Релейная защита какого-либо защищаемого элемента электроустановки состоит из комплекта различных реле, соединенных по определенной схеме.
По параметрам, на которые реагируют реле, их подразделяют на электрические и неэлектрические. К электрическим относятся реле, реагирующие на электрические параметры (ток, напряжение, мощность, сопротивление и т. п.), к неэлектрическим — реле, реагирующие на неэлектрические параметры, например на появление газа (газовые), изменение давления (реле давления жидкости или газа), протекание или отсутствие воды или воздуха в системе (водяные и ветровые реле), изменение температуры и т. п. Электронные реле реагируют на электрические и неэлектрические параметры, например на световой поток. Кроме того, электрические реле могут реагировать на один или два параметра. Последние сложнее, так как реле срабатывают только при определенных соотношениях двух контролируемых параметров, например тока и напряжения.
Каждое реле имеет два органа: воспринимающий и исполнительный. Первый воспринимает изменение контролируемого параметра, а второй действует или на отключение выключателя, или на сигнал, или на запуск других реле, которые действуют на отключение выключателя и сигнализацию. У большинства неэлектрических реле воспринимающими органами являются различные механические, гидравлические и другие устройства, а исполнительными — электрические контакты. У электрических реле воспринимающим органом служит обмотка, а исполнительным — контакты.
Рис. 128. Принцип действия реле первичного (а), вторичных (б и в)
Воспринимающим органом электронного реле является орган сравнения, в котором контролируемая электрическая или неэлектрическая величина сравнивается с опорной величиной, имеющей стабильное значение, а исполнительным — формирователи импульсов определенной полярности, формы и длительности.
По назначению реле подразделяют на основные, вспомогательные и указательные. К основным относятся такие реле, которые непосредственно воспринимают изменение контролируемого параметра (ток, напряжение, мощность, сопротивление, наличие или отсутствие газа, давления, протекания жидкости и т. и.). Вспомогательные реле выполняют роль промежуточных звеньев, предназначенных для создания необходимого числа цепей от основных реле к выключателям и устройствам сигнализации, а также необходимой выдержки времени на отключение выключателей. Указательные реле предназначаются для фиксации срабатывания основных реле и создания необходимых цепей световой или звуковой сигнализации и в большинстве случаев выполняются электромеханическими.
По принципу действия реле делят на электромагнитные, индукционные, магнитоэлектрические, тепловые, электронные и др.
По способу включения воспринимающего органа основные реле делят на первичные (рис. 128, а) и вторичные (рис. 128, б и в). Обмотка 1 первичного реле включается непосредственно в первичную цепь. При возрастании тока выше допустимой величины магнитный поток обмотки 1 втягивает вверх сердечник 2, который воздействует на защелку 3. Последняя, расцепляясь, позволяет отключиться выключателю. У вторичного реле (см. рис. 128, б) обмотка 1 присоединяется к вторичной обмотке ТТ. Возрастание тока l1 первичной цепи вызовет пропорциональное увеличение тока I2 в обмотке I и при каком-то значении этого тока произойдет втягивание сердечника 2, который, ударяя по защелке 3, даст возможность отключиться выключателю под действием пружин.
По способу воздействия на отключающий механизм реле подразделяют на реле прямого действия (см. рис. 128, а, б) и косвенного действия (см. рис. 128, в). Реле косвенного действия 1 замыкает своими контактами 2 цепь исполнительного электромагнита 3, бойком 4 которого расцепляется защелка 5. Так как контакты 2 реле 1 маломощны и могут сгореть при размыкании цепи катушки электромагнита 3, то предусматривается отключение цепи через блок-контакты 6, которые размыкаются раньше контактов 2.
Рис. 129. Зависимая (а) и независимая (б) характеристики реле
Из рассмотрении принципов работы первичных и вторичных реле можно сделать следующие выводы. Первичные реле из-за большого сечения проводов обмоток и необходимости создания усиленной изоляции громоздки и имеют низкую чувствительность. В связи с этим они применяются сравнительно редко в защитах электроустановок. У вторичных реле прямого действия исполнительный орган также является довольно массивным, так как он должен совершать большую механическую работу при воздействии на отключающий механизм выключателя. Вследствие этого вторичные реле прямого действия не обладают высокой точностью, недостаточно чувствительны и могут быть применены на малоответственных линиях с выключателями на 6; 10 и 35 кВ, оборудованными ручными, пружинными и другими механическими приводами. Исполнительным органом вторичного реле косвенного действия являются контакты, для переключения которых требуется незначительная мощность. Следовательно, такое реле можно выполнить компактным, работающим с большой точностью и высокой чувствительностью, простым по конструкции, легко регулируемым и недорогим по стоимости. Поэтому системы защит с вторичными реле косвенного действия получили наибольшее распространение.
Временная характеристика реле, представляющая зависимость времени срабатывания его от величины параметра, имеет важное практическое значение для настройки релейной защиты. Большинство реле имеют зависимую или независимую характеристику или их комбинацию. При зависимой характеристике (рис. 129, а) время срабатывания реле уменьшается при возрастании тока. Независимая характеристика (рис. 129, б) отличается от зависимой тем, что до некоторой величины тока реле не реагирует на сто изменения и не приходит в действие, а при достижении им значения тока срабатывания и больших значений срабатывает за одно и тоже определенное время независимо от величины тока.
Величина тока, напряжения или другого параметра, при котором начинает срабатывать и замыкать или размыкать свои контакты то или иное реле, называется соответственно током или напряжением срабатывания реле. Величина параметра, на которую настроено и при которой должно срабатывать реле, называют уставкой срабатывания реле, например уставка срабатывания по току, уставка срабатывания по напряжению и т. п. Величина тока, напряжения или другого параметра, при котором реле начинают возвращаться в исходное положение, называется током или напряжением возврата реле.
Отношение соответствующей величины возврата реле к соответствующей величине срабатывания реле называется коэффициентом возврата реле, который характеризует точность работы реле. Для токовых реле коэффициент возврата к в=I в. р/Iс. р. Стремятся к тому, чтобы коэффициент возврата реле был близок к единице. У максимальных реле тока и напряжения кв < 1, а у минимальных репе тока и напряжения кв > 1. Это объясняется тем, что у первых Iср > Iв р и Ucp >UΒ,ρ, а у вторых, наоборот, Iв.р> Iс.p., Uв.р > Uc.p. Вторичные реле присоединяют к вторичным обмоткам ТТ и ТН, поэтому следует различать Два понятия: ток (напряжение) срабатывания защиты Iсз (Uсз), являющийся первичным током (напряжением) защищаемого элемента, определяющим срабатывание его защиты, и ток (напряжение) срабатывания реле Iс.p. (Uс.p), который является соответствующим вторичным током в цепи: ТТ (ТН)-реле.
Реле, как любой аппарат, надежно работает и выдерживает гарантированный срок службы при выполнении паспортных условий, к которым относятся: номинальный ток и напряжение; мощность или ток, которые надежно выдерживают контакты при замыкании и размыкании ими электрических цепей постоянного или переменного тока; среда, в которой обеспечивается нормальная работа реле. При отклонении от них реле или не будет действовать, или преждевременно выйдет из работы вследствие повреждения.
