Самое начало
РЗ в Японии появилась более 100 лет назад, в 1907 г с выпуска первого реле защиты плунжерного типа (с «втягивающимся» сердечником) и показанного на Рисунке 2. Впервые они применялись для линии 55 кВ Яцузава (Yatsuzawa) в Токио. После этого появилась МТЗ с индукционным дисковым реле, показанное на Рисунке 1, которое начало выпускаться в 1920 г. По сравнению с плунжерными реле чувствительность и точность выдержки времени были значительно увеличены.
В этот период, резкий спрос на электроэнергию привел к строительству больших электростанций, и, как следствие, к резкому увеличению количества линий электропередач. Для увеличения надежности передачи электроэнергии было одобрено строительство большого количества двухцепных линий. Что касается защиты, очень большое внимание было уделено селективности, поэтому в начале 20-х начали применять реле «поперечной» дифференциальной защиты - схеме, в то время имеющей значительно лучшую селективность по сравнению с МТЗ.
Реле «поперечной» дифференциальной защиты использует тот факт, что токи в параллельных линиях при нагрузке и внешнем КЗ имеют примерно одинаковые величины, в то время как при внутреннем повреждении на одной из линий этот баланс нарушается, как показано на Рисунке 5, при этом по поврежденной линии течет бОльший ток. Этот тип защиты применялся и в других странах, таких как США, еще с 1938 г, но сейчас она так широко распространена в Японии, что может считаться отличительной особенностью в области РЗ по сравнению с другими странами. Этот принцип используется и в цифровых защитах и является типовым решением для защит на напряжении 66/77 кВ.
Развитие технологий, начавшееся с разработки плунжерных и дисковых индукционных электромеханических реле, привело к созданию в послевоенный период индукционных реле цилиндрового типа, имеющих значительно лучшие характеристики: более короткое время срабатывания, улучшенную точность и селективность.
Устройство реле с индукционным цилиндром (индукционным стаканом) показано на Рис.6. Это реле имеет магнитные полюса, состоящие из железных сердечников и катушек, окружающих расположенный в центре вращающийся цилиндр. Вращающийся поток, образованный магнитными полюсами приводит во вращение цилиндр. Быстрое время срабатывания может быть достигнуто за счет того, что цилиндр полый и поэтому момент инерции маленький. Исходя из опыта, полученного при применении МТЗ, конструкция с индукционным цилиндром начала применяться и в «дистанционном реле MHO-типа», разработанного в 1951 г.
Рисунок 6. Индукционное реле с цилиндром
Рисунок 7. Токовая дифференциальная защита с частотной модуляцией
Рисунок 8. Статическое реле (Т-серия)
Рисунок 9. Принцип схемы «сравнения направлений»
Рисунок 10. Схема «сравнения направлений»