Что такое релейная защита. Релейная защита: виды, принципы работы и применение в электроэнергетике

Что такое релейная защита и как она обеспечивает бесперебойную работу электросетей. Какие основные виды релейной защиты существуют. Как работают устройства релейной защиты. Для чего применяется релейная защита в энергосистемах.

Содержание

Что такое релейная защита и ее основное назначение

Релейная защита (РЗ) представляет собой комплекс автоматических устройств, предназначенных для быстрого выявления и отключения поврежденных элементов электроэнергетической системы в аварийных ситуациях. Основная цель релейной защиты — обеспечить надежную и бесперебойную работу энергосистемы.

Почему релейная защита так важна для электроэнергетики? Она выполняет следующие ключевые функции:

Выявляет возникновение аварийных режимов и повреждений оборудования
Локализует место повреждения, отключая только поврежденный участок
Предотвращает развитие аварии и ее распространение на исправные элементы сети
Минимизирует ущерб от коротких замыканий и других аварийных ситуаций
Повышает надежность электроснабжения потребителей

Таким образом, релейная защита играет роль «иммунной системы» энергосети, оперативно реагируя на любые отклонения от нормального режима работы.

Основные виды релейной защиты

Существует несколько основных видов релейной защиты, каждый из которых предназначен для защиты определенных элементов энергосистемы:

Токовая защита

Токовая защита реагирует на увеличение тока сверх заданного значения. Наиболее распространенные виды токовой защиты:

Максимальная токовая защита (МТЗ) — срабатывает при превышении током заданной уставки
Токовая отсечка — мгновенно отключает защищаемый элемент при больших токах КЗ
Дифференциальная токовая защита — сравнивает токи на входе и выходе защищаемого элемента

Дистанционная защита

Дистанционная защита определяет место повреждения по изменению сопротивления. Она широко применяется для защиты линий электропередачи. Как работает дистанционная защита?

Измеряет напряжение и ток в месте установки
Вычисляет полное сопротивление до точки КЗ
Сравнивает расчетное значение с заданными уставками
При попадании в зону срабатывания отключает линию

Дифференциальная защита

Дифференциальная защита сравнивает токи по концам защищаемого элемента (трансформатора, генератора, линии). Она обеспечивает быстрое и селективное отключение при внутренних повреждениях.

Принципы работы устройств релейной защиты

Несмотря на многообразие видов, все устройства релейной защиты работают по схожему принципу:

Измерение электрических параметров (ток, напряжение и др.)
Сравнение измеренных значений с заданными уставками
Выработка команды на отключение при превышении уставок
Воздействие на коммутационные аппараты (выключатели)

Современные микропроцессорные устройства РЗА выполняют эти функции с высокой точностью и быстродействием. Они способны анализировать сложные аварийные ситуации и принимать оптимальные решения.

Требования к релейной защите

Для обеспечения надежной защиты энергосистемы релейная защита должна удовлетворять ряду основных требований:

Селективность — отключение только поврежденного участка
Быстродействие — минимальное время срабатывания
Чувствительность — реагирование на минимальные отклонения режима
Надежность — безотказная работа в течение длительного времени
Резервирование — дублирование защит для повышения надежности

Соблюдение этих требований позволяет релейной защите эффективно выполнять свои функции по предотвращению и ликвидации аварий в энергосистеме.

Применение релейной защиты в энергосистемах

Релейная защита широко применяется на всех уровнях энергосистемы — от магистральных сетей до распределительных устройств. Где конкретно используется РЗА?

Защита линий электропередачи всех классов напряжения
Защита силовых трансформаторов на подстанциях
Защита генераторов на электростанциях
Защита электродвигателей на промышленных предприятиях
Защита шин и распределительных устройств

Для каждого элемента энергосистемы применяются свои комплекты защит, учитывающие его особенности и возможные повреждения.

Современные тенденции развития релейной защиты

Релейная защита постоянно совершенствуется, следуя за развитием энергетики. Какие современные тенденции наблюдаются в этой области?

Переход на микропроцессорные устройства РЗА
Интеграция функций РЗА, измерений, управления и мониторинга
Применение цифровых систем сбора и передачи информации
Внедрение интеллектуальных алгоритмов анализа режимов
Повышение кибербезопасности устройств РЗА

Эти тенденции направлены на повышение надежности, функциональности и эффективности систем релейной защиты и автоматики.

