По реакции на изменение входных физических величин

- Максимального действия, которые реагируют на появление или возрастание (до заданного предела) входной величины.

- Минимального действия, реакция которых возникает при исчезновении или уменьшении (до заданного предела) входной величины.

- Направленного действия, срабатывают при изменении направления действия входной величины.

- Дифференциальные, которые реагируют на возникновение разности значений двух величин.

- Балансные, реагирующие на сумму или разность воздействий двух или нескольких чувствительных элементов.

- Регулировочные, реагирующие на любые отклонения входной величины от заданного значения.

По принципу воздействия исполнительного органа на управляемую цепь

Контактные; бесконтактные; управляющие входной цепью, за счёт изменения параметров элементов исполнительного органа.

По способу действия на управляющий объект

1. Прямого действия, исполнительный орган такого реле воздействует непосредственно на управляемый объект.

2. Косвенного действия, исполнительный орган данных реле воздействует на управляемый объект через другие аппараты.

По времени действия

- безинерционные, время действия колеблется на уровне тысячных долей секунды.

- быстродействующие, время действия порядка двух периодов

электрического тока частотой 50Гц (до 0,05с).

- обыкновенные, время действия находится в пределах от 0,05 до 0,25с.

- замедленного действия, время действия таких реле превышает 0,25с.

По способу включения чувствительного элемента

1. Первичные. Чувствительные элементы таких реле включаются непосредственно в цепь вводных величин.

2. Вторичные. Чувствительные элементы этих реле включаются через преобразователи.

3. Промежуточные. Входные цепи промежуточных реле являются выходными цепями предыдущих реле, а выходные цепи - входными цепями последующих реле.

По роду оперативного тока

На постоянном и переменном токе.

По назначению

1. Устройства автоматического управления. Использование противоаварийной автоматики; устройств автоматического включения резерва, автоматического повторного включения, автоматической частотной разгрузки.

2. Устройства автоматического регулирования. Использование автоматических синхронизаторов позволяет полностью автоматизировать регулирование возбуждения синхронных машин, а также включение их в параллельную работу, что позволяет (при резерве активной мощности) поддерживать баланс мощности в системах электроснабжения при аварийных ситуациях.

3. Автоматизированные системы управления. Наличие устройств п.1 и 2 позволяет осуществлять управление ЭЭС и обеспечивать экономичность нормальных режимов её работы.

По типу

- Основная защита. Она предназначена для действия при КЗ в пределах всего защищаемого элемента со временем, меньшим, чем у других защит.

- Резервная защита, которая работает вместо основной защиты в случае её отказа или вывода из работы.

По способу обеспечения селективности при внешних К.З.

1. Защиты с относительной селективностью. В эту группу входят токовые, токовые направленные и дистанционные защиты. Для всех этих защит время срабатывания зависит от расстояния между местом её включения и точкой короткого замыкания. С увеличением расстояния увеличивается и время срабатывания.

2. Защиты с абсолютной селективностью основаны на сравнении однородных электрических величин по концам защищаемого участка или в соответствующих ветвях параллельно соединенных элементов электрической установки, или же в нескольких элементах, присоединённых к общим шинам.

По характеру выдержек времени

1. Ступенчатые защиты. Каждая ступень характеризуется своей выдержкой времени на защищаемой зоне.

2. Непрерывные защиты. Зависимые характеристики выдержек времени на различных ступенях защиты.

3. Комбинированные защиты.

По виду защит

1. Токовые защиты. Содержат три ступени, являются относительно селективными и могут осуществлять как ближнее, так и дальнее резервирование. Быстродействующая первая ступень защиты – токовая отсечка без выдержки времени – имеет только измерительный орган, а вторая и третья ступени – токовая отсечка с выдержкой времени и максимальная токовая защита – содержат два органа: измерительный и выдержкой времени. Вторую ступень выполняют с независимой от тока выдержкой времени, а третью – с независимой и зависимой. Функции измерительного органа выполняют реле тока, входящие в измерительную часть схемы. Они реагируют на повреждения или нарушения нормального режима работы и вводят в действие орган выдержки времени. Для повышения чувствительности защиты иногда используют комбинированный измерительный орган, в котором наряду с реле тока имеются реле напряжения.

В схемах токовых защит имеются также вспомогательные реле. Вместе с реле времени они образуют логическую часть схемы. Промежуточные реле облегчают работу контактов основных органов защиты и, вводя некоторое замедление, предотвращает действие токовой отсечки без выдержки времени при работе трубчатых разрядников. Указательное реле позволяет контролировать срабатывание защиты.

2. Токовые направленные защиты.Для селективного действия в сетях с двусторонним питанием токовая защита дополняется измерительным органом направления мощности. Такая защита называется токовой направленной. Данный тип защиты обычно выполняется трёхступенчатой с относительной селективностью. В отличие от токовой защиты токовая направленная реагирует не только на абсолютное значение тока в защищаемом элементе, но и на его фазу относительно напряжения на шинах у места установки защиты, т.е. действует в зависимости от направления мощности при КЗ. Селективное действие защиты обеспечивается соответствующим включением органа направления мощности и выбором выдержки времени.

