Общие принципы выполнения реле

В схемах релейной защиты и электрической автоматики применяются электромеханические реле, реле на полупроводниковых приборах (диодах и транзисторах) и реле с использованием насыщающихся магнитных систем. Значительное распространение имеют электромеханические реле.

Однако наличие таких недостатков электромеханических реле, как большие размеры, значительное потребление мощности от трансформаторов тока и напряжения, трудности в обеспечении надежной работы контактов побудили к поискам более совершенных принципов выполнения реле. Новые принципы исполнения реле с помощью полупроводниковых приборов позволяют существенно улучшить параметры и характеристики реле и перейти полностью или частично на бесконтактные схемы защит.

Помимо реле, реагирующих па электрические величины, для защиты электрических машин и аппаратов применяются реле, реагирующие на неэлектрические величины, косвенным образом характеризующие появления повреждений пли ненормальных режимов в них. Например, имеются реле, реагирующие на появления газов или повышение давления в кожухах маслонаполненных трансформаторов и реакторов, реле, реагирующие на повышение температуры трансформаторов и электрических машин и т. д.

Реле, реагирующие на электрические величины, можно подразделить на три группы:

• 1) реле, реагирующие на одну электрическую величину: ток или напряжение;
• 2) реле, реагирующие на две электрические величины: ток и напряжение сети или два напряжения, каждое из которых является линейной функцией тока и напряжения сети;
• 3) реле, реагирующие на три или больше электрические величины, например: три тока и три напряжения сети, или несколько напряжений, представляющих линейные функции токов и напряжения сети.

К первой группе относятся реле тока и реле напряжения. Ко второй принадлежат однофазные реле: мощности, сопротивления и некоторые другие. К третьей относятся трехфазные реле мощности, многофазные реле сопротивления и другие устройства.

Трансформаторы тока являются очень важным элементом релейной защиты. Они питают цепи защиты током сети и выполняют роль датчика, через который поступает информация к измерительным органам устройств релейной защиты. От точности этой информации зависит надежная и правильная работа релейной защиты. Поэтому основным требованием к трансформаторам тока является точность трансформации с погрешностями, не превышающими допустимых значений. Чрезмерно большие погрешности могут вызвать неправильные действия устройств релейной защиты. Поэтому уменьшение погрешности трансформаторов тока является очень важной задачей, она сводится к уменьшению тока намагничивания трансформаторов тока.

Для обеспечения правильной работы большинства устройств релейной защиты погрешность трансформаторов тока не должна превышать по току, а по углу. Эти требования обеспечиваются, если полная погрешность трансформаторов тока или если ток намагничивания не превосходит 10% от тока, проходящего по трансформатору тока.

Питание устройств релейной защиты током сети производится по типовым схемам соединений трансформаторов тока и обмоток реле. Поведение и работа реле в каждой из этих схем зависят от характера распределения токов в ее вторичных цепях в нормальных и аварийных условиях.

Для каждой схемы соединений можно определить отношение тока в реле к току в фазе. Это отношение называется коэффициентом схемы.

.

Коэффициент схемы учитывается при расчете уставок и оценке чувствительности защиты.

Основные типовые схемы:

• 1) схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду;
• 2) схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду;
• 3) схема соединения трансформаторов тока в треугольник, а обмоток реле в звезду;
• 4) схема соединении с двумя трансформаторами тока и одним реле, включенным на разность токов двух фаз;
• 5) схема соединения трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности.

В ОСП «НЧЭС» применяется схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду.

Трансформаторы тока устанавливаются в двух фазах. В реле I и III проходят токи соответствующих фаз.

и ,.

а в обратном проводе ток равен их геометрической сумме:

.

С учетом векторной диаграммы равен току фазы, отсутствующей во вторичной цепи. При трехфазном к. з. и нормальном режиме токи проходят по обоим реле I и III и в обратном проводе. В случае двухфазного к. з. токи появляются в одном или двух реле (I или III) в зависимости от того, какие фазы повреждены.

Ток в обратном проводе при двухфазных к. з. между фазами, А и С, в которых установлены трансформаторы тока, с учетом, что, равен нулю, а при замыканиях между фазами АВ и ВС он соответственно равен и .

В случае однофазного к. з. фаз (А или С), в которых установлены трансформаторы тока, во вторичной обмотке трансформатора тока и обратном проводе проходит ток к. з. При замыкании на землю фазы В, в которой трансформатор тока не установлен, токи в схеме защиты не появляются; следовательно, схема неполной звезды, реагирует не на все случаи однофазного к. з. и поэтому применяется только для защит, действующих при междуфазных повреждениях. Коэффициент схемы .