Как работает Релейная защита. Или что нас спасает от Блэкаутов (НАЧАЛО)

YOUTUBE · 19.11.2025 03:00

Ключевые темы и таймкоды

Введение в релейную защиту

0:00

Релейная защита спасает от средневековья, если работает хорошо.
В случае отказа релейной защиты, города и страны могут погрузиться во тьму.
Видео расскажет о развитии релейной защиты от первого предохранителя до цифрового терминала.

История предохранителей

1:00

Первые электроустановки требовали защиты от короткого замыкания.
Решение: использовать тонкие проводники, которые расплавлялись при превышении тока.
Создание аппаратов защиты стало неизбежным.

Первые предохранители

1:52

Совместное открытие Джоуля и Ленца: чем больше ток, тем больше теплоты выделяется.
Эдвард Нерн использовал проводники для разрядки лейденских банок.
Франсуа Лиман-Брэггер заметил, что тонкие проводники защищают телеграфное оборудование.

Развитие предохранителей

2:52

Эдисон и Джордж Ван предложили свинцовый провод безопасности.
Михаил Доливо-Добровольский продемонстрировал защиту трехфазной ЛЭП на Франкфуртской выставке.
Стабилизация характеристик и улучшение показателей привели к стандарту предохранителей типа Зет.

Автоматические выключатели

4:07

В 1838 году Чарльз Пейдж изобрел первый прообраз автомата защиты.
В конце XIX века появились рубильники с автоматической защитой от короткого замыкания.
Михаил Доливо-Добровольский предложил камеру дугогашения для гашения электрической дуги.

Автоматические пробки

5:52

Немецкие изобретатели Штоц и Шахтнер изобрели автоматическую пробку в 1921-1945 годах.
Пробочные предохранители защищали цепь от перегрузки и короткого замыкания.
Пробочные предохранители применяются до сих пор.

Релейная защита

6:22

Релейная защита включает реле и измерительные приборы.
Разработки измерительных трансформаторов шли параллельно в конце XIX века.
Релейная защита появилась в высоковольтных цепях, где использовались трансформаторы тока и напряжения.

История трансформаторов тока

7:52

Трансформатор тока состоял из спиральной медной катушки и вторичных выводов.
К 1900-м годам трансформаторы тока и напряжения стали многообмоточными.
Основные свойства релейной защиты: селективность, чувствительность, быстродействие и надежность.

Токовая отсечка

8:52

Первая защита была токовая отсечка, выполняемая на реле плунжерного типа.
Отсечка быстро отключает поврежденный участок, но защищает только небольшой участок сети.
Зона нечувствительности отсечки составляет 5-20% длины линии.

Проблемы токовой отсечки

10:46

Токовая отсечка не защищает двигатели и трансформаторы из-за пусковых токов и токов намагничивания.
Максимальная токовая защита МТЗ вводит реле времени, что позволяет выжидать начальные пусковые моменты.
Совместное использование токовой отсечки и МТЗ может защитить всю линию, но это сложно в реальных условиях.

Двустороннее питание и реле направления мощности

12:46

В линиях с двусторонним питанием сложно настроить релейную защиту из-за разнообразия минимальных и максимальных режимов.
Реле направления мощности контролирует направление мощности, но сложно настроить защиту для всей линии.
Реле сопротивления реагирует на замыкание в определенной точке сети независимо от состава оборудования.

Принцип работы реле сопротивления

14:31

Реле сопротивления получает сигналы от трансформаторов тока и напряжения.
Сопротивление пропорционально дистанции от начала защищаемого участка до расчетной дистанции защиты.
Формула зет показывает, что сопротивление пропорционально длине линии.

Реле направления мощности

15:31

Реле направления мощности используются для ЛЭП с многосторонним питанием.
Реле настраиваются на три зоны защиты: первая зона защищает первую линию, вторая зона защищает первую линию и резервирует вторую, третья зона защищает обе линии.
Защита срабатывает без выдержки времени по первой зоне, с выдержкой времени по второй и третьей зонам.

