Главная Гостевая книга Форум Устройства РЗиА Протоколы Разное НТД Книги Современное Уставки

Реле защиты.

    Широкое применение для защиты реле получает только с первых десятилетий 20 столетия в связи с развитием электрических систем. Посмотрим в хронологическом порядке, как зарождалась идея о реле, и что послужило необходимости создания реле.

•1600  Уильям Гильберт (William Gilbert) (1544–1603) Английский физик и врач. До 1600 учение об электрических явлениях оставалось на уровне знаний Фалеса Милетского, открывшего электрические свойства натертого янтаря. В труде «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле» (1600) У. Гилберт впервые рассмотрел магнитные и многие электрические явления. Впервые ввел в лексикон слова «электричество», «электрическая сила» и «электрическое тяготение». В сочинениях Гильберта множество наблюдений и догадок, смешанных с фантастическими объяснениями в духе средневековых алхимиков. За свои исследования Гильберт получил титул «отца электричества».

•1820  Ганс Христиан Эрстед (Hans Christian Oersted) (1777–1851) Датский физик. Труды по электричеству, акустике, молекулярной физике. Открыл (1820) магнитное действие электрического тока. Во время лекции в Копенгагенском университете обнаружил связь между электричеством и магнетизмом, когда провод от гальванической батареи случайно упал на компас, стрелка которого отклонилась от «северного» положения.

Андрэ Мари Ампер (Ampere) (1775–1836) Французский ученый, один из основоположников и автор термина «электродинамика». Ввел различие между электрическим напряжением и электрическим током. Предложил правило, названное его именем, открыл (1820) механическое взаимодействие токов и установил закон этого взаимодействия (закон Ампера). Сформулировал первую теорию магнетизма. Исследуя электродинамические взаимодействия, пришел к выводу, что путем комбинации проводников и магнитных стрелок можно «устроить своего рода телеграф с помощью одного вольтова столба, расположенного вдали от стрелок». Так идея электромагнитного телеграфа возникла в первый же год открытия электромагнетизма.

•1825  Вильям Стержен (William Sturgeon) (1783–1850) Английский инженер электрик, создал (1825) первый электромагнит, способный поддерживать больше собственного веса. 200-граммовый электромагнит был способен удерживать 4 кг железа, используя ток одного элемента питания. Создал электродвигатель (1832), изобрел коллектор (неотъемлемая часть современных электродвигателей), гальванометр с подвижной катушкой (1836), усовершенствовал батарею гальванических элементов. Провел более 500 опытов по исследованию атмосферы с помощью воздушных змеев и пришел к выводу, что в ясную погоду атмосфера положительно заряжена относительно Земли и заряд увеличивается с высотой.

•1830  Джозеф Генри (Joseph Henry) (1797–1878) Американский физик, работы по электричеству и магнетизму. Усовершенствовал электромагнит: «…к производству магнетизма в мягком железе, более экстенсивно, чем по моим сведениям было до этого, от маленького гальванического элемента». Увеличил обмотку электромагнита до 400 плотных витков провода длиной 35 футов, «вместо свободной намотки вокруг этого нескольких футов провода, как обычно описывается». Исследовал различные методы намотки провода для получения электромагнита. Пришел к выводу, что если для питания используется один элемент, то катушка должна состоять из нескольких параллельных обмоток, если же напряжение выше, то эффективней использовать одну обмотку. Создал (1831) 59.5-фунтовый (29 кг) магнит, удерживающий гигантский по тем временам вес 2063 фунтов (936 кг). На основе притяжения и отталкивания электромагнита создал колебательный электродвигатель (1831) с частотой 75 колебаний в минуту. Продемонстрировал прообраз электромагнитного телеграфа. Устройство состояло из батареи и электромагнита, соединенных медным проводом длиной в милю (1.85 км), протянутого по стенам лекционного зала. Между полюсами подковообразного электромагнита был помещен постоянный магнит. Когда на электромагнит подавали напряжение, постоянный магнит отталкивался от одного полюса и притягивался к другому. После изменения полярности батареи постоянный магнит возвращался в первоначальное положение.

