Eng Ru
Отправить письмо

Н.В. Чернобровов Релейная защита. Чернобровов релейная защита pdf


Н.В. Чернобровов Релейная защита - Стр 23

для отключения только одной линии.

У п р о щ е н н а я п р и н ц и п и а л ь н а я с х е м а одной фазы защиты дана на рис.

10-24.

Токовые цепи защиты выполняются так же, как и у токовой поперечной дифференциальной защиты (см. § 10-9).Токовые обмотки реле мощности2 и токового реле1 соединяются последовательно и включаются параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока на разность токов параллельных линий, т. е. так, чтобы ток в реле /р =II —III. Токовые реле1 выполняют функции пусковых реле защиты. Реле направления мощности2 служит для выявления поврежденной линии.

Напряжение к реле подводится от трансформатора напряжения шин подстанции. Оперативный ток к защите подается через блок-контактывыключателейБ1 иБII, назначение которых поясняется ниже.

Однако вследствие погрешности трансформаторов тока и некоторого неравенства сопротивлений линий вторичные токи IВI иIВII несколько различаются по величине и фазе, в результате чего в реле появляется ток небаланса /р =Iнб.

Для исключения работы защиты при внешних к. з. ее ток срабатывания должен удовлетворять условию Iс.з >Iнб.

Короткое замыкание на параллельных линиях (Л1 и ЛII). На рис. 10-25, а и б

показано распределение первичных и вторичных токов при к. з. на линии Л1 иЛII.

На п и т а ю щ е м к о н ц е (подстанция А) в случае повреждения на линииЛ1 илиЛII первичные токи1I и /II имеют оди-

как это следует из токораспределений на рис. 10-25,а и б. Знак тока /р зависит от того, какая линия повреждена:Л1 илиЛII. При к. з. наЛ1 ток к. з. идет к месту повреждения (точкеК) из линииЛII в линиюЛ1 (рис.10-25,а). В соответствии с этим ток в реле /р (рис.10-25,б) будет, так же как и на питающем конце, положительным, совпадая по знаку со вторичным током поврежденной линииЛ1.

В случае повреждения на ЛII направление первичного тока к. з. изменится, он будет идти из линииЛ1 в линиюЛII, где находится повреждение (рис.10-25,б). Соответственно изменится направление вторичных токов и тока /р, знак которого станет отрицательным.

Из сказанного следует, что при к. з. на любой из параллельных линий в поперечной направленной дифференциальной защите появляетея ток/р и она приходит в действие. При к. з. на Л1 ток/Р имеет положительное направление, а при повреждении ЛII направлен в обратную сторону.

Поскольку ток в поляризующей цепи реле мощности, питаемой напряжением шин, в обоих случаях имеет одинаковое направление, то знак мощности Sр на зажимах реле направления мощности при к. з. наЛ1 и наЛII будет различным.

Для большей наглядности на рис. 10-26приведены векторные диаграммы токаIр и напряженияUр, подводимых к реле мощности. При построении диаграмм принято, что положительные токи отстают отUр на угол φр = φ, а отрицательные сдвинуты на угол φр = φ + 180°.

222

Если при к. з. на Л1 (рис.10-26,а иб) мощность на реле была положительна, то при повреждении наЛII (рис.10-26,в иг) знак мощности изменится на обратный за счет изменения фазы тока /р на 180°.

Поэтому если в первом случае реле мощности замыкает контакт К1, разрешая защите подействовать на отключение поврежденной линииЛ1, то во втором случае реле мощности замкнет контакт K2 и разрешит отключение линииЛII (рис.10-24).

При наличии источников питания на приемной стороне характер распределения первичных токов, показанный на рис. 10-25,не меняется, и поэтому поведение защиты будет аналогичным.

Таким образом, при к. з. на одной из параллельных линий под действием тока /р срабатывают пусковые реле защиты, подводя оперативный ток к реле направления мощности. Последнее по знаку SР определяет поврежденную линию и замыкает цепь отключения ее выключателя.

Автоматическая блокировка защиты. Оперативная цепь защиты заводится последовательно черезблок-контактыБ1 иБII выключателей линииЛ1 иЛII (рис.10-24).

При отключении выключателя блок-контактразмыкает оперативную цепь и автоматически выводит из действия защиту. Такое выполнение оперативной цепи необходимо для правильной работы защиты в следующих двух случаях:

1.Если при к. з. на линии, например Л1 (рис.10-24),выключательВ1 отключится раньше выключателяВ3, то реле мощности защиты подстанцииА под действием тока к. з., направляющегося к месту повреждения по линииЛII, разрешит защите подстанцииА отключить неповрежденную линиюЛII. Такое неправильное действие защиты предотвра-

щается посредством блок-контактаБ1 автоматически размыкающего оперативную цепь защиты при отключении выключателяВ1 (рис.10-24).

Непременным условием надежности блокировки является регулировка блок-контактовтак, чтобы получитьtбл <t отключения выключателя.

2.При отключении одной из линий защита превращается в мгновенную направленную защиту. Она может неправильно работать при внешних к. з. и поэтому должна выводиться из действия.

Это осуществляется с помощью блок-контактов,снимающих плюс с защиты при отключении выключателя линии.

При отключении одной из линий с противоположной стороны (например, на подстанции В) автоматическая блокировка на защите подстанцииА не действует; в этом случае защита должна отключаться вручную отключающими устройствами5 и6 (рис.10-24).

Состояние блок-контактовконтролируется лампой 7 (рис.10-24),которая горит, если контакты Б1 иБII замкнуты. Зона каскадного действия. В §10-9,б было показано, что разница токов в параллельных линиях1I

— 1II уменьшается при удалении точки к. з. от места установки защиты (см. рис.10-22,б). В результате этого каждый комплект направленной поперечной дифференциальной защиты так же, как и у токовой дифференциальной защиты, имеетт (рис.10-27)при к. з., в пределах которой токIр <Iс.з, вслед-

223

ствие чего этот комплект защиты не может сработать. Однако после отключения поврежденной линии с противоположной стороны не работавшая до этого защита приходит в действие и отключает поврежденную линию. Так, например, при к. з. на Л1 в точкеК вблизи шин подстанцииВ защитаА не работает, так какIр <Iс.з. После отключения поврежденной линииЛ1 со стороны подстанцииВ (где токIр достаточен для надежного действия поперечной дифференциальной защитыВ) весь токIк направится от подстанцииА к месту поврежде-

ния К поЛ1. В этом случаеIr =

Iк,III = 0, а ток в пусковых реле защитыА резко

возрастет: Iр =II —III =Iк и станет

больше Iс.з

Пусковые реле защиты А срабатывают, орган направления мощности выбирает поврежденную линиюЛ1, и защита действует на ее отключение.

При к. з. вблизи шин подстанции А отключение поврежденной линии происходит аналогично: сначала работает ближняя к месту к. з. защитаА, а затем защитаВ.

Такое поочередное действие защит называется каскадным, а зона (тА итВ), в пределах которойIр < Iс.з, вследствие чего направленная дифференциальная защита не действует, пока поврежденная линия не отключится с противоположной стороны, называется з о н о й к а с к а д н о г о д е й с т в и я защиты.

Зона каскадного действия определяется на основе таких же соображений, как и мертвая зона по выражению (10-22).

