Какие реле применяют в автоматике и релейной защите?
Прежде, чем разбираться с реле, которые применяются в устройствах релейной защиты и автоматики, будет не лишним разобраться в самой РЗ и автоматике.
Ими зовутся особые схемы и средства защиты, изготавливаемые на основе реле, процессорных схем разных других блоков. Предназначается все это для надежного отключения силовых цепей, работающих как при напряжении до 1000 В, так выше этого значения.
Наиболее частым образом понятие «релейной защиты» применяется для установок и сетей высокого напряжения. Сама же РЗ является одним из основных средств, служащих для защиты линий питания, генераторных, двигательных установок от работы в режимах аварийного типа.
Приведу требования, предъявляемые к подобным схемам:
- РЗ должна быть селективной (иначе говоря, обладать избирательностью);
- иметь очень хорошее быстродействие ;
- должна быть весьма надежной;
- должна обладать необходимой чувствительностью (иметь способность отключить поврежденный участок в самом начале повреждения);
- схема устройства должна быть по максимуму простой.
Теперь о функциях, подобных устройств, они такие:
- Выполнение защиты от замыканий между фаз.
- Защищать от замыканий на землю (в любом сочетании фаз).
- Защищать от резких снижений напряжения.
- Выполнять защиту от внутриобмоточных повреждений.
- Защищать синхронные двигатели от режимов работы асинхронного типа.
- Защищать моторы большой мощности от обрывов в цепи ротора.
- Выполнение защиты от долгого запуска.
- Выполнение дифференциальной (продольной и поперечной) защиты машин и линий больших масштабов.
Такой параметр, как оперативный ток, нужен для запитки управляющих и защитных цепей, линий сигнализации и т.д. Таким током запитываются приводы всех устройств коммутации на подстанциях.
Ток этот бывает как переменным, так и постоянным, а его размер, чаще всего, располагается в пределах 110-220 вольт.
Ответственные подстанции обязаны иметь снабжение оперативным током при любых обстоятельствах (даже, если основного питания нет), следовательно, должны быть независимые источники питания такие, как аккумуляторы и пр.
Какие бывают типы релейной защиты?
Один из них – токовая. В основе ее принципа работы контроль тока.
Защита токового типа (максимальная) срабатывает тогда, когда контролируемый ток становится больше некоего предела (порог включения). Другой вид токовой защиты, минимальная, отрабатывает, когда контролируемый параметр достигает минимального расчетного значения.
От типа обеспечения селективности различают максимальную токовую защиту и токовую отсечку.
Для выполнения первой, в основном, применяют реле с защитной характеристикой, зависимой от времени, а для второго – с независимой.
Для разомкнутых сетей напряжением от 6 кВ самым распространенным вариантом выполнения РЗ считают использование в схемах обоих видов защиты. Кроме того, защита может быть выполнена как на паре самостоятельных реле, так и на одном (в этом случае реле совмещает в себе обе ступени) и с использованием цифрового многоступенчатого варианта реле.
Токовые защиты максимального типа (МТЗ), это такие защиты, чья селективность выполняется благодаря разным временным выдержкам.
Подбор уставки включения этих защит делается так, чтобы она оказалась больше рабочего тока (там, где установлена защита) на значение, зависящее от коэффициента надежности возврата и коэффициента самозапуска. Это помогает избавиться от ложных срабатываний защиты при обычном режиме работы.
Другой тип защиты – токовая отсечка – так же защита максимального типа, чья селективность работы осуществляется вследствие ограничения радиуса воздействия (иными словами, отсекания) методом подбора тока срабатывания, большего, нежели максимально возможный ток КЗ, возникающий при появлении повреждений на концах зоны воздействия.
Этот тип защиты – есть защита, практически абсолютно селективная, которая срабатывает без временных задержек, отключая поломанные места ЭЭС.
Обычно, радиус действия ТО покрывает порядка 20% общей длины линии. Поскольку токовая отсечка, в качестве недостатка, имеет ограничение зоны воздействия, то используют ее совместно с МТЗ (ТО работает вместо второй ступени).
