Защиты релейные: Релейная защита. Виды и устройство. Работа и особенности

Релейная защита. Виды и устройство. Работа и особенности

Согласно правилам эксплуатации электроустановок силовые устройства электрических сетей и электростанций должны быть обеспечены защитой от сбоев в эксплуатации и токов короткого замыкания. Средствами защиты являются специальные устройства, выполненные на основе реле, что оправдывает их название релейная защита и автоматика (РЗА). В настоящее время существует много различных устройств, способных в короткие сроки блокировать возникшую аварию в электрической сети, либо подать предупредительный сигнал о возникновении аварийного режима.

Релейная защита работает чаще всего совместно с автоматикой, и их устройство взаимосвязано со специфическими видами аварийных режимов сети:

• Уменьшение частоты тока, возникающей при внезапной перегрузке генераторов вследствие короткого замыкания, либо отключения части других источников из сети.
• Повышенное напряжение. Увеличение этого параметра на 10% уменьшает срок службы ламп освещения в два раза. Такой режим возникает при внезапной разгрузке сети.
• Токовая перегрузка способствует излишнему нагреванию изоляции проводников и кабелей, создает искрообразование в контактных соединениях.

Реле классифицируются по определенным признакам:

• Методу подключения: первичные, которые подключаются непосредственно в цепь устройства, и вторичные, которые подключаются посредством трансформатора.
• Типу исполнения: электромеханические, состоящие из подвижных контактов, отключающих цепь, и электронные, обесточивающие цепь с использованием полупроводниковых элементов.
• Назначению: измерительные, которые выполняют измерение параметров, и логические, которые подают сигналы и команды другим устройствам, выполняют задержку по времени.
• Методу работы: прямого действия, которые связаны с устройством отключения механическим путем, и косвенного действия, которые управляют электрической цепью электромагнита, обесточивающего сеть питания.

Релейная защита и автоматика бывают различных видов:

Некоторые виды автоматики предназначены для подачи электроэнергии, в отличие от релейной защиты:

• Автоматическая частотная разгрузка, выключает электрические устройства при снижении частоты тока в сети.
• Автоматическое повторное включение, используется на линиях электропередач выше 1000 вольт, а также в сборках трансформаторов, электродвигателей и шин подстанций.
• Автоматический ввод резерва, применяется при коммутации генератора в сеть в качестве резервного источника питания электроэнергией.

Устройство

Электромеханические конструкции релейной защиты постоянно модернизируются и совершенствуются. Внедряются инновационные технологические разработки и проекты. В новейших энергетических системах объединены статические, индукционные, электромагнитные устройства с микропроцессорными и полупроводниковыми элементами.

Однако основной смысл и порядок работы релейной защиты для всех новых устройств остается неизменным. Схема структуры релейной защиты показана на рисунке.

1 — Электрический сигнал
2 — Блок наблюдения электрических процессов
3 — Блок логики и анализа
4 — Исполнительный блок
5 — Сигнальный блок

Блок наблюдения

Главной функцией этого блока является мониторинг электрических процессов, происходящих в электрической системе, путем измерений такими устройствами, как трансформаторы напряжения и тока.

Сигналы выхода на блоке могут передаваться непосредственно логическому блоку для сравнения параметров с настроенными пользователем значениями отклонений от нормальных значений, которые называются уставками. Также сигналы блока наблюдения могут сначала преобразовываться в цифровой вид, а затем передаваться дальше.

Блок логики

В этом блоке выполняется сравнение поступивших сигналов с предельными значениями уставок. Даже незначительное совпадение этих параметров между собой приводит к возникновению команды на срабатывание защиты.

Исполнительный блок

Этот блок все время находится в состоянии, готовом к срабатыванию, при поступлении команды от блока логики. При срабатывании осуществляются переключения цепи электроустановки по запланированному алгоритму, который составлен по принципу недопущения неисправностей электрооборудования и удара электрическим током работников.