Проектирование и обслуживание систем релейной защиты

Создание эффективной системы релейной защиты — сложная инженерная задача. Она включает следующие этапы:

Анализ защищаемого объекта и возможных повреждений
Выбор видов защит и их размещение
Расчет уставок срабатывания защит
Проверка чувствительности и селективности
Разработка схем подключения устройств РЗА

Не менее важно правильное обслуживание релейной защиты в процессе эксплуатации. Оно включает:

Периодические проверки и испытания
Анализ срабатываний и отказов защит
Своевременную замену устаревшего оборудования
Обучение персонала работе с устройствами РЗА

Только при комплексном подходе к проектированию и обслуживанию релейная защита сможет обеспечить надежную работу энергосистемы.

как защищают от сбоев электросети и электрические станции

декабрь 16, 2020

Силовое оборудование электросетей и электрических станций всегда должны быть защищены от сбоев при эксплуатации и короткого замыкания. Таким средством является релейная защита и автоматика (РЗА).

Производители предлагают огромное количество устройств, которые могут заблокировать внезапную аварию в электросети или, например, предупредить с помощью звукового либо светового сигнала о появлении аварийной ситуации.

Чаще всего релейная защита функционирует с автоматикой, а их совместная работа связана с различными типами аварийных ситуаций:

уменьшение частоты электрического тока, которая появляется при возникшей перегрузке генератора из-за короткого замыкания или отсоединения определенной части разных устройств из сети.
увеличенное напряжение появляется из-за возникшей разгрузки электросети.

при токовой перегрузке возникает опасный нагрев изоляции кабеля, появляются искры.

Основные виды РЗА:

МТЗ – максимальная токовая защита. Срабатывает в тот момент, когда ток достигает определенного установленного значения.
направленная МТЗ. Дополнительно осуществляет контроль за направлением мощности.
ГЗ – газовая защита. Необходима для отключения трансформатора при появлении различных повреждений в следствии образования опасных газов.
ЛЗШ – логическая защита шин. Необходима для поиска места, где происходит короткое замыкание.
дифференциальная защита. Необходима для предохранения трансформаторов, генераторов и шин, сравнивает величины тока на входе и выходе.
ДФЗ – дифференциально-фазная защита. Контролирует фазы тока с обеих сторон линии. Если они отклоняются от заданных параметров, то срабатывает защита.
ДЗ – дистанционная защита. При коротком замыкании срабатывает при снижении сопротивления сети.

ДЗ с ВЧ-блокировкой. При коротких замыканиях используется для отключения подачи тока на воздушных линиях.
удаленная защита. Применяется в ситуациях, когда требуется быстрая скорость реакции и особая чувствительность.
защита минимального напряжения. Отключает оборудование в том случае, когда напряжение падает ниже установленного минимального значения.
защита максимального напряжения. Срабатывает, когда напряжение увеличивается и начинает превышать допустимое значение.

Также релейная защита разделяется по основным признакам:

По способу подключения: первичная и вторичная.
По функциональным признакам: логические и измерительные.
По типу исполнения: электронные и электромеханические.

По способу воздействия: прямое или косвенное.

Особенности конструкции релейной защиты

Устройство РЗА непрерывно совершенствуется благодаря внедрению инновационных технологий. Но основные принципы и элементы конструкции остаются неизменными.

Структуру релейной защиты можно представить в виде схемы:

Электрический сигнал — Модуль наблюдения процессов — Узел логики и анализа — Исполнительный блок — Сигнальный блок

Блок наблюдения проводит мониторинг всех процессов в электрике за счет трансформаторов тока и напряжения, которые проводят измерения. В узле логики и анализа сравниваются поступившие сигналы с максимальным показателем уставок. Защита будет срабатывать, даже если имеется небольшое совпадение данных значений. Исполнительный блок всегда находится в состоянии готовности, ожидая сигнала от логического блока. Сигнальный блок функционирует при помощи света или звука.

Когда пройдет полный цикл срабатывания защиты, специалист ручным способом переводит устройство в первоначальное состояние.

Основные принципы работы

Бывают ситуации, когда нарушается работоспособность релейной защиты. Это происходит по разным причинам: ложное срабатывание, неисправности в самом реле и т.д. Чтобы не допускать снижения трудоспособности РЗА, изготовителями разрабатываются различные принципы и требования, которые необходимо соблюдать при установке, эксплуатации и обслуживании.

Существует несколько основных принципов:

принцип надежности. Релейная защита должна бесперебойно выполнять все задачи, заложенные производителем.
принцип селективности (избирательный принцип). Релейная защита должна безошибочно находить и устранять место, где произошло повреждение сети.
принцип быстродействия. Время от обнаружения повреждения до полного обесточивания должно быть максимально минимизировано.
принцип чувствительности. Он позволяет определять типы всевозможных повреждений с помощью коэффициента, величина которого должна соответствовать 1,5-2.

