Что такое релейная защита

Релейная защита оборудования

1. Определение

Релейная защита определяется как комплекс устройств, предназначенных для быстрого автоматического выявления и отделения от электрической системы поврежденных элементов в аварийных ситуациях с целью обеспечения нормальной работы всей системы. Ее действие организовано по принципу непрерывной оценки технического состояния отдельных контролируемых элементов электрической системы.

2. Функциональное назначение

Релейная защита осуществляет непрерывный контроль состояния элементов электрической системы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При появлении повреждения защита должна выявить поврежденный участок и отключить его от электрической системы путем воздействия на специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения, в том числе токов короткого замыкания.

Релейная защита это основной вид электрической автоматики, без которого невозможна нормальная работа энергосистем.

3. Причины применения релейной защиты

Необходимость применения релейной защиты связывается с наличием рисков повреждения электрооборудования сетей при эксплуатации. Наиболее критические режимы — это перегрузки и короткие замыкания. Также упоминаются причины повреждений, связанные с пробоем и повреждением изоляционных частей, ошибками персонала, включая неправильную подачу напряжения на заземленные конструкции.

Короткое замыкание на поврежденном участке вызывает электрическую дугу и термическое воздействие, которое приводит к разрушению токоведущих элементов и изолирующих частей электроустройств. Высокие токи короткого замыкания вызывают почти мгновенный нагрев, термические процессы при этом затрагивают и исправные участки, способствуют развитию повреждений и пожара на связанных объектах, а параметры электроэнергии ухудшаются, что может привести к нарушению работы электродвигателей и генерирующих устройств. В этих условиях требуется оперативное отключение опасного участка электросети.

4. Принцип действия

Работа релейной защиты сводится к следующей последовательности:

непрерывный контроль состояния объекта;
выявление повреждения или ненормального режима;
определение поврежденного участка и его отключение от исправной части системы.

Тем самым предотвращается дальнейшее развитие аварийных последствий.

Панель управления релейной защитой в технической комнате

5. Основные свойства релейной защиты

5.1. Селективность

Селективность (избирательность) определяется как способность релейной защиты выявлять именно поврежденный элемент электрической системы. Различаются абсолютная и относительная селективность. Защиты с абсолютной селективностью действуют только при повреждениях в своей зоне. Защиты с относительной селективностью могут действовать не только в своей, но и в соседней зоне, а требуемая избирательность отключения обеспечивается дополнительными средствами, например выдержкой времени срабатывания.

5.2. Быстродействие

Быстродействие определяется как свойство релейной защиты, характеризующее скорость выявления и отделения от электрической системы поврежденных элементов. Показателем быстродействия является время срабатывания защиты, то есть интервал времени от момента возникновения повреждения до момента отделения поврежденного элемента от сети.

5.3. Чувствительность

Чувствительность определяется как способность релейной защиты выявлять повреждения в конце установленной для нее зоны действия в минимальном режиме работы энергосистемы. Иными словами, это способность фиксировать те виды повреждений и ненормальных режимов, на которые защита рассчитана, в различных состояниях работы защищаемой электрической системы. В качестве показателя чувствительности применяется коэффициент чувствительности; для максимальных защит он определяется как отношение минимально возможного значения сигнала, соответствующего отслеживаемому повреждению, к установленному на защите параметру срабатывания, то есть к уставке.

5.4. Надежность

Надежность определяется как способность релейной защиты действовать правильно и безотказно во всех режимах контролируемого объекта, при всех видах повреждений и ненормальных режимов, для которых данная защита предназначена, и не действовать в нормальных условиях, а также при таких повреждениях и нарушениях нормального режима, при которых ее действие не предусмотрено. В качестве основных показателей надежности названы время безотказной работы и интенсивность отказов, то есть количество отказов за единицу времени.

6. Техническая особенность разработки устройств РЗА

Разработка устройства РЗА не сводится к созданию самого устройства и алгоритма его работы. После этого возникает задача анализа режимов, в которых может оказаться защита. Разработчик может исходно планировать работу защиты в одних условиях, однако реальные условия эксплуатации изменяются, причем применительно к конкретному объекту возникают собственные особенности.

Поэтому техническая особенность разработки РЗА это необходимость постоянного анализа режимов работы, в которых может оказаться защита, и учета этих режимов в процессе разработки. Практически это выражается в требовании заранее оценивать, как защита поведет себя в конкретных условиях и при конкретных режимах работы объекта.

7. Вывод

Релейная защита — это комплекс устройств электрической автоматики, выполняющий непрерывный контроль состояния электрической системы, выявление повреждений и ненормальных режимов, а также отключение поврежденного элемента от исправной части системы. Ее техническая состоятельность определяется селективностью, быстродействием, чувствительностью и надежностью, а разработка устройств РЗА требует постоянного анализа реальных режимов работы и учета объектных особенностей эксплуатации.