ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
«Алматы энергетика және байланыс институтының»
Коммерциялық емес акционерлік қоғамы
С.Ә. Бұғыбаев., Б.Мұхтар
ЭЛЕКТРМЕН ЖАБДЫҚТАУ ЖҮЙЕСІНІҢ РЕЛЕЛІК ҚОРҒАНЫСЫ ЖӘНЕ АВТОМАТИКАСЫ
Оқу құралы
Оқу құралында электрмен жабдықтау жүйесінің электр қондырғыларының релелік қорғанысы және автоматикасы элементтерінің жұмыс принципіне байланысты сұрақтар қарастырылған. Электрмеханикалық, электронды және микропроцессорлы релелердің құрылысы қарастырылған. Желінің, трансформаторлардың және электрқозғалтқыштардың қорғаныстары сұлбаларының принциптері қарастырылған.
Қазіргі заманғы микропроцессорлы релелердің құрылысына, істеу принципіне көп көңіл бөлінген.
Оқу құралы Электр энергетика мамандықтарының бағыты бойынша оқитын студенттер үшін арналған.
Алғы сөз
Релелік қорғаныс электр автоматикасының негізгі түрі болып табылады, оның көмегінсіз электрмен жабдықтау жүйесінің үздіксіз қалыпты жұмысын қамтамасыз ету мүмкін емес. Релелік қорғаныстың негізгі міндеті жүйенің зақымдалған бөлігін, басқа да зақымдалмаған бөлігінен автоматты түрде күштік ажыратқыштармен ажыратып немесе оперативті қызметкерге қалыпсыз режімді жою үшін белгі береді.
Электр энергиясын пайдалану күннен күнге артуда, электр энергиясының сапасына және электрмен жабдықтау жүйесінің тезділігіне және сенімділігіне қатысты талаптың күшеюіне байланысты, қазіргі заманда релелік қорғанысқа қойылатын талаптар да күшеюде. Осы уақытқа дейін тәжірибеде қолданылып келген электрмеханикалық релелер бұл талаптарды қанағаттандыра алмайды.
Сол себептен қазіргі кезде ЭЕМ еске сақтау жадында қызмет ету алгоритмі бағдарланатын және сақталатын, микропроцессорлы қорғаныстар қолданысқа енгізілуде. Микропроцессорлы релелік қорғаныстың сенімділігі өте жоғары, тез және басқару, реттеу және пайдалануы, жөнделуі өте ыңғайлы жасалынған. Сонымен қатар микропроцессорлы сандық релелік қорғаныс көмегімен, өндірістегі технологиялық үрдістерді автоматты басқару терминалын жасау үшін қолданылады.
Бұл оқу құралы электрмеханикалық реледе және микропроцессорлы базада жасалған, релелік қорғаныстың құрылысын оқып үйрену үшін, материалдардан тұрады. Оқу құралының мазмұны желінің, трансформаторлардың, электрқозғалтқыштардың, және де сандық релелер бойынша материалдардан тұрады. Сонымен қатар, электр қондырғылардың телемеханизациясы қарастырылған. Бұл оқу құралын студенттер электрмен жабдықтау жүйесінің релелік қорғанысын есептеу курстық жұмысында және дипломдық жобаларында қолдануына болады, және де релелік қорғаныс және автоматика саласы бойынша жұмыс істейтін маманға көмекші құрал ретінде пайдалануына болады.
1 Электрмен жабдықтау жүйесінің релелік қорғанысы және автоматика құрылғыларын құрастырудың тағайындалуы, негізгі талаптары және принциптері
Өнеркәсіп орындарын электрмен жабдықтау жүйесінің (ЭЖЖ) екі бөлігі болады – ішкі және сыртқы. Сыртқы бөлігі ЭЖЖ-ң ішкі бөлігін энергожүйемен байланыстыратын ЭЖЖ 35-500 кВ тұрады. Ішкі бөлігі 1000 В кіші немесе жоғары кернеудегі қосалқы станциялардан және таратқыш тораптардан тұрады. Автоматтандырудың жоғары деңгейі ЭЖЖ-ң сыртқы және ішкі бөліктеріне тән. ЭЖЖ элементтерін автоматты басқару қажеттілігі электрмен жабдықтаудың сенімділік талаптарымен және қалыпты режимдердің бұзылуы кезіндегі процестердің жоғары жылдамдығымен сипатталады.
ЭЖЖ элементтерін автоматты басқару жеке автоматты құрылғылармен (АҚ) (сақтандырғыштар, автоматты ажыратқыштар, реле), сондай-ақ автоматты құрылғылардың жүйелерімен (автоматты қайта қосу – АҚҚ, резервтің автоматты қосылуы- РАҚ және т.б. жүйесі) арқылы іске асады.
Автоматты құрылғылардың элементтік базасы біршама кең – электромеханикалық реледен бастап транзисторлар, микросұлбалар және микропроцессорлар базасындағы электронды құрылғыларға дейін.
Қазіргі уақытта өте кең тараған 1000 В төмен ЭЖЖ-ң автоматты құрылғылары сақтандырғыштар (С) және автоматтар (А), 1000 В жоғары тораптарда – электромеханикалық, электронды және микропроцессорлы релелер (Р), өлшеуіш трансформаторлар арқылы жалғанатын ажыратқыштар (А) болып табылады.
ЭЖЖ автоматты құрылғыларының тағайындалуы:
- зақымдалған элементтің тез өшуі;
- элемент жұмысының қалыпсыз тәртібінің тоқтауы;
- ажыратылғаннан кейін электрмен жабдықтаудың тез қалпына келуі;
- қалыпсыз тәртіптердің пайда болу сигнализациясы.
ЭЖЖ автоматты құрылғыларына қойылатын талаптар:
- селективтілік (таңдаулылық);
- жұмыс жасауының орнықтылығы;
- сенімділік.
Селективтілік – АҚ-ң қорғаныстық қабілеттілікке және шапшаң іске қосылуға байланысты зақымдалған элементтерді ғана өшіретін қасиеті.
Қорғаныстық қабілеттілік – барлық мүмкін болатын зақымдалу түрлері кезінде элементті қорғау қасиеті.
Іске қосылудың шапшаңдығы - өшіру уақыты, оның төмендеуі тұтынушыға кернеудің әсерін, қорғалатын элементтің зақымдалудан түскен зардаптарды азайтуы.
Жұмыс жасау орнықтылығы – қорғаныстың бөгеуіл болып табылатын зақымдалулар кезінде іске қосылмау және нақты зақымдалулар кезінде іске қосылу қасиеті.
Сенімділік – қорғаныстың берілген техникалық дәлділіктегі, яғни істен шығудың минималды мөлшері, функцияларды орындау қасиеті. Қорғаныстың АҚ-ң оның негізгі функцияларымен сәйкес істен шығуы іске қосылудың істен шығуы, артық немесе жалған іске қосылу болуы мүмкін.
Қорғаныстың істен шығуы элементтердің сипаттамаларын өзгерту нәтижесінде немесе оларды құрылыстан шығуы нәтижесінде болады. Қорғаныс АҚ-ң функционалды сұлбасы автоматты басқару принциптерімен сәйкес 1.1-суретте көрсетілген құрылымдық сұлба түрінде көрсетілуі мүмкін.
1.1 Сурет - Қорғаныстың автоматты құрылғысының функционалды сұлбасы: ПС 1 және ПС 2 – сигналдың кіріс және шығыс өлшеуіш түрлендіргіштері, ПР – релелік сипаттамалы түрлендіргіш (логикалық элемент), У – тағайыншама, И – индикатор, БП – қорек блогы, КА – реле.
Нақты АҚ-да автоматты ажыратқыштардан бастала отырып көрсетілген сұлбаның жеке түйіндеріндегі функциялар нақты құрылғылардың әртүрлі элементтерімен орындалуы мүмкін.
Кез келген АҚ-ң басты түйіні уақыттық кешігумен, сондай-ақ онсыз да (АҚ уақыт ұстанымымен және үзiндi) орындалатын логикалық элемент және АҚ қорғанысының – тоқтық қорғаныс релесі, кедергі релесі, бағытталған қуат релесі және т.б., типтерін анықтайтын өлшеуіш орган болып табылады. Элементтің шығысында және кірісінде екі өлшеуіш органның болуы абсолютті селективтілікті қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін дифференциалды қорғанысты жүзеге асыруға мүмкіндік береді.
Кейбір жағдайларда сұлбаның жеке блоктарының болмауы да мүмкін.
Мысалы, электромеханикалық реледе орындалған АҚ-да қорек блогы жоқ, ал түрлендіргіштер электрмеханикалық құрылғы болып табылады.
Аналогтық микросұлбаларды және микропроцессорларды қолданатын АҚ-да құрылғының жұмыс жасауын және қоректің үзілісі кезінде деректерді сақтауды қамтамасыз ететін қорек блогы пайда болады, ал индикатор дисплей деректерді бейнелейтін едәуір күрделі алфавитті-сандық құрылғы болып табылады.
Аналогтық және сандық сұлба техниканың жетістігі электромеханикалық реледегі релелік қорғаныс және автоматиканың дәстүрлі құрылғыларына дес бермейтін жоғары сенімділіктегі АҚ жасауға мүмкіндік берді.
Айта кету керек, АҚ-ң көбіне коммутациялық аппараты әлі күнге дейін түйіспелік электромеханикалық құрылғы болып табылады.
2 Желілердің және ҚТ тоқтарының фаза аралық тұйықталуларының түрлері
Желінің аса жиі зақымдалуының бірнеше түрлері бар қысқа фаза аралық тұйықталулар (ҚТ) болып табылады (2.1 сурет).
2.1 Сурет - Үш фазалық тізбектің қысқа тұйықталуының түрлері (а) және оларға сәйкес (б – К(3); в – К(2); г – К(1)) векторлық диаграммалары
Үш фазалық ҚТ кезінде (2.1 сурет, б) тоқтар тура реттіліктегі симметриялы жұлдызшаны құрайды. Фазалардың ҚТ тоқтарының мәндері бұл жағдайда мынаған тең болады
Екі фазалық ҚТ кезінде (2.1 сурет,
в) ҚТ тоқтары фазааралық ЭҚК 
арқылы туындайды.
Жүктеме тоғын есепке алмағандағы
зақымдалмаған фазадағы тоқты 
деп есептеуге болады.
Фазалардың ҚТ тоқтарының мәндері
болуына байланысты екі фазалық
ҚТ тоқтары тура және кері реттіліктің
құрауыштарын тудырады.
Бір фазалы ҚТ және
бейтараптың терең жерлестірген кездегі (2.1 сурет,г) жүктеме
тоғын есептемегенде қозғалмайтын фазалардың тоқтарын
деп есептеуге болады.
ҚТ тоғы бұл кезде
мұндағы
- тура, кері және
нөлдік реттілік жүйесінің және желінің
қосынды кедергілері.
Бір фазалы ҚТ тоғы тура, кері және нөлдік реттіліктегі тоқтардан тұрады.
Осылайша қысқа тұйықталулар желінің зақымдалған бөлігін өшіруді талап ететін асқын тоқтардың пайда болуына алып келеді.
3 Тоқтық қорғаныстың элементтері мен құрылғылары
Желілерді және тұтынушыларды бір фазалық немесе фаза аралық ҚТ-дан және ажырату қажет болатын кездегі асқын жүктелулерден қорғау үшін кейбір орнықталған мәніндегі тоқтың асып кетуін сезетін тоқтық қорғаныс кеңінен қолданылады.
Тоқтық қорғаныс әртүрлі элементтермен жүзеге асады: сақтандырғыштар, электромагнитті және құрама ағытқыштары (автоматтарда) бар автоматты ажыратқыштар, максималды тоқ релесі. Біржақты қоректенетiн радиалды торапта тоқтық қорғаныстың әсері 3.1 суретте көрсетілген:
3.1 Сурет - Біржақты қоректенетiн радиалды тораптағы тоқтық қорғаныстың сұлбасы
З1, З2, З3 қорғаныстары қорек көзі жағынан әрбір желінің басында орнатылған. Қорғаныстың әрқайсысы өз желісін сол аумақты немесе келесі қосалқы станцияның қорғанысы зақымдалған кезде өшіруі керек. Қалыпты тәртіпте қорғаныстың ешқайсысы іске қосылмауы керек, сол үшін қорғаныстың іске қосылу тоғы қалыпты тәртіпте желідегі тоқтан жоғары таңдалады.
