Загальні відомості про релейний захист в мережах 6-10 кв
Електротехнічне обладнання, безпосередньо бере участь у процесі виробництва, перетворення, передачі і розподілу електроенергії (генератори, трансформатори, вимикачі), називається первинним, а електричні схеми з'єднань цього електрообладнання - схемами електричних з'єднань первинних ланцюгів. Монтаж первинних ланцюгів виконується шинами і кабелями.
Всі пристрої, апарати та прилади, за допомогою яких здійснюється управління первинним електроустаткуванням і контроль за його роботою, називають вторинними. До них відносять: прилади та апарати дистанційного, автоматичного і телемеханічного управління; пристрої сигналізації; релейний захист і автоматику; електровимірювальні прилади; прилади та апарати регулювання і контролю; джерела і перетворювачі електроенергії, службовці для харчування вторинних пристроїв (джерела оперативного струму).
Зв'язок між вторинними пристроями і первинним електроустаткуванням, взаємодія між окремими апаратами і приладами, передача ними аварійних і попереджувальних сигналів, а також імпульсів і команд на виконавчі механізми і пристрої здійснюються з'єднанням цих приладів і апаратів між собою і з виконавчими пристроями проводами і контрольними кабелями, які складають вторинні кола.
Схеми електричних з'єднань вторинних пристроїв називають схемами вторинних ланцюгів.
Апарати і прилади вторинних пристроїв, розташовані в одному місці і відносяться до одного і того ж приєднання, встановлюють на загальній панелі щита або пульта, в загальному шафі і ін. Вони з'єднуються між собою (в межах панелі) ізольованими проводами. При розташуванні апаратів і приладів в різних приміщеннях або на різних панелях їх з'єднують контрольними кабелями.
При експлуатації діючих електроустановок можуть бути пошкодження і порушення нормальних режимів їх роботи через несправність ізоляції або неправильних дій обслуговуючого персоналу, що призводить до коротких замикань і перевантажень. Більшість пошкоджень пов'язане з руйнуванням ізоляції, що призводить до замикань між фазами або між фазами і землею. Поширеним видом ненормального режиму є перевантаження, в результаті якої можливий неприпустимий перегрів і пошкодження ізоляції, що супроводжуються замиканням на землю або між фазами. Для ліквідації аварій і порушення нормальної роботи, небезпечних для електрообладнання, у всіх електричних ланцюгах є захист.
У мережах напругою до 1000 В для захисту від коротких замикань і перевантажень встановлюють плавкі запобіжники або автоматичні вимикачі з расцепителями, що впливають на відключає механізм автомата при проходженні струмів к. З. або струмів перевантаження. В електроустановках напругою понад 1000 В застосовують релейний захист; плавкі запобіжники для захисту від коротких замикань використовують рідко.
Релейного захистом називають спеціальний пристрій, що складається з реле та інших апаратів, які призначені для запобігання аварій або їх розвитку при пошкодженнях і ненормальних режимах роботи, або для забезпечення автоматичного відключення пошкодженої частини електроустановки або мережі. Основним елементом релейного захисту є реле. Якщо пошкодження не представляє для установки безпосередньої небезпеки, релейний захист повинен привести в дію сигнальні пристрої.
Автоматичне відключення захищається елемента служить для запобігання розвитку аварії і збереження в роботі всіх непошкоджених елементів електроустановки. Релейний захист, що спрацьовує на сигнал, пускає в хід сигнальний пристрій (дзвінок, сирену, світлове табло), який сповіщає обслуговуючий персонал про необхідність вжиття заходів для усунення несправності і відновлення нормального режиму роботи об'єкта, що захищається елемента або всієї електроустановки.
Найбільш поширена максимальний струмовий захист від струмів к. З. або з витримкою часу, або з миттєвим відключенням. Котушки реле включають в ланцюзі вторинних обмоток трансформаторів струму.
Найпростіша максимальний струмовий захист виконується за допомогою двох або одного реле прямої дії, вбудованих в привід вимикача. У схемі з двома реле прямої дії (рис. 1, а) в їх котушках проходить фазний струм, а в схемі з одним реле (рис. 1, б) його котушка для більшої чутливості захисту включена на різницю струмів двох фаз.
Вбудоване реле прямої дії є електромагніт з сердечником. При проходженні нормального робочого струму сердечник електромагніту не буде втягуватися всередину котушки. У разі короткого замикання сердечник втягнеться в котушку і звільнить засувку приводу, яка утримує вимикач у включеному положенні, після чого вимикач під дією відключають пружин відключиться.
Для відключення з витримкою часу до сердечника електромагніту прибудований годинниковий механізм, що утримує сердечник від миттєвого втягування в котушку. Вимикач відключиться тільки після закінчення часу роботи годинникового механізму.
Максимальний струмовий захист виконується так, щоб при короткому замиканні спрацював захист пошкодженого обладнання електроустановки і відключила його вимикач. При відмові даної захисту повинна спрацювати захист найближчого до місця пошкодження елемента електромережі і відключити його вимикач.
