, из-за невозможности осуществления избирательного действия, т. е.

селективности), вследствие чего возникли защитные устройства, выполняемые при помощи специальных аппаратов — реле. Эти устройства получили название релейной защиты.

Рассмотрим основные виды релейной защиты, применяемые в системах электроснабжения строительства, и основные требования, предъявляемые к ним.

Релейная защита предназначена для автоматического отключения поврежденных элементов электрической системы и сигнализации о тех нарушениях нормального режима, которые не требуют немедленного отключения. Релейная защита должна обеспечить быстроту действия, избирательность действия, надежность работы и чувствительность. Кроме того, стоимость релейной защиты должна быть по возможности небольшой.

Быстрота действия защиты предупреждает расстройство параллельной работы станций и нарушение нормальной работы приемников при коротком замыкании и значительных понижениях напряжения. Эго уменьшает величину ущерба при коротком замыкании.

По времени действия релейные защиты можно разделить на быстродействующие (полное время отключения порядка 0,06—0,20 с, что соответствует 2—10 периодам) и с выдержкой времени (специально создается замедление действия).

Избирательным действием релейной защиты называют такое, при котором обеспечивается выявление поврежденного участка и его отключение; при этом неповрежденная часть электроустановки остается в работе.

Чувствительностью релейной защиты называется свойство – реагировать на самые малые изменения контролируемого параметра. Чувствительность обеспечивает действие защиты при малых изменениях контролируемого параметра и ненормальных режимах работы установки.

Этим уменьшаются разрушения поврежденного элемента и быстро восстанавливаются нормальные условия работы неповрежденной части электроустановки.

Чувствительность всех видов защиты оценивается коэффициентом чувствительности, величина которого нормируется Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

2. КЛАССИФИКАЦИЯ РЕЛЕ

Все реле по назначению разделяются на:

основные — непосредственно воспринимающие изменение электрических величин (тока, напряжения, мощности, частоты и т. п.); к ним относятся реле тока, напряжения, мощности и др.

вспомогательные — выполняющие в схемах защиты дополнительные функции (например, выдержки времени, передачи команды от одних реле к другим, воздействия на выключатели, сигналы и т. п.); к ним относятся реле времени, промежуточные и др.;

указательные — реагирующие на действие защиты (сигнализирующие о срабатывании других реле).

Реле срабатывает при выходе электрического параметра за установленные пределы. В зависимости от характера изменения, вызывающего срабатывание реле, они разделяются на:

реле минимального действия, срабатывающее, когда электрическая величина становится менее определенного, заранее установленного значения;

реле дифференциального действия, орган замера которого реагирует на разность измеряемых электрических величин.

По способу воздействия на выключающий аппарат различаются реле прямого и косвенного действия, а по способу присоединения к основной цепи — первичные и вторичные.

Тяга освободит защелку 5, и выключатель под действием пружины 6 отключится.

Для таких реле не требуется наличия источника оперативного тока, но их существенный недостаток заключается в том, что для освобождения защелки 5 выключателя необходимо значительное механическое усилие, вследствие чего они не обладают необходимой точностью и чувствительностью.

Рис. 1. Схемы максимальной защиты а — с первичнымреле прямого действия; б — с вторичным реле прямого действия, в — с вторичным реле косвенного действия

Первичные реле прямого действия применяются в сетях напряжением до 1000 В. Их не применяют в установках напряжением выше 1000 В, так как в этом случае изоляция обмотки реле должна была быть рассчитана на напряжение выше 1000 В.

В этом случае используются чаще вторичные реле прямого действия (рис. 1,б), обмотки которых включаются в цепь через измерительный трансформатор тока ТТ. Такие реле имеются, например, в автоматических приводах масляных выключателей.

Наиболее совершенными являются реле косвенного действия (рис. 1,в), которые не оказывают непосредственного механического воздействия на отключающий механизм выключателя, а подают электрический импульс в отключающую катушку.

Недостатком схемы защиты с вторичным реле косвенного действия является необходимость применения трансформаторов тока и источников оперативного тока. В качестве оперативного используется постоянный и переменный ток.

Постоянный ток применяется в схемах релейной защиты, поскольку при этом обеспечивается высокая надежность работы схем, независимо от состояния цепей переменного тока. Источником постоянного оперативного тока обычно является аккумуляторная батарея.

Схемы релейной защиты на переменном оперативном токе отличаются простотой и малой стоимостью. Источником переменного оперативного тока чаще всего является трансформатор тока.

