Режим работы ПС представляет собой ее состояние на заданный момент или отрезок времени.

Большую часть времени энергосистема работает в установившемся режиме, то есть в режиме работы, при котором параметры режима могут приниматься неизменными (ГОСТ 21027—75).

Если параметры режима изменяются, то такой режим называется переходным.

По тем или иным причинам допускается работа энергосистемы в утяжеленных установившихся (вынужденных) режимах, которые характеризуются меньшей надежностью, некоторой перегрузкой отдельных элементов системы и, возможно, ухудшением качества электроэнергии. Длительное существование утяжеленного режима нежелательно, поскольку при этом существует повышенная опасность возникновения аварийных ситуаций.

Как следствие утяжеленных режимов в электрических сетях возможны повреждения, связанные с нарушением изоляции, разрывом проводов ЛЭП, вплоть до междуфазных КЗ или замыканий на землю.

Так, в сетях 6-35 кВ с изолированной нейтралью или заземлением через дугогасящий реактор замыкание одной фазы на землю в принципе не приводит к КЗ и не отражается на работе потребителей, так как при этом линейные напряжения не изменяются, а искажаются лишь фазные напряжения. Однако для такого утяжеленного режима характерно повышение напряжения неповрежденных фаз относительно земли до линейного (рис. 8.1, б), что создает угрозу повреждения изоляции и возникновения междуфазного КЗ через землю.

Поэтому для обеспечения нормальных условий работы электрических сетей и предупреждения повреждений необходимо быстрое отделение повредившегося оборудования от оборудования неповрежденного и при необходимости включение резервного источника питания.

Такие задачи должны решать устройства РЗиА, к которым предъявляются следующие требования:

автоматическое отключение электрических сетей в аварийных режимах должно быть селективным (избирательным): релейная защита должна отключать только поврежденное оборудование или участок сети;

автоматическое отключение оборудования при КЗ должно быть быстрым, чтобы уменьшить размеры повреждения и не нарушить режим работы электрических сетей (по нормативам время отключения наиболее ответственных участков сетей не должно превышать 0,06 с);

значение коэффициента чувствительности релейной защиты должно быть равным или большим 1,5;

релейная защита должна быть надежной и безотказно работать при КЗ в защищаемой зоне в предусмотренных для ее работы режимах.

Для того чтобы релейная защита срабатывала в аварийных режимах, она должна быть достаточно чувствительной, то есть реагировать на действие при КЗ на любом участке защищаемой зоны и при минимальном токе КЗ. Чувствительность характеризуется коэффициентом чувствительности К_ч, равным

К_ч = I_{k min}/I_{c з}

где

I_{k min} - минимальный ток КЗ;

I_{c з} — ток срабатывания защиты.

Устройства релейной защиты различаются по принципу действия, схемам включения и др. Они дополняются устройствами противоаварийной автоматики, которые быстро устраняют послеаварийные режимы и восстанавливают электроснабжение потребителей без вмешательства персонала.

Рассмотрим принципы действия наиболее распространенных устройств РЗиА на ПС, применяемых для защиты линий.