Сигнальный блок

В электрической системе все процессы происходят очень быстро, поэтому человек не в состоянии воспринимать их. Чтобы сохранить происходящие в системе события, применяют специальные сигнальные устройства. Которые работают путем звукового и визуального оповещения, а также сохраняют все происходящие события в памяти устройства.

Все виды устройств после их срабатывания переводятся в исходное состояние оператором вручную. Это позволяет гарантированно сохранить информацию о действии автоматики и релейной защиты.

Принципы работы

Релейная защита может иметь нарушения в своей работоспособности, которые выражаются следующими факторами:

• Ложные срабатывания при исправной электрической системе и отсутствии каких-либо повреждений.
• Излишние сработки, когда не требуется работа исполнительного блока.
• Повреждения внутри устройства защит.

Чтобы исключить отказы при функционировании релейной защиты, вырабатываются специальные требования к ней при проектировании, установке, настройки с запуском в работу, и техническом обслуживании:

• Надежность функционирования.
• Чувствительность к моменту запуска оборудования.
• Быстродействие (время сработки).
• Селективность.

Принцип надежности

Этот принцип определяется:

• Безотказностью в эксплуатации.
• Пригодностью к ремонту.
• Долгим сроком службы.
• Сохраняемостью.

Каждый из этих факторов имеет свою оценку.

Обслуживание и эксплуатация релейной защиты имеет три варианта надежности по срабатыванию при:

1. Внутренних КЗ в рабочей зоне.
2. Возникновении внешних КЗ за границей рабочей зоны.
3. Работе без неисправностей.

Надежность устройств защиты бывает:

• Эксплуатационная.
• Аппаратная.

Принцип чувствительности

Этот принцип дает возможность определить виды предполагаемых расчетных повреждений и ненормальных режимов энергетической системы в рабочей зоне защиты.

Кч = Iкз min/Iсз

Чтобы определить его числовое значение, используется коэффициент Кч. Коэффициент рассчитывается отношением наименьшего тока короткого замыкания рабочей зоны к величине тока срабатывания. Релейная защита работает в нормальном режиме при:

Iсз < Iкз min

Наиболее приемлемая величина коэффициента чувствительности находится в диапазоне 1,5-2.

Принцип быстродействия

Время обесточивания поврежденного участка состоит из двух составляющих:

1. Сработки защиты.
2. Действия привода выключателя.

Первую составляющую можно отрегулировать, начиная от наименьшего значения, которое зависит от устройства защиты и числа применяемых элементов. Задержка по времени на сработку формируется, путем внедрения в схему специальных реле, имеющих возможность регулировки. Она применяется для наиболее удаленных защит.

Устройства, находящиеся рядом с местом неисправности, должны настраиваться на действие с наименьшими возможными диапазонами времени на срабатывание.

Принцип селективности

Этот принцип по-другому называется избирательностью. С помощью нее можно найти и локализовать место возникшего повреждения в структуре сети любой сложности.

Например, генератор вырабатывает и подает электроэнергию различным потребителям, находящимся на участках 1, 2, 3, которые оснащены каждый своей защитой. При коротком замыкании внутри устройства потребителя на 3-м участке, ток будет протекать по всем устройствам защиты, начиная от источника питания.

Но в таком случае целесообразно будет отключить цепь участка, имеющего неисправность электродвигателя, при этом оставляя в работе остальные исправные потребители. Для этого существуют уставки релейной защиты, отдельно для каждой цепи, еще на стадии проектирования схемы защиты.

Устройства защиты 5, 3-го участка должны обнаружить ток неисправности раньше, и оперативнее сработать, отключив поврежденный участок от цепи генератора. Поэтому значения токовых и временных установок на каждом участке снижаются от генератора к потребителю, по принципу: чем дальше от неисправного места, тем ниже чувствительность.

В результате исполняется принцип резервирования. Который учитывает возможность поломки любых устройств, включая системы защиты более низкого уровня. Это означает, что при повреждении защиты 5 участка №3, при возникновении аварии должны сработать устройства защиты 3 или 4 участка 2. А эти участки в свою очередь подстрахованы устройствами защиты участка 1.