В зависимости от входного параметра реле их можно разделить на реле тока, напряжения, мощности, частоты и т. д. При этом реле может реагировать не только на изменение той или иной величины, но и на разность величин (дифференциальное реле), на изменение знака или скорость изменения входной величины.

По принципу воздействия на управляемую цепь реле делятся на контактные и бесконтактные.

По принципу работы электрические реле подразделяются на электромагнитные, индукционные, электродинамические, магнитоэлектрические и тепловые.

З. КОНСТРУКЦИЯ ВТОРИЧНЫХ РЕЛЕ

Основными частями реле, работающих на электромагнитном принципе, являются катушка, подвижной стальной сердечник и контакты.

Устройство электромагнитных реле максимального тока серии ЭТ-520 показано на рис. 2. Магнитный поток, создаваемый катушками 1 в неподвижном магнитопроводе, пронизывает Z-образный поворотный стальной якорь 3. Под действием потока якорь стремится повернуться, но этому противодействует укрепленная на той же оси, что и якорь, спиральная пружина 4.

При определенном токе сила, действующая на якорь, преодолевает противодействие пружины. Якорь поворачивается, и контактный мостик 5 замыкает неподвижные контакты 6, чем обеспечивает подачу импульса на отключение выключателя. При уменьшении тока до определенной величины якорь под действием пружины 4 возвращается в исходное положение.

Установка реле на определенный ток срабатывания регулируется путем перестановки по шкале 8 рычага 7, действующего на спиральную пружину. Аналогично устроены реле последних выпусков (напряжения типа РН-50 и тока типа РТ-50). Конструкция реле указанных типов отличается диапазоном установок, количеством и исполнением контактов.

Рис. 2. Эскиз электромагнитного реле ЭТ-520

Рис. 3. Схематическое устройство индукционного реле ИТ-80 а — вид реле с лицевой стороны; б — вид реле сверху

Источник: http://MirZnanii.com/a/321895/releynaya-zashchita

Релейная защита и основные требования к ней. Классификация реле и групп реле, применяемых в релейной защите

Релейная защита – это специальные устройства, которые состоят из автоматов, реле и других аппаратов, задачей которых является отключение от электрической сети поврежденного участка цепи или приведение в действие специальных сигнальных устройств.

Наиболее опасными являются короткие замыкания, которые могут приводить к тяжелым повреждениям дорогостоящего оборудования и сетей. Именно поэтому при их возникновении релейная защита должна автоматически вывести из работы поврежденный участок цепи.

Если же ненормальный режим работы не является критически опасным для электроустановки и его ликвидация возможна без отключения участка электрической цепи (например, допустимая по току перегрузка) задача релейной защиты сведется к подачи  предупредительного сигнала оператору о ненормальном режиме работы.

Можно перечислить основные требования, предъявляемые к релейной защите:

1. Быстродействие – от скорости отключения поврежденного участка от источника питания зависит величина ущерба, что позволит либо избежать его, либо минимизировать.
2. Селективность (избирательность) – способность релейной защиты отключать только ближайший к месту повреждения выключатель.
3. Чувствительность – защита должна быстро и адекватно реагировать на появившийся ненормальный режим (пониженное напряжение на участке, перегрузка, короткое замыкание (КЗ) и прочее) в пределах своего участка действия. Чувствительность релейной защиты характеризуют коэффициентом чувствительности. Для релейных защит, реагирующих на ток КЗ он равен:

Где IKЗmin – минимальный ток КЗ, Iсз – ток срабатывания защиты

4. Надежность – это значит, что релейная защита должна работать безотказно и правильно.

Классификация реле и групп реле, применяемых в релейной защите

Реле, применяемые в релейной защите, классифицируют следующим образом:

• По принципу действия – тепловые, электродинамические, индукционные, электромагнитные, электронные, магнитоэлектрические и другие.
• По назначению – основные, которые первыми начинают реагировать на нарушение режима работы и дают импульс на включение остальной аппаратуры, и вспомогательные, выполняющие вспомогательные, промежуточные функции.
• По способу включения на напряжение и ток – на первичные, обмотки которых включаются непосредственно в сеть, и вторичные, когда обмотки включаются через измерительные трансформаторы напряжения и тока.
• По способу действия на отключающий выключатель – реле прямого действия, которое воздействует непосредственно на отключающий механизм выключателя, и реле косвенного действия, которые тоже воздействуют на выключатель, но через вспомогательные аппараты. Наиболее широко используют вторичное реле максимального тока косвенного и прямого действия, выполненные на электромагнитном и индукционном принципах, действующие мгновенно или с выдержкой времени.

