При проектуванні та експлуатації будь-якої електричної системи доводиться рахуватися з можливістю виникнення в ній пошкоджень та ненормальних режимів роботи, які можуть призвести до виникнення в системі аварій, що супроводжується недоотпуском електроенергії споживачам, неприпустимим погіршенням її якості або руйнуванням обладнання.

Запобігання виникнення аварії або її розвитку часто може бути забезпечено шляхом швидкого відключення пошкодженого елемента. За умовами забезпечення безперебійної роботи неушкодженої частини системи час відключення пошкодженого елемента має бути невеликим і часто складає долі секунди.

Цілком очевидно, що людина обслуговує установку, не в змозі за такий короткий час відзначити виникнення пошкодження і усунути його. Тому електричні установки забезпечуються спеціальними електричними автоматами – реле захисту.

Призначенням релейного захисту є по можливості якнайшвидше відключення пошкодженого елемента або ділянки енергосистеми від її непошкоджених частин. Якщо пошкодження не загрожує негайним знищенням об'єкта, що захищається, не порушує безперервності електропостачання і не представляє загрози за умовами техніки безпеки, то пристрої захисту можуть діяти не на відключення, а на сигнал, застережливий черговий персонал про несправності.

Пристрої релейного захисту повинні діяти на сигнал або відключення і у разі ненормальних режимом роботи мережі, якщо такі режими можуть представляти небезпеку для обладнання.

Вимоги до релейного захисту

До релейного захисту пред'являються наступні вимоги по селективності, чутливості, швидкодії і надійності:

1) Селективність дії (вибірковість) – здатність пристрою релейного захисту спрацьовувати при пошкодженні в зоні його дії і не спрацьовувати при зовнішніх пошкодженнях і навантажувальних режимах, тобто селективним називається така дія захисту, при якому вона відключає тільки пошкоджений елемент його допомогою автоматичних вимикачів. Всі інші частини системи повинні при цьому залишатися включеними.

Всі пристрої релейного захисту діляться на 2 класу по селективності:

• захисту з відносною селективністю – селективність забезпечується вибором параметрів спрацювання. Сюди відносяться максимальнотоковые і дистанційні захисту;

• захисту з абсолютною селективністю – селективність забезпечується принципом дії – всі види диференціальних захистів.

Детальніше про це читайте тут: Що таке селективність захисту в електроустановках

2) Чутливість – здатність пристрою релейного захисту реагувати на мінімальні значення аварійних параметрів.

Наприклад, при виникненні пошкодження на лініях високої напруги, що працюють в режимі мінімальних навантажень і великих перехідних опорів пошкодження, струми короткого замикання можуть бути меншими максимальних струмів навантаження. Це призводить до неможливості використання звичайних струмових захистів і змушує переходити до більш складним і дорогим видами захистів.

Чувствительность защит оценивается коэффициентом чувствительности. Для защит, реагирующих на возрастающие величины при возникновении повреждения (для токовых – ток): k = Iкзмин / Iср, где: Iкзмин - величина тока при металлическом коротком замыкании в защищаемой зоне; Iср - уставка по току срабатывания токовой защиты.

3) Быстродействие – определяется следующими соображениями:

• Ускорение отключения повреждения повышает устойчивость параллельной работы электрических машин в системе и, следовательно, устраняется одна из основных причин возникновения наиболее тяжелых системных аварий.

• Прискорення відключення пошкодження зменшує час роботи споживачів при зниженій напрузі, що дозволить залишитися в роботі електродвигунів як у споживачів, так і на власні потреби електростанцій.

• Прискорення відключення пошкодження зменшує розмір руйнувань пошкодженого елемента.

Тому для ліній електропередачі 500 кВ швидкодія не повинно бути гірше 20 мс, 750 кВ – 15 мс.

4) Надійність – здатність пристрою релейного захисту виконувати задані функції захисту протягом заданого часу при заданих умовах експлуатації.