К нүктесінде қысқа тұйықталу кезінде З3 қорғанысы іске қосылуы керек. Оның мұндай әсері келесілердің арқасында іске асуы мүмкін:
а) қорек көзі жағына
қарай ұстанымның өсуі мен өшірудің тежелуін
тудыруымен 
;
б) қорғаныстың іске қосылу тоғының сәйкес таңдалуымен.
Максималды тоқтық қорғаныс (МТҚ) уақыт ұстанымын таңдау арқылы селективтілікті қамтамасыз етеді:
-
іске қосылу уақытының
тәуелсіз сипаттамасы бар МТҚ-ң тоқтан тәуелсіз
ұстанымы болады;
- іске қосылу тоғының тәуелді немесе шекті тәуелді сипаттамасы бар МТҚ-ң тоқтық-уақыттық сипаттамаға тәуелсіз ұстанымы болады.
Тоқ үзiндiсi іске қосылу тоғының таңдалуы арқасында селективтілікті қамтамасыз етеді.
Тәуелді (1) және тәуелсіз (2) сипаттамалары бар максималды тоқтық қорғаныстың, сонымен бірге тоқ үзiндiсiдің (3) сипаттамалары 3.2-суретте көрсетілген.
3.2 Сурет - Максималды тоқтық қорғаныстың сипаттамалары
3.1 Сақтандырғыштар
Сақтандырғыштар өздігінен біршама әсерлі қорғаныс аппаратын білдіреді. Сақтандырғыштың негізгі элементі корпусқа бекітілген балқымалы қыстырғы болып табылады. Қыстырғы бойымен қорғалатын желінің тоғы өтеді. Сақтандырғыш өлшеуіш және атқарушы органды қосқанда қорғаныстың блок-сұлбасының барлық элементтерінің функциясын орындайды.
Сақтандырғыштың
әсерлері балқымалы қыстырғы бойымен тоқ
өткенде жылудың бөлінуіне негізделген. Қыстырғы
тоғының өсуі кезінде жылу бөлінеді, уақыт
өте балқу режімі балқу температурасындағы
қызуға
дейін жетеді және ары қарай уақыт өте
қыстырғы доғасының 
болуына байланысты
қыстырғы тізбегінің үзілуіне алып келеді. Балқу
уақыты тоққа тәуелді болғандықтан
сақтандырғыш қыстырғысы тізбегінің үзілуіне
дейінгі уақыт:
азайту үшін әртүрлі
шаралар қолданылады: корпус қабырғаларымен газды
генерациялау, ішкі кеңістікті арнайы толықтырғыштармен
толтыру.
Газды генерациялау жағдайында сақтандырғыш корпусының ішіндегі қысым доғалық разряд плазмасы иондарының қозғалуын шектей отырып жоғарылайды.
Толықтырғышпен толтырылған кезде ол доғадан бөлінетін жылуды қарқынды түрде бұрып әкетеді, сонымен қатар оның кедергісін арттырады.
Сақтандырғыштағы балқымалы қыстырғының қызу тәртібінде бөлінетін процесс адиабатикалық түрде өтеді және бөлінетін жылу қыстырғы температурасын қарай жүреді шамамен алғандағы жылу мөлшері
Бұдан шығатыны
ПН-2 сақтандырғыштары балқымалы қыстырмаларының нақты уақыт тоқтық сипаттамалары 3.3 суретте келтірілген.
3.3 Сурет - ПН-2 типті сақтандырғыштардың балқығыш қыстырмаларының нақты уақыт тоқтық сипаттамалары
Сақтандырғыштар келесі параметрлермен сипатталады:
a) қыстырғының номиналды тогы Івс.ном – шекті ток, оның ұзақ өтуі кезінде қоспа балқымайды;
b) сақтандырғыштың номиналды тогы Іпр.ном – ұзақ өтуі кезінде корпусқа зақым түспейтін ток;
c) сақтандырғыштың номиналды кернеуі Uвс.ном- қоспа күйіп кеткеннен кейін сақтандырғыш шыдай алатын кернеу;
d) шекті өшіре алатын ток Іоткл.макс – максималды ток, оның үзілгені кезінде жұмыс істеу қабілеті сақталады.
Сақтандырғышты таңдау келесі шарттарды сақтау арқылы жүргізіледі
Uпр.ном
Uc
(3.4)
Iпр.номIраб.макс
Iоткл.максIк.з.макс
мұндағы Uc-тораптың номиналды кернеуі,
Iраб.макс-желінің максималды жұмыс тогы,
Iкз.макс – ҚТ кезіндегі максималды ток.
Сақтандырғыштың қыстырғысын таңдау келесі шарттар бойынша жүргізіледі:
Iвс.ном
(1.1
) Iраб.макс (3.5)
Iвс.ном
Iпер /Кпер
мұндағы Iпер , Кпер – желінің асқын жүктелуінің тогы мен коэффициенті
Асқын жүктелудің тогы қысқа уақыт ішінде максималды жұмыс тогынан асып түседі және ол қозғалтқыштың қосу немесе өздігінен қосылу режіміне тәуелді. Асқын жүктелудің тогы екі мәннің үлкені бойынша таңдалады
(3.6)
мұнда Кс- сұраныс коэффициенті
Бірінші формулада бір қосынды n-1 жүктеменің максималды жұмыс тогын және максималды қосу тогы бар n жүктеменің қосу тогын, ал екіншісі – өздігінен қосылатын m қозғалтқыштардың қосу токтарының қосындысын есепке алады.
Әдетте m<n, себебі қозғалтқыштардың бір бөлігі жауапты тұтынушылардың өздігінен қосылуы үшін өшеді.
Қыстырманың есептік тогы ретінде 3,5-өрнектен алынған мәндердің ең үлкені таңдалады. Қоспа сақтандырғыштың таңдалған типі қоспасының стандартты токтары шкаласы бойынша жуық мәнімен таңдалады. Егер
Iвс.ном,
і-1 Iвс.ном, і
(3.7)
мұндағы і – желі, қорек көзінен аса көп алшақтанған, онда сақтандырғыштардағы токтық қорғаныстың селективтілігі бір типті сақтандырғыштар үшін қамтамасыз етіледі, себебі қыстырмалардың уақыт токтық сипаттамаларының едәуір шашылымы бар.
Тәуелді сипаттамасы (уақыт токтық) бар максималды токтық қорғаныстың функциясын атқаратын сақтандырғыштар қорғаныстың автоматты құрылғылары сияқты өнеркәсіптік кәсіпорындардың цех тораптарында кеңінен қолданылады. Бірақ олардың тұрақсыз сипаттамаларының келіспеушілігінің қиындықтары қолдану ауқымын шектейді. ПН-2 сақтандырғышының сипаттамалары шашылымының мысалы 3.4 суретте көрсетілген.
3.4 Сурет - ПН-2 сақтандырғыш сипаттамасының шашылуы
3.2 Автоматты ажыратқыштар
Автоматты ажыратқыштар (АА) сақтандырғыштарға қарағанда көп рет қолданылатын коммутациялық аппарат және қорғаныс құрылғылары болып табылады. Олар 1000 В-қа дейінгі цех желілерінде электр қондырғыларын қорғау үшін кең қолданылады.
АА-ның негізгі элементі электр механикалық құрылғы – электромагнитті ағытқыш болып табылады. Ол ажыратқышты өшіруге мүмкіндік береді, егер ток тағайыншама тогынан асып кетсе, электромагнитті ағытқыш автоматтың мүмкіндіктерін кеңейтуге және сипаттамалардың әртүрлі түрлерін – токтық үзiндiсi және тәуелді (уақыт токтық) сипаттамаларды алуға мүмкіндік беретін жылулық және сағаттық механизмдермен, сәйкесінше электромагниттік ағытқышы бар құрама АА үшін электромагниттік жылулық, электромагниттік және сағаттық механизмдермен толыға алады. Электромагниттік ағытқышы бар АА-тың қағидалық кинематикалық сұлбасы және оның уақыт тоқтың сипаттамасы 3.5 суретте көрсетілген.
3.5 Сурет - Электромагнитті ағытқышы бар (а) автоматты ажыратқыштың принципті кинематикалық сұлбасы және оның уақыт тоқтық сипаттамасы (б)
Электромагнитті және жылулық (биметалдық) ағытқышы бар АА-ның ұқсас сұлбасы және оның сипаттамасы 3.6 суретте көрсетілген.
Электромагнитті ағытқышы және сағаттық механизмі (АВМ автоматы) бар автоматты ажыратқыш және оның сипаттамасы 3.7 суретте көрсетілген.
Электромагнитті ағытқышы бар автоматты ажыратқыш уақыт ұстанымынсыз ток үзiндiсi сияқты жұмыс жасайды. Электромагнит ЭМ арқылы Iуст. тағайыншама тогынан асып түсетін ток өткен кезде Я якорі П1 серіппесінің күшін жеңе отырып, электромагнитке тартылады. Рычагтың Р бұрылуы З ілгегін босатады және К түйіспесі П2 серіппесінің күшімен ажырайды. Іске қосылу тағайыншамасы У арнайы құрылғысының көмегімен П1 серіппесінің созылуымен өзгереді.
3.6 Сурет - Жылулық ағытқышы бар (а) автоматты ажыратқыш және оның уақыт тоқтық сипаттамасы (б)
3.7 - сурет. Электромагнитті ағытқышы және сағаттық механизмі бар (а) автоматты ажыратқыш және оның сипаттамасы (б)
Құрама электромагнитті
және жылулық ағытқышы бар автоматты
ажыратқыштың I
Iуст2
үшін
тәуелді (уақыт тоқтық) сипаттамасы болады және
I
Iуст2 болған
кездегі ток үзiндiсi сияқты жұмыс жасайды.
I
Iуст1 Iуст2 тогы кезінде Т
биметалдық элемент майыса отырып, З ілгегін босататын Р рычагына
әсер етеді. I
Iуст2 тогы кезінде
автомат ток үзiндiсi сияқты жұмыс жасайды, себебі Т элементі
едәуір жылулық инерцияға ие бола отырып рычагқа
әсер етуге үлгермейді.
Сондай-ақ құрама электромагнитті ағытқышы және сағаттық механизмі бар автоматты ажыратқыштың екі Iуст1 және Iуст2 тағайыншамалы тәуелді (уақыт тоқтық) сипаттамасы болады.
Егер
Iуст1
I
Iуст2 болса, онда Я
якорі ЭМ магнитіне тартыла отырып, П3 қатты серіппесінің
күшінен аса алмай қалады, бірақ П2 жұмсақ
серіппені созады, нәтижесінде ЧМ сағаттық механизмнің
рычагымен белгіленетін а нүктесі тұрақты
жылдамдықпен төмен қарай қозғала бастайды
және I тогына тәуелді белгілі бұрылу
бұрышы арқылы ЧМ рычагы а нүктесін босатады,
сонда автомат ажыратылады.
Егер
I
Iуст2 болса, онда
якорь П3 қатты серіппесінің күшін жеңіп кетеді
және автомат ток үзiндiсi сияқты жұмыс жасайды. Iуст1
және Iуст2 тағайыншамалары
серіппе созылмасын өзгертетін У1, У2 құрылғыларымен
сәйкесінше беріледі.
Автоматты ажыратқыштар мынадай параметрлермен сипатталады:
a) номиналды кернеу Uав.ном;
b) Iав.ном номиналды ток – түйіспелер арқылы шексіз уақыт ішінде өтетін ток;
c) Iрасц..ном ағытқыштың номиналды тогы – ағытқыштың іске қосылуына әсер етпей өтетін ток;
d) Iуст1 жай іске қосылатын ағытқыштың тағайыншама тогы;
e) Iуст2 тез іске қосылатын (үзiндiсi) тағайыншама тогы;
f) уақыт тоқтық сипаттама.
Токтық қорғаныс үшін автоматтарды таңдау келесі шарттар бойынша жүргізіледі:
Uав.ном
Uс (3.8)
Iав.ном
Iраб.макс (3.9)
Iуст1
(1,3-1,5) Iраб.макс (3.10)
Iуст2
(1,5-1,8) Iпер (3.11)
Асқын жүктеме тогы (3.6, 3.7) формуласы арқылы анықталады.
3.3 Реле токтық қорғаныс ретінде
Реле Р кіріс шамасының берілген мәні кезінде шығыс шамасының секірме тәрізді өзгеруін өндіруге арналған автоматты құрылғы болып табылады.
