Всі електроустановки обладнаються пристроями релейного захисту, призначеними для відключення захищаємої ділянки ланцюга або елемента у випадку його ушкодження, якщо це ушкодження спричиняє вихід з ладу елемента або електроустановки в цілому. Релейний захист спрацьовує і тоді, коли виникають умови, що загрожують порушенню нормального режиму роботи електроустановки.
У релейному захисті електроустановок захисні функції покладені на реле, що служать для подачі імпульсу на автоматичне відключення елементів електроустановки або сигналу про порушення нормального режиму роботи устаткування, ділянки електроустановки, лінії і т.д.
Реле являє собою апарат, що реагує на зміну якої-небудь фізичної величини, наприклад струму, напруги, тиску, температури. Коли відхилення цієї величини виявляється вище припустимого, реле спрацьовує і його контакти, замикаючи або розмикаючи, роблять необхідні переключення за допомогою подачі або відключення напруги в ланцюгах керування електроустановкою.
До релейного захисту висувають наступні вимоги:
селективність (вибірковість) - відключення тільки тієї мінімальної частини або елемента установки, що викликала порушення режиму;
чутливість - швидка реакція на визначені, заздалегідь задані відхилення від нормальних режимів, іноді самі незначні;
надійність - безвідмовна робота у випадку відхилення від нормального режиму.
Надійність захисту забезпечується як правильним вибором схеми й апаратів, так і правильною експлуатацією, що передбачає періодичні профілактичні перевірки й іспити.
Необхідна швидкість спрацьовування реле визначається проектом у залежності від характеру технологічного процесу. Іноді для зведення до мінімуму збитку від виниклих ушкоджень релейний захист повинний забезпечувати повне відключення протягом сотих часток секунди.
По своєму призначенню реле розділяють на реле керування і реле захисту.
Реле керування звичайно включають безпосередньо в електричні ланцюги і спрацьовують вони при відхиленнях від технологічного процесу або змінах у роботі механізмів.
Реле захисту включають в електричні ланцюги через вимірювальні трансформатори і тільки іноді безпосередньо. Вони спрацьовують при неформальних чи аварійних режимах роботи установки.
Реле характеризується наступними показниками:
уставка - сила струму, напруга або час, на які відрегульоване дане реле для його спрацьовування;
напруга (чи струм) спрацьовування - найменше чи найбільше значення, при якому реле цілком спрацьовує;
напруга (чи струм) відпускання - найбільше значення, при якому реле відключається (повертається у вихідне положення);
коефіцієнт повернення - відношення напруги (чи струму) відпускання до напруги (чи току) спрацьовування.
За часом спрацьовування розрізняють реле миттєвої дії і з витримкою часу.
На трансформаторах установлюються наступні захисти:
захист від коротких замикань, що діє на відключення ушкодженого трансформатора і виконувана без витримки часу (для обмеження розмірів ушкодження, а також для запобігання порушення безперебійної роботи живильної енергосистеми). Для захисту великих трансформаторів застосовуються подовжні диференціальні токові захисти, а для малопотужних трансформаторів - токові захисти зі східчастою характеристикою;
Крім того, при всіх ушкодженнях усередині бака і зниженнях рівня олії застосовується газовий захист, що працює на неелектричному принципі;
захист, від струмів зовнішніх к. з., основне призначення якої полягає в запобіганні тривалого проходження струмів к. з. у випадку відмовлення вимикачів або захистів суміжних елементів шляхом відключення трансформатора. Крім того, захист може працювати в якості основної (на трансформаторах малої модності, а також при к. з. на шинах, якщо відсутній спеціальний захист шин). Захисту від зовнішніх к. з. звичайно виконуються токовими чи (значно рідше) дистанційними - з витримками часу;
захист від перевантажень, виконуваний за допомогою одного максимального реле струму, оскільки перевантаження звичайно є симетричним режимом. Оскільки перевантаження припустиме протягом тривалого проміжку часу, то захист від перевантаження при наявності чергового персоналу повинний виконуватися з дією на сигнал, а при відсутності персоналу - на розвантаження або на відключення трансформатора.
На трансформаторах передбачаються наступні пристрої автоматики:
автоматичне повторне включення, призначене для повторного включення трансформатора після його відключення максимальним токовим захистом. Вимоги до АПВ (автоматичне повторне включення) і способи його здійснення аналогічні розглянутим раніше пристроям АПВ ліній. Основна особливість полягає в забороні дії АПВ трансформаторів при внутрішніх ушкодженнях, що відключаються диференціальним чи газовим захистом;
автоматичне включення резервного трансформатора, призначений для автоматичного включення секційного вимикача при аварійному відключенні одного з працюючих трансформаторів або при втраті харчування однієї із секцій з інших причин;
автоматичне відключення і включення одного з паралельно працюючих трансформаторів, призначене для зменшення сумарних втрат електроенергії в трансформаторах;
автоматичне регулювання напруги, призначене для забезпечення необхідної якості електроенергії в споживачів шляхом зміни коефіцієнта трансформації понижуючих трансформаторів підстанцій, що живлять розподільну мережу. Для зміни під навантаженням трансформатори обладнаються пристроями РПН (регулятором переключення відпайок обмотки трансформатора під навантаженням).
Автоматична зміна здійснюється спеціальним регулятором коефіцієнта трансформації (АРКТ), що впливає на РПН.