При каскадном действии защиты полное время включения к. з. удваивается, что является недостатком защиты, поэтому зо-

ну каскадного действия стремятся сократить, для чего следует уменьшать Iс.з

Мертвая зона по напряжению. При к. з. вблизи места установки защиты остаточное напряжениеUр, подводимое к зажимам реле мощности, очень мало (см. рис.7-6)г а при к. з. у шин подстанции оно равно нулю. В этом случае мощность на зажимах реле направления мощности оказывается недостаточной для его действия и защита

отказывает в работе. Таким образом, направленная поперечная дифференциальная защита имеет Мертвую зону по напряжению. Величина мертвой зоны невелика, она определяется расчетом, как указано в § 7-7.

Работа защиты при обрыве провода линии с односторонним заземлением. На рис.

10-28показано протекание тока к. з. при обрыве одного провода линии и заземлении его с одной из сторон. Направленная поперечная дифференциальная защитаА под Действием тока в линииЛ1 отключает поврежденную линию. Одновременно от тока к. з. в линииЛII срабатывает защитаВ и неправильно отключает неповрежденную линиюЛII. Устранение этого недостатка защиты требует усложнения схемы. Опыт эксплуатации показывает, что рассмотренный вид повреждения бывает редко, поэтому специальных мер к устранению неправильной работы защиты обычно не применяют.

б) Схемы направленной поперечной дифференциальной защиты

Схемы защиты выполняются с учетом следующих общих положений:

1.Трансформаторы тока на каждой линии соединяются по схеме полной звезды для трехфазных защит и по схеме неполной звезды — для двухфазных.

2.Реле мощности включается на ток и напряжение по типовым схемам, обеспечивающим наивыгоднейшие условия для их работы {по 90-градуснойсхеме — при реле мощности смешанного типа).

3.Пуск защиты производится пофазно. При каскадном отключении поврежденной линии (рис. 10-27)реле мощности под действием токов нагрузки неповрежденных фаз неповрежденной

линии ЛII могут замкнуть цепь на отключение этой линии. При пофазном пуске реле мощности, включенные на ток неповрежденных фаз, не получают оперативного тока и не смогут вследствие этого подействовать на отключение.

4.Защита выполняется без выдержки времени, поскольку она не действует при внешних к. з.

5.В случае обрыва или перегорания предохранителя, в цепи напряжения к реле мощности подводится искаженное по фазе и величине напряжение и реле может неправильно подействовать при к. з. на одной из параллельных линий. Поэтому предусматривается устройство контроля исправности цепи напряжения.

На рис. 10-29приведена в качестве примера схема трехфазной защиты.

В схеме имеются три пусковых токовых реле ТА, ТВ иТс, включенных на разность токов соответствующих одноименных фазЛ1 иЛII. В качестве органов направления мощности используются реле мощ-

ности М А, МВ, Мс двустороннего действия типаРБМ-271,момент этого реле Мэ= kUрIрcos(φp+ 90°). Реле имеют по два контакта. Контакт1 (нижний) замыкается при положительном знаке мощности, а контакт2 (верхний) — при отрицательном.

Токовые обмотки реле М включаются последовательно с обмотками пусковых реле на ток фазы. Обмотки напряжения включены на линейное напряжение по90-градуснойсхеме.

Плюс на оперативные цепи защиты подается через блок-контактыБ1 иБ2 выключателейВ1 иВг линийЛ1 иЛII, чем осуществляется автоматическая блокировка защиты при отключении одного из выключателей. Контакты пусковых реле подают плюс к реле мощности, включенному па ток одноименной фазы, т. о.Т

А— к реле МА , ТВ — к релеМВ , Тс — к релеМс .

Всхеме предусматриваются два выходных промежуточных реле. Реле П1 пускается от контактов1 реле

М при к. з. па линииЛ1 и действует на отключение выключателяВ1. Реле П2 пускается от верхних контактов2 релеМ при к. з. на линииЛII и отключаетВг .

В схеме предусмотрена взаимная блокировка этих реле. С этой целью минус обмотки П1 заведен через нормально замкнутые контакты П2, и наоборот.

Оба реле, срабатывая, самоудерживаются, подавая питание на обмотку через один из своих контактов. При наличии такой блокировки отпадает необходимость в регулировке блок -контактовБг и Б2, обеспечивающей их размыкание раньше, чем прервется ток к. з. силовыми контактами выключателя.

Таким путем обеспечивается надежность автоматической блокировки защиты при каскадных отключениях поврежденной линии.

Рассмотренная трехфазная схема применяется в сети с большим током замыкания на землю от всех видов к. з.

В сети с малым током замыкания на землю, а также и в сети с глухозаземленной нейтралью при наличии поперечной дифференциальной защиты нулевой последовательности применяется д в у х ф а з н а я с х е м а , отличающаяся от рассмотренной отсутствием трансформаторов тока, пусковых реле и реле мощности на одной фазе (например В).

в) Выбор уставок направленной поперечной дифференциальной защиты, включенной на фазные токи (рис. 10-24)

Ток срабатывания пусковых реле защиты должен удовлетворять четырем требованиям:

1. Пусковые реле не должны действовать от тока небаланса Iнб, возникающего при

225

внешних к. з.

Для этого их ток срабатывания должен выбираться больше максимального тока небаланса при к. з. на шинах противоположной подстанции (рис. 10-24)

Iс.з = kн Iнб.макс

(10-23)

где kн =1,5 ÷ 2.

2. Пусковые реле должны быть отстроены от суммарного токанагрузки Iн макс парал-

лельных линий для предотвращения ложного действия защиты при отключении одной из линий с противоположной стороны в нормальном режиме (рис. 10-30,а). В таких условиях по оставшейся в работе линииЛII протекает суммарный токIн.макс обеих параллельных линий, который поступает в пусковые реле и реле мощности.

Если нагрузка передается от шин А в сторону линии, то реле мощности срабатывает, разрешая защите отключить оставшуюся линию. Чтобы не допустить такого отключения, необходимо иметь:Iс.з >Iн.макс, или

Iс.з= kнIн.макс,

(10-24)

где kн — коэффициент надежности.

Токи в неповрежденных фазах (В иС) влияют на работу защиты при каскадном отключении поврежденной линии (рис.10-30,6),так как в этом режиме они текут только по одной оставшейся в работе линииЛII.

При выполнении условия (10-25)и пофазном пуске защиты неселективное отключение линиииз-заложной работы реле мощности исключается, поскольку пусковые реле неповрежденных фаз не будут работать,

4. Пусковые реле должны надежно возвращаться при максимальной нагрузке параллель-

ных линий. При выборе тока срабатывания без учета условий возврата контакты пусковых реле могут остаться замкнутыми после внешнего к. з. (при работе одной линии, когда защита превращается в мгновенную максимальную защиту). Если при этом под действием

нагрузки сработает реле направления мощности, то цепь отключения от защиты будет разомкнута только блок-контактомотключенного выключателя. В момент включения второго выключателяблок-контактзамкнется и защита подаст импульс на отключение работающей линии.

Условия возврата обеспечиваются, если

где Iн.макс — суммарный максимальный ток нагрузки параллельных линий.

Ток срабатывания, выбранный по четвертому условию, обычно удовлетворяет всем остальным требованиям. Поэтому расчет Iс.з, ведется по формуле(10-26)и проверяется по(10-23)и(10-25).

Ток небаланса поперечной дифференциальной защиты (см; § 10-9)принимается равным арифметической сумме тока небалансаI´нб обусловленного погрешностью трансформаторов тока, и тока небалансаI˝нб, вызванного неравенством сопротивлений параллельных линий. При выборе уставок по выражению(10-23)необходимо исходить из максимального значения суммарного тока небаланса)

Для уменьшения I´нб трансформаторы тока, питающие защиту, выбираются по кривым предельной кратности или10%-нойпогрешности при максимальном значении тока внешнего к. з. на шинах противоположной подстанции, текущего по каждой параллельной линииIk.макс. Расчетная кратность тока

где kа — коэффициент, учитывающий влияние апериодической слагающей тока к. з., принимается равным2.

