Релейка - що таке релейний захист?

Ця стаття призначена для тих, хто хоче поринути в "мозок" електротехніки і, звичайно ж знає, чим відрізняється струм від напруги, а також має уявлення про те, як працює підстанція.

Чи задавалися ви питанням, хто відключає електричні мережі при коротких замиканнях? Хто захищає устаткування підстанцій від пошкоджень? Відповідь - релейний захист. Але чому саме релейний? Тому, що виконананий за допомогою електромеханічних реле.

Захист буває не лише релейним. У низьковольтних мережах (до 1000 В) використовуються інші захисти: запобіжники і електричні автомати. Вони встановлені на заводах, в квартирах і навіть у моніторі комп'ютера, за яким ви читаєте цю статтю.

Запобіжник - це найпростіший захист. Працює він таким чином: коли струм, що протікає через запобіжник, перевищить номінальне значення, запобіжник перегорить і розірве коло, захистивши устаткування. Звідси і основний недолік: запобіжник одноразовий.

Запобіжники

Електричний автомат також спрацьовує при протіканні через нього струму більшого, ніж номінальний (уставка) і відключається. Після спрацьовування його легко можна повернути у включений стан, що є основною перевагою перед запобіжником.

Електричні автомати (трифазний, однофазний і промисловий)

Це були "квіти", а тепер до "ягідок".

Релейний захист складніший, і в кола, що захищаються, підключається через спеціальні допоміжні трансформатори. Вони зменшують вимірювані величини (до декількох сотень разів) і виконують гальванічну (електричну) розв'язку між колами високої напруги і колами захисту. Всі додаткові трансформатори діляться на 2 види: трансформатори напруги ТН і трансформатори струму ТС.

Трансформатори напруги (зліва) і струму (справа)

Відповідно існують вимірювальні реле струму і напруги. Також існують додаткові реле: проміжні (розмножують і повторюють сигнали вимірювальних реле); часу (уповільнюють роботу захисту) і вказівні (для повідомлення про спрацьовування захисту). У схему захисту входить декілька (інколи десятків) реле, з'єднаних певним чином. Деякі захисти реагують на збільшення струму, інші на зниження напруги, треті на зміну параметрів лінії, яку захищають.

Чим далі в ліс, тим більше дров...

А тепер розберемося, як працює електромеханічне реле.

Реле складається з наступних елементів:
1 - розімкнений магнітопровід, на якому розміщена обмотка 2, рухомий якір 3, який утримується пружиною 4. До якоря кріпиться ізоляційна колодка 5 з рухомими контактами 6, які при переміщенні замикаються з нерухомими 7.

Схема електромагнітного реле<

При протіканні через обмотку реле струму Iр, створюється намагнічуюча сила, під дією якої виникає магнітний потік Ф. Він створює електромагнітну силу Fе, яка намагається притягнути якір до магнітопроводу. Паралельно на якір діє гальмівна сила пружини Fт. Реле спрацює якщо Fе буде більше Fт.

Не такий страшний чорт, як його малюють...

Розберемося, як працює релейний захист на прикладі схеми захисту трифазної лінії.

Почнемо з первинних кіл (високої напруги). Трансформатори струму встановлені в кожній фазі. КА А, КА В, КА С - обмотки реле, підключені до вторинних кіл ТС (2 на попередньому малюнку).

Струмові кола захисту

Розглянемо оперативні кола захисту. КА А.1, КА В.1, КА С.1 - контакти відповідних реле, КТ - обмотка реле часу, КТ.1 - контакт реле, що замикається через деякий час, КL - проміжне реле, КH - вказівне реле, SQ - контакт-повторювач положення вимикача (при включеному вимикачі замкнутий), YAT - котушка відключення вимикача.

Оперативні кола захисту

Принцип роботи. Якщо струм, що протікає по хоча б по одній фазі буде більшим струму уставки, то притягнеться хоча б одне реле КА А, КА В, КА С і замкне свій контакт КА А.1, КА В.1, КА С.1. Тоді спрацює реле КТ і, з деякою затримкою часу (0,1-4 сек), замкне свій контакт КТ.1 подавши напругу на котушку проміжного реле КL. Воно притягнеться, замкнувши свій контакт КL.1. Через контакт КL.1, обмотку вказівного реле КH, контакт-повторювач SQ спрацює котушка відключення вимикача YAT, і він відключиться. Реле КH вкаже, що спрацював захист.

Можна глибоко зітхнути і обдумати прочитане.

Тепер вам відомо, як працює релейний захист!

Реальні схеми набагато складніші, і інколи займають декілька томів (!). Фотографію шафи релейного захисту діючої тягової підстанції можна побачити на наступному малюнку.

На цьому ввідна стаття про релейний захист завершується.

Маєте запитання чи пропозиції, пишіть.

Якщо хочете більш детально вивчити релейний захист, заходите на на rza.org.ua

Автор статті: Захар Голик, 2011р.