Особенности управления релейной защитой

Релейная защита как отдельный блок является самостоятельной схемой. Он входит в общие комплексы, которые составляют систему противоаварийного управления энергетической системы. В такой системе все элементы взаимосвязаны между собой и выполняют поставленные задачи в комплексе.

Коротко перечень защитных функций и работа автоматики изображены на схеме.

Изучив особенности эксплуатации автоматики и релейной защиты, можно сказать, что необходимо постоянно совершенствовать знания и практические навыки, которые требуются при поступлении в работу нового оборудования для защиты.

Похожие темы:

• Системы автоматики. Виды и особенности применения

Релейная защита: назначение, виды, устройство

• Статья
• Видео

В соответствии с требованиями правил технической эксплуатации электроустановок (сокращенно ПТЭ) силовое оборудование электросетей, подстанций и самих электрических станций должно быть обязательно защищено от токов КЗ и сбоев нормального режима работы. В качестве средств защиты используются специальные устройства, основным элементом которых является реле. Собственно, поэтому они так и называются – устройства релейной защиты и электроавтоматики (РЗА). На сегодняшний день существует множество аппаратов, способных в кратчайшие сроки предотвратить аварию на обслуживаемом участке электросети или в крайнем случае предупредить персонал о нарушении рабочего режима. В этой статье мы рассмотрим назначение релейной защиты, а также ее виды и устройство.

• Для чего она нужна?
• Основные требования к защитным устройствам
• Классификация реле
• Конструкция РЗА

Для чего она нужна?

Первым делом расскажем о том, зачем нужно использовать РЗА. Дело в том, что существует такая опасность, как возникновение тока КЗ в цепи. В результате КЗ очень быстро разрушаются токопроводящие части, изоляторы и само оборудование, что влечет за собой не только возникновение аварии, но и несчастного случая на производстве.

Помимо короткого замыкания может возникнуть перенапряжение, утечка тока, выделение газа при разложении масла внутри трансформатора и т.д. Для того чтобы своевременно обнаружить опасность и предотвратить ее, используются специальные реле, которые сигнализируют (если сбой в работе оборудования не представляет угрозы) либо мгновенно отключают питание на неисправном участке. В этом и заключается основное назначение релейной защиты и автоматики.

Основные требования к защитным устройствам

Итак, по отношению к РЗА предъявляются следующие требования:

1. Селективность. При возникновении аварийной ситуации должен быть отключен только тот участок, на котором обнаружен ненормальный режим работы. Все остальное электрооборудование должно работать.
2. Чувствительность. Релейная защита должна реагировать даже на самые минимальные значения аварийных параметров (заданы уставкой срабатывания).
3. Быстродействие. Не менее важное требование к РЗА, т.к. чем быстрее реле сработает, тем меньше шанс повреждения электрооборудования, а также возникновения опасности.
4. Надежность. Само собой аппараты должны выполнять свои защитные функции в заданных условиях эксплуатации.

Простыми словами назначение релейной защиты и требования, предъявляемые к ней, заключаются в том, что устройства должны контролировать работу электрооборудования, своевременно реагировать на изменения рабочего режима, мгновенно отключать поврежденный участок сети и сигнализировать персонал об аварии.

Классификация реле

При рассмотрении данной темы нельзя не остановиться на видах релейной защиты. Классификация реле представлена следующим образом:

• Способ подключения: первичные (включаются в цепь оборудования напрямую) и вторичные (подключение осуществляется через трансформаторы).
• Вариант исполнения: электромеханические (система подвижных контактов расцепляет схему) и электронные (отключение происходит с помощью электроники).
• Назначение: измерительные (осуществляют замер напряжения, силы тока, температуры и других параметров) и логические (передают команды другим устройствам, осуществляют выдержку времени и т.д.).
• Способ воздействия: релейная защита прямого воздействия (связана механически с отключающим аппаратом) и косвенного воздействия (осуществляют управление цепью электромагнита, который отключает питание).

Что касается самих видов РЗА, их множество. Сразу же рассмотрим, какие бывают разновидности реле и для чего они используются.