Согласно [Л. 99] рекомендуется оценивать приближенное значение I´нб по выражению

где Ik.макс — максимальный ток при трехфазном к. з. на шинах подстанций(А иВ), проходящий по одной параллельной линии при работе обеих; 0,1 — погрешность трансформаторов тока, равная 10%;кодн — коэффициент однотипности, принимаемый при

228

В ы б о р у с т а в к и на п у с к о в о м р е л е з а щ и т ы . При внешних к. з. в дифференциальной цепи защиты появляется ток небаланса, от которого защита может ложно сработать. Для исключения ложного действия ток срабатывания пускового реле должен удовлетворять условию

Iс.з.н.п= kнIнб.макс

(10-34)

Ток небаланса подсчитывается по выражениям (10-28)и(10-29).РасчетIнб ведется при однофазных или двухфазных к. з. на землю на шинах противоположной подстанции по наибольшему токуIк.

Поперечная дифференциальная защита нулевой последовательности обладает более высокой чувствительностью при к. з. на землю, чем защита, реагирующая на фазный ток.

10-12.НАПРАВЛЕННАЯ ПОПЕРЕЧНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА С РАЗДЕЛЬНЫМИ КОМПЛЕКТАМИ ОТ МЕЖДУ ФАЗНЫХ И ОДНОФАЗНЫХ К. 3.

В тех случаях, когда фазная поперечная дифференциальная защита имеет недостаточную чувствительность к однофазным к. з., ее дополняют комплектом дифференциальной защиты нулевой

230

studfiles.net

Н.В. Чернобровов Релейная защита - Стр 2

Для того чтобы защита реагировала на отклонения от нормального режима, которые возникают при к. з. (увеличение тока, снижение напряжения и т. п.), она должна обладать определенной чувствительностью в пределах установленной зоны ее действия. Каждая защита (например, I на рис.1-5)должнаотключать повреждения на том участкеАВ, для защиты которого она установлена (первый участок защитыI), и, кроме того, должна действовать при к. з. на следующем, втором участкеВС, защищаемом защитойII. Действие защиты на втором участке называется дальним резервированием. Оно необходимо для отключения к. з. в том случае, если защитаII или выключатель участкаВС не сработаетиз-занеисправности.Резервирование следующего участка является важным требова-

нием. Если оно не будет выполняться, то при к. з. на участкеВС и отказе его защиты или выключателя повреждение останется неотключенным, что приведет к нарушению работы потребителей всей сети.

Действие защиты I при к. з. на третьем участке не требуется, так как при отказе защиты третьего участка или его выключателя должна подействовать защитаII. Одновременный отказ защиты на двух участках (третьем и втором) маловероятен, и поэтому с таким случаем не считаются.

Некоторые типы защит по принципу своего действия не работают за пределами первого участка. Чувствительность таких защит должна обеспечить их надежную работу в пределах первого участка. Для обеспечения резервирования второго участка в этом случае устанавливается дополнительная защита, называемая резервной.

Каждая защита должна действовать не только при металлическом к. з., но и при замыканиях через переходное сопротивление, обусловливаемое электрической дугой.

Чувствительность защиты должна быть такой, чтобы она могла подействовать при к. з. в минимальных режимах системы, т. е. в таких режимах, когда изменение величины, на которую реагирует защита (ток, напряжение и т. п.), будет наименьшей. Например, если на станции А (рис. 1-5)будет отключен один или несколько генераторов, то ток к. з. уменьшится, но чувствительность защит должна быть достаточной для действия и в этом минимальном режиме.

Таким образом, чувствительность защиты должна быть такой, чтобы она действовала при к. з. в конце установленной для нее зоны в минимальном режиме системы и при замыканиях через электрическую дугу.

Чувствительность защиты принято характеризовать к о э ф ф и ц и е н т о м ч у в с т в и т е л ь н о с т и кч: Для защит, реагирующих на ток к. з.,

г) Надежность

Требование надежности состоит в том, что защита должна безотказно работать при к. з. в пределах установленной для нее зоны и не должна работать неправильно в режимах, при которых ее работа не предусматривается.

Требование надежности является весьма важным. Отказ в работе или неправильное

действие какой-либозащиты всегда приводит к дополнительным отключениям, а иногда к авариям системного значения.

Например, при к. з. в точке К (рис.1-6)и отказе защитыВ1 сработает защитаВЗ, в результате чего дополнительно отключаются подстанции // и ///, а при неправильной работе в нормальном режиме защитыВ4 в результате отключения линииЛ4 потеряют питание потребители подстанций /, //, /// иIV. Таким образом, ненадежная защита сама становится источником аварий.

Надежность защиты обеспечивается простотой схемы, уменьшением в ней количества реле и контактов, простотой конструкции и качеством изготовления реле и другой аппаратуры, качеством монтажных материалов, самого монтажа и контактных соединений,

атакже уходом за ней в процессе эксплуатации.

Впоследнее время ведутся разработки методики оценки и анализа надежности устройств релейной защиты с помощью теории вероятности [Л. 33],

ВСССР общие принципы выполнения релейной защиты регламентируются ПУЭ [Л.

1 , типовые схемы релейной защиты и их расчет — «Руководящими указаниями по релейной защите» [Л. 2-61 .

II. ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТАМ ОТ НЕНОРМ АЛЬПЫ X РЕЖИМОВ

Эти защиты, так же как и защиты от к. з., должны обладать селективностью, достаточной чувствительностью и надежностью. Но б ы с т р о т ы д е й с т в и я от э т и х з а щ и т , к а к п р а в и л о , не т р е б у е т с я .

Время действия защиты от ненормальных режимов зависит от характера режима и его последствий. Часто ненормальные режимы носят кратковременный характер и ликвидируются сами, например кратковременная перегрузка при пуске асинхронного электродвигателя. В таких случаях быстрое отключение не только не является необходимым, но может причинить ущерб потребителям. Поэтому отключение оборудования при ненормальном режиме должно производиться только тогда, когда наступает действительная опасность для защищаемого оборудования, т. е. в большинстве случаев с выдержкой времени.

В тех случаях, когда устранение ненормальных режимов может произвести дежурный персонал, защита от ненормальных режимов может выполняться с действием только на сигнал.

1-5.ЭЛЕМЕНТЫ ЗАЩИТЫ, РЕЛЕ И ИХ РАЗНОВИДНОСТИ

Обычно устройства релейной защиты состоят из нескольких реле, соединенных друг с другом по определенной схеме.

Р е л е представляет собой автоматическое устройство, кото рое приходит в действие (срабатывает) при определенном значении воздействующей на него входной величины.

В релей н ой т ех ни ке п ри мен яю т ся р е л е с к о н т а к т а м и — электромеханические, б е с к о н т а к т н ы е — на полупроводниках или на ферромагнитных элементах. У первых при срабатывании замыкаются или размыкаются контакты. У вторых — при определенном значении входной величины х скачкообразно меняется выходная величинау, например напряжение (рис.1-7,а).

Каждый комплект защиты и его схема подразделяются на две части: р е а г и - р у ю щ у ю и л о г и ч е с к у ю .

Р е а г и р у ю щ а я (или измерительная) ч а с т ь является главной, она состоит из основных реле, которые непрерывно получают информацию о состоянии защищаемого элемента и реагируют на повреждения или ненормальные режимы, подавая соответствующие команды на логическую часть защиты.