Еще одним вариантом защиты является дифференциальная.
Эту защиту отличает абсолютная селективность и превосходное быстродействие (отсутствие задержек по времени). При помощи такой защиты защищаются всевозможные электромашимы, ВЛ и сборные шины. Дифзащита может быть продольной и поперечной.
Продольный вариант защиты основывается на том, что токи, протекающие по участкам линий и защищаемым участком, сравниваются. Для измерения значений применяются трансформаторы тока, вторичные цепи которых соединены с токовым реле таким образом, что на обмотку реле приходит разница между первым и вторым токами.
Действие поперечной защиты основано так же, как и продольной, на сравнивании токовых значений, но разница в том, что трансформаторы устанавливают не на разных местах одной линии, а на различных линиях, которые отходят от одного источника.
Теперь, когда немного разобрались в принципах и разновидностях РЗ, поговорим и про элементную базу.
В качестве элементной базы могут работать всевозможные реле (как электромагнитного типа, так и разные другие), а так же блоки на полупроводниках, микроэлектронике и другие.
В схемах устройств защиты используется много разных разновидностей реле, а на протяжение последнего времени используют особые блоки, выполненные на процессорах, которые соединяют в локальные сети.
Основные функции выполняют реле тока, частоты, мощности, напряжения, реле дифференциального типа и модули дифзащиты.
Токовые реле
Из этих приборов чаще всего применяются реле электромагнитного типа РТ-40 и индукционного РТ-80.
Эти устройства достаточно высокочувствительны (реагируют на изменение тока) и защищают от КЗ и перегрузок.
Реле РТ-40 является электромагнитным прибором с парой обмоток (их можно подключать как последовательно, так и параллельно). Уставку, при которой отрабатывает реле, регулируют особой пружиной (меняя ее натяжение). Диапазон уставок разных моделей этого прибора может колебаться от полуампера до двухсот ампер. Это дает возможность применять их с разными токовыми трансформаторами.
Аппарат модели РТ-80. Этот прибор — есть прибор с индукционным принципом действия. У него пара независимых элементов. Один из них электромагнитный (действует мгновенно), а другой – индукционный (срабатывает с временной задержкой). Благодаря этому, такие реле можно использовать как в токозависимых цепях, так и в токонезависимых. Индукционная часть срабатывает при токах 2-10 А за время 0,5-16 с.
Когда ток цепи лежит в пределах до пяти номиналов, то работает индукционный элемент. При токах же, превышающих семь номиналов в дело вступает электромагнитная часть (срабатывая моментально).
Еще один тип используемых в РЗ реле – реле напряжения.
Это приборы электромагнитного типа, работающие без временных задержек. Их используют с целью контролирования напряжения.
Работают они и на переменном и на постоянном токе.
Принцип их работы такой же, как у РТ-40, с той разницей, что их обмотки имеют намного больше витков провода. Максимальная уставка этих приборов доходит до 400 В.
Помимо этих, в схемах защиты применяют такие аппараты, как вспомогательные реле. Они, как понятно из названия, служат для выполнения функций вспомогательного характера.
К этим функциям можно отнести такие как задержка по времени, размножение сигнала, усиление, функции сигнализации, контроль положения аппаратов коммутации. Иными словами, вспомогательные реле – есть реле времени, реле промежуточного типа, сигнальные реле и иные приборы.
Последнее, что хочется указать из аппаратов, используемых в схемах РЗ, это реле дифференциального типа. Это приборы высокого быстродействия и большой чувствительности. Они подразделяются на реле мощности и реле направленного тока. Используют их, чтобы защитить трансформаторы, генераторы и разные другие машины большой мощности. В этих реле применяется трансформатор с быстрым насыщением марки БНТ.
Хочется верить, что этот материал помог вам хоть немного разобраться в принципах и элементах релейной защиты и понять где и какие типы реле используются.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Удачи!