1. Максимальная токовая защита (МТЗ), срабатывает если ток достигает заданной производителем уставки.
2. Направленная максимальная токовая защита, помимо уставки осуществляется контроль направления мощности.
3. Газовая защита (ГЗ), используется для того, чтобы отключать питание трансформатора в результате выделения газа.
4. Дифференциальная, область применения – защита сборных шин, трансформаторов, а также генераторов за счет сравнения значений токов на входе и выходе. Если разница больше заданной уставки, релейная защита срабатывает.
5. Дистанционная (ДЗ), отключает питание, если обнаружит уменьшение сопротивления в цепи, что происходит в том случае, если возникает ток КЗ.
6. Дистанционная защита с высокочастотной блокировкой, используется для отключения ВЛ при обнаружении короткого замыкания.
7. Дистанционная с блокировкой по оптическому каналу, более надежный вариант исполнения предыдущего вида защиты, т.к. влияние электрических помех на оптический канал не такое значительное .
8. Логическая защита шин (ЛЗШ), также используется для выявления КЗ, только в этом случае на шинах и фидерах (питающих линиях, отходящих от шин подстанции).
9. Дуговая. Назначение – защита комплектных распределительных устройств (КРУ) и комплектных трансформаторных подстанций (КТП) от возгорания. Принцип работы основан на срабатывании оптических датчиков в результате повышения освещенности, а также датчиков давления при повышении давления.
10. Дифференциально-фазная (ДФЗ). Применяются для контроля фаз на двух концах питающей линии. Если ток превышает уставку, реле срабатывает.

Отдельно хотелось бы также рассмотреть виды электроавтоматики, назначение которой в отличие от релейной защиты наоборот включать питание обратно. Итак, в современных РЗА используют автоматику следующего вида:

1. Автоматический ввод резерва (АВР). Такую автоматику часто используют при подключении генератора к сети, как резервного источника электроснабжения.
2. Автоматическое повторное включение (АПВ). Область применения – ЛЭП напряжением 1 кВ и выше, а также сборные шины подстанций, электродвигатели и трансформаторы.
3. Автоматическая частотная разгрузка, которая отключает сторонние приборы при понижении частоты в сети.

Помимо этого существуют следующие виды автоматики:

Вот мы и рассмотрели назначение и области применения релейной защиты. Последнее, о чем хотелось бы рассказать – из чего состоит РЗА.

Конструкция РЗА

Устройство релейной защиты представляет собой схему из следующих частей:

1. Пусковые органы – реле напряжения, тока, мощности. Предназначены для контроля режима работы электрооборудования, а также обнаружения нарушений в цепи.
2. Измерительные органы – могут также находиться в пусковых органах (реле тока, напряжения). Основное назначение – запуск других устройств, подача сигнала в результате обнаружения ненормального режима работы, а также мгновенное отключение приборов или с задержкой по времени.
3. Логическая часть. Представлена таймерами, а также промежуточными и указательными реле.
4. Исполнительная часть. Отвечает непосредственно за отключение или же включение коммутационных аппаратов.
5. Передающая часть. Может быть использована в дифференциально-фазной защите.

Напоследок рекомендуем вам просмотреть полезное видео по теме:

РЗА в энергетике для новичков

Это и все, что мы хотели рассказать вам о назначении релейной защиты и требованиях, предъявляемых к ней. Надеемся, теперь вы знаете, что такое РЗА, какая у нее область применения и из чего она состоит.

Будет полезно прочитать:

• Какие бывают реле времени?
• Причины срабатывания автоматического выключателя
• Как определить короткое замыкание в сети

РЗА в энергетике для новичков

Что такое реле защиты?

• Главная
• > Продукты
• > Реле защиты и средства управления
• > Страницы реле защиты
• > Что такое реле защиты

• Печать

Страницы реле защиты

• Что такое реле защиты

• Как работают реле защиты?

• Защита от замыкания на землю

• Преобразование сопротивления заземления

• Защита двигателя

• Дополнительный мониторинг

• Руководство по выбору ТТ

• Часто задаваемые вопросы по промышленному УЗО

• Обзор и приложения

• Словарь терминов

• Что такое дуговая вспышка?