Л о г и ч е с к а я ч а с т ь (или оперативная) является вспомогательной, она воспринимает команды реагирующей части и, если их значение, последовател ь- ность и сочетание соответствуют заданной программе, производит заранее пред у- смотренные операции и подает управляющий импульс на отключение выключат е- лей. Логическая часть может выполняться с помощью электромехани ческих реле

или схем с использованием электронных приборов — ламповых или

полупро-

водниковых.

 

В соответствии с этим подразделением защитных устройств р е л е

также де-

лятся на две группы: на о с н о в н ы е , реагирующие на повреждения,

и в с п о -

м о г а т е л ь н ы е , действующие по команде первых и используемые в логической

части схемы.

Признаком появления к. з. могут служить возрастание тока I, понижение напряженияU и уменьшение сопротивления защищаемого участка, характеризуемого отношением напряжения к току в данной точке сети:z=U/I.

Соответственно этому в качестве реагирующих реле применяют: т о к о в ы е реле, реагирующие на величину тока; р е л е н а п р я ж е н и я , реагирующие на величину напряжения, и р е л е с о п р о т и в л е н и я , реагирующие на изменение сопротивления.

В сочетании с указанными реле часто применяются р е л е м о щ н о с т и , реагирующие на величину и направление (знак) мощности к. з., проходящий через место установки защиты.

Реле, действующие при возрастании величины, на которую они реагируют, называются м а к с и м а л ь н ы м и , а реле, работающие при снижении этой величины, называются м и н и м а л ь н ы м и.

Для защит от ненормальных режимов, так же как и для защит от к. з., используются реле тока и напряжения. Первые служат в качестве реле, реагирующих на перегрузку, а вторые — на опасное повышение или снижение напряжения в сети. Кроме того, применяется ряд специальных реле, например, р е л е ч а с т о - т ы , действующие при недопустимом снижении или повышении частоты; т е п -

л о в ы е р е л е , реагирующие на увеличение тепла, выделяемого током при перегрузках, и некоторые другие.

К числу вспомогательных реле относятся: р е л е в р е м е н и ,

служащие для за-

медления действия защиты; р е л е

у к а з а т е л ь н ы е — для

сигнализации и

фиксации действия защиты; р е л е

п р о м е ж у т о ч н ы е , передающие действие

основных реле на отключение выключателей и служащие для осуществле ния взаимной связи между элементами защиты.

Каждое реле можно подразделить на две части: в о с п р и н и м а ю щ у ю и и с п о л н и т е л ь н у ю . Воспринимающий элемент в электромеханических конструкциях имеет обмотку, которая питается током или напряжением защищаем о- го элемента в зависимости от типа реле (токовые или напряжения).

Реле мощности и реле сопротивления имеют две обмотки (тока и напряжения). Через обмотки реле воспринимает изменение той электрической величины, на которую оно реагирует.

Исполнительный элемент электромеханического реле представ ляет собой подвижную систему, которая, перемещаясь под воздей ствием сил, создаваемых воспринимающим элементом, действует на контакты реле, заставляя их замыкаться или размыкаться.

Имеются также реле, в которых подвижная система действует непосредственно м е - х а н и ч е с к и м путем на отключение выключателя, такие реле не имеют контактов.

1-6.СПОСОБЫ ИЗОБРАЖЕНИЯ РЕЛЕ И СХЕМ ЗАЩИТЫ НА ЧЕРТЕЖАХ

Применяются два принципиально различных способа изображения схем защит и реле на чертежах.

По п е р в о м у с п о с о б у реле показываются в совмещенном виде (рис. 1-7,б) и изображаются в виде прямоугольника с полукругом наверху. Обмотки реле подразумеваются расположенными в нижней части (прямоугольнике) и обычно не показываются, контакты реле рисуют в верхней части изображения (таким образом, контакты и обмотки реле совмещаются в одном изображении). Тип реле обозначается начальной буквой наименования реле в нижней части изображения. Например: токовое реле обозначается буквойТ, реле напряжения —Н, промежуточное —П, мощности —М и т. д.

По в т о р о м у с п о с о б у реле показываются в развернутом виде (рис. 1-7,в). Обмотки реле и их контакты обозначают соответствующей буквой и рисуют раздельно на двух разных схемах (измерительных цепей и логических), исходя из соображений большей наглядности схем (см. рис.4-20,б, в, г).

Вразвернутых схемах цепи, питающиеся током сети, напряжением сети и источником оперативного тока, показываются раздельно, что облегчает рассмотрение («чтение») схем

сбольшим числом реле и сложной связью между ними.

В1964 г. в СССР введен стандарт (ГОСТ 7624-62)[Л. 7] на графические изображения электрических схем. В дальнейшем изложении все схемы изображаются в соответствии с этим стандартом.Положение контактов реле на схемах условились изображать в состоянии, соответствующем о т с у т с т в и ютока в обмотках реле. В книге, в отдельных случаях (для облегчения понимания схемы) контакты реле показываются в положении готовности устройства к действию (т. е. для нормального состояния защищаемого объекта). Такие случаи оговариваются в подписях под рисунками.

Впоследнее время в связи с применением защит с полупроводниковыми приборами по-

лучили распространение б л о к - с х е м ы или с т р у к т у р н ы е схемы. Такие схемы (рис. 1-7,г) дают взаимосвязь между отдельными элементами (блоками) схемы. Каждый блок изображается прямоугольником с надписью или условным обозначением внутри прямоугольника.Блок-схемыдолжны дополняться схемой соединения каждого блока в отдельности.

1-7.СПОСОБЫ ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЛЕ НА ТОК И НАПРЯЖЕНИЕ СЕТИ

Обмотки реле могут включаться на ток и напряжение сети непосредственно или через измерительные трансформаторы тока и напряжения (рис. 1-8).Реле первого типа назы-

ваются п е р в и ч н ы м и, второго типа — в т о р и ч н ы м и .

Наибольшее распространение имеют реле вторичные, преимущества которых по сравнению с первичными состоят в том, что они

изолированы от высокого напряжения, располагаются на некотором расстоянии от защищаемого элемента, в удобном для обслуживания месте и могут выполняться стандартными на одни и те же номинальные токи 5 или 1 А и номинальные напряжения 100 В независимо от напряжения и тока первичной цепи защищаемого элемента.

Достоинством первичных реле является то, что для их включения не требуется измерительных трансформаторов, источников оперативного тока (см. § 1-8)и контрольного кабеля. Первичные реле находят применение на электродвигателях, мелких трансформаторах и линиях малой мощности в сетях3—6—10кВ, т. е. там, где защита осуществляется по простейшим схемам посредством реле тока и напряжения и не требует большой точности.

Во всех остальных случаях применяются вторичные реле.

1-8.СПОСОБЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЗАЩИТЫ НА ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

Существует два способа воздействия защиты на отключение выключателя: п р я м о й и к о с в е н н ы й . Защита со вторичными реле прямого действия 1 показана на рис.1-9.Реле1 срабатывает, когда электромагнитная силаFэ, создаваемая обмоткой реле, станет больше силыFп противодействующей пружины. При срабатывании реле его подвижная система2 воздействует непосредственно (прямо) на расцепляющий рычаг3 выключателя, после чего выключатель отключается под действием пружины4.

Реле прямого действия устанавливаются непосредственно в приводе выключателя, поэтому их часто называют в с т р о е н н ы м и .

