Релейной защитой называют автоматическое устройство, состоящее из одного или нескольких приборов реле, соединенных по определенной электрической схеме и контролирующих работу определенного участка электрической сети или установки.
В зависимости от характера ненормальных режимов работы контролируемого участка релейная защита автоматически отключает выключатель или включает предупреждающий сигнал. Релейная защита отключает выключатель при повреждениях, связанных, например, с возникновением коротких замыканий. На предупреждающий сигнал релейная защита действует в том случае, когда при возникшем ненормальном режиме нет необходимости в немедленном отключении, например при перегрузках, которые легко могут быть ликвидированы без отключения.
Во многих случаях устройства релейной защиты приводят в действие автоматические устройства, предназначенные для автоматического восстановления питания потребителей при возникших авариях.
Одним из основных требований к защите является селективность (или избирательность) ее действия.
Селективным называют такое действие защиты, при котором она отключает ближайший к месту повреждения выключатель.
На рис. 210 приведена схема, поясняющая условия обеспечения селективного действия релейной защиты в простейших радиальных
сетях путем создания искусственных выдержек времени между моментами возникновения короткого замыкания в сети и отключением выключателя.
Ток короткого замыкания будет притекать к точке короткого замыкания по линиям Л-1, Л-2 и Л-3, т. е. через выключатели, снабженные максимальными токовыми защитами. Каждая из этих защит придет в действие и может отключить свой выключатель. Однако по требованию селективности поврежденный участок цепи должен быть отключен последним выключателем (в данном случае выключателем 5), так как отключение предшествующих выключателей вызовет прекращение^ питания потребителей от подстанций Б и В (или только В), линий*питания которых исправны.
Рис, 210. Обеспечение селективного действия защиты в радиальных сетях ступенчатыми выдержками времени
Чтобы обеспечить селективную работу защиты, в этом случае устанавливают реле времени, которое действует с определенной выдержкой времени. Выдержки времени устанавливают ступенями обычно по 0,5 сек в направлении от конечной подстанции к источнику энергии. В сетях более сложных (с параллельным, двусторонним или кольцевым питанием) селективное действие защиты обеспечивается не только выдержками времени, но и особыми схемами защиты.
В ряде случаев применяют быстродействующие защиты, реагирующие только на повреждения в защищаемом участке и потому не связанные по селективности с другими защитами.
К числу других требований, предъявляемых к защите, относят быстрое действие, чувствительность и надежность.
Быстрое отключение поврежденного участка предотвращает развитие повреждения или уменьшает его размеры. По времени действия различают защиты быстродействующие (0,04—0,1 сек) и с выдержкой времени.
Чувствительная защита, реагируя на отклонения от нормального режима защищаемой установки в самом начале, значительно уменьшает последствия повреждений.
Надежная защита должна действовать точно и безотказно. Обеспечивается это правильно выбранной схемой, качеством приборов, а также качеством монтажа и правильной эксплуатацией.
Реле — это автоматические приборы, которые, воспринимая изменение режима работы электроустановки, реагируют на определенные величины тока и напряжения, приводя в действие свой исполнительный орган, т. е. срабатывают.
Воспринимающим органом, или органом замера, электрических реле являются обмотки, а исполнительным, или оперативным, органом — контактное устройство.
На рис. 211 приведена структурная схема, поясняющая основной принцип устройства и работы релейной защиты (в данном случае токовой).
Релейная защита состоит из основных и вспомогательных реле, а также электрических цепей, по которым передаются рабочие и оперативные импульсы.
Рис. 211. Структурная схема релейной защиты: 1—основное реле; 2 и 3 — вспомогательные реле; 4 —привод выключателя; РИ — рабочие импульсы; ОИ—оперативные импульсы; МИ — механические импульсы; ВО— воспринимающий орган; ИО —исполнительный орган
Основными (или рабочими) называют реле, воспринимающий орган ВО которых связан с датчиком рабочих импульсов. Эти реле, сами реагируя на изменения режима работы защищаемой цепи, являются пусковыми для всей остальной системы защиты. В данном случае датчиком рабочих импульсов служит измерительный трансформатор тока, включенный в защищаемую линию; его вторичная обмотка, соединенная с воспринимающим органом основного реле, образует рабочую цепь.
Величина и продолжительность рабочих импульсов непостоянны и изменяются пропорционально изменению электрических величин защищаемого участка.
Вспомогательными называют реле, воспринимающий орган которых включен в оперативную цепь. Эти реле выполняют различные вспомогательные функции (создают выдержку времени, включают сигналы и др.).
Оперативные цепи соединяют между собой исполнительный орган ИО (контакт) одного и воспринимающий орган ВО (обмотка) другого реле, отключающую катушку привода выключателя и сигнал. Эти цепи питаются от источника оперативного тока. Оперативные импульсы возникают при срабатывании определенных реле, т. е. при замыкании (или размыкании) их контактов. Сила тока оперативных импульсов всегда одинакова и зависит от напряжения источника оперативного тока и сопротивления цепи.
В приведенной структурной схеме защита действует следующим образом.
Токовое реле 1 срабатывает тогда, когда величина рабочих импульсов, поступающих от трансформатора тока, превосходит заданную величину. При срабатывании реле 1 замыкает оперативную цепь на воспринимающий орган реле времени 2, которое, спустя некоторое время (заранее заданное), также срабатывает, замыкая новую оперативную цепь на обмотку промежуточного реле 3; исполнительный орган реле 3 в данном случае имеет две пары замыкающихся контактов. После срабатывания промежуточного реле 3 образуются две новые оперативные цепи: одна на отключающий электромагнит привода выключателя, а другая на звуковой сигнал, оповещающий дежурный персонал об автоматическом отключении выключателя.
Отключившийся выключатель разомкнет цепь защищаемого участка; ток в первичной, а следовательно, и во вторичной обмотке трансформатора тока исчезнет и все реле возвратятся в исходное положение.
Весь комплекс защиты состоит из трех основных элементов: измерительного трансформатора (или другого датчика рабочих импульсов), собственно релейной защиты и выключателя с автоматическим приводом.