Для тех из вас, кто интересуется, что такое реле защиты? У Литтельфьюз есть ответ. Реле защиты — это интеллектуальное устройство, которое получает входные данные, сравнивает их с заданными значениями и выдает выходные данные. Входными данными могут быть ток, напряжение, сопротивление или температура. Выходы могут включать в себя визуальную обратную связь в виде световых индикаторов и/или буквенно-цифрового дисплея, связь, предупреждения системы управления, аварийные сигналы, а также включение и выключение питания. Диаграмма, отвечающая на вопрос что такое реле защиты показано ниже.

РИСУНОК 1
Реле защиты могут быть как электромеханическими, так и электронными/микропроцессорными. Электромеханические реле представляют собой устаревшую технологию, состоящую из механических частей, которые требуют регулярной калибровки, чтобы оставаться в пределах предусмотренных допусков. Микропроцессорные или электронные реле используют цифровые технологии для обеспечения быстрых, надежных, точных и воспроизводимых выходных данных. Использование электронного или микропроцессорного реле вместо электромеханической конструкции дает многочисленные преимущества, включая повышенную точность, дополнительные функции, меньшее техническое обслуживание, меньшие требования к пространству и затраты в течение жизненного цикла.

Входы
Реле нуждается в информации от системы, чтобы принять решение. Эти входные данные могут быть собраны различными способами. В некоторых случаях провода в полевых условиях могут быть подключены непосредственно к реле. В других приложениях необходимы дополнительные устройства для преобразования измеренных параметров в формат, который может обрабатывать реле. Этими дополнительными устройствами могут быть трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, соединители напряжения, термометры сопротивления или другие устройства.

Настройки
Многие реле защиты имеют регулируемые настройки. Настройки пользовательских программ (уровни срабатывания), которые позволяют реле принимать решение. Реле сравнивает входные данные с этими настройками и реагирует соответствующим образом.

Процессы
Как только входы подключены и настройки запрограммированы, реле сравнивает эти значения и принимает решение. В зависимости от потребности доступны различные типы реле для различных функций.

Выходы
У реле есть несколько способов сообщить о том, что решение принято. Обычно реле приводит в действие переключатель (релейный контакт), чтобы указать, что входной сигнал превысил установленное значение, или реле может обеспечить уведомление с помощью визуальной обратной связи, такой как счетчик или светодиод. Одним из преимуществ электронных или микропроцессорных реле является возможность связи с сетью или ПЛК.

В качестве примера можно оценить работу термостата, используя схему на рис. 1. Измеряемым входным параметром является температура, а входным устройством реле защиты является датчик температуры. Пользователь устанавливает желаемую настройку температуры (уровень срабатывания). Реле измеряет текущую температуру воздуха и сравнивает ее с заданной. Выходы можно использовать для управления (включение или выключение кондиционера или печи) и визуальной индикации на дисплее термостата.

Вам все еще интересно, что такое реле защиты? Получите дополнительную информацию о реле защиты прямо сейчас.

Что такое реле защиты и для чего оно используется

Содержание

Нам всем нужна бесперебойная работа электрической системы, будь то наш дом, офис или любое другое место. Проблема и электрическая неисправность могут повлиять на компоненты электрической системы, а также могут возникнуть другие проблемы. Новые реле защиты CHINT  включены в электрическую систему трехстороннего электропитания, чтобы любая неисправность могла быть обнаружена на ранней стадии и не мешала нормальному функционированию системы.

Что такое защитное реле?

Реле защиты были открыты более 150 лет назад. Распределительное устройство способно обнаружить любую неисправность в электрической системе. Реле может управлять автоматическим выключателем, чтобы изолировать любой неисправный элемент в системе. В электрическую систему можно установить защитное реле для отслеживания нештатных ситуаций в цепях.

