Примеры расчета релейной защиты

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА  
РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ 
 
Утверждено Редакционно-издательским советом университета  
в качестве учебного пособия 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
НОВОСИБИРСК 
2018 

 

УДК 621.316.925(075.8) 
        П 765 

Коллектив авторов: 

В.А. Давыдов, А.А. Осинцев,  
А.И. Щеглов, А.С. Трофимов 
 

Рецензенты: 

канд. техн. наук О.В. Танфильев 
канд. техн. наук  Д.В. Армеев 
 
Работа подготовлена кафедрой электрических станций  
для студентов факультета энергетики, обучающихся по программе  
подготовки бакалавров дневной и заочной формы по направлению  
«Электроэнергетика и электротехника» 
 
 
П 765   
Примеры расчета релейной защиты: учебное пособие / 
В.А. Давыдов, А.А. Осинцев, А.И. Щеглов, А.С. Трофимов. – 
Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2018. – 92 с. 

ISBN 978-5-7782-3783-4 

Приведены задачи по расчету релейной защиты наиболее распространенных элементов энергосистем. Эти задачи в течение нескольких лет использовались на практических занятиях по дисциплине 
«Релейная защита и автоматика» для студентов, обучающихся по 
направлению «Электроэнергетика и электротехника». Примеры, приведенные в пособии, будут полезны при выполнении лабораторных и 
расчетно-графических работ указанного курса. Все расчеты снабжены 
пояснениями, которые помогут студентам в усвоении изучаемого материала. Настоящее пособие будет особенно полезно студентам заочной формы обучения. 
 
УДК 621.316.925(075.8) 
 
 
ISBN 978-5-7782-3783-4  
 
 
 
 
 
© Коллектив авторов, 2018 
© Новосибирский государственный  
    технический университет, 2018 

 

ВВЕДЕНИЕ 

Релейная защита и автоматика всегда обеспечивали и обеспечивают безаварийную работу энергосистем. В настоящее время, когда 
функции управления и защиты возлагаются на мощные компьютерные 
комплексы, может сложиться впечатление, что нет уже той релейной 
защиты и автоматики, которая много лет разрабатывалась и внедрялась 
в наши энергосистемы. Однако такое мнение ошибочно. Проблемы и 
способы их решения в большинстве случаев остались те же. Это касается и принципов действия релейной защиты, и проблем с получением 
точной информации о процессах в электрических сетях и способах 
управления этими процессами. Просто в большинстве случаев эти задачи закладываются в программу терминала шкафа релейной защиты и 
автоматики. Поэтому без понимания способов решения простейших 
задач невозможно составить программу управления с помощью микропроцессорных терминалов. 
В настоящей работе приведены решения самых простых задач, связанных с защитой высоковольтных линий и трансформаторов на базе 
электромеханических устройств и с помощью микроэлектроники. Особое внимание уделено способам изображения схем релейной защиты, 
выбору и проверке трансформаторов тока, питающих устройства релейной защиты. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

1. ИЗОБРАЖЕНИЕ СХЕМ РЕЛЕЙНОЙ  
ЗАЩИТЫ НА ЧЕРТЕЖАХ 

1.1. РЕЛЕ И ИХ РАЗНОВИДНОСТИ 

В технике релейной защиты термином «реле» обычно обозначают 
[2] автоматически действующий аппарат, предназначенный при заданном значении воздействующей величины, характеризующей определенные внешние явления, производить скачкообразное изменение в 
управляемых системах (как правило, в электрических цепях управления или сигнализации). 
Признаком появления КЗ может служить возрастание тока I, понижение напряжения U и уменьшение сопротивления защищаемого 
участка, характеризуемого отношением напряжения к току z = U / I в 
месте установки защиты. 
В соответствии с этим в качестве реагирующих реле применяют: 
 токовые реле, реагирующие на величину тока; 
 реле напряжения, реагирующие на величину напряжения: 
 реле сопротивления, реагирующие на величину сопротивления. 
В сочетании с указанными реле часто применяют реле мощности, 
реагирующие на направление (знак) мощности КЗ. 
Реле, действующие при возрастании величины, на которую они реагируют, называются максимальными, а реле, работающие при уменьшении этой величины, – минимальными.  
На рис. 1.1 показана проходная (релейная) характеристика реле, реагирующая на увеличение контролируемого параметра. Отношение 
параметра возврата к параметру срабатывания реле носит название ко
эффициента возврата реле 
в
в
ср

X
K
X










. 

Реле можно подразделить на две группы: основные, реагирующие 
на повреждения, и вспомогательные, действующие по команде первых 
и используемые в логической части схемы. 

 
                        а                                                            б 

Рис. 1.1. Реле (а) и релейная характеристика (б) 

К числу вспомогательных реле относятся: реле времени, служащие 
для замедления действия защиты; реле указательные – для сигнализации и фиксирования действия защиты; реле промежуточные, передающие действие основных реле на отключение выключателей и служащие для взаимной связи между элементами защиты. 
Каждое реле имеет свой буквенный код. В табл. 1.1 приведены основные реле и их буквенные коды. 
 