Реле келесі түрде жіктеледі:
a) тағайындалуы бойынша:
- өлшеуіш реле (ток, кернеу, қуат, т.б.),
- логикалық (уақыт, аралық, көрсеткіштік);
b) орындалуы бойынша:
- электромеханикалық (электромагнитті, индукциялық, т.б.
- электронды (жартылай өткізгішті және т.б.);
c) қосылу әдісі бойынша:
- бірінші ретті (тікелей қосылу),
- екінші ретті (ток немесе кернеу трансформаторы арқылы);
d) ажыратқышқа әсер ету әдісі бойынша:
- тура әсер ету (тікелей әсер ету),
- жанама әсер ету (оперативті қосымша ток көзі арқылы әсер ету);
e) іске қосылу сипаты бойынша:
- максималды (кіріс шамасының өсуі кезінде іске қосылу),
- минималды (кіріс шамасының кемуі кезінде іске қосылу).
Реледе тоқтық қорғанысты орындау үшін электромагнитті және индукциялы тоқ релесі, уақыт релесі қолданылады. Аралық және көрсеткіштік релелер қосымша функциялар орындайды.
1000 В жоғары желілердегі тоқ қорғанысы жоғарғы кернеуден қорғайтын оқшаулауыштар мен желілер, тоқтың пропорционалды төмендеуі үшін қызмет ететін өлшеуіш тоқ трансформаторлар арқылы қосылатын тура және жанама әсер ететін екінші ретті тоқ релелері қолданылады.
Тура әсерлі реле ажыратқыштың өшіру орауышына, жанама әсерлі реле оперативті ток көзі арқылы ажыратқыштың өшіру орауышына жұмыс істейді.
Ажыратқыш жетегінің ішіне салынатын және ілмекке әсер ететін тура әсерлі қарапайым электромагнитті ток релесі (РТМ, РТВ типтері) 3.8-суретте көрсетілген. Реле магнитөткізгіш болып табылатын болат өзекше 3 орналасқан магнитсіз стаканға 8 отырғызылған орауыштан 1 тұрады. Реле якорі 6 серіппемен 5 сығылған және соққышпен 2 байланысқан. Якордің бастапқы қалпы винтпен 7 реттеледі. Якордің жабысып қалуының алдын алу үшін магниттелмеген материалдан жасалған сақина 4 қолданылады.
3.8 Сурет
I
Iср болған
кезде якорь серіппенің кедергісін жеңе отырып тартылады және
ажыратқыштың ілмегіне соққыш әсер етеді.
Якорға әсер ететін электромагниттік күш Fэ якордан өзекшеге дейінгі қашықтықтағы l функцияда сызықты өзгереді, қосынды қарама-қарсы күш сызықты көбейеді
F’п= Fп +Fв
Мұнда Fп – серіппе күші, Fв – якорь салмағы.
болған кезде күш
және якорь
айнымалы үдемелі қозғалысын бастайды.
Ал ,
болған кезде якорьдін
өзекшеге тартатын артық күштемесі пайда болады
. Релені қайтару
үшін , токты
дейін төмендету
қажет, осы кезде
мен
сәйкес келеді. Якорьлі
реле өзінің бастапқы күйіне келеді де калыпты
жағдайда тұрады, өйткені
кезде
артық күштеме бар.
3.9 Сурет - Қайтару және жіберу релесінің қайтару күшінің электромагниттік күшімен ығысу процестік графигі
Жанамалы электромагниттік токтық реле 3.10 суретте көрсетілген.
Кранштейн 7 арқылы осьте 10 бекітілген, болаттан жасалынған якорьды жай бұру арқылы, релені іске қосуға болады. 10 осі арқылы бекітілген 7 пронштейн, 1 магнит өткізгіш 2 орамнан құралады. 8,9 туйіспелері 5 көпірмен тұйықталады, таяныштары зәкір айналуын шектейді . 4 серіппе кері момент құрастырады.
3.10 Сурет - Жанамалы реленің іске қосылу құрылысы және электромагниттік моменттің өзгерісі Мэ, a бұрышынан қарама-қарсы іске қосылуы
болған кезле зәкір
серіппенің кедергісінің артып, түйіспелерді
тұйықтайды. Электромагнит күшінің артуына
қарамастан, электромагниттік момент жай өзгереді, иіні
төмендейді. Сондықтан, ток релесінде артық моменттер елеусіз
болады және тек қана түйіспелі қысым құру
үшін талап етіледі.
Бұрылатын зәкірлі жанама релесінің іске қосылу және кайта қалпына келу процесі 3.10 (а) суретінде көрсетілген.
Егер максималды тоқтық
немесе басқа релелі құрылғының шектік
көру нүктесінің, желіге тұйықталу немесе
желіден ажырауын қарастырсақ 3.11 , онда 3.12 суретте
көрсетілген іске қосу және қалпына келу
сипаттамасының гистерезиске катысты қалпына келу коэффиценті
. Максималдық реле
үшін қайту коэффиценті 1 –ден кіші болады Кв<1 , минималды реле
үшін қайту коэффиценті 1-ден үлкен болады. Кв>1
3.11 Сурет - Шектік құрылыстық сипаттамасы
3.12 Сурет - Іске қосылу және қайтымды реленің сипаттамасы
Тура істеу тоқтык релесінің қайту коэффиценті, жанама істеу тоқтык релесінің қайту коэффицентінен кіші. Егер қарастырылған тура және жанама эл.маг.тік тоқ релесі басқа көптеген эл.маг.тік релелердің жұмыс істеу принципі және құрлымы бойынша ұқсас болса, онда ин.дук максималды токтық реленің жанама жұмысы ерекше назар салуды қажет етеді. Индукциалды максималды токтық реленің жанама жұмысы 3.13 суретте көрсетілген
Негізгі ағын тудыратын, орамада орналасқан реле магнит өткізішінен тұрады және алюминий дискісі бар саңылау ішінде қысқа тұйықталу орамы арқылы Ф1 Ф2 ағын тудырады, және Ф2 ағыны Ф2 фаза бойынша α бұрышына ауытқу соның әсерінен 3 айнымалы дискіде жылжымалы магнит өрісі пайда болады.
Тіреуімен 13 червячтік 8 берісі бар 6
бұрыштық рамкіде орналасқан осьте диск айналады және
сол бұрылысты рамка 9 секторымен белгілі бұрышта түйіседі, түйіспелік
пластина мен 14 тұйықтайтын түйіспесі бар бұрылыстық
тартылысқа әсер ететін 10 шектеу орналасқан. Түйіспелік
пластина түйіспелерді және бұрылыста ферромагнитті
тұйықтай алады 12. Егер Ф1 , Ф2 ағындары α
бұрышына ығысса, онда айналу моменті 
Екі ағын 
тоғынан пайда
болғандықтан, мынаны аламыз 
.
Диск айналған кезде магнит
өрісінің сызықтарын қиып өтеді, содан қию
ЭҚҚ пайда болады, тежеуіш моментін тудыратын қию токтары
пайда болады 
3.13 Сурет - Жанамалы максималды тоқтық реленің индукционды құрылысы
Диск айналғанда тұрақты магнит өрісінің сызықтарын қиып өтеді, содан қосымша тежеуіш моменті пайда болады
Үйкеліс моментін ескере отырып, біз дискінің айналуының тұрақтандырылған шартын жаза аламыз
Осы формуладан, дискінің айналу жиілігін
Мт ескермесек іске қосылу уақыты
3.18 формула бойынша іске қосылу
уақыты Ip функциясынан басқа 
функциясында да өзгереді .
РТ-80 индукциялық реле үшін
тәуелділігі 3.14 суретте көрсетілген .
Реле келесі жолмен жұмыс істейді. Ір>Іср кезінде Fвр Fр Fпм күштерінің әсерінен, рамкалы диск сол жақтағы таяныштан ұрылып, 9 сектормен қармалып алынады .
Дискінің айналу әсерінен сектор, өз өсімен айналып, Ір тоғымен анықталатын tp уақыттан кейін 10 поводокпен 11 тартымға әсер етіп, 14 контактісін тұйықтайды .
қатынасында 10 индукционды реле
электромагниттік реле сияқты қызмет атқарады. Магнит
өткізіші қанығып, Фз ағыны өседі, ферромагниттік
иін 12 тартылып, бұрылыс зәкір сияқты істеп, 11 тартым
арқылы уақыт ұстанымсыз-ақ контактіні
тұйықтайды. Сонымен РТ-80 релесі біріктірілген индукциялы
және электромагнитті болады, тоқ уақыттық және
қиылу тоғын жүзеге асырады .
3.14 Сурет - Индукционды
реле РТ-80-ге тәуелділігі
РТ-80 релесі өнеркәсіптік реленің қорғаудың негізін құрайды. Қазіргі кезде операциялық күшейткішті қолданатын жанама әсерлі электронды реле пайда болды. Электронды тоқтық реле 3.15 суретте көрсетілген
3.15 Сурет - Операциялық күшейткішті қолданатын жанама әсерлі электронды реле
Өлшеуіш мүшесі Т трансформатор, В түзеткішінен, Ф фильтрінен, патенциометрден тұратын арпа болып табылады. Тағайыншама R2, R3 кернеу бөліктерімен беріледі. Реленің сипаттамасы және салыстыру мүшесі бар, Rос байланысы мен операциялық күшейткіші ОК логикалық элемент болып табылады. Uшығ шамасын тұрақтандыру үшін R4 VD1 тізбегі қолданады.
Күшейткіш ретінде көп қуатты транзистор немесе тиристор қолданылады. Электронды реле тоқ қиғыш ретінде жұмыс істей алады және 3.16 көрсетілгендей сипаттамасы болады.
3.16 Сурет - Электронды реле сипаттамасы
4 Желінің тоқтық қорғанысы
4.1 Максималды токтық қорғаныс
Максималды тоқтық қорғанысы бір қорек көзімен радиалды желілерде көп қолданыста және олар әр арнада қондырылған.
Іріктегіш 
және 
параметрлерін таңдау арқылы
қол жеткізіп, және
-
қорғаудың іске асу тогы және қорғаудың
іске асу уақыты.
Таңдау шарттары мынандай :
а) іске асу тогы 
Iмаксi,
мұндағы Iмаксi – максималды жұмыс тогы
б) іске асу уақыты 
,
мұндағы
- алдыңғы
арнаның максималды қорғаудың іске қосу
уақыты,
-іріктеуіш сатысы.
4.1 Сурет - Іске косу уақытының таңдауы МТҚ тәуелсіз (а) және тәуелді (б) радиалды желінің сипаттамасы
МТҚ тогының іске асу формуласы
Мұндағы : Котс – қайта құрылу коэффициенті.
К’з -
өзін-өзі
іске қосу коэффициенті.
Кв- қайту коэффиенті.
Тура әсерлі реле үшін
Котс=1.5-1.8
Кв=0.65-0.7
Жанама әсерлі реле үшін
Котс=1.2-1.3
Кв=0.8-0.85
Өзін-өзі іске қосу коэффициенті
Кз=1.5-6
4.2.Сурет - Жанама реленің құрылымдық іске қосылу сұлбасы
Жанама әсерлі реле үшін трансформатор тогы арқылы өзіндік реленің іске қосылуы сипатталады және беріліс коэффициентінің сұлбасы Кт және Ксх, 4.2 суретте көрсетілгендей. Сондықтан арнадағы қорғалып ток Ісз өзін іске қосу релесі Іср-мен мына формуламен байланысты
Қорғаудың сезімталдылық коэффициенті реледегі тоқтың ҚТ тәртібіндегі Іркмин минималды тогының Іср реледегі іске асу тогының қатынасымен сипатталады.
Кч=Iрк.мин/Сср>1
МТҚ сезімтал болып саналады, егер қорғалатын арнадағы Кч ҚТ кезінде 1.5-2 аз емес, ал алдыңғы аудандағы ҚТ кезінде , бұл қорғау қосымша болып. 1,2 аз емес жұмыс істейді. Бұл дегеніміз РҚ Кч=1.5-2 болады.
Осылайша , МТҚ
а) Тек радиалды желідегі бір қорек көзімен.
б) тез әсерсіз қорғаныс , мұндағы ҚТ-дың тез өшуі маңызды.
в) қорғау қарапайым және сенімді , РТ-40 релесінде орындалады және уақыт релесі, РТ-80 релесі тәуелсіз және тәуелді ток сипаттамалары.
г) радиалды желілерде 35 кВ қолданылады.