Дифференциальная защита

16:31

Для двигателей и трансформаторов нужна защита, отключающая их мгновенно.
Дифференциальная защита использует первый закон Киргофа: сумма токов, притекающих к узлу, равна сумме токов, вытекающих из узла.
Трансформаторы тока на первичной и вторичной обмотках трансформатора соединяются с реле, которое срабатывает при нарушении баланса токов.

Газовая защита

19:10

Газовая защита срабатывает при микроповреждениях внутри трансформатора.
Газовое реле реагирует на разложение масла и выделение газов.
При накоплении газов реле сигнализирует или отключает трансформатор.

Дифференциальная защита шин

20:03

Дифференциальная защита шин работает по тому же принципу, что и защита трансформаторов.
При замыкании на шинах токи устремляются к месту замыкания, нарушая баланс токов.
Дифференциальная защита шин срабатывает мгновенно и с абсолютной селективностью.

Защита на токи нулевой последовательности

22:03

В сетях с изолированной нейтралью используется тороидальный трансформатор для определения замыкания на землю.
При замыкании на землю трансформатор создает магнитный поток, который сигнализирует о неисправности.
Диспетчер принимает решение об отключении линии в зависимости от ситуации.

Защита от однофазных замыканий

25:03

В сетях среднего напряжения устанавливаются резисторы для увеличения токов однофазных замыканий.
Резистор снижает сопротивление нейтрали, что позволяет защите реагировать на замыкания.
Защита отключает однофазные замыкания, спасая оборудование и людей.

Защита в высоковольтных сетях

26:03

В сетях 110 кВ и выше используется токовая защита нулевой последовательности ТНЗНП.
ТНЗНП реагирует на однофазные замыкания и отключает поврежденную линию.
Трансформаторы тока собирают токи в схему звезды для работы защиты.

Логическая защита шин

28:01

Логическая защита шин реагирует на ток и собирает логическую цепочку сигналов.
Цифровые терминалы используют микропроцессорную логику для работы защит.
Логическая защита шин отключает шины при коротком замыкании, если на отходящих линиях нет КЗ.

Дуговая защита

32:01

Дуговые замыкания могут нанести непоправимый ущерб оборудованию.
Дуговая защита отключает шины при возникновении дуги.
Оптоволоконный кабель передает оптический сигнал при дуге, что позволяет быстро отключить распредустройство.

Устройство резервирования отказа выключателя УРОВ

33:01

УРОВ не является защитой, а устройством для резервирования отказа выключателя.
УРОВ используется для автоматического включения резервного выключателя при отказе основного.

Устройство резервирования отказа выключателя

34:01

Устройство обладает признаками релейной защиты и автоматики.
Предназначено для отключения всех выключателей при отказе одного из них.
В англоязычной версии называется "защита неисправности отключения".

Условия работы устройства резервирования

35:01

Условия: отказ выключателя и наличие тока замыкания.
Устройство запускает выдержку времени, равную времени работы выключателя.
Запрещает автоматическое повторное включение выключателей.

Автоматика и её роль

36:01

Автоматика включает устройство резервирования и автоматическое повторное включение АПВ.
Автоматика будет рассмотрена в отдельном ролике.

Питание релейной защиты

36:51

Защита питается от сети через токовые цепи трансформаторов тока.
Современная схема: постоянный ток от аккумуляторных батарей.
Аккумуляторы обеспечивают надежность, но дороги.

Альтернативные схемы питания

37:51

На обычных подстанциях используются выпрямленный оперативный ток.
Питание от трансформаторов тока и напряжения.
Применение предварительно заряженных конденсаторов.

Дополнительные защиты и свойства электроснабжения

38:51

Высокочастотные каналы связи для работы защит.
Три важных свойства электроснабжения: баланс нагрузки и генерации, скоротечность процессов, неизбежность повреждений.

Заключение

40:51

Защита и автоматика связаны с экономикой процесса электроснабжения.
Надежная защита и автоматика экономят ресурсы по сравнению с мегасечением и резервированием.