Реле максимального тока – это аппарат для защиты участка цепи, где оно устанавливается в тех случаях, когда возникший ток на защищаемом участке цепи превышает значение максимального рабочего тока цепи.

Источник: http://elenergi.ru/relejnaya-zashhita-i-osnovnye-trebovaniya-k-nej-klassifikaciya-rele-i-grupp-rele-primenyaemyx-v-relejnoj-zashhite.html

Устройство защиты релейной защиты

Релейная защита является важнейшей системой, от надежности и правильной работы которой во многом зависит надежность электроснабжения потребителей.

Однако, несмотря на свое название («защита») и вопреки распространенному мнению, релейная защита не может защитить от аварийных режимов, то есть не может предотвратить возникший аварийный режим в системе электроснабжения, а может лишь ограничить масштабы его воздействия во времени и в пространстве на эту систему, то есть снизить материальный ущерб от аварии, и не более того [1]. Все вышесказанное относится к исправному реле защиты и к его правильной работе. Но ведь реле защиты, как и любое другое сложное техническое устройство, может выйти из строя. При этом в случае возникновения аварийного режима такое неисправное реле уже не сможет ограничить масштабы его воздействия во времени и в пространстве на энергосистему. Однако такая ситуация вполне предсказуема, и вероятность ее возникновения принимают во внимание при проектировании систем электроснабжения. В частности, используют дублирование реле защиты; для ответственных объектов применяют различные типы реле защит так, что при отказе какого-то одного типа реле в действие вступает другой тип или реле, включенное в другой точке системы электроснабжения, и т. п.

Как известно, у реле защиты имеется два вида отказов: так называемые «несрабатывания» и «излишние срабатывания». Перечисленные выше меры позволяют в какой-то степени компенсировать ущерб от несрабатывания отдельного реле защиты, но никак не влияют на излишние срабатывания реле.

При этом, как показано в [1], возникает совершенно новая ситуация, при которой неисправное реле защиты в результате излишнего срабатывания может выдать ложную команду на отключение выключателя и тем самым искусственно вызвать прекращение нормального функционирования системы электроснабжения.

При этом происходит не только отключение тысяч потребителей, сопровождающееся большим ущербом, сопоставимым по своим последствиям с аварийным режимом в системе электроснабжения, но и возникает опасность крупной системной аварии, вызванной внезапными перетоками мощностей в сложной и разветвленной энергосистеме.

Как показано в [2], в 25–28% случаев причиной возникновения крупнейших системных аварий, имевших место в мире, были отказы релейной защиты.

А если добавить к этому, что в 50–70% случаев перехода обычного аварийного режима в тяжелую системную аварию повинна также релейная защита [2], то получается, что именно она ответственна практически за все системные аварии.

Современная тенденция повсеместной замены электромеханических реле защиты (ЭМРЗ) микропроцессорными устройствами релейной защиты (МУРЗ) сопровождается снижением надежности релейной защиты [3].

Это обусловлено целым рядом причин, среди которых немаловажной является резкое возрастание уязвимости МУРЗ (по сравнению с ЭМРЗ) к кибератакам [4] и к преднамеренным электромагнитным деструктивным воздействиям (ПЭДВ) [5, 6].

Известно, что во многих энергосистемах установка самых первых образцов МУРЗ сопровождалась их дублированием ЭМРЗ, включенных на параллельную работу [7]. По мнению, изложенному в [8], такая техническая политика, заключающаяся в дублировании МУРЗ с помощью включенного на параллельную работу ЭМРЗ с дополнительной выдержкой времени 0,1 с, является актуальной и оправданной и сегодня.

Автором [8] однозначно утверждается, что «десятилетний опыт совместного применения МП УРЗА и электромеханических УРЗА на модернизированных (новых) подстанциях Великоустюгских электрических сетей «Вологдаэнерго» показал, что только в этом случае получается современная подстанция с современной и сверхнадежной системой РЗА… ни в коем случае нельзя снимать с производства электромеханические реле, комплекты и панели».

Рис. 1. Применение ЭМРЗ на основе герконов для шунтирования чувствительных входов МУРЗ и блокирования цепи его выходного контакта

Но насколько справедливы столь категоричные утверждения? Во-первых, совершенно очевидно, что при параллельном включении МУРЗ и ЭМРЗ речь может идти только об уменьшении количества «несрабатываний» защиты, но никак не о количестве «излишних срабатываний».