Селективність спрацьовування захисту забезпечується різницею уставок за часом сусідніх ступенів на 0,5 0,7 с, причому більшу витримку повинна мати ступінь, що відстоїть далі від місця пошкодження. Максимальний струмовий захист з реле прямої дії не завжди може забезпечити умови селективності або чутливості захисту. Крім того, не в усі приводи можуть бути вбудовані реле прямої дії. У цих випадках максимальний струмовий захист здійснюється за допомогою реле побічної дії, які зазвичай встановлюють в межах розподільного пристрою: в камерах КРУ, на фасадах і стінах камер, що виходять в коридор управління, і т. П. Захист елементів з дистанційним управлінням розміщують також на панелі щита управління.
Схема максимального струмового захисту з одним реле побічної дії на оперативному змінному струмі від трансформаторів струму показана на рис. 2, а. Реле включено на різницю струмів двох фаз у вторинних обмотках трансформаторів струму. Відключення вимикачів здійснюється відключає котушкою приводу. Нормально відключає котушка знеструмлена, так як вона зашунтувати замкнутими контактами реле. У разі короткого замикання в ланцюзі, що захищається елемента реле спрацьовує і розмикає контакти, шунтуючі відключає котушку. При цьому струм від трансформаторів струму пройде через відключає котушку приводу, сердечник електромагніта втягнеться всередину котушки і звільнить засувку, в результаті чого вимикач відключиться.
Мал. 2. Схеми максимального струмового захисту з реле побічної дії і дешунтуванням відключає котушки контактами реле:
а - з одним реле, б - з двома реле, в - з одним реле, але з двома парами контактів
Схема такої ж захисту з двома реле побічної дії показана на рис. 2, б. Кожне реле включено на фазний струм вторинної обмотки трансформаторів струму. При проходженні в будь-якому реле струму к. З. його контакти розімкнуться і дешунтіруют ланцюг відключає котушки вимикача, включену на різницю струмів двох фаз.
Для захисту застосовують індукційні струмові реле з витримкою часу з посиленими розмикаючими контактами. Контакти розмикаються за допомогою диска, який приводиться в обертання магнітним полем котушки реле при проходженні в ній струму к. З. Після відключення вимикача диск під дією пружини повертається у вихідне положення, і контакти реле знову замикаються. Реле при дуже великих токах к. З. миттєво відключають вимикач, для чого в них вбудований електромагніт струмового відсічення, при повороті якоря якого контакти миттєво розмикаються.
Недоліком захисту з дешунтуванням відключає котушки нормально замкнутими контактами реле є можливість помилкового спрацьовування її при будь-якому випадковому розмиканні контактів, наприклад від вібрації. У схемі, показаній на рис. 2, в, цей недолік усунуто: дешунтуванням відключає котушки відбудеться тільки після попереднього замикання нормально розімкнутих верхніх контактів і подальшого розмикання нормально замкнутих нижніх контактів реле. При випадковому розмиканні нижніх контактів вимикач не відключиться, так як ланцюг відключає котушки залишиться розімкнутої.
У схемах максимального струмового захисту часто застосовують електромагнітні струмові реле без витримки часу, що працюють на принципі тяжіння сердечника електромагніту при проходженні в обмотці реле струму к. З. У захистах з витримкою часу електромагнітне реле застосовують разом з реле часу.
Газовий захист силових трансформаторів здійснюється за допомогою газового реле, що встановлюється у розтин трубопроводу і з'єднує розширювач з баком трансформатора. Виділяються гази призводять в дію простий механізм реле.
Мал. 3. Газове реле ПГ-22:
1 - корпус, 2,5 - нижній і верхній ртутні контакти, 3 - опорний стрижень для кришки, 4 - з'єднувальний провід, 6 - кришка реле, 7 - фарфоровий ізолятор, 8 - затискач, 9 - екран, 10 - рамка для робочих елементів , 11, 16 - осі обертання верхнього і нижнього поплавців, 12, 15 - верхній і нижній поплавці, 13 - вантаж, 14 - скоба, 17-пробка спускного отвору
Газове реле (рис. 3) являє собою металевий корпус (резервуар) 1, в який вбудовані два накладених одна на одну поплавка 12 і 15, забезпечених ртутними контактами 5 і 2. Поплавки можуть повертатися на осях 11 і 16, що спираються на підшипники. Нормально корпус реле заповнений трансформаторним маслом, а ртутні контакти розімкнуті. При пошкодженнях в трансформаторі виділяються гази піднімаються до розширювача, накопичуються в верхній частині реле і витісняють звідти масло. Через зниження рівня масла верхній поплавець опускається, обертаючись навколо осі, ртуть в його колбочці переливається, замикає ртутні контакти і пускає в хід попереджає сигналізацію. При опусканні нижнього поплавка замикаються ртутні контакти, що діють на відключення трансформатора.
При короткому замиканні в трансформаторі процес газоутворення протікає інтенсивно, під дією газів масло викидається в сторону розширювача, обидва поплавка перекидаються і трансформатор відключається миттєво.