определение, функции и принципы работы — НПП Микропроцессорные технологии

Определение понятия Релейная защита

Релейная защита (РЗ) — это важнейший вид электрической автоматики, которая необходима для обеспечения бесперебойной работы энергосистемы, предотвращении повреждения силового оборудования, либо минимизации последствий при повреждениях. РЗ представляет собой комплекс автоматических устройств, которые при аварийной ситуации выявляют неисправный участок и отключают данный элемент от энергосистемы.

Во время работы РЗ постоянно контролирует защищаемые элементы, чтобы своевременно зафиксировать возникшее повреждение (или отклонение в работе энергосистемы) и должным образом отреагировать на случившееся.

При аварийных ситуациях релейная защита должна выявить и выделить неисправный участок, воздействуя на силовые коммутационные аппараты, предназначенные для размыкания токов повреждения (короткого замыкания, замыкания на землю и т.д.).

Релейная защита сопряжена с иными видами электрической автоматики, которые позволяют сохранять бесперебойную работы энергосистемы и электроснабжения потребителей.

На данный момент отрасль релейной защиты активно развивается и расширяется, уже сейчас используется микропроцессорная аппаратура и компьютерные программы не только для защиты, но и для комплексного управления оборудованием и системой в целом.

Функции релейной защиты

Главной задачей устройств РЗ является выявление ненормальных и аварийных режимов работы первичного (силового) оборудования, а именно фиксация следующих видов повреждений:

перегрузка электрооборудования;
двух и трех-фазных короткие замыкания;
замыкания на землю, включая двух и трех-фазные;
внутренние повреждения в обмотках двигателей, генераторов и трансформаторов;
защита от затянувшегося пуска;
асинхронный режим работы синхронных двигателей.

Принципы построения релейной защиты

Существует несколько видов реле, каждый из которых соответствует характеристикам электроэнергии (в данном случае – реле тока, напряжения, частоты, мощности и т.д.). Такая система отслеживает несколько показателей, выполняя непрерывное сравнение величин с ранее определенными диапазонами, которые называются уставки.

В том случае, когда контролируемая величина превышает установленную норму, соответствующее реле срабатывает: тем самым осуществляя коммутацию цепи путем переключения контактов. В первую очередь, такие действия касаются подключенной логической части цепи. В соответствии с выполняемыми задачами эта логика настраивается на определенный алгоритм действий, оказывающих влияние на коммутационную аппаратуру. Возникшая неисправность окончательно ликвидируется силовым выключателем, прерывающим питание аварийной схемы. В любой релейной защите и автоматике настройка измерительного органа выполняется с учетом определенной уставки, разграничивающей зону охвата и срабатывания защитных устройств. Сюда может входить только один участков или сразу несколько, состоящих из основного и резервных.

Реакция защиты может проявляться на все повреждения, которые могут возникнуть в защищаемой зоне или только на отдельно взятые отклонения от нормального режима работы.

В связи с этим, защищаемый участок оснащен не одной защитой, а сразу несколькими, дополняющими и резервирующими друг друга. Основные защиты должны воздействовать на все неисправности, возникающие в рабочей зоне или охватывать их значительную часть. Они обеспечивают полную защиту всего участка, находящегося под контролем и должны очень быстро срабатывать при возникновении неисправностей. Все остальные защиты, не подходящие под основные условия, считаются резервными, выполняющими ближнее и дальнее резервирование. В первом случае резервируются основные защиты, работающие в закрепленной зоне. Второй вариант дополняет первый и резервирует смежные рабочие зоны на случай отказа их собственных защит.

Принципы построения схемы защитных устройств

Несмотря на то, что в данный момент рынок предлагает большое количество разнообразных устройств РЗ, базовый алгоритм процессов остается прежним, только модернизируется для каждого конкретного случая. Основные функции защиты демонстрирует структурная схема.

Более подробно ознакомиться со структурной схемой защит и другими органами РЗ можно в нашей статье Основные органы релейной защиты.

Шкафы РЗА

Современные микропроцессорные устройства РЗА выполняют не только свою прямые задачи защиты, но и другие смежные функции. Таким образом, сегодня большое количество устройств можно укомплектовать в одном шкафу, что значительно упрощает монтаж оборудования, непосредственную эксплуатацию, а также значительно освобождает пространство.

Типовые шкафы защиты имеют еще ряд дополнительных преимуществ: так как шкафы выполняются по стандартным схемам, проверенным в эксплуатации, вероятность ошибок в работе значительно снижается, а удобство в наладке и монтаже возрастает. Узнайте еще больше о РЗА и типовых решениях на нашем сайте.

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. Выходные данные могут включать в себя визуальную обратную связь в виде световых индикаторов и/или буквенно-цифрового дисплея, связь, контрольные предупреждения, 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 входом 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

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 питания, 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 защитное реле 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.

Что такое релейная защита и ее основное назначение