ГЛАВА 5
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
§ 13. Требования к релейной защите и классификация реле
Общие сведения о релейной защите и требования к ней.
В процессе работы установки в отдельных ее элементах могут возникать повреждения и ненормальные режимы, нарушающие работу всей электроустановки в целом. Причинами повреждений обычно являются нарушения изоляции или неправильные действия обслуживающего персонала. Ненормальные режимы работы появляются при перегрузке оборудования, снижениях напряжения в сетях и у потребителей электроэнергии. Повреждения и ненормальные режимы работы могут привести к тяжелым последствиям, поэтому они должны быть устранены как можно скорее. Для быстрого отключения поврежденных участков сети или отдельных элементов установки применяются специальные автоматические аппараты (реле), приборы и устройства, объединенные в общую систему релейной защиты. Основным элементом этой системы является реле — аппарат, автоматически приходящий в действие при повреждениях, ненормальных режимах и подающий импульс на отключение поврежденного участка или сигнализирующий о появлении ненормального режима. Таким образом, реле могут срабатывать автоматически как на отключение соответствующего выключателя, так и на сигнал обслуживающему персоналу.
К релейной защите предъявляют определенные требования. Она должна быть селективной (избирательной), т. е. обеспечивать отключение только поврежденного участка, а остальные — неповрежденные участки, должны оставаться в работе; она должна иметь необходимое быстродействие, чтобы аварийное состояние длилось как можно меньшее время; она должна обладать чувствительностью, в самый начальный момент реагируя на повреждения, и быть надежной в работе, не допуская отказов или ложного действия.
Реле и приборы сигнализации питаются от источников, получивших название источников оперативного тока. В схемах релейной защиты в качестве таких источников используются аккумуляторные батареи (постоянный ток) или измерительные трансформаторы тока и напряжения, а также трансформаторы собственных нужд (переменный ток). Провода или кабели, по которым оперативный ток подается к приборам и реле, составляют оперативные цепи. Питание оперативных цепей релейной защиты должно быть особенно надежным, так как от этого зависит своевременное отключение поврежденных элементов.
Классификация реле.
Все реле можно классифицировать по нескольким признакам. По способу включения различают первичные реле, измерительные элементы которых включаются непосредственно в цепь защищаемого элемента, и вторичные, которые включаются через измерительные трансформаторы тока и напряжения. Схема включения первичного реле 1 в цепь показана на рис. 32, а. На этой схеме ток линии проходит через всю обмотку реле, поэтому она должна быть рассчитана на максимальный ток короткого замыкания и иметь соответствующую изоляцию. Такие реле не могут быть стандартными и должны выполняться на различные номинальные токи и напряжения. Другим их недостатком является весьма громоздкая подвижная система и исполнительный орган; они имеют невысокую точность и низкую чувствительность. Преимуществами первичных реле является их простота и то, что для их включения не требуется измерительных трансформаторов, источников оперативного тока и контрольных кабелей.
Вторичные реле 2 (рис. 32, б) более распространены, так как имеют следующие преимущества:
а) реле могут выполняться стандартными независимо от тока и напряжения первичной цепи, так как вторичные токи и напряжения у всех измерительных трансформаторов одинаковы (5 А и 100 В);
б) их можно располагать на любом расстоянии от защищаемого элемента установки;
в) они изолированы от высокого напряжения, их можно проверять и ремонтировать, не отключая основную цепь защищаемого элемента. Такие реле имеют, кроме того, меньший вес и габариты, отличаются высокой точностью и чувствительностью.
По способу воздействия реле на отключение выключателя различают реле прямого и косвенного действия. В реле первого типа подвижная система непосредственно воздействует на отключение выключателя, а в реле второго типа для этой цели используется какой-либо промежуточный элемент (обычно это катушка отключения, вмонтированная в привод выключателя).
Рассмотрим более подробно способы воздействия реле на отключение выключателей. На рис. 33, а показана схема защиты со вторичным реле прямого действия. Реле 1 включено в цепь защищаемого объекта через измерительный трансформатор тока 5. При срабатывании реле от сверхтоков его подвижная система 2 воздействует на расцепляющий рычаг-защелку 3 выключателя, после чего последний отключается под воздействием пружины 4. Реле I монтируется в приводе масляного выключателя, поэтому их называют встроенными реле.
Схема защиты со вторичным реле косвенного действия показана на рис. 33, б. При срабатывании реле 1 его контакты (они показаны в верхней части реле) замыкаются, и оперативный ток от источника питания ИП поступает через блок — контакты БК к обмотке электромагнита 2, называемой катушкой отключения выключателя (КО). Сердечник катушки втягивается, освобождает защелку 3, и выключатель отключается под действием пружины 4. Ток в обмотке реле после отключения выключателя исчезнет, и контакты реле разомкнутся. Блокировочный контакт БК предназначен для обеспечения надежного размыкания цепи катушки отключения (обмотки электромагнита 2). Таким образом здесь выключатель отключается путем подачи тока в катушку отключения от источника питания, т. е. путем косвенного воздействия на выключатель при срабатывании реле 1. Такие реле обеспечивают высокую чувствительность, точность и быстроту действия.
Реле могут реагировать на величину тока, напряжения, мощности и другие величины. В соответствии с этим в их обозначении указывают буквы Т, Η, М и т. д. Реле, действующие при возрастании этих величин, называются максимальными, а реле, срабатывающие при снижении указанных величин, — минимальными. К числу вспомогательных (не защитных) реле относятся реле времени, указательные и промежуточные.