Кроме того, с точки зрения теории надежности, при таком параллельном включении двух реле вероятность отказов типа «излишние срабатывания» только возрастет.

Во-вторых, современные ЭМРЗ вовсе не являются «современными» в том смысле, в котором этот термин использует автор [8], то есть новыми и самыми совершенными на сегодня. Скорее наоборот, так называемые «современные» ЭМРЗ были разработаны многие десятки лет тому назад и уже давно морально устарели.

Решение этой проблемы, по нашему мнению, лежит в иной плоскости. В [9] нами предложена идея не задержанного, как в [8], а наоборот, ускоренного срабатывания ЭМРЗ. Причем оба реле (МУРЗ и ЭМРЗ) включены функционально не параллельно, а последовательно (рис. 1).

В качестве такого пускового органа может служить быстродействующее (единицы миллисекунд) реле тока (напряжения, мощности). Такой пусковой орган невозможно активизировать кибернетической атакой, он на порядки более устойчив к помехам и к ПЭДВ, чем МУРЗ.

Если использовать принцип шунтирования чувствительных входов МУРЗ нормально замкнутыми герконами пускового органа, то это может предотвратить проникновение высоковольтных импульсов на чувствительные входы МУРЗ и его повреждение ПЭДВ.

Включение герконов такого пускового органа последовательно с контактами выходных реле МУРЗ предотвратит несанкционированные действия релейной защиты под воздействием кибернетического вмешательства извне.

Таким образом, без активации такого пускового органа МУРЗ не сможет воздействовать на режим работы энергосистемы, даже будучи активированным посредством кибернетической атаки или будучи подвергнутым воздействию ПЭДВ. Если же пусковой орган был активирован, то ничего не мешает использованию особых характеристик и широких функциональных возможностей МУРЗ.

Совершенно очевидно, что так называемые «современные» ЭМРЗ не пригодны на роль быстродействующих пусковых органов МУРЗ. В таком качестве наиболее подходит быстродействующее гибридное реле тока (FOR), подробно исследованное в [10] (рис. 2).

Рис. 2. Пусковой орган на основе быстродействующего гибридного реле тока

В этом устройстве при достижении порогового значения тока контакт-детали геркона одного из реле RR1–RR3 начинают вибрировать с частотой 100 Гц.

Геркон продолжает вибрировать до тех пор, пока релейная защита не отключит поврежденный участок с аварийным током (как правило, это период от десятков миллисекунд до единиц секунд). Такой принцип построения пускового органа имеет ряд существенных преимуществ:

• четкий и стабильный порог срабатывания с возможностью его регулирования путем изменения положения геркона в катушке или замены резистора R1 – R3;
• высокое быстродействие (доли–единицы миллисекунд);
• высокий коэффициент возврата вибрирующего геркона (близок к единице);
• полная гальваническая развязка с высоким уровнем изоляции (киловольты) от внешней входной цепи тока;
• герметичность контактов и отсутствие необходимости в их зачистке и регулировке.

В качестве чувствительного порогового элемента в пусковом органе могут быть использованы миниатюрные вакуумные герконы, выдерживающие испытательное напряжение не менее 1 кВ и имеющие собственное время срабатывания около 1 мс (таблица 1).

Узел, содержащий геркон и токовую катушку с несколькими витками толстого провода, помещен в ферромагнитный экран.

В таблице 2 приведены параметры некоторых типов наиболее подходящих для использования в пусковом органе тиристоров. Для повышения помехоустойчивости пускового органа в нем применены дополнительные RC-элементы.

Пусковой орган управляет работой исполнительных герконовых реле, включенных по схеме рис. 3.

Рис. 3. Схема включения исполнительных герконовых реле (L1–L4 – обмотки управления этих реле, контакты которых показаны на рис. 1

Все элементы этой схемы питаются от стабилизированного делителя напряжения на стабилитронах VD2–VD4, обеспечивающего напряжение 45 В и защищающего от проникновения на схему импульсных перенапряжений из питающей сети. Под этим напряжением (45 В) находятся и элементы пускового органа.

При его срабатывании напряжение подается на обмотки управления всех исполнительных герконовых реле, которые, срабатывая в течение нескольких миллисекунд, дешунтируют (деблокируют) МУРЗ, разрешая его нормальную работу. Одновременно начинается заряд конденсатора С1 через резистор R2.