4.2 Арналы ток үзіндісі
Арналы ток үзіндісі жылдам қорғаныс болып табылады. Егер мах ҚТ-лу тоғы, қорғалмаған аймақтағы ҚТ желісінен көп болса, онда іріктеушілік іске қосылу тоғының таңдау арқылы қамтамасыз етіледі.
Мұндағы, Котс қайта құру коэффициент (1,2-1,3), Iк вн. макс –аймақтан тыс максималды қысқа тұйықталу тогы.
Сондықтан ток үзіндісі тізбектің бір бөлігін қорғайды, бұл үш фазалы қысқа тұйықталу жағдайы 4.3 суретте көрсетілген.
4.3 Сурет - Ток үзіндісінің көмегімен тізбектің бөлігін қорғау
Реле үзіндісінің жұмыс істеу тогы
(4.8)
Бірақ тығырықтық тізбектің төмен бөлігінде токтың қысқа тұйықталуынан қорғаныс тұрғызып, оны толығымен қорғауға болады, бұл 4.4 суретте көрсетілген – Т2-дегі қысқа тұйықталу жағдайы.
4.4 Сурет - Тығырықтық қосалқы станциясының қорғаныс сұлбасы
Қорытынды:
а) ток үзіндісінің іріктілігі сыртқы максималды токтың қысқа тұйықталуының іске қосылу тогымен қамтамасыз етіледі және кез келген мәнді қорек көзі бар әртүрлі конфигурациялы тізбектерде орналасады;
б) жылдам ажыратылу қажет негізгі бөлімдерде тез әрекетті, сенімді жұмыс істейтін қорғаныс,
в) негізінен тізбектің бір бөлігін қорғайды, қорғау аймағы бар, сондықтан негізгі қорғаныс бола алады.
4.3 Релелік қорғаныс құралдарындағы ток трансформаторы
Ток трансформаторы токты өлшейтін орган ретінде қолданылады. Қорғалатын тізбектің немесе объекттің кернеуінен релелік қорғаныс құралдарын оқшаулайды, дискретті өзгеретін трансформациялық коэффициенттерінің әртүрлілігіне байланысты 2-лік орамада токтың стандартты мәнін 5 немесе 1 А қамтамасыз етеді.
Магниттеу токты ескермесек, онда
(4.9)
(4.10)
(4.11)
Мұндағы: I1 – 2-лік ораманың орамдарына сәйкес келетін, біріншілік ток.
Kt – трансформация коэффициенті.
Ток трансформаторы w2>w1 2-лік өлшегіш ораманың қысқа тұйықталу тәртібінде жұмыс істейтін үлкейткіш трансформатор болып табылады. Трансформатор орамасы желіні қамтыған кезде, 1-лік орама желі тармағына қосылады немесе біртұтас орамадан тұрады, яғни, ТА ток көзі ретінде қарастырылады. Жоғары кернеулік бос жүріс және ағын өсуінің пайда болуына, сол арқылы құрылғылардың қызып кетуіне байланысты 2-лік ораманы ажыратуға жол бермейді. Токтық қателік келесі формуламен анықталады
(4.12)
Токтық қателік 1-лік орамадағы токқа тікелей тәуелді: К=I1/I1ном
мұндағы I1 – нақты ток мәні, I1ном- паспорттық (номиналды) мәні. К<10% өсірсек, токтық қателік бірден артады.
Токтық қателік анықталуы келесідей болады:
(4.13)
Токтық қателік I2 және Iнам токтарындағы өзекшенің қанығуынан пайда болатын жоғарғы гармониканың бар екендігін көрсетеді. I1 және I2 фазалар ығысуын бұрыштық қателік сипаттайды.
ТА сұлбаларды қолдану
үшін бұрыш иық қателігі бірнеше градус, токтық
қорғауы 
,
нөлдік тізбекті фильтрді қолданатын токтық
қорғанысы және дифференциалдық қорғанысы пайдаланылады.
Iнам және ТА
сәйкесінше қателігі жүктеменің кедергісіне
тәуелді болғандықтан, 
функциясын көрсететін
қисық еселіктерді пайдалана отырып, 
қамтамасыздандыру немесе кері
есепті шешу арқылы ТА-ның жүктеме кедергісін таңдап
алуға болады.
4.4 ТА-ды толық жұлдызға қосу арқылы қорғау
Сұлба коэффициенті 
. Қандай да
болмасын қысқа тұйықталуда қорғаныс іске
қосылады. Әдетте бұл қорғаныс фаза арлық
немесе бір фазалық қысқа тұйықталуда терең
жерлендірілген бейтарабы бар желілерде қолданылады.
Оқшауланған бейтарабы бар желілерде қолданылмайды, себебі
мұнда тек фаза аралық ҚТ болатындықтан, фазада екі ТА
жеткілікті болады.
4.5 Сурет - ТА-ды толық жұлдызға қосу арқылы қорғау
4.6 суретте осы сұлба үшін әртүрлі ҚТ кезіндегі реле токтарының векторлық диаграммасы көрсетілген.
4.6 Сурет - Әртүрлі ҚТ кезіндегі реле токтарының векторлық диаграммасы
4.5 ТА толық емес жұлдызға қосу арқылы қорғау
Сұлба коэффициенті , фазалар
арасындағы ҚТ-дың барлық ажыратылуын
қамтитындықтан, оқшауланған бейтарабы бар желілерде
кең қолданылады.
В фазасының ҚТ-на әсері жоқ болғандықтан, тек қана фаза аралық ҚТ-дан қорғау ретінде қолданылады.
4.7 Сурет - ТА-ын толық емес жұлдызға қосу арқылы қорғау
4.8 суретте әртүрлі ҚТ-дың В фазасының К(1)-ді қоса алғандағы реле токтарының векторлық диаграммасы көрсетілген.
4.8 Сурет - Токтардың векторлық диаграммасы
Бұл сұлбада 2КА релесі болмайтынын байқаймыз. Бұл жағдайда сұлбаның сезгіштігі толық жұлдыз сұлбасымен салыстырғанда кейбір екі фазалық ҚТ трансформаторының орамы және ток түрлеріндегі сияқты екі есе аз болады.
4.6. ТА-да екі фаза токтарының айырымы арқылы қосылған қорғаныс
4.9 суретте ТА-да екі фаза токтарының айырымы арқылы қосылған қорғаныс көрсетілген.
4.9 Сурет - ТА-да екі фаза токтарының айырымы арқылы қосылған қорғаныс
Бұл сұлбада әртүрлі аттармен ТА қосылады, сондықтан реле арқылы келесі ток өтеді :
осылайша Iв,Iс векторлары 1200
–қа жылжиды. Осыдан сұлба коэффициенті
.
Сұлбаның артықшылығы – қарапайымдылығы. Алайда кемшіліктері де бар:
а) қорғаныстың сезгіштігі, яғни қорғаныс аймағында зақымдалған К(2)АС фазалардағы ток қосындысы, К(2)АВ,ВС токтарынан 2 есе көп;
б) Қорғаныс К(2) 
трансформаторынан
кейін істемейді, себебі Iр=Iа-Iс нөлге тең болып қалады.
с) Қарастырылған сұлбалармен салыстырғанда кейбір К(2) түрлерінде қорғаныс төменгі сезгішті болады.
Мұндай ТА қосылу сұлбасы мен реле 10кВ цехті желілерде кең және де электр қорғаныстың тұтынушылары үшін қолданылады.
ҚТ өлшемінде реле тогының векторлық диаграммасы 4.10 суретте көрсетілген.
4.7. Симметриялы құрылымды фильтрлер арқылы қосылған релелік қорғанысы
Қорғаныс сезгіштігін жоғарылату мақсатымен белгілі бір құрылымдарда ток пайда болуын сипаттайтын реле тогы фаза тогына қосылмай, бөлек симметриялы құраушы токтың үш фаза жүйесіне немесе комбинациялық құрылымдарға қосылады.
Мұндай қосылулар үшін симметриялы құрылымды фильтрлер қолданылады.
Симметриялы ток құраушы реле тогы комбинация тогына қосылады
Iр=К1I1+К2I2+К0I0 ( 4.14)
Мұндағы К1 К2 К0-комплексті түрлендіргіш коэффициенттер фильтрі.
Симметриялы құраушы фильтрлер әртүрлі тәсілдермен орындалады.
4.10. Сурет - Әртүрлі ҚТ үшін реле тоқтарының векторлық диаграммалары
Ең қарапайым нөлдік реттік токтар сүзгіші ТА-ның параллель жалғану сұлбасы болып табылады. Олар не үш ток трансформатор арқылы (4.11 сурет), не арнайы ток трансформатор, ТНП немесе ТНПШ (4.12 сурет) арқылы жасалады.
Сурет 4.11. ТА-ның сүзгіш ретінде параллель қосу сұлбасы
4.12. Сурет - Реленің арнайы ТНП немесе ТНПШ трансформаторлар арқылы сүзгіш ретінде қосу сұлбасы
Бұл жағдайда
.
Осындай сүзгіш арқылы қосылған ток релелердің векторлық диаграммалары 4.13 суретте көрсетілген.
4.13 Сурет - Сүзгіш арқылы қосылған ток реленің векторлық диаграммасы
Бұдан сұлбаның тек жерге тұйықталудан ғана қорғау үшін қолданатынын көруге болады.
Қорытындылар:
а) ТА-ның толық жұлдызша (үшбұрыш) қорғаныс сұлбасы ҚТ –дың барлық түрін байқайды;
б) толық емес жұлдызша сұлбасы және екі фазаның ток айырмасы фаза аралық ҚТ-ды және бірқатар жағдайларда жерге ҚТ-ды байқайды;
в) жерге ҚТ кезінде реленің нөлдік сымға қосылған толық жұлдызша сұлбасы және ТА-ның параллель жалғану сұлбасы қолданылады. Себебі олар нөлдік реттік токтардың сүзгіші болып табылады.
4.8 Бағытталған қуат релесі
Бағытталған
қуат релесі ТНЗ-нің арнайы өлшеуіш органы болып табылады
және индукциялық пен транзисторлық релелер арқылы
жасалуы мүмкін. 4.14-суретте көрсетілген транзисторлық
реленің жұмыс істеу принципін қарастырайық. Бұл
басқарылатын түзеткіште VD диодтармен, комуттаушы тоқпен
жасалатын
түйіспесіз реле болып табылады.
4.14 Сурет - Транзисторлық реленің сұлбасы және жұмыс істеу принципі
Оң жарты периодта
диодтар ашық,
терісте – жабық. Сұлбаның фазалық бұрышқа
сезімталдығын
осындай коммутация қамтамасыз етеді. Шынында да, егер
, диодтар
тогын өткізеді
және
жүктеме
арқылы
орташа тогы
өтеді, нәтижесінде
.
жағдайда
.
Егер
болса,
таңбасын
өзгертеді,
. Осының
нәтижесінде
аралығында
реле НО-ның іске қосылу шамасына байланысты іске қосылады.
Бағытталған қуат релесіне қойылатын негізгі талаптар:
-
реленің
іске қосыла алатын кернеуі
неғұрлым
төмен болу керек;
-
реле
барлық
,
фазалық
ығысуларда
іске
қосылу керек, ҚТ қуатының бағыты шиналардан торапқа
бағытталғанда іске қосылады және керісінше бағытталғанда
істемеу керек;
-
релеге
тек
немесе
әсер еткенде
істемеу керек.
4.9. ТНЗ-нің іске қосылу тогын таңдау, каскадтық іс зонасы және қорғаныстың өлі зонасы
Бағытталған қорғаныстың іске қосылу тогы МТЗ-ға сияқты таңдалады, бұл келесі шарттар:
1) сыртқы ҚТ өшірілгеннен кейін токтардан қайта құру:
;
(4.15)
2) қорғаныстың ісіне қарсы бағытталып өтетін жүктеме тоқтардан қайта құру:
;
(4.16)
3) зақымдалған тораптың қайта қосудан кейінгі өтпелі токтардан қайта құру
;
(4.17)
4) бірдей бағытталған істі ТНЗ-сі бар желінің келісілген участоктары:
,
. (4.18)
Каскадтық іс зонасы 4.15-суретте көрсетілгендей бір қорек көзінен
қоректенетін, ТНЗ тұйықталған желіде жұмыс істегенде қолданылады. ҚТ тогы 5 қорғанысында оның іске қосылу үшін жеткіліксіз болып қалуы мүмкін, бірақ 6 қорғанысы қосылғаннан кейін 5 қорғаныстың тогы үлкейеді де, оның іске қосылуын қамтамасыз етуі мүмкін.