Может измерять электрическую конфигурацию и определять, неисправна система или нет. Некоторые переменные электрической системы могут включать частоту, напряжение, ток, импеданс и фазовые углы. Когда переменная изменяется в своем измерении, сигнал неисправности отправляется на реле защиты вместе с ее местоположением и типом.

Как только реле защиты обнаружит неисправность, оно сработает автоматически и замкнет цепь отключения выключателя. Таким образом, неисправная цепь будет отключена от системы, а автоматический выключатель разомкнут.

Типы реле защиты

Доступны различные типы реле защиты. К важным и наиболее распространенным типам реле защиты относятся:

Реле максимального тока

Реле максимального тока могут срабатывать через ток. Реле имеет значение срабатывания и может начать работу, когда текущее измерение и количество превысят это значение. Два типа реле, обычно доступных на рынке, могут включать реле времени и реле мгновенного действия.

Чаще всего релейная система может содержать оба этих реле. Одним из недостатков реле максимального тока может быть то, что оно может также улавливать колебания тока и неисправности в соседних зонах.

Электромеханические реле

Электромагнитные реле — это самые ранние из созданных реле, которые до сих пор используются во многих местах. Электромеханическое защитное реле обычно может управлять максимум двумя рабочими параметрами или защитными функциями. Также могут быть доступны более сложные разновидности электромеханических реле (которые могут функционировать на основе изменений электрических электромагнитных сил).

Реле направления

Реле направления могут быть активированы током, текущим в противоположных направлениях. Он может обнаруживать разницу между опорным током и током срабатывания. Фазовый угол разности также известен как поляризационная величина. Направленное реле можно использовать в сочетании с каким-либо другим реле, чтобы улучшить селективность и возможности системы релейной защиты.

Дифференциальные реле

Дифференциальное реле защиты может работать, сравнивая разницу между величиной и значениями «входящего» и «выходящего» тока. Система может быть изолирована, и цепь выключателя активирована, если разница превышает значение срабатывания.

Дистанционные реле

Дистанционное реле может работать, вычисляя разницу между импедансом системы и разницей тока между неисправным местом и местом установки. Он может реагировать на изменения соотношения напряжений и токов. Реле часто используется в защите линий электропередач.

Реле управления

Реле управления можно использовать для определения того, находится ли неисправность внутри или снаружи защищаемой линии. Пилот или канал связи системы может передавать информацию между терминалами. Дальнейшее действие системы может отличаться в зависимости от места возникновения проблемы. Автоматический выключатель системы блокируется или предотвращается, когда неисправность находится за пределами защищаемой линии. Когда проблема возникает внутри защищаемой линии (или внутри системы), автоматический выключатель срабатывает.

Для чего используется реле защиты?

Как указывалось ранее, реле защиты энергосистемы могут защитить электрическую систему от неисправностей. Система может обнаруживать и локализовать дефекты и электрические линии , а также может автоматически инициировать защитные меры и действия схемы управления.

В настоящее время защитные реле могут состоять из нескольких различных реле, объединенных в одну. Эти реле также могут иметь различные типы приводов и могут управлять различными аспектами системы. Реле системы может реагировать на определенные заданные входные данные, а их комбинация имеет дело с множеством различных проблем и условий.

Как работают реле защиты?

Реле разных типов могут иметь свои исполнительные системы. Они могут функционировать на основе различий в импедансе, напряжении, токе и других аспектах и ​​параметрах электрической системы. Реле защиты в основном работает как датчик. Он может определить место неисправности и затем сигнализировать о срабатывании автоматического выключателя .

Автоматический выключатель отключает неисправную систему от остальной системы, и непрерывность электропитания не нарушается. Количество отказов также сокращается, что гарантирует, что система сможет снова работать бесперебойно в кратчайшие сроки.

Новые комбинированные реле защиты, которые могут включать в себя множество различных датчиков и разновидности реле защиты, могут определять различные неисправности и проблемы. Неудивительно, что это наиболее распространенные системы, используемые сегодня в самых разных сценариях!

Заключение

Неисправность и нежелательное изменение переменных, в том числе напряжения и тока, могут привести к выходу из строя электрической системы и другим проблемам и проблемам.