Через время порядка 10 с напряжение на конденсаторе достигнет напряжения отпирания динистораVD1, через который конденсатор С1 быстро разряжается на обмотку электромагнитного реле Rel. В результате этого реле кратковременно срабатывает, размыкая свои нормально замкнутые контакты и разрывая на время 100–300 мс цепь питания обмоток исполнительных реле.

Поскольку суммарный ток, потребляемый обмотками L1– L4 исполнительных реле, может оказаться меньше тока защелкивания (IL) и тока удержания (IH) тиристора SCR, схема рис. 3 дополнена мощным резистором R3, увеличивающим суммарный ток, протекающий через тиристор, до 250–300 мА.

Хотя на рынке имеются специальные тиристоры с повышенной чувствительностью и с токами защелкивания и удержания, не превышающими 10 мА (TS820-600, TIC106, BT258-600R, X0402MF, MCR708A1 и др.), их применение в данном устройстве не рекомендуется, так как может снизить его помехоустойчивость.

В качестве контактов исполнительных реле, блокирующих выходной контакт МУРЗ, могут быть с успехом использованы газонаполненные герконы Bestact R15U фирмы Yaskawa (рис. 4), предназначенные для включения токов до 30 А при напряжении 240 В за время, не превышающее 5 мс.

Высоковольтные миниатюрные вакуумные переключающие герконы различных типов, содержащие нормально замкнутый контакт (таблица 3), могут быть использованы для шунтирования чувствительных (не токовых) входов МУРЗ.

Совершенно очевидно, что, в соответствии с теорией надежности, включение дополнительных контактов, пусть даже и высоконадежных, последовательно с контактами выходных реле МУРЗ или параллельно его входам, приведет к определенному снижению надежности релейной защиты.

Насколько? Для ответа на этот вопрос сегодня нет никакой реальной информации ввиду полного отсутствия опыта эксплуатации таких устройств.

Однако, в случае если это окажется необходимым, такое снижение надежности может быть очень просто скомпенсировано использованием двух параллельно или последовательно соединенных герконов в качестве каждого дополнительного контакта, как это показано на рис. 1.

Конденсатор времязадающей цепочки, как и все остальные элементы устройства, выбран улучшенного качества и с большим запасом (пятикратным) по рабочему напряжению (таблица 4).

В качестве делителя напряжения выбраны три последовательно включенных стабилитрона с напряжением стабилизации 15 В, мощностью 10 Вт каждый.

При очень небольшом собственном потреблении схемы большой запас по мощности обеспечивает отсутствие нагрева стабилитронов и повышение надежности их работы, а также способности поглощать импульсы перенапряжения большой энергии.

Параметры наиболее подходящих для этой цели стабилитронов приведены в таблице 5.

В качестве динистора VD1 (рис. 3) с напряжением отпирания 24–36 В и пропускаемым током 1–2 А могут быть рекомендованы приборы следующих типов: NTE6407, DB3, BR100/03, CT-32, HT-32 и др. А в качестве электромагнитного реле Rel (рис.

3) — герметичные нейтральные электромагнитные реле (в англоязычной технической литературе они называются Full Size Cristal Can Relays) с двумя переключающими контактами (два нормально замкнутых контакта используются для повышения надежности), коммутирующими ток 2–5 А, с обмоткой на 24 В постоянного тока.

В качестве примера можно привести реле серий: РЭН33, РЭН34, РЭК134, РЭС48, 782XDXH, H782, B07, FW, SF, G2A-434ADC24, HGPRM-B4C05ZC, 2B-7506 и др.

Никакой особо точной настройки порога срабатывания этого устройства не требуется. Важно лишь, чтобы оно срабатывало всегда раньше МУРЗ, при любом подозрительном режиме в контролируемой цепи, поскольку излишние срабатывания устройства в результате неточной настройки не влияют на поведение защищаемого этим устройством МУРЗ.

* * *

Защищенные с помощью описанного устройства МУРЗ могут быть включены на параллельную работу для защиты особо ответственных объектов электроэнергетики. При использовании описанного устройства возможно также и включение параллельно МУРЗ дополнительных ЭМРЗ с задержкой на 0,1 с [8].

Очевидно, что конкретные схемотехнические решения могут и отличаться от описанных в данной статье, однако предложенный подход к решению проблемы безусловно будет способствовать повышению надежности релейной защиты на основе МУРЗ.

Простота описанного устройства делает возможным быстрое освоение его выпуска на любом предприятии, имеющем опыт производства электронной аппаратуры.

Источник: https://controlengrussia.com/apparatnye-sredstva/ustrojstvo-zashhity-relejnoj-zashhity/