4.15 Сурет - Бір қорек көзі бар тұйықталған желінің сұлбасы
ТНЗ-нің каскадтық іс зонасы – бұл торапты қарама-қарсы жағынан өшіргенге дейін қорғаныс істемейтін қорғалатын торап бөлігінің ұзындығы.
Өлі зона – бұл ҚТ кезінде бағатталған реле қуатына келетін кернеудің жеткіліксіздігінен ТНЗ-нің жұмыс істемейтін тораптың бөлігі.
Ақырғы пысықтауыш реле маңында үш фазалық ҚТ болған кезде орын алады.
Каскадтық іс ТНЗ-дегі тоқтық органның жеткіліксіз сезімталдығымен байланысты, ал өлі зона – бағытталған қуат органның кернеу бойынша жеткіліксіз сезімталдығымен байланысты.
Бұдан:
а) ТНЗ бір қорек көзі бар тұйықталған желіде және қорек көзінің қанша болмасын санында радиалды желілерде селективтікті сақтайды;
б) өлі зона мен каскадтық іс зонаның болуы фаза аралық ҚТ-дан қорғану сенімділігін азайтады;
в) ТНЗ тоқ релесімен қатар арнайы сезімтал элементті қолданады - әртүрлі құрастырылу принциптері бар бағытталған қуат релесі.
4.10 Кедергі релесі
Бағытталмаған немесе бағытталған кернеу релесі ДЗ-дің арнайы өлшеуіш органы болып табылады және индукциялық реле қазіргі кезде транзисторлық реле арқылы жасалады. Бағытталмаған транзисторлар арқылы жасалған кедергі релесінің сұлбасы 4.16суретте көрсетілген. Реле түйіспесіз болып табылады.
4.16 Сурет - Кедергі релесінің сұлбасы
Реледе тоқ және кернеу
трансформаторлар арқылы кіретін тоқ
және кернеу
кірістері бар.
Трансформаторлар балансттық
және
кедергілер арқылы
және
диодтары бар
түзеткіштерді жүктейді. Диодтар регенеративтік түрлі
нөл-орган (НО) жүктемесіне қарсы қосылған. НО
кірісі 100 Гц (Lф, Cф) фильтрмен шунтталған.
Реленің іске қосылу шарты
(4.19)
немесе
.
(4.20)
Кернеу релесінің қойылымы TV отпайкалар көмегімен өзгертіледі.
Тораптардың дистанциялық қорғанысы өндірістік кәсіпорындарында сирек қолданылады.
5 Тораптың дифференциалдық қорғанысы
Көлденең
дифференциалдық қорғаныс тораптың басы мен
соңындағы тоқтардың немесе фазалардың
айырмасының өзгерісін сезіп, олардың шамаларын өлшеуіш
органдардың көмегімен салыстыруға негізделген. Тоқтарды
салыстыратын (5.1сурет) көлденең қорғаныс үшін
реленің іске қосылу тоғы
келесідей
анықталады
.
5.1 Сурет - Тораптың көлденең дифференциалдық қорғанысының сұлбасы
Тораптың қалыпты немесе сыртқы ҚТ тәртібінде (К1) тоқ трансформаторының бірінші реттік орамында тоқтар ағады да, реледегі тоқ айырмасы
.
(5.1)
Ішкі ҚТ (К2) жағдайында реле тоғы
.
(5.2)
Бір қорек көзі және
ішкі ҚТ (К2) жағдайында
және реле тоғы
.
Сыртқы ҚТ-да реле
арқылы ТА характеристикасының алымынан пайда болған баланссыз
тоғы
өтеді
,
(5.3)
мұндағы
,
ТА-ның бірінші
реттік орамға келтірілген магниттелуші тоқтары.
Бірінші реттік ҚТ және өтпелі режимдерде тоқтың өсуі баланссыз тоғын үлкейтеді.
Реленің іске қосылу тоғы баланссыз тоғының максималды шамасынан қалану керек
.
(5.4)
Қорғаныстың сезімталдығы келесідей анықталады
.
(5.5)
Өндірістік кәсіпорындарының салыстырмалы қысқа тарату тораптарында да ТА-лар бір-бірінен алыс орналасады. Қорғаныстың екі Q1 және Q2 ажыратқыштарды да ажырататындықтан, тораптың екі жағында екі ТА орнатылады, сондықтан екінші ретті орамадағы тоқ екі ТА-ға таратылатындықтан, баланс тоғының өсуіне және ҚТ кезінде реледегі тоқтың төмендеуіне әкеледі.
ДФЗ-ның сезімталдығын және қайта салынғыштығын жоғарылату үшін арнайы дифференциалды тежелуімен бірге релелер қанығатын аралық ТА (НТТ) арқылы релені қосу және қорғанысты автоматты дөрекілеу қолданылады.
Көлденең қорғаныс параллельді желілердің бір соңының аттас фазаларының тоқтарын салыстыруға негізделген. 5.2. суретінде көрсетілген параллельді желілердің көлденең қорғанысы үшін реле тоғы Iр= I1B- I2B.
5.2. Сурет - Параллельді желілердің көлденең қорғанысының сұлбасы
Сыртқы қысқа тұйықталу (К1) болғанда реледе баланс еместік тоғы бар болады: Iр=Iнб. Реленің іске қосылу тоғы бойлық кедергіге үйлес анықталады.
Параллельді желілердің біреуінде қысқа тұйықталу (К2) болғанда қорғаныс іске қосылады. Алайда , егер К2 нүктесі желінің соңына қатты ығысқан болса, онда тоқ айырмасының төмендеуі салдарынан Iр тоғы Iср тоғынан кіші болып қалады және қорғаныс іске қосылмайды. Оған қоса көлденең қорғаныс зақымдалған кабельді айқындамайды, демек параллельді желілердің негізгі қорғанысы бола алмайды.
Сұлбаға екі жақты әрекет ететін қуат бағытының құралын енгізу бұл кемшілікті жояды. Желілердің біреуінде қысқа тұйықталу болған кезде қуат бағытының релесі зақымдалған желінің ажыратқышына әсер етуді жүзеге асыруға жағдай туғызады.
Бойлық және көлденең дифференциалдық қорғаныс трансформаторларды, генераторларды, МТҚ-н үйлескен кабельді, параллельді желілерді қорғау үшін СЭС-та кеңінен қолданылады.
6 Жерге тұйықталудан желілерді тоқтық қорғау
6.1 Оқшауланған бейтараптамасы бар тораптардағы жерге бір фазалық қысқа тұйықталу
Қалыптасқан жерге қысқа тұйықталу тоқтарының шамасы желінің бейтараптама режимімен анықталады. Оқшауланған бейтараптамасы бар тораптарда бір фазалы қысқа тұйықталу кезінде орнатылған тоқтардың мәні төмен болады. Доға сөндіретін катушка арқылы жерге қосылған бейтараптамасы бар тораптарда бір фазалы қысқа тұйықталу кезінде болатын тоқтарды едәуір төмендетуге болады.
Бір фазалы қысқа тұйықталулардан қорғайтын тоқтық қорғаныс осындай тораптарда қысқа тұйықталу тоғында пайда болатын жоғары гармоникаларға жауап қайтарады, сондай-ақ құрамында нөлдік реттілік фильтрлері бар бағытталған тоқтық қорғаныс қолданылады.
6.1 Сурет - Оқшауланған бейтараптамасы бар жерге бір фазалық тұйықталу кезіндегі тораптың сұлбасы және кернеулер мен тоқтардың векторлық диаграммалары
6.1.суретте көрсетілген желіде жерге бір фазалық қысқа тұйықталу жағдайында кернеулер мен тоқтардың векторлық диаграммасы орын алады (6.1.сурет), одан шығатыны
І(1)А=І(1)B+І(1)С=
C
(1)B=3CUB=3
CUФ, (6.1.)
U(1)B=UB=Uф=UC(1).
(6.2.)
I(1)A тоғының векторлық диаграммасы тура, нөлдік және кері реттіліктердің тоқтарының жүйесін көрсетіп береді, оған қоса
I(1)A =3I(1)0A=3I(1)0. (6.3.)
U(1)B, U(1)C (6.1.-сурет) кернеулерінің векторлық диаграммасы тура және нөлдік реттіліктің кернеулерінің жүйесін құрайды:
U(1)B=
U(1)C =U(1)0=UФ.
(6.4.)
6.2. Нөлдік реттіліктің кернеуі мен тоғы бойынша қорғаныс
Бір фазалы жерге қысқа тұйықталу кезінде торапта нөлдік реттіліктің кернеуі пайда болады және де ол кернеу қалыпты тәртіпте зақымдалған фаза ие болған шамасы бойынша тең және таңбасы бойынша кері болатын кернеуге тең болады. Бұл фазалық кернеулердің өзгерісі, сондай-ақ нөлдік реттіліктің кернеуінің пайда болуы осындай тұйықталулар туралы сигнализация ретінде қолданылуы мүмкін. 6.2. және 6.3. суреттерінде осындай қорғаныстардың сұлбасы көрсетілген.
6.2. Сурет - Релені жұлдызға қосу кезінде нөлдік реттіліктің кернеуі және тоғы бойынша қорғаныстың сұлбасы
6.3 Сурет - Релені үшбұрышқа қосу кезіндегі нөлдік реттіліктің кернеуі және тоғы бойынша қорғаныстың сұлбасы
Тұйықталу кезінде тоқтар тораптың барлық нүктелерінде шамамен бірдей өзгеретіндіктен, мұндай қорғаныста селективтілік болмайды және кез келген аймақтағы қысқа тұйықталу болған жағдайда тек қана сигнализация үшін қызмет етеді. Бірақ, қарапайым конфигурацияның тораптарында ол фазаның жерге қысқа тұйықталуы кезінде жалғыз қорғаныс болып табылуы мүмкін.
Басқа жағдайда, жерге бір фазалы қысқа тұйықталу кезіндегі тоқты қарастырайық және де бұл тоқта n-желілер үшін нөлдік реттіліктің тоқтары пайда болады. 6.1-6.3 суреттерінен желі үшін шығатыны мынау: I(1)A=3CåUф=3I(1)0å, мұндағы Сå-жерге қатысты тораптың барлық байланысқан элементтерінің сыйымдылығы, Uф-номиналды фазалық кернеу.
n-желілерді жерге бір фазалық қысқа тұйықталу жағдайын қарастырсақ, олардың біреуінде 6.4суретінде көрсетілгендей қысқа тұйықталу орнын 3I(1)0å тоқ көзімен ауыстыруға болады. Осы жағдайда, таратылған желінің сыйымдылығын есептей келе, зақымдалмаған желінің нөлдік реттіліктің тоқтарының эпюры бірдей болады және тоқтар шиналарға бағытталған болады, ал зақымдалған желіде керісінше.
6.4 Сурет - n-желілердің ішіндегі біреуінің жерге бір фазалы қысқа тұйықталуы кезіндегі сұлбасы
Зақымдалмаған желілерде
3I(1)0i=3
CiUф (6.5.)
Мұнда i- желі нөмірі.
Зақымдалған желіде
3I(1)0n=3(Cå-Cn)Uф.
(6.6.)
Нөлдік реттіліктің тоғының үшсымды желіде артуы осы желінің зақымдалуы кезінде, жерге бір фазасының қысқа тұйықталуы кезінде нөлдік реттіліктің сүзгісін трансформаторды (ТНП) орнату кезінде қорғаныс үшін қолданылуы мүмкін.
3I0(1)n
және 3I0(1)1
-ға
жылжыған, ал орны толтырылған және қайта орны толтырылған
тораптарда 
>(Cå- Cn),
соның салдарынан зақымдалған желінің
тоғының бағыты шиналарға қарай бағытталуы
мүмкін, яғни зақымдалмаған желілерде сияқты.
Бұл - берілген қорғаныстың қолданылу облысын
шектейтін кемшілік.
Нөлдік реттіліктің тоқтарының өлшеуіш түрлендіргіші біртрансформаторлық сүзгі- нөлдік реттіліктің трансформатор тоғы болып саналады, ол тороидтық орамасы бар тұйықталған магнитөткізгіштің бейнесін көрсетеді.
6.5. суретінде кабельдің үстіне орнатылған ТНП көрсетілген. Өзек темірдегі магнит ағыны фазалардың ағындарының қосындысына тең
Ф=ФА+ФВ+ФС (6.8.)
