Виды релейной защиты Статья

Под релейной защитой понимают комплекс устройств на основе реле, которые предназначены для защиты электросетей в случае нештатных ситуаций. Смысл в том, что защита непрерывно отслеживает определенные параметры и при отклонении от них отключает проблемные участки. Использование релейной защиты это не только по желанию, применение регламентировано в ПТЭ и ПУЭ. Сегодня релейную защиту обычно совмещают с автоматикой, поэтому полностью это обычно называют «релейная защита и автоматика» (РЗиА). В этой статье мы поговорим про разные виды релейной защиты, их особенности, применение, а также про многое другое.

Для чего используют релейную защиту

В любой электросети или оборудовании есть риск повреждения в следствии коротких замыканий или перегрузок, что обычно является самой большой угрозой. Причины могут быть разные, тут мы их разбирать не будем, но это могут быть ошибки сотрудников, неисправность отдельных элементов и другие причины. Словом, угроза есть и на сегодняшний день нет методов, которые позволили бы полностью исключить ее. Релейная защита служит для отключения участков, где возникло перенапряжение, короткое замыкание и т.д. Соответственно, для этого у нее должны быть определенные свойства, о которых мы расскажем ниже.

На сегодняшний день релейная защита используется повсеместно, без этого компонента трудно представить работу различных энергосистем. Не всегда она именно отключает один участок, в отдельных случаях она лишь сигнализирует персоналу об отклонении от параметров. То есть, можно довольно гибко настраивать и подбирать РЗиА, под конкретные задачи. Чтобы не было ситуации, когда линия обесточивается из-за незначительной перегрузки, которую она, как и подключенное оборудование, легко выдержат. Релейная защита работает в непрерывном режиме, современная срабатывает автоматически, кроме того, сегодня в ее устройство входят даже микроконтроллеры, которые дают возможность программировать РЗ.

Свойства релейной защиты

Выше мы писали, что вне зависимости от типа, у релейной защиты должны быть определенные свойства. Эти свойства как раз и позволяют выступать ей в роли защиты, о них стоит рассказать подробнее. Основных свойств всего четыре.

Быстродействие

Быстродействие важное свойство, под этим понимают скорость ее реакции (срабатывания). То есть, выявление отклонений от нормы или поврежденных элементов и их отключение. Быстродействие это именно время срабатывания, что в большинстве случаев критически важно. Например, при коротком замыкании релейная защита должна срабатывать быстро, если она сработает медленно, то от этого уже никакого толку не будет. Это очевидная вещь, а время срабатывания это один из параметров, по которому подбирают РЗ.

Избирательность

Это второе важное свойство, которое также могут называть «селективность», смысл от этого не меняется. Релейная защита должна уметь выявлять конкретный поврежденный элемент и отключать именно его, при этом не трогать другую часть электросистемы. Избирательность бывает как абсолютной, так и относительной. В первом случае релейная защита сработает только в том случае, если повреждение произошло в той зоне, за которую они отвечают. Во втором случае может быть срабатывании если неполадки случились в соседней зоне. Также может быть селективность отключения, которую делают с помощью дополнительных функций. Например, настраивают определенный временно промежуток перед срабатыванием и т.д., вариантов там несколько.

Надежность

Хотя это третий пункт в нашем списке, по значению его можно поставить и на первое место. Впрочем, важны все свойства, но не будем отвлекаться. Релейная защита должна быть надежной, под этим понимают ее способность срабатывать во всех режимах, при этом не срабатывать при нормальных условиях. При этом она должна работать корректно в любых условиях эксплуатации, разумеется, в тех рамках, для которых она предназначена. Надежность измеряется как время работы без отказов, а также как количество отказов на единицу времени. Тут логично, если защита не сработает, то, что она есть, что ее нет - разницы не будет.

Чувствительность

Под чувствительностью понимают способность «видеть» повреждения в пределах ее зоны действия. Тут указывается коэффициент чувствительность, которые рассчитывают отношением минимального значения сигнала к установленному значению для срабатывания. Проще говоря, релейная защита должна срабатывать только тогда, когда она должна это делать. Это основные четыре свойства, далее поговорим уже о видах релейной защиты.

Классификация

Существуют разные способы классификации релейной защиты, но рассматривать имеет смысл только основные, которые используются чаще всего. Первый способ это тип подключения, где приборы разделяют на те, которые подключаются без применения вспомогательных устройств, а также на те, для которых требуются вспомогательные устройства (например, трансформатор). В первом случае реле называют первичными, во втором, соответственно, вторичные.

Также их классифицируют по типу работу, где есть электромеханические, которые имеют подвижные компоненты и статические, в которых подвижных компонентов нет. Релейную защиту разделяют и по релейной защищенности, тут как раз и выделяют разные виды РЗ, о которых мы еще расскажем ниже, поэтому тут в подробности вдаваться не будем. Классифицируют и автоматику, она может выключать как всю линию, так и отдельную фазу. Также она может автоматически включать резерв для обеспечения непрерывного снабжения электричеством важных приборов. Есть автоматика, которую называют автоматической частотной разгрузкой.

