РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА электрических систем, совокупность устройств (или отдельное устройство), содержащая реле и способная реагировать на короткие замыкания (КЗ) в различных элементах электрич. системы - автоматически выявлять и отключать повреждённый участок. В ряде случаев Р. з. может реагировать и на др. нарушения нормального режима работы системы (напр., на повышение тока, напряжения) - включать сигнализацию или (реже) отключать соответствующий элемент системы. КЗ - осн. вид повреждений в электрич. системах как по частоте возникновения, так и по масштабам отрицат. последствий. При КЗ наступает резкое и неравномерное понижение напряжения в системе и значит. увеличение тока в отд. её элементах, что в конечном счёте может привести к прекращению электроснабжения потребителей и разрушению оборудования. Применение Р. з. сводит вредные последствия КЗ к минимуму.

Р. з. срабатывает при изменениях определённых электрич. величин. Чаще всего встречается Р. з., реагирующая на повышение тока (токовая защита). Нередко в качестве воздействующей величины используют напряжение. Применяют также Р. з., реагирующую на снижение отношения напряжения к току, к-рое пропорционально расстоянию (дистанции) от Р. з. до места КЗ (дистанционная защита). Обычно устройства Р. з. изолированы от системы; информация об электрических величинах поступает на них от измерительных трансформаторов тока или напряжения либо от др. измерительных преобразователей.

Как правило, каждый элемент электрич. системы (генератор, трансформатор, линию электропередачи и т. д.) оборудуют отд. устройствами Р. з. Защита системы в целом обеспечивается комплексной селективной Р. з., при этом отключение повреждённого элемента осуществляется вполне определённым устройством Р. з., а остальные устройства, получая информацию о КЗ, не срабатывают. Такая Р. з. должна срабатывать при КЗ, внутренних по отношению к защищаемому элементу, не срабатывать при внешних, а также не срабатывать в отсутствии КЗ.

Селективность (избирательность) Р. з. характеризуется протяжённостью зоны срабатывания защиты (при КЗ в пределах этой зоны Р. з. срабатывает с заданным быстродействием) и видами режимов работы системы, при к-рых предусматривается её несрабатывание. В зависимости от уровня селективности при внешних КЗ принято делить Р. з. на абсолютно селективные, не срабатывающие при любых внешних КЗ, относительно селективные, срабатывание к-рых при внешних КЗ предусмотрено только в случае отказа защиты или выключателя смежного повреждённого элемента, и неселективные, срабатывание к-рых допускается (в целях упрощения) при внешних КЗ в границах нек-рой зоны. Наиболее распространены относительно селективные Р. з. Любая Р. з. должна удовлетворять требованиям устойчивости функционирования, характеризующейся совершенством способов "распознавания" защитой режима работы электрич. системы, и надёжности функционирования, определяющейся в первую очередь отсутствием отказов устройств Р. з.

Один из простейших путей достижения селективности Р. з. (обычно токовых и дистанционных) - применение реле, в к-рых между моментом возникновения требования о срабатывании реле и завершением процесса срабатывания проходит строго определённый промежуток времени, наз. выдержкой времени (см. Реле времени).

На рис. 1 показаны схема участка радиальной электрич. сети с односторонним питанием (при к-ром ток к месту КЗ идёт с одной стороны), оснащённого относительно селективной Р. з., и соответствующие выдержки времени. Устройства Р. з. 1 и 2 имеют по три ступени, каждая из к-рых настроена на определённые значения входного сигнала т. о., что выдержка времени этих устройств ступенчато зависит от расстояния до места КЗ. Протяжённость зон, защищаемых отд. ступенями, и соответствующие им выдержки времени выбираются с таким расчётом, чтобы устройства защиты повреждённых участков сети срабатывали раньше др. устройств. Зону первой ступени Р. з., не имеющей спец. замедления срабатывания, приходится принимать несколько меньшей защищаемого участка, поскольку, напр., устройство 1 не способно различить КЗ в точках K₁ и К₂. Последние ступени Р. з. (в Р. з., показанной на рис. 1,- третьи) - резервные, у них часто нет чётко ограниченной зоны срабатывания.

Рис. 1. Схема участка радиальной электрической сети с односторонним питанием, оснащённого относительно селективной релейной защитой, и соответствующие выдержки времени: А, Б, В - сборные шины подстанций; В - выключатели; Г -источник питания; ТТ - трансформаторы тока; 1, 2 - устройства релейной защиты; К - точки короткого замыкания; t - выдержка времени; по оси абсцисс отложено расстояние вдоль линии.

В сетях, в к-рых ток к месту КЗ может идти с двух сторон (от разных источников питания или по обходной связи), относительно селективные Р. з. выполняют направленными - срабатывающими только тогда, когда мощность КЗ передаётся через защищаемые элементы в условном направлении от шин ближай-

шей подстанции в линию. Так, при КЗ в точке К (рис. 2) могут сработать только устройства 1, 3, 4 и 6. При этом устройства 1 и 3 (4 и 6) для обеспечения селективности согласованы между собой по зонам срабатывания и выдержкам времени.

Рис. 2. Схема релейной защиты сети с двусторонним питанием: А, Б, В, Г - сборные шины подстанций; Г - источники питания; 1-6 - устройства релейной защиты; К - точка короткого замыкания.

В ряде случаев - на достаточно мощных генераторах, трансформаторах, линиях напряжением 110 кв и выше - для обеспечения высокого быстродействия Р. з. применяют сравнительно сложные абсолютно селективные защиты. Из них наиболее распространены т. н. продольные защиты, к к-рым для распознавания КЗ в конце "своего" и в начале смежного участков подводится информация с разных концов элемента. Так, продольная дифференциальная токовая защита реагирует на геометрич. разность векторов токов на концах элемента. Эта разность при внешнем КЗ теоретически равна нулю, а при внутреннем - току в месте КЗ. В защитах др. типов производится сопоставление фаз векторов тока (дифференциально-фазная защита) или направлений потока мощности на концах элемента. К продольным защитам электрич. машин и линий длиной примерно до 10 км информация об изменении электрич. величин поступает непосредственно по соединит. проводам. На более длинных линиях для передачи такой информации обычно используют ВЧ каналы связи по проводам самой линии, а также УКВ каналы радиосвязи и радиорелейные линии.

Лит.: Атабеков Г. И., Теоретические основы релейной защиты высоковольтных сетей, М.- Л., 1957; Федосеев А. М., Основы релейной защиты, 2 изд., М.- Л., 1961; Руководящие указания по релейной защите, в. 1-9, М.- Л., 1961 - 72; Федосеев А. М., Релейная защита электрических систем, М., 1975. Э. П. Смирнов.