Защита с вторичным реле косвенного действия изображена на рис. 1-10.При срабатывании реле1 его контакты замыкают цепь обмотки электромагнита2, называемого к а т у ш к о й о т к л ю ч е н и я в ы к л ю ч а т е л я . Под действием напряженияU, подводимого к зажимам этой цепи от специального источника, в катушке отключения2 появляется ток, сердечник3 катушки отключения преодолевает сопротивлениеFп пружины5 и, втягиваясь, освобождает защелку4, после чего выключатель отключается под действием пружины6.

После отключения выключателя ток в обмотке исчезает и контакты реле размыкаются. Чтобы облегчить их работу по размыканию цепи, в. которой проходит ток катушки отключения, предусмотрен вспомогательный блокировочный контакт БК, который размывает цепь катушки отключения еще до того, как начнут размыкаться контакты реле.

15

Как видно из схемы на рис. 1-10,для защиты с реле косвенного действия необходим вспомогательный источник напряжения — и с т о ч н и к о п е р а т и в н о г о т о к а . Защита с реле прямого действия не требует источника оперативного тока, но реле этой защиты должны развивать большие усилия для того, чтобы непосредственно расцепить механизм выключателя. Поэтому реле прямого действия не могут быть очень точными и имеют большое потребление мощности.

Усилия, развиваемые реле косвенного действия, могут быть незначительными, поэтому они отличаются большей точностью и малым потреблением. Кроме того, в защитах, которые состоят из нескольких реле, взаимодействие между ними проще осуществляется при помощи оперативного тока, а не механическим путем. В силу изложенного

наиболее широко применяется защита со вторичными реле косвенного действия.

Для простых токовых защит имеются вполне надежные конструкции токовых реле прямого действия, которые часто применяются в сетях среднего напряжения 6, 10, 30 кВ там, где отмеченные недостатки защит прямого действия не являются существенными.

1-9.ИСТОЧНИКИОПЕРАТИВНОГО ТОКА

а) Назначение и общие требования

Оперативным током называется ток, питающий цепи дистанционного управления выключателями, оперативные цепи релейной защиты, автоматики, телемеханики и различные виды сигнализации.

Питание оперативных цепей и особенно тех ее элементов, от которых зависит отключение поврежденных линий и оборудования, должно отличаться особой надежностью. Поэтому главное требование, которому должен отвечать источник оперативного тока, состоит в том, чтобы во время к.з. и при ненормальных режимах в сети напряжение источника оперативного тока и его мощность имели достаточную величину как для действия вспомогательных реле защиты и автоматики, так и для надежного отключения и включения соответствующих выключателей.

Для питания оперативных цепей применяются источники п о с т о я н н о г о и п е р е м е н н о г о т о к а .

б) Постоянный оперативный ток

В качестве источника постоянного тока используются аккумуляторные батареи с напряжением 110—220В, а на небольших подстанциях24—48В, от которых осуществляется централизованное питание оперативных цепей всех присоединений (рис.1-11).Для повышения надежности сеть постоянного тока секционируется на несколько участков, имеющих самостоятельное питание от сборных шин батареи.

Самым ответственным участком являются цепи защиты, автоматики и катушек отключения, питаемые от шинок управления ШУ. Вторым очень важным участком

16

являются цепи катушек включения, питаемые от отдельных шинок ШВ вследствие больших токов(400—500А), потребляемых катушками включения масляных выключателей. И, наконец, третьим, менее ответственным участком является сигнализация, питающаяся от шинокШС. Остальные потребители постоянного тока (аварийное освещение, двигатели собственных нужд) питаются по отдельной сети. Защита оперативных цепей от к. з. осуществляется предохранителями или специальными автоматами (реагирующими на увеличение тока).

Для своевременного выявления неисправностей в оперативных цепях состояние отдельных элементов цепи контролируется с помощью специальных устройств.

Исправность предохранителей контролируется реле РС (рис.1-11).Целость цепи отключенияКО иблок-контактовБК обычно контролируется релеРК, дающим сигнал при обрыве цепи (рис.

1-12,а).

В сетях постоянного тока возможны замыкания па землю. В случае замыканий на землю в точках Кх и К2 (рис.1-12,б) контакты релеРЗ шунтируются и в катушке отключенияКО появляется ток, под действием которого выключатель может отключиться.

Чтобы предупредить подобные отключения, применяется контроль за появлением «земли» на пост о- янном токе. Контроль осуществляется при помощи вольтметров Vх иV2 и сигнального релеРк, как показано на рис.1-11.

Аккумуляторные батареи обеспечивают питание оперативных цепей в любой момент времени с необходимым уровнем напряжения и мощности независимо от состояния основ-

ной сети и поэтому являются самым надежным источником питания.

В то же время аккумуляторные батареи значительно дороже других источников оперативного тока, для них требуются зарядные агрегаты, специальное помещение и квалифицированный уход.

Кроме того, из-зацентрализации питания создается сложная, протяженная и дорогостоящая сеть постоянного тока.

В связи с этим за последнее время получает применение и переменный оперативный ток.

в) Переменный оперативный ток

 

Для питания

оперативных цепей переменным

током используется т о к или

н а п р я ж е н и е

с е т и .

В соответствии с этим в качестве источников переменного

оперативного тока служат

т р а н с ф о р м а т о р ы

т о к а , т р а н с ф о р м а т о р ы

н а п р я ж е н и я и т р а н с ф о р м а т о р ы с о б с т в е н н ы х нужд.

Т р а н с ф о р м а т о р ы т о к а являются весьма надежным источником питания оперативных цепей для защит от к. з. При к. з. ток и напряжение на зажимах трансформаторов тока увеличиваются, поэтому в момент срабатывания защиты мощность трансформаторов тока возрастает, что и обеспечивает надежное питание оперативных цепей.

Однако трансформаторы тока не обеспечивают необходимой мощности при повреждениях и ненормальных режимах, не сопровождающихся увеличением тока на защищаемом присоединении. Поэтому их нельзя использовать для питания защит от замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, защит от витковых замыканий в трансформаторах и генераторах или защит от таких ненормальных режимов, как повышение или понижение напряжения и понижение частоты.

Т р а н с ф о р м а т о р ы н а п р я ж е н и я и т р а н с ф о р м а т о р ы с о б - с т в е н н ы х н у ж д непригодны для питания оперативных цепей защит от к. з., так как при к. з. напряжение в сети резко снижается и может в неблагоприятных случаях становиться равным нулю. В то же время при повреждениях и ненормальных режимах, не сопровождающихся глубокими понижениями напряжения в сети, трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд могут использоваться для питания таких защит, как, например, защиты от перегрузки, от замыканий на землю, повышения напряжения и т. д.

З а р я ж е н н ы й к о н д е н с а т о р . Помимо непосредственного использования мощности трансформаторов тока и напряжения можно использовать энергию, накопленную в п р е д в а р и т е л ь н о з а р я ж е н н о м к о н д е н с а т о р е .

Разрядный ток конденсатора, имеющий необходимые величину и продолжительность, может питать оперативную цепь в момент Действия защиты независимо от характера повреждения или ненормального режима в сети. Предварительный заряд конденсатора обычно осуществляется в нормальном режиме от напряжения сети. При исчезновении напряжения на подстанции запасенная конденсатором энергия сохраняется. Поэтому заряженный конденсатор может использоваться также для питания защит и автоматов, которые должны работать при исчезновении напряжения на подстанции.

П и т а н и е ц е п е й у п р а в л е н и я в ы к л ю ч а т е л е й . Дистанционное управление выключателями и их автоматическое включение от АПВ или АВР должно производиться при любых нагрузках на присоединении и при отсутствии напряжения на шинах подстанции, чего не обеспечивают трансформаторы тока. Поэтому питание цепей дистанционного управления, АПВ и АВР производится от трансформаторов напряжения, трансформаторов собственных нужд и заряженных конденсаторов. Чтобы обеспечить производство операции по включению при отсутствии напряжения на шинах, транс-

форматоры, питающие цепи управления, подключаются к линиям, питающим подстанцию

(рис. 1-18,б),или на выключателях устанавливаются механические приводы, действующие за счет энергии под-

нятого груза или сжатой пружины.