 •1831  Майкл Фарадей (Faraday) (1791–1867) Английский физик, основоположник учения об электромагнитном поле. Обнаружил химическое действие электрического тока, взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, магнетизмом и светом. Открыл (1831) электромагнитную индукцию – явление, которое легло в основу электротехники. Установил (1833–34) законы электролиза, названные его именем, открыл пара- и диамагнетизм, вращение плоскости и поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея). Доказал тождественность различных видов электричества. Ввел понятия электрического и магнитного поля, высказал идею существования электромагнитных волн. Спустя 106 лет (1938) в архиве было найдено письмо Фарадея: «Новые воззрения, подлежащие в настоящее время хранению в запечатанном конверте в архивах Королевского общества». В письме содержался совершенно определенный вывод, что «на распространение магнитного взаимодействия требуется время». Ученый указал, что хотел бы проверить свои идеи экспериментально, но ввиду занятости решил передать
письмо на хранение, чтобы закрепить за собой открытие фиксированной датой. В письме Фарадей писал, что «в настоящее время, насколько мне известно, никто из ученых, кроме меня, не имеет подобных взглядов». Это письмо показало, что еще в 1832 Фарадей представлял основные концепции поля.

•1832  Павел Львович Шиллинг (1786–1837) Российский изобретатель и востоковед. Изобрел (1812) электрическую мину, клавишный телеграфный аппарат (1832). На основе этого аппарата создал систему электромагнитного телеграфа, в которой передача электрических сигналов велась особым 6-значным кодом (разработанным им же) по 8-проводной линии. Позже (1835–1836) построил систему, в которой использовался аппарат с 1 индикаторной стрелкой и
2-хпроводная линия. Разработал оригинальный двоичный код. Свои изобретения в области телеграфии Шиллинг с успехом демонстрировал в   1835 в Бонне на съезде немецкого общества естествоиспытателей и врачей. По поручению российского правительства проложил (1836) подземную телеграфную линию между крайними помещениями Адмиралтейства в Петербурге.
В ходе работы над электроминными и телеграфными устройствами создал специальные изолированные электрические кабели. Разработал (1837) проект подводной линии электромагнитного телеграфа между Петергофом и Кронштадтом, однако внезапная смерть помешала осуществлению его замыслов.

•1838  Сэмюэл Финли Бриз Морзе (Morse) и Альфред Льюис Вэил (Alfred Lewis Vail)
В январе публично продемонстрировали практически пригодную телеграфную систему, используя устройства, созданные Вэйлом. Электрические импульсы, переданные по проводам на расстояние 2-х миль (3.7 км), привели в действие электромагнит и на бумажной ленте точками и черточками чернил (кодом Морзе) были напечатаны символы первого телеграфного сообщения. Основные идеи электромагнитных устройств, предложенные Генри, были
реализованы Морзе, в его ТГА, который получил впоследствии наиболее широкое практическое применение. В ТГА Морзе высокочувствительный элемент РЕЛЕ включался обмоткой в разрыв длинной линии связи между источником сигналов (азбуки Морзе) и силовым пишущим электромагнитом. С приходом ослабленного импульса тока электромагнит реле почти синхронно
намагничивался и притягивал к полюсу близко расположенное подвижное магнитовосприимчивое тело – якорь, который, в свою очередь, при перемещении замыкал злектрический контакт цепи, соединяющий местную батарею питания силового электромагнита с его обмоткой.

   В энциклопедическом словаре 1955 года понятия реле и реле защиты имеет следующий вид.

РЕЛЕ, аппарат, приводимый в действие маломощным импульсом (телеграфный сигнал, параметр контролируемого процесса) и приводящее в действие, за счет энергии местного источника, более мощное устройство (телеграфный аппарат, сигнальное устройство, орган управления, регулятор). Реле, реагирующее на изменение какого- либо параметра установки или процесса (давление, скорость, температура, напряжение, ток, степень освещенности, вибрации и пр.), называется первичным, а Реле, приводимое в действие другим аппаратом, называется вторичным. Реле подразделяются на Реле автоматики, защитное, связи, телемеханики, промежуточное и др.

РЕЛЕ ЗАЩИТНОЕ, механический, гидравлический, пневматический или электрический аппарат, реагирующий на предельно допустимые значения каких-либо параметров уставок процессов и приводящий в действие системы сигнализации или управления до наступления аварийного максимума или минимума. Наиболее широко распространены электрические реле защиты, применяемые в энергосистемах для предупреждения аварий.

