Перенапряжение или его потеря является серьезной проблемой, при нарушении питания произойдет отказ всей электроники с различными последствиями. При включении мощных двигателей на производстве может произойти кратковременная просадка питающей сети, что негативно скажется на работе всех устройств.
Отказ в работе электронных схем, участвующих в управлении, приведет к созданию аварийных ситуаций и остановке всей технологической линии. Перенапряжение также приведет к негативным последствиям. Для минимизации потерь в этом случае используются реле напряжения.
Поскольку наличие электронной техники сегодня норма для каждого современного человека, способы релейной защиты являются необходимостью. Поэтому рассмотрение данной темы является актуальной.
Объект исследования: релейная защита.
Предмет исследования: история развития релейной защиты.
Цель исследования — изучить историю развития релейной защиты от реле до МПРЗА.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
− раскрыть историю создания реле;
− охарактеризовать развитие релейной техники в России.
Создание реле.
В 1888 г. выдающийся русский электротехник Михаил Осипович 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 высокого напряжения (15 кВ) на большое расстояние. Это было важным событием в истории электроэнергетики, и системы трехфазного тока вскоре получили широчайшее применение. Однако их эксплуатация, как и других электрических систем, невозможна без защит от электрических повреждений, наиболее опасным из которых является КЗ.
В электрической системе КЗ обычно сопровождаются резким возрастанием тока. Поэтому первыми появились токовые защиты, действующие в случае, когда ток в защищаемом элементе превышает заранее установленное значение. Первоначально токовые защиты выполнялись с использованием плавких предохранителей, которые и до этого использовались для защиты электрических установок еще с конца 19 века.
Но недостатки плавких предохранителей очевидны: это их одноразовость и также недостаточная точность определения предельного тока. И в скором времени плавкие предохранители в ряде случаев перестали удовлетворять своему назначению, вместо них повсеместно стали использоваться электромагнитные реле. Первые попытки использования реле для защиты от коротких замыканий относятся к началу 1890-х годов, когда появились электроустановки с первичными электромагнитными реле тока прямого действия, установленными непосредственно на выключателях [1, c. 45].
Широкое применение для защиты реле получают, однако, только с первых десятилетий 20 столетия в связи с развитием электрических систем.
С 1901 г. появляются индукционные реле тока, построенные на базе индукционных измерительных механизмов, предложенных и разработанных также М. О. Доливо-Добровольским. Тогда шведской фирмой ASEA было разработано индукционное дисковое реле типа RJ которое в практически неизменной форме с успехом используется и сейчас.
В 1905–1908 гг. разрабатываются дифференциальные токовые защиты, основанные на сравнении токов на разных участках защищаемой линии.
С 1910 начинают применяться токовые направленные защиты; к этому же времени относятся попытки выполнения дистанционных реле (реле сопротивления), завершившиеся выпуском в начале 20-х годов созданием дистанционных защит.
В 1923–1928 гг. предпринимаются первые шаги по использованию для релейной защиты токов высокой частоты, передаваемых по проводам защищаемых линий. К 20-тым годам двадцатого века относится также выпуск первых обобщающих публикаций по релейной защите, выполняемой на электромеханической элементной базе.
В 1934 г. были опубликованы результаты разработок на электронных лампах реле различного назначения. В эти же годы в Советском Союзе была разработана на электронных лампах дистанционная защита. Однако на практике она распространения не получила; единственным, вероятно, исключением было многолетние использование ламповых приемопередатчиков в каналах для передачи высокочастотных сигналов по проводам защищаемых линий для осуществления быстродействующих защит.
Дальнейшее развитие — это направление получило в конце 40-х годов, когда стало возможным применение германиевых, кремниевых диодов и транзисторов. В последующие годы в Советском Союзе и за рубежом разрабатывались и выполнялись с использованием полупроводников как отдельные бесконтактные реле и устройства, так и защиты в целом. Опыт выполнения и эксплуатации таких защит несмотря на ряд возникающих трудностей оказался безусловно положительным.
Однако надежды, возлагавшиеся на полупроводниковые защиты по потребляемым мощностям и связанным с ними чувствительностям, оправдались не полностью. Выявилась также их относительно невысокая надежность, обусловленная недостаточной стабильностью параметров и наличием весьма большого количества внешних соединений между отдельными функциональными элементами защиты.
Положение с применением для защиты полупроводниковой элементной базы существенно изменилось в 60-е годы после разработки и начавшегося внедрения в разные области интегральной микроэлектроники со все возрастающей степенью интеграции, когда в одном кристалле удается «упаковывать» очень большое число элементов: резисторов, конденсаторов, диодов и т. д.).
Поэтому в настоящее время как у нас, так и за рубежом разработаны и начинают широко внедряться защиты, использующие микроэлектронную элементную базу.
Развитие релейной техники в России.
Несмотря на практические разработки российских инженеров (Апостолов, Вреден, Голубицкий, Игнатьев, Косицкий и др.), отечественное внедрение связи было передано в руки зарубежных компаний, создавших в России соответствующие производства:
− АО «Русских электротехнических заводов «Сименс и Гальске», основанное в 1853 г. в Петербурге с привлечением немецкого капитала;
− Электромеханический и телеграфный завод АО «Н. К. Гейслер и Ко», основанный в 1874 г. в Петербурге с привлечением американского и русского капиталов. [2, c. 56]
Телеграфной связью на концессионных условиях занималась преимущественно немецкая фирма «Сименс и Гальске», создавшая в 1916 г. для расширения своих услуг также Нижегородский телефонный завод. Телефонизацию в России осуществляли вначале преимущественно американские компании, построившие в 1882–1886 гг. телефонную сеть не только в Петербурге и Москве, но и в Одессе, Риге и Нижнем Новгороде.