Таким образом, каждый источник переменного оперативного тока имеет свою, рассмотренную вы-

ше, область применения. При этом возможность использования того или иного источника определяется мощностью, которую он может дать в момент производства операций.

М о щ н о с т ь и с т о ч н и к а п и т а н и я д о л ж н а с некоторым запасом превосходить мощность, потребляемую оперативными цепями,

основной составляющей которой является мощность, затрачиваемая приводом на отключение и включение выключателей.

Наибольшие затруднения из-занедостаточной мощности возникают при применении трансформаторов тока и трансформаторов напряжения. Учитывая, что включение и отключение выключателей является кратковременной операцией, можно допускать значительные перегрузки измерительных трансформаторов без ущерба для них.

На практике применяется схема питания от трансформаторов тока, показанная на рис. 1-13.

В нормальном режиме катушка отключения выключателя 2 зашунтирована контактами реле1 и ток в ней отсутствует. При к. з. реле1 срабатывает, его контакты размыкаются и ток трансформаторов тока поступает в катушку отключения2, приводя ее в действие.

Практическое применение получила схема, приведенная на рис. 4-18—4-20,в которой используются реле со специальными мощными переключающими контактами.

Схемы комбинированного питания от трансформаторов тока и трансформаторов н а п р я ж е ни я. Для повышения мощности и создания универсального источника, пригодного для питания защит как от к. з., так и от повреждений и ненормальных режимов,

Не сопровождающихся увеличением тока, ВНИИЭ разработаны специальные блоки питания. Принципиальная схема комбинированного блока питания приведена на рис.1-14.

Ток от трансформатора тока и напряжение от трансформатора напряжения подводятся к промежуточным трансформаторам ПНТ и ПТИ. Их вторичное напряжение выпрямляется выпрямителями Вг иВ2, суммируется и подается на оперативные цепи защиты. Блоки тока БПТ и напряжения БПН выпускаются раздельно, что позволяет применять их порознь и вместе. При этом комбинированный блок легко получается параллельным включением выходных цепей БПТ и БПН.

Для ограничения величины вторичного тока трансформатор ПНТ выполняется насыщающимся. Чтобы избежать появления опасных пиков напряжений, во вторичной цени ПНТ установлен конденсатор С, сглаживающий кривую вторичного напряжения. Напряжение на выходе блока С/в определяется током и напряжением сети.

При к. з. необходимое значение выходного напряжения обеспечивается за счет трансформаторов тока, а при повреждениях и ненормальных режимах с малым током — за счет трансформатора напряжения. Таким образом, комбинированный блок может питать защиты от всех видов повреждения и ненормальных режимов, и в то же время позволяет иметь на выключателе только одну катушку отключения.

Блоки питания особенно удобны для питания защит, имеющих сложную схему оперативных цепей, состоящую из большого числа вспомогательных реле.

Схемы с питанием от трансформаторов напряжения или собственных нужд показаны

на рис. 1-15,а, б. Схема на рис.1-15,а применяется только для питания оперативных цепей защит. Для питания цепей управления и включения обычно используется выпрямленный ток (рис.1-15,б), выпрямление осуществляется селеновыми выпрямителями2: трансформатор1, питающий цепи управления, необходимо подключать к питающей линииЛ1, При включенииЛ1 со стороны питающей подстанцииА трансформатор1 получает напряжение, после чего появляется возможность проведения операций на подстанцииВ, не имеющей напряжения.

С х е м а с п и т а н и е м от з а р я ж е н н о г о к о н д е н с а т о р а . На рис. 1-16дана упрощенная схема питания оперативных цепей от заряженного конденсатора. Конденсатор1 питается от трансформатора напряжения через выпрямитель2. В нормальном режиме конденсатор заряжен. При действии защиты он замыкается на катушку отключения, питая ее током разряда.

Рассмотренные схемы питания оперативных цепей от источников переменного тока отличаются простотой и достаточной надежностью [Л. 8]. Однако вопросы применения оперативного переменного тока для сложных защит мощных выключателей, а также на больших электростанциях и подстанциях еще недостаточно разработаны, что и ограничивает применение источников переменного тока.

В СССР питание оперативных цепей от источников переменного тока получило широкое применение в электрических сетях 6, 10 и 35 кВ и отчасти 110 кВ [Л. 24, 80].

ГЛАВА ВТОРАЯ

РЕЛЕ

2-1.ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ РЕЛЕ

В схемах релейной защиты и электрической автоматики применяются электромеханические реле, реле на полупроводниковых приборах (диодах и транзисторах) и реле с использованием насыщающихся магнитных систем. Значительное распространение пока имеют электромеханические реле.

Однако наличие таких недостатков электромеханических реле, как большие размеры, значительное потребление мощности от трансформаторов тока и напряжения, трудности в обеспечении надежной работы контактов побудили к поискам более совершенных принципов выполнения реле. Новые принципы исполнения реле с помощью полупроводниковых приборов позволяют существенно улучшить параметры и характеристики реле и перейти полностью или частично на бесконтактные схемы защит. Постепенно новые прин-

studfiles.net

Н.В. Чернобровов Релейная защита - Стр 24

последовательности. Полная схема такой защиты показана на рис. 10-33.В этой схеме комплект, включенный на разность фазных токов, выполняется двухфазным.

Фазный комплект блокируется при к. з. на землю. При этом отпадает необходимость в отстройке пусковых реле ТА иТС фазного комплекта от тока в неповрежденных фазах согласно условию(10-25).Блокировка осуществляется размыкающим контактом пускового релеТо.

Ток срабатывания реле То (Iс.з.н.п) должен удовлетворять условию(10-34)не только при внешних к. з., но также при трехфазных к. з. на одной из параллельных линий у места установки защиты.

Пусковое реле То не должно работать от тока небалансаI íá(3).ìàêñ возникающего в этом случае, так как иначе фазный комплект будет выведен из действия. Поэтому

Iс.з.н.п= kнI íá(3).ìàêñ

10-13.СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПУСКОВЫХ О РГАНОВ ПОПЕРЕЧНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ

Ток с р а б а т ы в а н и я пускового токового реле у не отстраивается от Iн.макс и выбирается лишь по условию отстройки отIнб при внешних к. з. по выражению (10-

23).

Защита, включаемая на разность токов I0. При больших токах небаланса чувствительность

231

пускового реле может оказаться недостаточной. Для повышения чувствительности токовое пусковое реле То дополняется реле напряжения Но, реагирующим на ЗU0 (рис.10-35).При к. з. на землю появляются токI0 и напряжение Uо. Оба реле То иН0 приходят в действие, разрешая защите работать.

При междуфазных к. з. реле Но не действует, и поэтому ложного пуска комплекта от однофазных к. з. и блокирования комплекта от междуфазных к.з не может быть, даже если релеТо сработает отIнб. Н а п р я ж е н и е с р а б а т ы в а н и я реле Но выбирается большеUнб при нормальном режиме. ОбычноUнб ≤ 5В. Поэтому Uс.р принимается не больше 10 В.

Т о к с р а б а т ы в а н и я То при наличии пускового реле Н0 отстраивается только от тока небаланса при внешних к. з. на землю. Благодаря этому чувствительность пускового органа повышается.

