Реле в современных системах электроснабжения

Предисловие:

Эта статья открывает серию материалов, имеющих целью дать подробное описание элементной базы современных систем электроснабжения и электропривода.

Пример реле

Назначение релейной защиты заключается в осуществлении непрерывного контроля за состоянием энергосистемы и реагировании на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений релейная защита должна выявить поврежденный участок и отключить его от энергосистемы путем воздействия на силовые выключатели.

При возникновении ненормальных режимов релейная защита также должна выявлять их и в зависимости от характера нарушения либо отключать оборудование, если возникла опасность его повреждения, либо производить автоматические операции, необходимые для восстановления нормального режима, либо осуществлять сигнализацию оперативному персоналу, который должен принимать меры к ликвидации ненормальности.

Можно выделить четыре основных требования к релейной защите: она должна действовать селективно, быстро, надежно и, кроме того, обладать достаточной чувствительностью к повреждениям. Селективностью называется способность отключать поврежденный участок сети, обеспечивая таким образом полноценное функционирование остальных "неаварийных" элементов.

Применяемые в энергосистемах реле можно разделить на две основные группы: основные и резервные. Основными называются реле, обеспечивающие отключение повреждений в пределах защищаемого элемента с требуемыми быстротой и чувствительностью. Резервными называются реле, осуществляющие резервирование основной защиты в случае ее отказа или вывода из работы и защиту следующего участка в случае отказа его реле или выключателя.

По способу обеспечения селективности действия реле защиты подразделяются на два вида. Устройства релейной защиты, зона действия которых не выходит за пределы защищаемого участка, выполняются без выдержки времени и характеризуются абсолютной селективностью.Другая группа реле действует в аварийном режиме как на защищаемом участке, так и за его пределами. Cелективность в этом случае обеспечивается подбором выдержек времени - при этом говорят о относительной селективности.

Конструкция отдельных реле защиты зависит от применяемой элементной базы, тем не менее в их структуре можно имеются четыре функциональных части: измерительная, преобразующая, сравнивающая и исполнительная; последняя усиливает выходной сигнал и воздействует на управляемую цепь исполнительного элемента.

Остановимся теперь на описании функционального назначения отдельных видов реле.

Измерительные реле тока/напряжения замыкают контакты при определенном значении протекающего через катушку тока/напряжения (в реле, основанном на электромагнитном принципе). Такого рода устройства должны иметь минимальную мощность и подключаются через трансформаторы тока.

Промежуточные реле применяются для выполнения логических операций как реле-повторители для одновременного замыкания или размыкания нескольких цепей. В промежуточных реле с магнитоуправляемыми (герметизированными) контактами, сокращенно герконами, контактная система реле выполняет функции подвижного якоря, контактов, производящих коммутации в управляемой цепи, и противодействующей пружины.

Указательные реле служат для фиксации действия релейной защиты в целом или ее структурных элементов. Вследствие того, что протекающий ток носит кратковременный характер, такие реле выполняются так, чтобы контакты остались в сработанном состоянии до тех пор, пока их не приведет в первоначальное состояние обслуживающий персонал.

Реле времени служит для искусственного замедления действия устройств защиты и электроавтоматики. Время, проходящее с момента подачи напряжения на обмотку реле времени до замыкания его контактов, называется выдержкой времени реле. Основным требованием, предъявляемым к реле времени является точность. погрешность во времени действия реле со шкалой до 3,5 с не должна превышать 0,06 с, а при больших выдержках времени, устанавливаемых на реле со шкалой 20-30 с, 0,25 с.

Еще одной разновидностью устройств защиты являются поляризованные реле. Якорь поляризованного реле находится под воздействием двух магнитных потоков, из которых один создается током, питающим обмотку реле (рабочий), а второй - постоянным магнитом (поляризующий). Такие реле обладают важными преимуществами: высокой чувствительностью и малым потреблением, достигающим при минимальном токе срабатывания и зазоре между контактами 0,5 мм 0,005 Вт. Наряду с этим недостатками поляризованных реле являются: малая мощность контактов и небольшой зазор между ними.

Реле направления мощности, в отличие от приведенных выше, выполняются на индукционном принципе и реагируют на значение и знак мощности, подведенных к их зажимам. Они используются в системах защиты как орган, определяющий по знаку мощности направление ошибки (аварии). Как вариант исполнения таких реле можно привести пример конструкции с двумя обмотками: одна питается напряжением, а другая - током сети. Взаимодействие токов, проходящих по обмоткам, создает электромагнитный момент, значение и знак которого зависят от напряжения, тока и угла сдвига между ними.

Реле""/

Справедливости ради следует однако отметить, что в чистом виде указанные разновидности реле в современных системах релейной защиты встречаются редко, поскольку производители подобных систем разрабатывают и производят комплексные мультифункциональные цифровые приборы, которые кроме основной функции предлагают использование редундантных (избыточных) опций для обеспечения основной и резервной защиты (на рисунках представлены реле фирм Siemens и ABB).

Реле1

Современный прибор защиты (реле) включает в себя аналоговые входы для подключения измерительных трансформаторов тока и напряжения и ряд цифровых/бинарных входов/выходов для обеспечения взаимодействия отдельных элементов системы энергоснабжения. При этом цифровые входы/выходы реле обязательно поддерживают наиболее распространенные коммуникационные интерфейсы (RS232/485, Industrial Ethernet, Profibus). Все сигналы при этом обрабатываются в цифровом виде сигнальными процессорами, оптимизированными под применение алгоритмов цифровой обработки сигналов. Подобная система позволяет реализовать в одном реле гибкую систему настраивоемой логики, настроенной на выполнение конкретной задачи защиты или управления. При этом отдельное реле программируется и параметрируется в off-line режиме.

В спецификации каждого реле указывается тот набор стандартных функций защиты, который в нем может быть активирован и реализован. Каждая функция характеризуется соответствующим кодом ANSI. Кодировка основных функций защиты представлена в таблице ниже.

ANSI No Description
21 Distance protection
24 V/f protection
25 Synchronizing check
27 Undervoltage
32 Directional power
32 Undercurrent or underpower
49 Thermal overload
50BF Directional overcurrent
59 Overvoltage
67 Breaker failure
68 Out-of-step protection
74TC Trip circuit supervision
79 Auto-reclosure
81 Frequncy protection
85 Carrier interface/remote trip
86 Lockout function
87 Differential protection

Таким образом, современные реле характеризуются широким спектром предоставляемых в распоряжение разработчика функций, гибко настраиваемых на локальные условия конткретной задачи.

Источник: технического ресурса ITPuls.com

Заказать звонок

perm_identity
settings_phone