Однако с 1986 г. в России началось и государственное строительство телефонных станций и сетей, для которого аппаратура, включая реле, в основном ввозились из Швеции. Ускорению процесса отечественной телефонизации способствовало создание в 1897 г. с привлечением шведского и русского капиталов Петербургской телефонной фабрики «Русское АО Л. М. Эриксон и Ко», которая через 2 года после Октябрьской революции была вначале национализирована, а в 1922 г. реорганизована в Петроградский телефонный завод «Красная заря».
С именем завода «Красная заря» связано не только начало отечественного производства телефонных станций, но и начало производства отечественных реле. Первые телефонные реле были подобны многоконтактным пружинным реле типа «Эриксон» или «Сименс и Гальске», они производились малыми сериями вручную. Однако уже в 30-х годах специалистами завода «Красная заря» были разработаны и освоены собственные конструкции маломощных электромагнитных реле постоянного тока типа 100, 300, 600, предназначенные для телефонной аппаратуры.
На базе этих реле были также созданы специализированные, так называемые, кодовые диспетчерские реле (КДР), предназначенные для железнодорожной аппаратуры связи и автоматики, эксплуатируемой в более сложных климатических условиях, чем телефонная техника. Первые кодовые реле производились на Петроградском заводе имени Н. Г. Козицкого.
Принципиально новый этап в развитии электромагнитных реле начался в послевоенное время, когда на заводе «Красная заря» началось освоение лучших трофейных образцов реле, получивших название «реле плоские нормальные» (РПН), «реле круглые нормальные» (РКН) и «реле поляризованные специальные» (РПС) [3, c. 71].
Первые отечественные образцы герконов были созданы в 1958 г. в НИИ-56, а опытные образцы реле на основе герконов — в 1959 г. в НИИ городской и сельской телефонной связи (НИИТС). Промышленное производство первых типов отечественных герконов КЭМ-1; 2; 3 и первых герконовых реле РЭС42; 43; 44 было начато на заводе «Красная заря». В 1963 г. производство герконов было передано на Рязанский завод металлокерамических приборов (РЗМКП), где в последние годы стали также разрабатываться и герконовые реле.
Таким образом, в середине прошлого столетия реле становятся одним из основных комплектующих элементов различных технических устройств. При этом даже реле одного вида в силу различного назначения и отраслевого производства имели разные конструкции, несопоставимые технические характеристики и заметно отличались технологией производства и испытаний. Многие из выпускаемых отечественной промышленностью реле были двойного применения, т. е. использовались как в народно-хозяйственной, так и в военной технике. В это время были сделаны и первые шаги в части классификации реле.
В 60–70-х годах в СССР были начаты работы по отраслевой и государственной классификации, стандартизации и унификации отечественных реле.
Аналогичные стандарты были разработаны для стационарной аппаратуры электротехники общего назначения (ГОСТ 8250–67), а также для устройств автоматики на железнодорожном транспорте (ГОСТ 5.357–70 и ГОСТ 5.197 72).
В 70-х годах были стандартизованы основные понятия, термины и определения коммутационной техники: ГОСТ 16022–76 «Реле электрические. Термины и определения», ГОСТ 17703–72 «Аппараты электрические коммутационные. Основные понятия. Термины и определения», ГОСТ 18311–72 Изделия электротехнические. Термины и определения основных понятий», ГОСТ 14312–79 «Контакты электрические. Термины и определения».
Кроме того, отраслевым стандартом ОСТ4.454.000–77 электромагнитные реле широкого применения, соответствующие требованиям ГОСТ 16121–70, были классифицированы как реле электрические (слаботочные) и получили соответствующие обозначения типов, отражающие основные элементы технической классификации [3, c. 77].
Вывод.
В ходе работы рассмотрены и решены задачи, поставленные в начале.
Раскрыта история развития релейной защиты. Свое название релейная защита получила от названия основного элемента схем защиты — реле. Историки утверждают, что реле впервые было разработано и построено русским ученым Павлом Шиллингом в 1830 -1832 гг. Это реле составляло основную часть вызывного устройства в разработанном им телеграфе. Позже этот электрический аппарат получил название реле.
Раскрыто развитие релейной техники в России. В 1888 г. выдающийся русский электротехник Михаил Осипович 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 высокого напряжения (15 кВ) на большое расстояние. Это было важным событием в истории электроэнергетики, и системы трехфазного тока вскоре получили широчайшее применение.
Литература:
- Гуревич В. Электроэнергетика. Микропроцессорные реле защиты. Устройство, проблемы, перспективы [Текст] / В. Гуревич. — Москва: Инфра-Инженерия. — 2011. — 336 с.
- Гуревич В. Электроэнергетика. Электрические реле. Устройство, принципы действия и применения. Настольная книга инженера [Текст] / В. Гуревич. — Москва: Солон-Пресс. — 2011. — 688 с.
- Гуревич В. Уязвимости микропроцессорных реле защиты: проблемы и решения [Текст] / В. Гуревич. — Вологда: Инфра-Инженерия. — 2016. — 256 с.
