К устройствам релейной защиты предъявляют следующие требования:
автоматическое отключение оборудования действием релейной защиты должно быть избирательным (селективным). Это значит, что релейная защита должна отключать только поврежденное оборудование или участок сети;
автоматическое отключение оборудования при КЗ должно быть по возможности быстрым, чтобы уменьшить объем повреждения и не нарушать режим работы потребителей;
релейная защита должна обладать определенной чувствительностью, т.е. должна приходить в действие при КЗ в любом месте защищаемой зоны и при минимальном токе КЗ;
релейная защита должна быть надежной. Должна безотказно работать при КЗ в защищаемой зоне и только при тех режимах, в которых предусмотрена ее работа.
Устройства релейной защиты в распределительных сетях дополняются устройствами автоматики, позволяющими быстро устранять опасные послеаварийные режимы и восстанавливать электроснабжение потребителей без вмешательства оперативного персонала.
Ниже рассматриваются некоторые наиболее распространенные устройства релейной защиты и автоматики, эксплуатируемые в распределительных сетях.
Максимальная токовая защита при междуфазных КЗ реагирует на увеличение тока в защищаемой линии. Применяется для защиты линий, имеющих одностороннее питание. Выполняется с помощью первичных реле тока прямого действия серии РТВ (см. рис. 11), непосредственно воздействующих на запирающий механизм привода выключателя, а также с помощью индукционных реле тока косвенного действия РТ-80, срабатывание которых приводит к подаче оперативного тока на отключающие электромагниты привода выключателя. Схемы максимальных токовых защит на реле РТВ и РТ-80 приведены на рис. 26.
Рис. 26. Включения реле РТВ (а) и РТ-80 (б) в схемах максимальных токовых защит
На рис. 26, б приведена схема защиты с так называемым дешунтированием электромагнитов отключения. До срабатывания реле КА1 (или/С42) контакт КА 1.1 (КА2.7) замкнут и как бы шунтирует собой электромагнит отключения YAT1 (YAT2), ток по которому не проходит. При срабатывании реле КА1 (КА2) его контакты переключаются: замыкается контакт КА1.2 (КА.22) и размыкается KALI (KA2. I), причем процесс переключения контактов происходит без разрыва цепи тока. Электромагнит отключения YAT1 (YAT2) подключается к трансформатору тока ТА 1 (ТА2) и срабатывает на отключение выключателя.
Применяемые в схемах реле имеют обратно зависимые от тока характеристики выдержки времени, хорошо согласующиеся с времятоковыми характеристиками плавких предохранителей, которыми защищаются трансформаторы, подключаемые к линиям.
Селективность защит обеспечивается подбором выдержек времени, нарастающих ступенями в сторону источника питания (рис. 27). Ступень времени At = t2 — t, 0,4— 0,8 с. Так, при междуфазном КЗ в точке К по реле защит КА1 и КА2 будет проходить ток одного и того же значения Iк.
Рис. 27. Схема участка сети (а) и согласование характеристик реле максимальных токовых защит (б)
Рис. 28. Схема первичных цепей переменного тока (а) и вторичных цепей промежуточных дешунтирующих реле (б) максимальной токовой направленной защиты:
КА1 и КА2 — реле тока; KW1 и KW2 — реле направления мощности; KL1 и KL2 — промежуточные реле типа РП-341; КН1 — реле указательное
Однако защита на подстанции ТП1 сработает быстрее (со временем 7,) и отключит поврежденную линию. Защита на подстанции 7772 в этом случае не успеет сработать на отключение и вернется в исходное положение.
Защиты, выполненные на реле РТВ и РТ-80, получили преимущественное распространение в распределительных сетях 6-10 кВ.
Максимальная токовая направленная защита применяется в замкнутых петлевых сетях с одним источником питания, в сетях с двусторонним питанием, где возможно прохождение по линиям мощности КЗ как в прямом, так и в обратном направлении: применяется также на пунктах автоматического секционирования и АВР линий с двусторонним питанием.
. Защита реагирует на увеличение тока при направлении мощности КЗ от источника питания к месту повреждения. В схемах защит каждый фазный орган направления мощности включается на фазный ток (например Iа) и напряжение двух других фаз (URC).
Схема защиты (рис. 28) работает следующим образом. При КЗ в сети (например, в точке К между фазами А и В) и срабатывании защиты контакты основных реле КА1 и KW1 замыкают цепь вторичной обмотки трансформатора 77 промежуточного реле KL1 (рис. 28, б). Реле KII срабатывает и переключает свои контакты в первичной цепи переменного тока (рис. 28, а), причем сначала замыкается контакт KL1.2. а затем размыкается KL1.I. Прохождение тока через электромагнит отключения YAT1 приводит к отключению выключателя.
На пунктах автоматического секционирования и АВР для обеспечения селективности в режимах двустороннего питания устанавливаются Два комплекта максимальных токовых защит, один из которых выполняется направленным в сторону основного источника питания, другой — не направленным.
Рис. 29. Схема включения устройства контроля изоляции и защиты по напряжению нулевой последовательности:
Т — вторичная обмотка силового трансформатора, питающего сеть 10 кВ; TV — трансформатор напряжения типа НТМИ-10-66; L — дугогасящий реактор; PV — вольтметры контроля изоляции; С — емкости фаз относительно земли; К V — реле
Находят применение и более совершенные устройства релейной защиты, например: устройство максимальной направленной токовой защиты двустороннего действия типа J1T3, выполняемое на элементах радиоэлектроники; дистанционная защита в комплектном устройстве релейной защиты и автоматики пунктов секционирования линий 10 кВ типа КРЗА-С.
Устройство УПЗС, основным назначением которого является автоматическое переключение двух комплектов максимальных токовых защит, выполненных на реле РТВ и РТ-85 с разными уставками по току и времени, соответствующими создавшемуся режиму работы сети, в период переключения питания потребителей с основного на резервный источник действия АВР, срабатывает в бестоковую паузу перед срабатыванием сетевого АВР.