В малой советской энциклопедии 1959 год понятие реле имеет следующий вид:

РЕЛЕ (франц. relais, букв.— подстава, сменные лошади) — аппарат, реагирующий на изменение величины или направления к.-л. параметра установки или процесса и воздействующий на исполнит. устройство за счёт вспомогательной энергии(местного источника). Широко применяются в энергетике (релейная защита), связи (поляризованное реле, телеграфное реле, телефонное реле), сигнализации, телемеханике (кодовое реле) и автоматике. Р. воспринимают контролируемый параметр и при достижении им заданного значения приводят в действие исполнит. механизмы непосредственно или через вспомогательное Р. Вспомогательное Р. воз­действуют либо непосредственно на исполнит. часть установки, если потребляемая ею мощность невелика, либо на пусковое устройство (контактор) исполнит. механизма. Принцип действия Р. определяется видом воспринимаемого параметра (ёмкость, давление, напряжение, ток, частота, фаза, число оборотов, сила света, температура, влажность и др.) и родом вспомогательной энергии (механической, гидравлической, пневматической, электрической), приводящей в действие исполнит. часть. В соответствии с этими признаками называют: ёмкостное, реле, жидкостное реле, индукционное реле, магнитоэлектрическое реле, манометрическое реле, мембранное реле, оптическое реле, поплавковое реле, пневматическое реле, силъфонное реле, струйное реле, тахиметрическое реле, тепловое реле, термическое реле, тензометрическое реле, фазовое реле, фотоэлектрическое реле, фрикционное реле, центробежное реле, частотное реле, электродинамическое реле, электромагнитное реле, электронное реле, электростатическое реле.

Политехнический словарь 1980 толкует понятие релейная защита так.

РЕЛЕЙНАЯ ЗАШИТА — комплекс электрических устройств (или отд. устройство), содержащий защитные реле для зашиты электрического оборудования, ЛЭП и электрических сетей при аварийных режимах. Основное назначение Р. з.— защита от КЗ. При срабатывании Р. з. повреждённый элемент автоматически отключается (защита на отключение) или появляется световой (звуковой) сигнал (защита на сигнал). Основные требования к Р. з.: надёжность, быстродействие, избирательность (селективность защиты), чувствительность. Различают токовую защиту, дистанционную защиту, дифференциальную защиту и т.п.

Таким образом, мы видим, что впервые реле было изобретено для нужд телеграфии, следующей областью применения реле стала телефония. Далее попробуем проследить, когда же реле стало применяться для защиты электрического оборудования.

В 1888 г. выдающийся русский электротехник М.О. Доливо-Добровольский, которому принадлежит много работ и изобретений в разных областях электротехники, изобрел систему трехфазного тока. Вскоре под его руководством впервые в мире была осуществлена передача электрической энергии токами достаточно высокого напряжения (8,5 кВ) на большое расстояние. Это было важным событием в истории электроэнергетики, и системы трехфазного тока вскоре получили широчайшее применение. Их эксплуатация, как и других электрических систем, была невозможна без защит от электрических повреждений, наиболее распространенными и опасными из которых являются короткие замыкания (КЗ).
В электрической системе КЗ в большинстве случаев сопровождаются возрастанием тока. Поэтому первыми появились токовые защиты, действующие в случае, когда ток в защищаемом элементе превышает заранее установленное значение. Токовые защиты могут выполняться плавкими предохранителями или реле. Плавкие предохранители использовались для защиты первых электроэнергетических установок еще в конце XIX в. В скором времени они в ряде случаев перестали удовлетворять своему назначению и стали заменяться устройствами, основными элементами которых были электромагнитные реле тока. Однако конструкции плавких предохранителей совершенствуются, и они продолжают с успехом использоваться не только в системах напряжением ниже 1 кВ, но также и в распределительных сетях более высоких напряжений.
Первые попытки использования реле для защиты от коротких замыканий относятся к началу 1890-х гг., когда появились электроустановки с первичными электромагнитными реле тока прямого действия, установленными непосредственно на выключателях.
Широкое применение для защиты реле получают, однако, только с первых десятилетий XX столетия в связи с развитием электрических систем. К этому времени и следует отнести начало развития техники релейной защиты.

С 1901 г. появляются индукционные реле, построенные на базе индукционных измерительных механизмов, предложенных и разработанных также М.О. Доливо-Добровольским. Созданное в шведской электротехнической фирме ASEA индукционное дисковое реле типа RI, получило широкое применение. У нас оно известно под наименованием ИТ-80 (РТ-80) и до сих пор успешно используется в многочисленных электроустановках 6 и 10 кВ.

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ........................