6.5 Сурет - Кабельдің үстіне орнатылған нөлдік реттілік тоғының трансформаторы
ТНП-ні симметриялық
орнатқан кезде Ф
тек қана нөлдік реттілік
тоқтарының пайда болуы кезінде ғана.
Реле максималды қуатты тұтынатын келісілген жүктемені алу үшін
Zp=Zнам (6.9.)
Бұл жағдайда реле магниттелуші тоққа тең және ТНП қателігі 50%-ға жуық. Сондықтан мұндай қорғаныс берілген тоққа реттеледі.
Қорғаныстың іске қосылу тоғы келесі формуламен анықталады
Iсз=3КотсКБUФCi,
(6.10.)
мұнда Котс- КБ-сыйымдылық тоғының лақтыру коэффициенті(4¸5),
UФ-номиналды фазалық кернеу.
Қорытындылар: Нөлдік реттіліктің кернеуіне жауап қайтаратын тоқтық қорғаныс селективтілік қабілетіне ие болмағандықтан, әдетте оқшауламаны бақылау үшін пайдаланылады. Ол өте сенімді және шекті қарапайым, бірақ орны толтырылған тораптарда оның қолданылуы тораптың қозғалатын қосындылық сыйымдылық тоғы желінің тоғынан едәуір көп болған кезде мүмкін болады.
7 Желілердің тоқтық қорғаныстарының принципиалды сұлбалары
7.1 Жедел тұрақты тоқтың көзі мен бірге үш сатылы тоқтық қорғаныс
7.1. суретінде желінің тұрақты тоқ көзі мен бірге үш сатылы тоқтық қорғанысының принципиалды сұлбасы көрсетілген.
7.1 Сурет - Үш сатылы тоқтық қорғаныстың оперативті тұрақты тоқ көзімен бірге көрсетілген принципиалды сұлбасы
КА1,КА2 реленің өлшеуіш мүшелерімен бірге бірінші сатысы- уақыт ұстанымсыз тоқ үзiндiсi, КА3,КА4-ң екінші сатысы- тәуелсіз уақыт ұстанымымен үзiндiсi, үшінші саты-тәуелсіз уақыт ұстанымымен максималды тоқ қорғанысы.
Фазалардың тоқтарына релелер толық емес жұлдыздың сұлбасы бойынша өлшеуіш тоқ трансформаторының көмегімен қосылған.
КL7 аралық релесі және КТ9 бен КТ11 уақыт релелері қажетті уақыт ұстанымдарын тудырады.
КА1, КА2 іске қосылған кезде КL7 релесі жұмыс істейді, КТ9 релесі КА3, КА4 іске қосылған кезде жұмыс істейді, ал КТ11 релесі- КА5, КА6 әрекет еткен кезде жұмыс істейді.
КН8, КН10, КН12 көрсеткіштік релелері – қорғаныстың нақты сатысының істеуін көрсетеді.
Қорғаныстың бір сатысының істеуі KL7, KT9, KT11 түйіспелерінің бірі анықталған уақыт ұстанымымен тұйықталады, сәйкесінше көрсеткіш релесін қоздырады және Q қалыпты тұйықталған қосалқы түйіспесі арқылы YAT ажыратқышы орауышының ажыратқышы қорек тізбегін тұйықтайды, индуктивті коммутация кезінде түйіспелердің жанып кетпеуінің алдын алу үшін, ажыратқыш ажырағаннан кейін тізбек ажырауы үшін қолданылады.
7.2 Тоқтық бағытталған қорғаныс
Оперативті тұрақты тоғымен қоректенетін желінің ТБҚ-сының принципиалды сұлбасы 7.2 суретте көрсетілген.
Бірінші дәрежесі – КА1, КА3 реле токтарының іске қосылуы, екіншісі – КW2, KW4 бағытталған қуат релесі болып табылады.
7.2 Сурет - Оперативті тұрақты тоғымен қоректенетін ТБҚ-ның принципиалды сұлбасы
Реле сатысы ток фазасына өлшегіштік ток трансформаторы көмегімен толы емес жұлдызша сұлбасы арқылы қосылған. Сонымен қатар суретте көрсетілгендей KW2, KW4 кернеу орамасы фаза аралық кернеуге кернеу трансформаторы арқылы қосылған. Зақымдалу кезінде тоқтық реле және қуат релесі іске қосыла отырып, КТ5 уақыт релесін қоздырады, соның салдарынан өзінің тәуелсіз уақыт ұстанымы бар түйіспесі КН6 көрсеткіштік релесін және ҮАТ ажыратқышының ажыратқыш орауышын қоздырады. Көрсеткіштік реле ажыратқыштың ажыратылуына сигнал береді.
7.3 СЭС желісіне өндірістік өнеркәсіпте тоқтық қорғанысты таңдаудың ерекшеліктері
СЭС желісін өндірістік өнеркәсіпте қорғаныс құрылғыларын тәжірибелі бапталуы фаза аралық қысқа тұйықталуында салыстырмалы тоқтық қорғаныстарды қолданылуы келесі қорытындылар жасауға рұқсат етеді.
Уақыт ұстанымынсыз тоқ үзіндісінің қолданылуы:
- бір жақты қоректенетін дара КЖ үшін.
МТҚ уақыт ұстанымымен:
- қ.т. тоғының ажыратылуына есептелмеген ажыратқышы бар, біржақты қоректенетін дара реактивтелген ӘЖ, КЖ үшін.
МТҚ ТҮ–мен:
- қ.т. тоғының ажыратылуына есептелген ажыратқышы бар, біржақты
қоректенетін дара реактивтелген ӘЖ, КЖ үшін;
- бір жақты қоректенетін дара ӘЖ үшін.
Дифференциалдық қорғаныс:
- бір ажыратқышпен (көлденеңінен), қосарланған КЖ үшін;
- бір жақты қоректенетін әртүрлі ажыратқыштары (көлденеңінен
бағытталған) бар қосарланған КЖ үшін;
- екі жақты қоректенетін (бойлық) қысқа параллельді желілер үшін.
Тоқтық бағытталған қорғаныс:
- екі жақты қоректенетін сақиналы радиалды желілер үшін.
Максималды тоқ қорғанысы нөлдік тізбекті фильтрлерімен:
- ӘЖ, КЖ үшін нейтралі оқшауланған немесе нейтралі доға сөндіргіш реактор арқылы жерленген бірфазалы жерге тұйықталуынан қорғау үшін.
КЖ-нің жүйелік асқын жүктелуі кезіндегі:
- бір релелі нұсқадағы уақыт ұстанымымен МТҚ.
[1,2] жұмыстарда түрлі қорғаныстық релелердің тәжірибелік сұлбасының қолданылуы келтірілген.
8. Асинхронды және синхронды электр қозғалтқыштардың релелік қорғанысы
8.1 Қозғалтқыштардың қалыпсыз тәртібі және тұйықталу түрлері
Зақымдалудың қауіпті түрі статор орамасының және шығысындағы фаза аралық ҚТ болып саналады. Олар кернеудің төмендеуіне, болаттың және ораманың қирауына алып келеді, соның салдарынан басқа электр қабылдағыштардың жұмысын бұзады, сондықтан олар уақыт ұстанымынсыз ажыратылуы керек.
Зақымдалудың басқа
түрі – статор орамының бір фазасының жерге қысқа
тұйықталуы, олар 3-10 кВ жүйеде аз қауіпті 
. Мұнда қозғалтқыш
қуатына және қ.т. тоғына тәуелді
қорғаныс не сигналға, не ажыратуға әрекет етуі
қажет. Кернеуі 1000 В төмен қозғалтқыштар
үшін ажыратылуы міндетті.
Зақымдалудың үшінші түрі статор орамның тұйықталуы болады, орамда қ.т. тоғы көп болғандықтан, орамның зақымдалуына алып келуі мүмкін. Қиратылу әрекеті аз орам санының тұйықталуында азырақ, ал көп орамның қ.т. тоғы көбірек, байқағандай индуктивтік кедергі орам санының квадратына пропорционалды.
Қорғаныс фунциялары фаза аралық және бір фазалық жерге ҚТ көбінесе бір фазалық тұйықталу қорғанысы қолданылады. Егер бұл қорғаныста уақыт ұстанымы болса, онда фаза аралық тұйықталуды уақыт ұстанымсыз ажыратуды қамтамасыз ететін қосымша қосалқы тоқтық реле орнатылады. Бұл үшін дифференциалды үш фазалы тоқтық қорғаныс қолданылады.
Синхронды қозғалтқыштар қосымша қорғанысты талап етеді:
- қоздырылу тізбегінің үзілуі асинхронды тәртіпке алып келеді;
- қоздырылу тізбегінің жерге тұйықталуынан.
Электр қозғалтқыштардың негізгі қалыпсыз режимдері асқын жүктемемен шақырылған статордағы тоқтар болады. Асқын жүктемедегі тоқтар орамның температурасын өсіруі оқшауламаның тозуының артуына алып келеді. РҚ құрылғыларын таңдау үшін рұқсат етілетін асқын жүктеме уақыты жуықталған формуламен бағаланады
мұндағы, А – коэффициент, КП – іске қосылу тоғының еселігі.
Синхронды қозғалтқыштар үшін қосымша қалыпсыз режимі болып асинхронды режимі, демпферлік орамасы ұзақ ағу тоғына есептелмеген асқын жүктеме кезінде болады.
Қалыпсыз режимнің басқа түрі - фаза үзілісі, жұмыс кезінде қалған фазасы асқын жүктеледі.
8.2 Кернеуі 1000 В төмен және жоғары асинхронды және синхронды қозғалтқыштардың қорғанысы
Кернеуі 1000 В төмен ЭҚ фаза аралық ҚТ және асқын жүктемеден қорғау үшін балқымалы сақтандырғыштар, электромагнитті және жылулық ағытқышы бар автоматты ажыратқыштар қолданылады да соңғылары бір уақытта коммутация функциясын және қорғанысты жүзеге асырады.
8.1 суретте электр қозғалтқыштың қорғаныстық сұлбасы ҚТ қорғанысы үшін КА1, КА2, КА3 тоқтық релелері арқылы жүзеге асырылатын тоқ үзіндісі, фазаның біреуіне қосылған КТ4 уақыт ұстанымы бар тоқтық реле қорғанысы және уақыт релесі қолданылады.
Кез келген реленің істеуі тізбектегі КМ орауышының түйістіргішіне сәйкес түйіспесі ажырайды және ЭҚ жүйеден ажыратылады.
8.1 Сурет - Түйістіргіш арқылы қосылған электрқозғалтқыш қорғанысының принципиалды сұлбасы
Асқын жүктемеден қорғану КА4 және КТ релесін пайдалану арқылы жүзеге асады. Ұзақ асқын жүктеме немесе созылған іске қосу кезінде уақыт релесі іске қосылады және КТ түйіспесімен КМ орауышының тізбегін ажыратады.
Қозғалтқыш қорғанысы сақтандырғыштармен – 50 кВт-қа дейін, ал автоматтармен – 1000 кВт-қа дейін.
Сақтандырғыштармен қорғалу кезінде тоқ қыстырмасы:
– жеңіл іске қосу,
– ауыр іске қосу,
мұнда Іп – ЭҚ-нің іске қосылу тоғы.
Электромагнитті ағытқышы (ток үзіндісі) бар автоматтың ток тағайыншамасы:
Кернеуі 1000 В жоғары электр қозғалтқыштар қорғанысы үшін:
- көп фазалы ҚТ-дан тоқ үзіндісі және дифференциалды қорғаныс
қолданылады;
- жерге тұйықталудан – МТҚ нөлдік тізбектелген сүзгісімен;
- асқын жүктелген тоқтардан – МТҚ.
Синхронды
қозғалтқыштарда асинхронды режімнен қорғау
үшін МТҚ қолданылады және ҚТ қатынасымен
(ҚТҚ) 
1
қозғалтқыштар үшін – МТҚ тәуелді
сипаттамасымен, ал ҚТҚ 0,6 – МТҚ тәуелсіз
сипаттамасымен. Асинхронды режім кезінде соққы тоғынан
сенімді қорғану үшін МТҚ қосымша ұстаным
беруі тиіс.