Т а б л и ц а  1.1 

Наименование реле 
Буквенные коды реле 

Реле:  
 

   тока 
КА 

   напряжения 
KV 

   указательное 
KH 

   частоты 
KF 

   сопротивления 
KZ 

   промежуточное 
KL 

   мощности 
KW 

   времени 
KT 

О к о н ч а н и е  т а б л .  1.1 

Наименование реле 
Буквенные коды реле 

Электромагнит: 
YA 

   включения 
YAC 

   отключения 
YAT 

Фильтр: 
Z 

   тока 
ZA 

   напряжения 
ZV 

   частотный 
ZF 

Фильтр-реле: 
 

   тока 
KAZ 

   напряжения 
KVZ 

Реле тока с торможением 
KAW 

Реле тока с насыщающимся ТТ 
KAT 

1.2. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 

Изображения реле и его отдельных элементов на схемах регламентируются государственными стандартами и прежде всего определяются его элементной базой. Реле подразделяются на электромеханические (с подвижными элементами) и статические (полупроводниковые и 
с использованием микропроцессорной техники). Микропроцессорные 
(программные) защиты характеризуются алгоритмами их функционирования и выполненными для них программами. Защиты на электромеханической и полупроводниковой элементной базе тоже можно характеризовать алгоритмами их функционирования, которые описываются соответствующими аналитическими выражениями, но более 
удобно использовать схемы этих защит. 
Положение контактов реле, а также контактов других коммутационных аппаратов на принципиальных схемах РЗ соответствует обесточенному состоянию аппарата. Контакты классифицируются по выполняемым ими функциям в электрических цепях при переходе реле из 
обесточенного состояния в новое состояние, обусловленное подачей на 
него достаточного по значению управляющего воздействия. 
В технике РЗ различают контакты (табл. 1.2): 
 замыкающие без выдержки времени, с выдержкой времени на 
замыкание, с выдержкой времени на замыкание и размыкание; 

 размыкающие контакты с теми же временными характеристиками; 
 переключающие контакты. 
 

Т а б л и ц а  1.2 

Наименование 
Обозначение 

Обмотка реле: 
 

однообмоточных 

 

двухобмоточных 

 

Контакты: 
 

замыкающие без выдержки времени 
 

с выдержкой времени на замыкание 

 

с выдержкой времени на размыкание 

 

с выдержкой времени на замыкание и размыкание 
 

размыкающий без выдержки времени 
 

с выдержкой времени на размыкание 

 

с выдержкой времени на замыкание 
 

с выдержкой времени на размыкание и замыкание 
 

Контакты реле переключающие: 
 

с размыканием цепи 
 

без размыкания цепи 
 

Контакты реле, замыкающие кратковременно (импульсные): 
 

быстродействующие проскальзывающие 
 

с выдержкой времени проскальзывающие 
 

О к о н ч а н и е  т а б л .  1.2 

Наименование 
Обозначение 

Контакты без самовозврата (указательные 
реле): 
 

замыкающий 
 

размыкающий 
 

 

1.3. ИЗОБРАЖЕНИЕ СХЕМ РЗ НА ЧЕРТЕЖАХ 

В зависимости от назначения применяются три типа основных видов схем РЗ: принципиальные, монтажные и структурные. 
Принципиальные схемы РЗ и цепей управления выключателями 
могут выполняться развернутыми или совмещенными. В первом случае схемы выполняются по отдельным цепям: тока, напряжения, оперативного тока, сигнализации и т. д. В этих схемах реле и другие аппараты показывают в развернутом виде, т. е. обмотки реле изображаются 
в одной части схемы, контакты – в другой и т. д. Схемы внутренних 
соединений реле, их зажимы и источники оперативного тока на принципиальных схемах не показывают. Совмещенные принципиальные схемы 
РЗ выполняют совместно на одном чертеже со схемами соединений первичной цепи, что позволяет наиболее наглядно оценить связь между реле и другими аппаратами и последовательность их действия [7]. Однако 
в схемах сложных устройств релейной защиты и автоматики количество 
реле и соединений значительно возрастает, следовательно, снижается 
наглядность совмещенных схем. В последнее время используют только 
принципиальные развернутые схемы. 
В качестве примера на рис. 1.2 и 1.3 приведены соответственно 
совмещенная и развернутая принципиальные схемы максимальной токовой защиты с комбинированным пуском напряжения, выполненной 
на электромеханической элементной базе. 
Монтажные схемы представляют собой рабочие чертежи, по которым производится монтаж панелей РЗ, автоматики, управления, сигнализации и др. На монтажных схемах реле приборы располагаются, как 
на панели, и маркируются. Монтажные схемы, на которых отражены 
все фактические соединения, выполняются при монтаже и наладке, 
называются исполнительными. 

Рис. 1.2. Совмещенная схема максимальной токовой защиты с комбинированным пуском напряжения 

а                                                             б 

 

+
_

KV1

KT

KA1

KA2

KA3

KН1
KL
KT

KL
KН2
YAT
SQ

 
в 

Рис. 1.3. Развернутая принципиальная схема максимальной токовой 
защиты с комбинированным пуском по напряжению: 

 а – токовые цепи; б – цепи напряжения; в – оперативные цепи 

Структурные схемы применяются для пояснения общей структуры 
устройств РЗ и автоматики без выделения отдельных реле и других 
аппаратов. Они изображаются не с помощью приведенных выше 
условных обозначений, а в виде целых узлов или органов устройства и 
взаимных связей между ними. Узлы и органы обычно обозначаются 
прямоугольниками, в которые помещаются надписи или условные индексы, поясняющие назначение данного узла или органа. Для изображения структурных схем используются также условные обозначения 
логических элементов.