Виды релейной защиты

Тут мы коротко расскажем про основные виды релейной защиты, которые используются чаще всего. У каждой из них свое особое назначение, различается их принцип действия и устройство.

Максимальная токовая защита

Максимальная токовая защита (также ее называют МТЗ) увеличивает силу тока в защищаемой сети в том случае, если произошло короткое замыкание. Принцип действия это принцип токовой отсечки, данный тип один из самых распространенных и используется повсеместно. Сегодня МТЗ делают с использованием микропроцессоров, которые позволяют ей выполнять и ряд других функций, например это дифференциальная защита или АПВ. Существуют разные разновидности МТЗ, например, с независимой или зависимой от тока выдержкой времени. Во втором случае релейная защита учитывает степень перегрузки, которую способны выдержать подключенные электроприборы. Для этого типа устанавливают выдержку времени, параметры тока и напряжения срабатывания.

Газовая защита

Этот вид релейной защиты применяются там, где оборудование (аппараты) работают в резервуаре, который заполнен маслом. При работе они выделяют много тепла, их охлаждение обычно не является эффективным, эту функцию берет на себя масло. Однако если в электрическом аппарате произошло какое-то повреждение, масло будет слишком сильно разогреваться, его давление повысится и если нет защиты, то возможен взрыв. Газовая защита отличается абсолютной селективностью, она срабатывает исключительно при наличии повреждений. Определять она это может по-разному, например, когда масло выбрасывается в расширитель, либо его уровень снижается, либо имеет место выделение газа. Обязательно устанавливается на трансформаторах определенной мощности в зависимости от их месторасположения, также зачастую используется для включения системы пожаротушения.

Дифференциальная защита

Применяется для защиты различных видов электрооборудования, от трансформаторов и генераторов, до воздушных линий электропередачи. Принцип действия реле защиты этого типа заключается в сравнении токов фаз на конкретном участке. В случае возникновения короткого замыкания, реле замыкает контакты и отключает конкретный участок сети. У этого типа РЗ абсолютная селективность, кроме того, высокое быстродействие. Выдержку времени тут никогда не используют, так как при коротком замыкании время срабатывания критически важно. Дифференциальная защита разделяется на поперечную и продольную, первая используется на высоковольтных линиях и отключает одну линию, вторая применяется на трансформаторах и т.д.

Дуговая защита

Особый тип релейной защиты, которые регистрирует спектр света электрической дуги, также применяется для защиты от коротких замыканий. Короткие замыкания, которые сопровождаются электрической дугой, представляют большую опасность и этот тип релейной защиты как раз и предназначен для защиты от них. Она бывает разной: дуговая защита шин, клапанного типа, фототиристорного типа, волоконно-оптического и с мембранным выключателем. У этих типов разное устройство, но назначение одинаковое. Например, если это дуговая защита фототиристорного типа, то в ней используется фототиристор, который реагирует на вспышку от электрической дуги. Если это клапанный тип, то есть разгрузочные клапаны, которые реагируют на повышение давление воздуха в конкретной ячейке. У каждого типа есть свои плюсы и минусы, в рамках данной статьи мы их рассматривать не будем. Вообще, про дуговую защиту, как и про все типы релейной защиты, можно написать отдельную статью, но тут у нас ознакомительный материал, без схем и т.д.

Также есть и другие виды: дифференциально-фазная, дистанционная различных типов, логическая защита шин, направленная максимальная токовая.

Органы релейной защиты

У релейной защиты есть разные типы органов, которые, в свою очередь, реализуются также по-разному, в зависимости от типа и назначения. Тем не менее, их разделяют на группы, которых три:

• Измерительные органы. Это те части РЗ, которые фиксируют место повреждения, а также измеряют его параметры и в конечном итоге решают, должна ли сработать релейная защита.

• Пусковые. Это могут быть реле тока, мощности и других параметров, они нужна для постоянного контроля над участком цепи. При каких-либо нарушениях они должны отреагировать. При этом пусковые и измерительные органы зачастую могут быть объединены в одном органе, который берет на себя все функции.

• Логические. Логическая часть РЗ включается пусковыми органами и следит за измерительными. Она отвечает за запуск другого оборудования, подачу сигнала, отключение и т.д. Может состоять из разных элементов, от таймеров, до микропроцессоров.

Это все, что мы хотели рассказать про релейную защиту, хотя на самом деле мы даже не начали. Это очень обширная тема, про каждый тип и его особенности (а также назначение) имеет смысл рассказать отдельно. Сделать это в одном материале попросту невозможно, он будет слишком длинным.