3. Дистанционные защиты. В схемах электроснабжения в зависимости от режима работы и вида короткого замыкания изменяются токи повреждения, поэтому чувствительность токовых и токовых направленных защит, зоны действия отсечек не остаются постоянными. В минимальном режиме работы системы электроснабжения они могут оказаться недостаточными. В сложных сетях максимальная токовая направленная защита не всегда удовлетворяет требованиям селективности и быстродействия. В связи с этим желательно иметь защиту, характеристическая величина которой не зависит от режима работы системы электроснабжения, а время действия защиты определяется только расстоянием от места её установки до места короткого замыкания. Такой защитой является дистанционная защита. Она реагирует на отношение напряжения к току в месте установки защиты. Это отношение называется сопротивлением на зажимах реле защиты. При соответствующем включении реле это сопротивление пропорционально расстоянию от места установки защиты до места КЗ и не зависит от режима работы системы электроснабжения.

Дистанционная защита обычно выполняется трёхступенчатой с относительной селективностью. Параметрами каждой ступени является длина защищаемой зоны и время срабатывания. По характеристикам выдержек времени её первая, вторая и третья ступени аналогичны соответствующим ступеням токовой защиты.

4. Дифференциальные токовые защиты. Для защиты элементов электрических установок широко используется дифференциальный принцип (сравнение токов), на котором осуществляются продольные (в начале и конце защищаемой зоны) и поперечные (сравнение токов в параллельных ветвях защищаемого участка сети) дифференциальные защиты с абсолютной селективностью.

Максимальные токовые защиты

Принцип действия основан на то, что при возникновении КЗ ток увеличивается и начинает превышать ток нагрузочного режима. Селективность действия при этом достигается выбором выдержек времени.

В пределах каждого элемента МТЗ устанавливается как можно ближе к источнику питания.

Схемы МТЗ классифицируются по ряду признаков:

1. способу питания оперативных цепей (МТЗ на постоянном или переменном токе);

2. способу воздействия на привод выключателя – прямого или косвенного действия;

3. характеру зависимости выдержки времени от тока – защиты с независимой и зависимой выдержкой времени;

4. способу соединения обмоток ТА и обмоток реле;

5. назначению – защиты от КЗ и защиты от перегрузок током.

В качестве пусковых органов (ПО) МТЗ используют токовые реле.

Расчёт параметров МТЗ

Для того чтобы защита работала при КЗ и не работала в нормальных режимах необходимо определять ток срабатывания защиты - .

- это наименьший первичный ток, необходимый для действия ПО защиты. При этом необходимо обеспечить несрабатывание МТЗ при максимальных токах () и пусковых токов () нагрузки. Для этого необходимо выполнение следующих условий:

1. - пусковые органы защит не должны приходить в действие при максимальном рабочем токе нагрузки;

2. Пусковые органы защиты, пришедшие в действие при внешнем КЗ, должны вернуться в исходное состояние после его отключения и снижения до . Для выполнения этого условия ток возврата защиты (это наибольший первичный ток, при котором ПО возвращаются в исходное состояние) должен удовлетворять требованию , где - коэффициент самозапуска двигательной нагрузки, учитывает возрастание тока при самозапуске двигателей, которые тормозятся при снижении напряжения при внешних коротких замыканиях, .

Токи и связаны коэффициентом возврата :

, (3)

где , для МТЗ .

Следовательно, при выполнении условия 2 всегда выполняется условие 1, поэтому выражение для определения можно получить следующим образом:

, (4)

где - коэффициент надёжности, учитывает погрешность в определении , .

. (5)

Зная величину , можно определить - ток срабатывания реле, как ток , пересчитанный на вторичную обмотку ТА , где - коэффициент схемы, зависящий от схемы соединения ТА и обмоток реле и равный отношению тока в реле ко вторичному току ТА; - коэффициент трансформации ТА. По рассчитанному значению определяют - ток уставки. Участи токовых реле регулируется плавно (реле РТ-40), у других - ступенчато (реле РТ-80), при этом округление до производится в большую сторону.

Схемы МТЗ

Рассмотрим работу максимальной токовой защиты построенной по трёхфазной, трёхлинейной схеме, с независимой выдержкой времени на постоянном оперативном токе (рис. 5).

 

а)	б)

 

Рис. 5. Схема МТЗ на постоянном оперативном токе:

а – цепь переменного тока; б – цепи постоянного тока.

 

При появлении КЗ, например трёхфазного тока, ток в реле КА1, КА2, КА3 и они срабатывают, при этом их контакты замыкаются. По обмотке реле времени (КТ) протекает ток и, с установленным на нём , замыкается контакт КТ, который обеспечивает питание на катушку указательного реле (КН) и промежуточного (KL). Контакты реле KL, замыкая свои контакты в цепи катушки отключения (УАТ) выключателя, что приводит к отключению силового выключателя Q.

Сигнальное реле КН своими контактами сигнализирует о срабатывании защиты.