10-14.ОЦЕНКА НАПРАВЛЕННЫХ ПОПЕРЕЧНЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ЗАЩИТ

Положительными особенностями направленной поперечной защиты являются простота схемы, меньшая стоимость по сравнению с продольной дифференциальной защитой, отсутствие выдержки времени, нереагирование на качания, простота выбора параметров защиты.

К недостаткам защиты нужно отнести каскадное действие, вызывающее замедленное отключение к. з. в зоне каскадного действия; мертвую зону по напряжению; необходимость вывода из действия защиты при отключении одной линии, в связи с чем требуется дополнительная полноценная защита для оставшейся линии; неправильную работу защиты при обрыве провода линии с односторонним заземлением.

10-15.ТОКОВАЯ БАЛАНСНАЯ ЗАЩИТА [Л. 42]

Токовая балансная защита является разновидностью поперечной дифференциальной защиты. Она основана на сравнении величин токов в параллельных линиях с использованием для этой цели специальных балансных реле.

В отличие от направленной дифференциальной защиты она не реагирует на направление токов в параллельных линиях и поэтому не может применяться на приемном конце ВЛ. В Советском Союзе эта защита не получила распространения.

ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ

ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА

11-1.НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

В сетях сложной конфигурации с несколькими источниками питания рассмотренные выше максимальные и направленные защиты не могут обеспечить селективного отключения к. з. В этом нетрудно убедиться на примере кольцевой сети с двумя источниками питания, представленной на рис. 11-1.

При к. з. на линии Л2 максимальная направленная защита3 должна работать быстрее защиты1, а при к. з. на линииЛ1, наоборот, защита1 должна работать быстрее защиты3. Эти противоречивые требования не могут быть выполнены при помощи максимальной направленной защиты. Кроме того, максимальные и направленные защиты часто не удовлетворяют требованию быстроты действия. Токовые отсечки далеко не всегда применимы, а продольные дифференциальные защиты могут устанавливаться только на коротких линиях.

В связи с этим возникла необходимость в применении других принципов, позволяющих получить защиты с необходимым быстродействием, обеспечивающие селективность и чувствительность в электрических сетях любой конфигурации. Одной из таких защит является д и с т а н ц и о н н а я з а щ и т а .

Выдержка времени дистанционной защиты t зависит от расстояния (дистанции)lр к (рис. 11- 2) между местом установки защиты и точкой к. з., т. е.t =f (lр к), и нарастает плавно или ступенчато с увеличением этого расстояния (рис.11-3).При таком принципе действия ближайшая к месту повреждения дистанционная защита всегда имеет меньшую выдержку времени, чем более удаленные защиты, благодаря этому автоматически обеспечивается селективное отключение поврежденного участка

Например, при к. з. в точке К1 (см. рис.11-2)защита2, расположенная ближе к месту повреждения, работает с меньшей выдержкой времени, чем более удаленная защита1. Если же к. з. возникнет в точкеКг, то время действия защиты2 автоматически увеличится и к. з. будет селективно отключено защитой3, которая в этом случае срабатывает быстрее остальных защит(2 и1).

Основным элементом дистанционной защиты является д и с т а н ц и о н н ы й о р г а н (называемый также измерительным органом), определяющий удаленность, к. з. от места установки защиты.

В качестве дистанционного (измерительного) органа исполь зуются р е л е с о - п р о т и в л е н и я , непосредственно или косвенно реагирующие на полное, активное или реактивное сопротивление линии (z, r, х). Сопротивление фазы линии от места установки реле до места к. з. пропорционально длине этого участка, так как

Таким образом, поведение реле, реагирующих на сопротивление линии, зависит от удаленности места повреждения lр к. В зависимости от вида сопротивления, на которое реагирует дистанционный орган (z, х или r), дистанционные защиты подразделяются на защиты полного, реактивного и активного сопротивлений. Дистанционные защиты реактивного и особенно активного сопротивлений применяются редко и поэтому в дальнейшем не рассматриваются.

Для обеспечения селективности дистанционные защиты в сетях сложной конфигурации необходимо выполнять направленными, действующими только при направлении мощности к. з. от шин в линию (рис. 11-1).Выдержки времени у защит, работающих при одинаковом направлении мощности, взаимно согласовываются так, чтобы при к. з. за пределами защищаемой линии каждая защита имела выдержку времени на ступень больше выдержки времени защит на следующем участке. Направленность действия дистанционных защит осуществляется при помощи обычных реле направления мощности или путем применения направленных измерительных или пусковых органов, способ-

ных реагировать на направление мощности к. з.

11-2.ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫДЕРЖКИ ВРЕМЕНИ ДИСТАНЦИОННЫХ ЗАЩИТ

Зависимость времени действия дистанционной защиты от расстояния или сопротивления до места к. з. t =f (lр к) или t = f (z) называется характеристикой выдержки времени дистанционной защиты. По характеру этой зависимости дистанционные защиты делятся на три группы: с плавнонарастающими (наклонными) характеристиками времени действия, ступенчатыми и комбиниро-

233

ванными характеристиками (рис. 11-3).

Конструктивное выполнение дистанционных защит с наклонной и комбинированной характеристиками значительно сложнее, чем с характеристикой ступенчатого типа; в то же время ступенчатые защиты обеспечивают более быстрое отклонение повреждений, чем защиты с наклонной характеристикой. В результате этого наиболее распространенными являются дистанционные защиты со ступенчатой характеристикой. Они выполняются в большинстве случаев с тремя ступенями времени: t1,tII,tIII, соответствующими защиты и с большим числом ступеней и зон, но увеличение их числа ведет к усложнению защит и не дает существенной пользы.

Принцип обеспечения селективности действия защит со ступенчатой характеристикой иллюстрируется на рис. 11-4.

Протяженность первой зоны берется несколько меньше протяженности линии с учетом погрешности z в сопротивлении срабатывания дистанционного реле. В зависимости от точности реле первая зона составляет 0,7—0,85длины защищаемой линии. При к. з. в пределах первой зоны защита действует мгновенно. Остальная часть линии и шины противоположной подстанции охватываются второй зоной, протяженность и выдержка времени которой согласуются с первой, зоной защиты следующего участка. Короткое замыкание в пределах второй зоны за-

щита отключает с выдержкой времени t2. Последняя, третья зона защиты является резервной, ее протяженность выбирается из условия охвата следующего участка на случай отказа его защиты или выключателя. При повреждениях в третьей зоне защита действует с выдержкой времени t3.

На диаграмме рис. 11-4пунктиром показаны выдержки времени токовых направленных защит в предположении, что они установлены вместо ди-

станционных. Сравнение их с характеристиками дистанционных защит показывает, что дистанционный принцип позволяет существенно уменьшить время отключения к. з. на линиях и, что особенно важно, дает возможность отключать к. з. вблизи шин станций и подстанций быстрее, чем удаленные от шин к. з.

11-3.ЭЛЕМЕНТЫ И УПРОЩЕННАЯ СХЕМА ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ

Дистанционная защита относится к числу сложных защит. Все разновидности этой защиты состоят из нескольких общих элементов (органов защиты), выполняющих определенные однотипные функции.

Взаимную связь между органами дистанционной защиты, их назначение и выполняемые ими функции можно пояснить упрощенной схемой защиты со ступенчатой характеристикой, показанной для одной фазы на рис. 11-5..