8.2 Сурет - ҚТҚ1 электр қозғалтқыштың
принципиалды сұлбасы
Өлшеу органы – ТА арқылы КА1, КА2 (РТ-40), КА3 (РТ-80) тоқ релелері кері сымда реле мен толық емес жұлдыз сұлбасы бойынша қосылған. Екі фазалы ҚТ кезінде КА1 (немесе КА2) іске қосылады және қорғаныс KL1 релесі тудыратын тәуелсіз уақыт ұстанымы бар МТҚ сияқты ажыратады. Үш фазалы ҚТ кезінде КА3 іске қосылады – тәуелді ұстанымы бар МТҚ сияқты. KL2 релесі арқылы қосымша баяулату жасалады. Бір фазалы ҚТ қорғанысы ТА3 нөлді тізбектелген тоқ трансформаторында орындалған және КН көрсеткіштік реле көмегімен сигналға жұмыс істейді.
|
|
||||
Қуаты 5000 кВт жоғары ЭҚ статор орамасын ҚТ қорғау үшін міндетті түрде екі фазалы, екі релелі орындалған дифференциалды бойлық қорғанысын қолданады. Мұндай қорғаныстың мысалы 8.3 суретте көрсетілген. Реле ретінде аралық қанығатын трансформаторы бар жай тоқ релелерін (тоқ үзіндісін) немесе арнайы реле тежеуімен қолданады.
Қорғаныс реле тежеуімен қозғалтқыштың іске қосу тоғын, сыртқы ҚТ-ның қорғанысын автоматты тереңдету үшін және ішкі ҚТ кезінде жоғарғы сезімділікті сақтауға рұқсат етеді.
Статор орамасын бір фазалы жерге ҚТ-дан қорғау үшін ҚТ тоғы 10 А көп, қуаты 2000 кВт төмен қозғалтқыштар үшін ҚТ тоғы 5 А жоғары, қуаты 2000 кВт жоғары қозғалтқыштар үшін міндетті түрде, ТНП бір орамды трансформаторда сүзгі қолданатын тоғы нөлдік тізбектелген қорғанысы қолданылады.
Синхронды қозғалтқыш үшін қорғаныс қозғалтқышты ажыратуға және өрісті сөндіру автоматына әрекет етеді. Қорғаныс екі фазалы жерге ҚТ кезінде уақыт ұстанымсыз (КА1 релесі) және бір фазалы ҚТ кезінде уақыт ұстанымы (КА релесі) арқылы жұмыс істейді.
Сезімталдық реленің бірінші сатысы (КА) ретінде тұрақты оперативті тоқ тізбегінен қоректенетін транзисторлық релесі қолданылады.
Кернеуі 1000 В төмен асинхронды қозғалтқыштарды асқын жүктелуден қорғау тоқтық және жылулық релелердің (немесе олардың бірлескен қиыстыруларымен) қолдануымен іске асырылады және олар фаза үзілісінен тоқтық қорғаныс кезінде кернеу релесіне орындалатын сақтандырғыш көмегімен жиі бірлесіп қорғалады. 8.5суретте магниттік іске қосуының қолдануымен бірлескен қорғаныстың осындай сұлбасы келтірілген.
8.5 Сурет - Фаза үзілісінің қорғануымен бірлескен кернеуі 1000 В асинхронды қозғалтқыштың асқын жүктелуінің қорғанысының принципиалды сұлбасы
KST1, KST2 жылулық (әдетте биметалдық) релелері өзінің түйіспелерімен температураның артуы кезінде іске қосқыш КМ катушкасының тізбегін ажыратады және қозғалтқышты сөндіріп тастайды.
Жылулық реленің, оның қосылуының тәсіліне байланысты номиналды тоғын Ін.жр келесі формула бойынша таңдайды
мұндағы - Iд ном қозғалтқыш фазасындағы номиналды ток, Кт – ток трансформаторының номиналды тогы.
Фаза үзіліс релесі – кернеу релелері КН1, КН2, КН3 сақтандырғыштың балқыма пластинасы күйгеннен кейін қосылып двигательді өшіреді.
Кернеуі 1000В-тан жоғары асинхронды двигательдерді асқын жүктелуден әдетте жылу релелері емес, уақыт ұстанымы бар токты релелер қорғайды. Фаза үзілуден қорғауды арнайы кері тізбекті ток фильтр (КТТФ) арқылы қорғайды. 8.6суретте. кернеуі 1000В-тан жоғары асинхронды двигательді қорғау сұлбасы көрсетілген.
8.6 Сурет - Кернеуі 1000В жоғары асинхронды қозғалтқышты асқын жүктеуден қорғау сұлбасы
Фазаның ток айырымдары және КА1 релеге қосылған ТА1 ток трансформаторы өзінің түйіспелерімен ажыратуға сигнал беру арқылы асқын жүктелуден қорғайды.
Әртүрлі фазаларға
қосылған ТА2 ток трансформаторы фаза үзілуден
қорғайды. Жүктеме ретінде КТТФ элементтері шығыс
кернеуі теңескен кезде, трансформатордың нормальды режимдегі IС
және IА фаза ауытқуларын, фаза үзілгенде 
көрсетеді.
Осының нәтижесінде поляризацияланған реленің токтары
бірінші жағдайда I1 = I2 = 0, екінші жағдайда
I1 = I2 
0, КЛ1 релесі іске қосылып,
уақыт ұстанымынсыз қозғалтқышты өшіреді.
TL автотрансформаторы сезімталдылықты өзгертуге арналған. Бұл сұлба кернеудің синусоидалдығын қажет етіп, қоректену желісіндегі жоғары гармоникаларға сезімтал болады.
8.7 суретте қозғалтқыштар қосылған қоректену желісіндегі шығындардан қорғаныс сұлбасы көрсетілген.
8.7 Сурет - Кернеу шығынынан топтастырылған қорғаныс
KV1, KV2, KV3 минималды кернеу релелері сезгіш органдар болып табылады. Қорғаныс 0,5 және 5 с. тәуелсіз екі сатылы уақыт ұстанымынсыз КТ релесіне қойылады. Зарядтау құрылғыларынан қайта зарядталатын конденсаторлар оперативті токтың көзі болып табылады. Барлық фазаларда кернеу төмендегенде қорғаныс қосылады, КТ қосылып, КТ контакт уақыт ұстанымы 0,5с КL1 қосады.
Бұл тарауда электр қозғалтқышты қорғаудың негізгі сұлбалары көрсетілген. [1] жұмыста қорғаныстың одан да күрделі сұлбалары келтірілген.
9 Трансформаторларды қорғау
9.1 Зақымдалу түрлері, нормальді емес режимдер және трансформатордың әртүрлі қосылу сұлбаларындағы ҚТ токтары
Трансформатордың қауіпті зақымдалудың түрлеріне шығысындағы фаза аралық және орамалардағы ҚТ, жерге бір фазалы және орамдарындағы ҚТ тоғы жатады.
Желідегі қорғаныстар трансформатордың төменгі кернеу орамаларындағы ҚТ сезімтал болу қажеттігінен ҚТ кезіндегі трансформатордың жоғарғы кернеу орамаларындағы токтарды анықтау міндеті туады.
9.1 Сурет – Үш фазалы
трансформатордың 
қосылу сұлбасы
9.1 суреттегі қосылу сұлбасы
үшін
(9.1)
мұндағы n=w1/wY
Сол себепті,
(9.2)
К(3) зақымдалу:
ТКО токтар: 
(9.3)
ЖКО токтар: 
(9.4)
Векторлық диаграмма 9.2 суретте келтірілген.
9.2 Сурет - К(3) зақымдалу үшін векторлық диаграмма
K(2) зақымдалу:
ТКО токтар: 
(9.5)
ЖКО токтар:
(9.6)
Векторлық диаграммасы 9.3 суретте келтірілген
9.3 Сурет - K(2) зақымдалу кезіндегі векторлық диаграмма
К(1) зақымдалу:
ТКО токтар: 
ЖКО токтар: 
(9.7)
Векторлық диаграммасы 9.4 суретте келтірілген
9.4 Сурет - K(1) зақымдалу кезіндегі векторлық диаграмма
Трансформатордың қарсы қосу сұлбасы үшін келесі өрнектерді алуға болады.
(9.8)
К(3) зақымдалу:
ТКО токтар:
ЖКО токтар:
(9.9)
Векторлық диаграммасы 9.5 суретте келтірілген.
9.5 Сурет - Трансформатордың қарсы қосылған сұлбасы үшін К(3) зақымдалу кезіндегі векторлық диаграмма
К(2) зақымдалу:
ТКО токтар:
(9.10)
ЖКО токтар:
Векторлық диаграмма 9.6 суретте келтірілген.
9.6 Сурет - Трансформатордың қарсы қосылған сұлбасы үшін К(2) зақымдалу кезіндегі векторлық диаграмма
Сұлбасы 
жалғанған
трансформатордың төменгі кернеу орамаларында бір фазалы ҚТ
болғанда токтардың мәндері
(9.11)
(9.12)
9.7 Сурет - жалғанған
трансформатордың қосылу сұлбасы және К(1)
векторлық диаграммасы
Әдетте, есептеуді жуықтау формуласымен жүргізеді
(9.13)
Мұндағы
- ТКО номиналды кернеу,
- ҚТ кезіндегі
транзистордың есептелінген кедергісі.
9.2 Трансформаторды қорғау түрлері
Жалпы трансформаторлардың келесідей қорғау түрлері болады:
1. Дифференциалды тоқтық қорғаныс түрінде қуатты трансформаторлар үшін
орындалатын уақыт ұстанымынсыз өшіруге жұмыс істейтін қысқа тұйықталудан қорғау;
2. Сатылы уақыт ұстанымы арқылы жұмыс істейтін қысқа тұйықталудан
қорғау қуаты аз трансформаторлар үшін орындалады;
3. Сыртқы қысқа тұйықталу тогынан қорғау үзiндiсi, кейде уақыт
ұстанымымен қашықтық қорғаныс ретінде орындалады. Ол қуаты аз трансформаторлар үшін негізгі қорғаныс түрі болып табылады;
4. Орауыштың бұзылуы кезінде өшу сигналына немесе май деңгейінің
төмендеуі сигналына жұмыс жасайтын арнайы газдық реледе орындалатын газдық қорғаныс;
5. Трансформатордың өшу сигналына жұмыс жасайтын және максималдық
тоқ релесінде орындалатын асқын жүктелуден қорғаныс.
Қуаты аз трансформаторларды қорғау (750кВА, 10кВ, 3200кВА, 35кВ-қа дейін), сонымен бірге цех трансформаторларын қорғау сақтандырғыштармен жабдықталған жүктеме ажыратқыштарының көмегімен іске асырылады. ВНТЭМ-10 электромагниттік қашықтық жетекті жүктеменің ажыратқышын пайдалану арқылы трансформаторды қорғау сұлбасы 9.8суретте көрсетілген. Сақтандырғыш қыстырғысының тоғы магниттелу тогының лақтырылуынан құрылуы есебімен таңдалынады
(9.14)
9.8 Сурет - ВНТЭМ-10 қолдану арқылы трансформаторды қорғау сұлбасы
Аз және орташа қуатты трансформаторларды қорғау уақыт ұстамынсыз ток үзiндiсi жоғарғы кернеу жағындағы ҚТ-дан ажыратқышқа дейінгі қорғаныс үшін қолданылады.
РТМ тура әсер ететін реленің қорғау сұлбасы 9.9 суретте көрсетілген. Реле өзінің соққышымен Q1 өшуіне әсер етеді. Біруақытта РТМ түйіспесінің тұйықталуы мен Q2 өшуіне импульс беріледі.
ТА байланысының сұлбасы әсіресе былай Y/Y трансформаторының орауышының қосылу сұлбалары үшін екі фаза токтарының айырымына және кері өткізгішті релелі толық емес жұлдызшалы сұлба бойынша Y/Δ қосылу сұлбасы үшін.
Дегенмен бұл қорғаныс төменгі кернеу жағындағы ҚТ –ды елемейді. Сонда да газдық қорғаныспен үйлесімінде бұл сұлба жалғыз (5000 кВА дейінгі) және параллельді жұмыс жасайтын (10000 кВА дейінгі) трансформаторлардың негізгі қорғанысы болуы мүмкін.
9.9 Сурет - Тура бағыттағы РТМ релесін пайдалану арқылы қорғау сұлбасы
Трансформаторларды сыртқы ҚТ-дан және асқын жүктелуден қорғау үшін 9.10 суретте көрсетілген құрама қосу органы бар сұлба қолданылады.
