Одним из первостепенных условий поддержания стабильности работы электротехнических систем является постоянный контроль их параметров на предмет соответствия нормативным показателям. Оценка текущего состояния устройств обслуживаемого комплекса позволяет своевременно выявлять неисправности и повреждения, предотвращая крупные аварии. Для выполнения таких функций используются разные виды релейной защиты, отличающиеся устройством, характером реакций и физическими параметрами.
Назначение релейной аппаратуры
Общий спектр задач сводится к обеспечению электротехнической защиты приборов, оборудования и техники, подключаемой к сетям на 220 и 380 В. Но внутри электросетей обеспечение безопасности может реализовываться разными способами, в зависимости от контролируемых параметров. Так, основные виды релейной защиты делятся по следующим назначениям:
- Измерительные устройства. Благодаря наличию калиброванных пружин и средств стабилизации параметров тока, реле этого типа могут замерять, а также корректировать основные электротехнические показатели системы.
- Реле тока. Целенаправленно применяются для управления величиной тока. Это могут быть защитные устройства тепловых, индукционных, дифференциальных и последовательных систем.
- Реле напряжения. Как и в случае с защитными устройствами для контроля тока, такие устройства могут применяться в разных электротехнических комплексах, но работают с большими диапазонами колебаний целевой величины.
- Цифровые реле. Мультифункциональные аппараты, которые одновременно отслеживают показатели нескольких параметров от силы тока до мощности электроустановки, а также выполняют задачи стабилизации и коррекции рабочих величин.
Виды вспомогательных реле
Данная разновидность защитных реле иногда называется логической и, как правило, выполняет простые задачи переключения целевых устройств. Ими осуществляется регуляция взаимных связей между элементами электротехнических систем, поэтому можно говорить, что задействуются промежуточные виды релейной защиты. Назначение таких устройств может охватывать обработку сигналов от других реле с последующей передачей команд управляемой аппаратуре. Однако на физические рабочие показатели вспомогательные реле не влияют. В этой же группе можно выделить системы косвенного и механического действия. Реле первой категории предназначены для управления цепью электромагнитного отключения коммутационной аппаратуры. В свою очередь, устройства механического действия прямо реагируют на коммутационные связки между подсистемами без промежуточных элементов цепи.
Общее устройство реле
Электротехническая конструкция защитных реле постоянно улучшается, дополняясь новыми компонентами и функциональными модулями. Современные устройства могут содержать в себе индукционные, статические и электромагнитные компоненты, находящиеся под управлением полупроводниковых и микропроцессорных систем. Сразу следует разделить виды устройств релейной защиты на ручные и автоматические. На базовом уровне любой аппарат имеет электромеханическую конструкцию с аппаратными и физическими средствами ручного управления. Однако более совершенные системы подключаются к исполнительным органам (блоки наблюдения, устройства подачи сигнала, средства анализа и т.д.) через программируемые контроллеры, которые в постоянном режиме отслеживают рабочие параметры цепи. В соответствии с заданными алгоритмами автоматика без участия оператора подает команды на исполнительные органы.
Контактные и бесконтактные релейные системы
Физическое взаимодействие с контролируемыми элементами осуществляется разными способами. Исполняющие механизмы отличаются типом контактного воздействия. Традиционные реле управляют подконтрольными органами посредством электротехнических контакторов. Простейшие логические устройства выполняют размыкание и замыкание, обеспечивая полное или частичное соединение цепи. Бесконтактные виды релейной защиты подают физические команды путем резкого изменения выходных параметров электрической цепи. Как правило, используются скачкообразные перепады в показателях индуктивности, емкости и сопротивления. В таких конфигурациях управления параметры самих реле определяются зависимостью между входными и выходными электротехническими величинами.
Классификация по способу включения
По этому признаку выделяют первичные и вторичные реле:
- Первичные устройства вводятся прямо в цепь обслуживаемой аппаратуры без соединения с промежуточными элементами. Соответственно, и команды на включение подаются непосредственно целевому устройству. К преимуществам таких реле относят отсутствие необходимости подключения измерительного трансформатора и контрольных кабелей.
- Вторичные виды релейной защиты с трансформатором напряжения или тока имеют преимущество в виде более высокой степени безопасности и надежности. Средства преобразования входной нагрузки защищают само реле от высокого напряжения, а в условиях подачи нормативной нагрузки исключают риски резких перепадов контролируемых величин.
Классификация реле по принципу работы
Большинство защитных устройств в виде реле работает по принципам электромагнитной индукции, однако контролируемые признаки и способ реакции могут быть разными. На данный момент к наиболее популярным можно отнести виды релейной защиты, работающие по следующим схемам:
- Газовые. Также к этой группе можно отнести масляные датчики-контроллеры. В обоих случаях задача устройства заключается в фиксации утечек охлаждающих веществ трансформатора. В случае разгерметизации каналов подачи масла или газа реле автоматически отключает оборудование.
- Дифференциальные. Такие реле используются также в трансформаторах, генераторах и на подстанциях, контролируя токовые величины. Стандартная модель реакции предполагает отключение устройства, если входные величины имеют большую разницу с выходными показателями.
- Направленно максимальные. Простейшие реле, активизирующие защиту при фиксации избыточно высоких показателей напряжения, мощности или силы тока.
- Дистанционные. Блокировочные реле, которые фиксируют короткие замыкания и помехи в цепи, после чего отключают аппаратуру.
- Дуговые. Такие реле устанавливаются на комплектных трансформаторах и подстанциях. С помощью оптических датчиков и сенсоров давления они фиксируют признаки возгорания, запуская соответствующие системы пожаротушения.
Виды повреждений релейной защиты
Преимущественно неполадки в реле и вспомогательных устройствах возникают по причине коротких замыканий, которые имеют свою классификацию. Наиболее тяжелыми и опасными для целевой обслуживаемой аппаратуры считаются трехфазные замыкания. Возникновение подобных нарушений обуславливается ошибками в расчете допущений определенных параметров цепи – например, переходного сопротивления. Для генераторных видов релейной защиты большие риски несут повреждения в результате двухфазных коротких замыканий. В частности, это может грозить нарушениями устойчивости параллельной работы компонентов системы.
Заключение
По мере повышения эргономичности и надежности электротехнических систем возрастают и требования к средствам обеспечения их безопасности. Современные виды релейной защиты и автоматики интегрируются в цепи снабжения энергетического оборудования, генераторные подстанции, трансформаторные блоки и домашние электросетевые устройства. В каждом случае они выполняют схожие задачи упреждения и предотвращения негативных факторов эксплуатации аппаратуры. Другое дело, что в зависимости от условий и характеристик защищаемого участка цепи задействуются реле с разными конструкциями, функциями и рабочими параметрами.