9.10. Сурет - Құрама қосу органы бар трансформаторларды сыртқы ҚТ-дан және асқын жүктелуден қорғау сұлбасы
Қосу органы ретінде кернеу сүзбесі арқылы кері реттілік қосылған KV1 максималь кернеу релесі және KV2 минималь кернеу релесі қызмет етеді. Минималь кернеу релесі асқын жүктелу тоғынан қорғауды жасауға мүмкіндік береді, тек қана үш фазалық ҚТ кезіндегі қорғаныстың сезімталдылығын анықтайды. KV1 релесі арқасында сұлбаның трансформатор орауыштарының байланысу тобына тәуелсіз екі фазалық ҚТ-да жоғары сезімталдылығы бар. KV1 симметриялық емес ҚТ кезінде іске қосыла отырып, KV2-нің іске қосылуын және тіпті фаза аралық қалдық кернеу кезінде де КТ уақыт релесінің қосылуын тудырады. Сұлба екі сатылы болып орындалған: 1 – саты. (КА1, КА2) – ток үзiндiсi, екіншісі – уақыт ұстамымен максимальды тоқтық қорғаныс (KV1, KV2, КТ).
Жерлестірілген бейтарап сымды жұлдызша-жұлдызша, жұлдызша-нөл байланыстағы орауышы бар цех тораптарындағы трансформаторларды қорғау үшін 9.11 суретіндегі сұлба кең қолданылады.
9.11 Сурет - Y-Y-0 байланыстағы орауышы бар цех тораптарындағы трансформаторларды қорғау сұлбасы
Төмен кернеу
жағындағы бір фазалық ҚТ жағдайында төмен
кернеу жағындағы тоқ 
тең болады.
Мұндағы: Х1Т, Х0Т – тура және кері реттіліктегі кернеу.
100-1000 кВА трансформаторлары үшін
Х0Т
Х1Т болса, онда ол тоқ жоғарғы кернеу
жағындағы МТҚ (МТЗ) жұмысы үшін жеткіліксіз. 9.11
суретіндегі сұлба төменгі кернеу жағындағы бір
фазалық ҚТ-дан қорғануға арналған
және жүктеменің симметриясы кезінде қалыпты режимде
нөлге тең болатын бейтарап сымдағы тоқты сезеді.
Трансформатордың газдық қорғанысы орауыштағы ҚТ, болаттың өртенуі кезінде майдан газдың бөлінуін және май деңгейінің төмендеуін сезетін арнайы релені пайдаланумен орындалады. Газдық реленің құрылымы 9.12 суретте көрсетілген.
9.12. Сурет - Газдық реле құрылымы
Реле екі кеседен (чашка) тұрады. Шарнирде айналатын екі чашкадан (1, 2) тұрады. Чашкалар түйіспелермен (5) жабдықталған және серіппелерде (4) ілінген. Қауырсын 3 газ көбіршіктерінің өтуін сезеді.
Май ағынында (трансформатордың негізгі багын кеңейткішпен қосатын құбыр өткізгіште) орналасқан төменгі чашка газ көпіршіктерінің сағат тілімен бағыттас бұрылуымен және сәйкесінше түйіспелердің тұйықталуымен өтуін сезеді.
Ағыннан тысқары тоқыраулы зонада орналасқан жоғарғы чашка осы зонадағы газдың ақырын толуын сезеді. Екі чашкада қалған майдың әсерінен чашкалардың бұрылуы кезінде түйіспелердің тұйықталуынан май деңгейінің төмендеуі кезінде іске қосылады.
Газдық релені қолдану арқылы трансформаторды қорғау сұлбасы 9.13 суретте келтірілген.
9.13 Сурет - Газдық релені қолдану арқылы трансформаторларды қорғау сұлбасы
KG1-ң іске қосылуы сигнал береді. KG2-ң іске қосылуы сигналға КН-ң қозуына және жоғарғы кернеу Q1 жағындағы YAT1 ажыратқышының блок-түйіспесі ажыраған кезде YAT2 өшу уақытына КL2 түйіспесімен блокталатын КL-ң қозуына алып келеді.
Бірақ трансформатордың газдық қорғанысы тек трансформатордың ішіндегі бұзылуды ғана сезеді және негізгі қорғаныс бола алмайды.
Газдық қорғаныс қуаты 7500 кВА-ден жоғары трансформаторлар үшін және барлық цех трансформаторлары үшін міндетті болып табылады.
Трансформатордың дифференциалды тоқтық қорғанысы негізгі қорғаныс болып табылады және желі үшін көрсетілгендей ұқсас түрде орындалады.
Трансформатордың дифференциалды қорғанысының принципі 9.14 суреттегі сұлбада көрсетілген.
9.14 Сурет - Трансформаторды дифференциалды қорғанысы
Қорғаныс объектісі ретінде трансформатордың ерекшеліктері төмендегідей:
1. Трансформатордың қосылуы және өшірілуі кезінде едәуір сызықты емес
индуктивтіліктің коммутациялық процесімен байланысты тоқтың лақтырылуы болады;
2. Трансформаторлардың қосылу топтарына және тоқтардың теңсіздігіне
тәуелді тоқтарының фазалық ығысуы болады;
3. Трансформация коэффициенті бар трансформатор жағдайында тоқтардың
теңсіздігі айнымалы шама болып табылады;
4. Тоқ трансформаторлары жоғарғы кернеу және төменгі кернеу жақтарында
орнатылатын болса, онда олар қосылу сұлбалары бойынша әртүрлі, әр типті болады және әртүрлі жүктемелі болады, трансформация коэффициенті дискретті түрде өзгеруі мүмкін.
Бұл жағдайлар дифференциальды қорғаныстың жоғары сезімталдылығын қамтамасыз ету үшін құрудың әртүрлі әдістерін және сұлбалық шешімдерін қолдану арқылы қорғанысты қолдануды талап етеді. Трансформатордың дифференциалды қорғанысының сұлбасы және тоқтың векторлық диаграммалары 9.15, 9.16 суреттерде көрсетілген. ТА1 трансформаторының орауыштары үшбұрыш болып, ТА2 трансформаторынікі жұлдызша жалғанған.
9.15 Сурет - Трансформаторды дифференциалды қорғаныс сұлбасы
Әртүрлі кернеулердің фазалық ығысуы кезінде тоқ трансформаторларының екінші ретті орауыштары жоғарғы кернеу (ТА1) жағында үшбұрыш болып, ал төменгі кернеу (ТА2) жағында жұлдызша жалғанған. Трансформация коэффициентінің теңдеуі келесі қатынастарды орындауға мүмкіндік береді
(9.16)
Орауыштары Y/Δ жалғанған көрсетілген трансформатор үшін
(9.17)
мұндағы n – трансформация коэффициенті.
Орауыштары Y/ Y жалғанған трансформатор үшін
(9.18)
Уақыт ұстанымынсыз дифференциалды қорғаныстың мұндай түрі РТД релесінде жиі қолданылатын дифференциалды тоқ үзiндiсi болып табылады.
Сезімталдылығын жоғарылату үшін аралық қанықтыратын трансформаторлар релесі және жоғарыда қаралған тежелу релелері қолданылады.
Қорғалатын трансформатордың номиналды тоқтары номиналды қуат бойынша анықталады
- жұлдызша жағынан,
(9.19)
- үшбұрыш болып жағынан
9.16. Сурет - Токтың векторлық диаграммасы
ТА-ның трансформаторлық
коэффициенті қорғаныстың иініндегі токтар теңдігі шарты
бойынша таңдалады. Мұнда, ТА1 трансформаторының 
ұшбұрыш
болып жалғанғандықтан,
-екінші ретті тогынан есе көп болатынын ескеру
керек. Номиналды тогы 5А болғанда,ТА1-дің трансформация коэффициенті
мынаған тең деп аламыз
Мұндағы 
-трансформатордың Y-ша
жалғанған Т-орамының номиналды тогы.
ТА2-нің трансформация коэффициенті мынаған тең
,
Өйткені бұл коэффициенттер өлшеуіш трансформаторының номиналды токтар шкаласының жақын мәнін алады, сонда (9.16) теңдігі баланстағы емес токпен тудырылған белгілі бір қателікпен орындалады
f>5%-болғанда токты түзету үшін автотрансформаторлар қолданады.
Дифференциалды қорғаныс ТА1,ТА2 арасындағы зонада трансформоторды өшіруді қамтамасыз етеді. Қорғаныс параллель жұмыс істейтін жалғыз трансформаторлар үшін қуаты 7400 кВА дан жоғары және 5600 кВА ғы трансформаторларға міндетті. Қуаты 1000-5000кВА трансформаторлары үшін қорғаныс міндетті, егер МТҚ және ток үзінділерінің уақыты 0,5 с болып, газ қорғанысы жоқ болса.
Онда қарапайым дифференциалды қорғаныс –дифференциалды ток үзіндісіне нұсқау жасау керек.
9.17 Сурет - Трансформатордың дифференциалды бойлық қорғанысы, ток үзіндісінің кең таралған принципиалды сұлбасы
Мазмұны.
Алғысөз…………………………………………………………………....…….....3
1 Электрмен жабдықтау жүйесінің релелік қорғанысы және автоматика құрылғыларын құрастырудың тағайындалуы, негізгі талаптары және принциптері .……..................................4
2 Желідегі фаза аралық қысқа тұйықталу түрлері және қысқа тұйықталу тоғы…….7
3 Тоқтық қорғаныстың элементтері мен құрылғылары.…….......8
3.1 Сақтандырғыш…………………………………………………………......…..9
3.2 Автоматтық ажыратқыштар…………………………………………….....…….........................12
3.3 Реле тоқтық қорғаныс ретінде…………………………………………........…...........................................14
4 Желінің тоқтық қорғанысы………………………………………….……........................................20
4.1 Максималды тоқтық қорғанысы……………………….....................…....................................................20
4.2 Арналы ток үзіндісі.....………………….....………………………………...….........................22
4.3 Релелік қорғаныс құралдарындағы ток трансформаторлары..................23
4.4 ТА-ды толық жұлдызға қосу арқылы қорғау.….......................25
4.5 ТА толық емес жұлдызға қосу арқылы қорғау…...................26
4.6 ТА-да екі фаза токтарының айырымы арқылы қосылған қорғаныс........................27
4.7 Симметриялы құрылымды фильтрлер арқылы қосылған релелік қорғаны……..........28
4.8 Бағытталған қуат релесі…………………………………………..............….......................................30
4.9 ТНЗ Іске қосылу тоғын таңдау, каскаттық іс-әрекет аймағы және өлі
аймақ қорғанысы……………………………….............……………………....................31
4.10 Кедергі релесі………………………………………….........................……........................32
5 Желінің дифференциалдық қорғанысы…….........34
6 Жерге тұйықталудан желілерді тоқтық қорғау................36
6.1 Оқшауланған бейтараптамасы бар тораптардағы жерге бір фазалық қысқа тұйықталу….........36
6.2 Нөлдік реттіліктің кернеуі мен тоғы бойынша қорғаныс...….........37
7 Желілердің тоқтық қорғаныстарының принципиалды сұлбалары…........40
7.1 Жедел тұрақты тоқтың көзі мен бірге үш сатылы тоқтық қорғаныс…,…........40
7.2 Тоқтық бағытталған қорғаныс....……………................................…........................................................41
7.3 СЭС желісіне өндірістік өнеркәсіпте тоқтық қорғанысты таңдаудың ерекшеліктері…..........41
8 Асинхронды және синхронды электр қозғалтқыштардың релелік қорғанысы.….......42
8.1 Қозғалтқыштардың қалыпсыз тәртібі және тұйықталу түрлері.…......42
8.2 Кернеуі 1000 В төмен және жоғары асинхронды және синхронды қозғалтқыштардың қорғанысы…......43
9 Трансформаторларды қорғау………………………………........................................................................49
9.1 Зақымдалу түрлері, нормальді емес режимдер және трансформатордың әртүрлі қосылу сұлбаларындағы ҚТ токтары……..............................................................................................................49
9.2 Трансформаторды қорғау түрлері……………………….………....……..........................................................53
Әдебиеттер тізімі
1. Андреев В.А. Релейная защита, автоматика и телемеханика в системах электроснабжения: Учебник. – 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш.шк., 1985. – 391 с.
2. Кривенков В.В., Новелла В.Н., Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебн.пособие для вузов. – М.: Энергоиздат, 1981. – 328с.
3. Шмурьев В.Я. Цифровые реле защиты. – М.: НТФ «Энергопрогресс». Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик»; Вып. 1(4) 1999., - 54 с.