За щ и т а с о с т о и т - из следующих органов:

1)п у с к о в о г о органа 2, пускающего защиту при возникновении к. з. Обычно пус-

ковой орган выполняется при помощи реле полного сопротивления или токовых реле. На рис. 11-5в качестве пускового органа1 показано реле сопротивления, питаемое токомIр и напряжениемUр сети;

2) д и с т а н ц и о н н о г о органа 2, определяющего удаленность места к. з. В ступенчатых защитах — выполняется с помощью реле минимального сопротивления. К реле подводятся ток

где zc.р — наибольшее сопротивление, при котором реле начинает действовать, т. е. сопротивление срабатывания реле.

Сопротивление zр иногда называется ф и к т и в н ы м, так как в некоторых режимах (например, при нагрузке и качаниях) zр ее является сопротивлением линии. В этих случаях оно представляет собой отношение Uр/Iр, обладающее размерностью сопротивления, но не имеющее физического значения;

3) о р г а н а в ы д е р ж к и в р е м е н и 3, создающего выдержку времени, с которой в зависимости от поведения дистанционного органа действует защита; выполняется в виде реле времени обычной конструкции;

4)о р г а н а н а п р а в л е н и я мощности 4, не позволяющего работать защите при. направлении мощности к. з. к шинам подстанции. Выполняется при помощи реле направления мощности и предусматривается только в тех случаях, когда пусковые

идистанционные органы не обладают направленностью;

5)б л о к и р о в к и , автоматически выводящие защиту из действия в тех режимах, когда защита может сработать неправильно при отсутствии повреждения. Обычно применяются две блокировки:

а) блокировка 5 от исчезновения напряженияUр при неисправностях в цепях напряжения, питающих защиту; приUр = О, как следует из(11-1),zр == 0, в этих условиях пусковые реле (если они реагируют на z) и дистанционные органы защиты приходят в действие, что может привести к неправильной работе защиты; блокировка5 выполняется по схемам, рассмотренным в §6-4,она приходит в. действие при неисправностях в цепях напряжения, снимает оперативный ток с защиты, не позволяя ей действовать на отключение;

6)блокировка б от неправильного действия защиты при качаниях в системе; в этом ре-

жиме напряжение Uр снижается, а токIр возрастает, при этом согласно(11-1)zр уменьшается, в результате чего пусковые и дистанционные органы защиты могут сработать и вызвать неправильное действие защиты; при возникновении качаний блокировка6 (см. гл. 12) приходит в действие и выводит защиту из работы, размыкая ее цепь отключения.

Ра б о т а с х е м ы . При к. з. на линии работают пусковое реле ПО и реле мощностиОМ. Через их контакты подается плюс постоянного тока к контактам дистанционных органов

ина катушку реле времени третьей зоны. Если к. з. возникло в пределах первой зоны, то

дистанционный орган первой зоны ДОI замыкает контакты, образуя цепь на отключение линии. Если к. з. произошло во второй зоне,ДОI не работает, так как сопротивление на его зажимах больше уставки сопротивления срабатывания первой зоны (zр > zI). В этом случае приходит в действие дистанционный орган второй зоныДОII. Он замыкает контакты и пускает реле времениВII. ПО истечении времениtIIВII замыкает контакт и посылает импульс на отключение.

При к. з. за пределами второй зоны дистанционные органы ДОI иДОII не работают, так

235

как сопротивления на их зажимах превышают уставки сопротивления срабатывания. Защита не может действовать со временем первой и второй зон. Реле времени ВIII, запущенное пусковым реле, срабатывает, когда истечет его выдержка времениtIII, и посылает импульс на отключение выключателя. Специальных измерительных органов третьей зоны для упрощения защиты обычно не ставят.

11-4.ХАРАКТЕРИСТИКИ СРАБАТЫВАНИЯ ДИСТАНЦИОННЫХ РЕЛЕ И ИХ ИЗОБРАЖЕНИЕ НА КОМПЛЕКСНОЙ ПЛОСКОСТИ

а) Характеристика срабатывания

Первоначально дистанционная защита выполнялась с помощью реле сопротивления, реагирующих только на абсолютную величину сопротивления zk до точки к. з. Но по мере увеличения протяженности линий электропередачи и роста передаваемой по ним нагрузки абсолютные значения сопротивлений при к. з. zk = Uк/Iк в конце линий стали соизмеримыми с сопротивлениями zн при аварийной нагрузке на линиях электропередачи. В таких условиях реле сопротивления, реагирующие на абсолютные значения z, не могут точно резличать к. з. от нагрузки. В связи с этим дистанционные защиты стали

выполняться реагирующими не только па величину zр, но и на угол φр = arctgrx , так как

при к. з. и при передаче больших потоков активной мощности углы сопротивлений zk и zН различаются: при к. з. φр ≈80°, а при нагрузке φр ≈15 ÷30°. Для этой цели были разработаны реле сопротивления, у которых zс.р = f (zр, φр). Такая зависимость называется характеристикой срабатывания реле. Предложены и получили распространение реле с различными характеристиками, рассматриваемыми ниже.

б) Использование комплексной плоскости для изображения характеристик реле

плоскости изобразится в виде прямой, смещенной относительно оси r на угол φл (рис.

11-6,г).

Начало защищаемой линии, где установлена рассматриваемая защита А, совмещается с началом координат (рис.11-6,в иг). Координаты всех участков сети, попадающих в зону защитыА, считаются положительными и располагаются в I квадранте плоскости (рис.11-6,в). Координаты участков сети, расположенных влево от точкиА, считаются отрицательными и располагаются

237

место точек, удовлетворяющих условию zр = zс.р. Заштрихованная часть характеристики, где zр ‹ zс.р, соответствует области действия реле. При zр, выходящих за пределы заштрихованной части, т. е. при zр > zс.р, реле не работает. Таким образом,характеристика работы реле является пограничной кривой, определяющей условия действия реле. Эту характеристику можно рассматривать как зависимость величины (модуля) вектора сопротивления срабатывания реле zс.р от угла φр, определяющего его направление, и представлять в виде уравнения

zс.р = f (φр).

Характеристика срабатывания реле должна обеспечивать работу реле при к. з. в преде-

лах принятой зоны действия (z'). С учетом сопротивления электрической дуги вектор zр = zk + rД может располагаться при к. з. на защищаемом участке линии в пределах площади че-

тырехугольника ОКК'К",показанного на рис. 11-6, д. Действие реле при к. з. будет обеспечено, если характеристики срабатывания реле, показанные на рис.11-7,будут охватывать область комплексной плоскости, в которой может находиться вектор сопротивленияzр при к. з. на ли-

нии (площадьОКК'К" на рис.11-6,д).

На рис. 11-7приводятся наиболее распространенные характеристики реле, изображаемые в осяхх, r в виде окружности, эллипса, прямой линии, многоугольника.

Ненаправленное реле полного сопротивления (рис. 11-7, а).

239

Уравнение срабатывания реле

 

zс.р= K

(11-2)

где К — постоянная величина.

Характеристика этого реле имеет вид окружности с центром в начале координат и радиусом, равным К. Реле работает при zр ≤К, при любых углах φр между вектором zр и осью r. Зона действия реле расположена в четырех квадрантах, в том числе в первом и третьем. Последнее означает, что реле с характеристикой(11-2)работает как н е н а п р а в - л е н н о е реле сопротивления.

Направленное реле полного сопротивления имеет zс.р, зависящее от угла φр (рис. 11-7,

б). Его характеристика срабатывания изображается окружностью, проходящей через начало координат. Сопротивление срабатывания имеет максимальное значение при

φр= φм.ч

где φм.ч — угол максимальной чувствительности реле, при котором zс.р= zс.р.макс, т. е. равен диаметру окружностиОВ.

Зависимость срабатывания этого реле от угла φр может быть представлена уравнением

zс.р= zс.р макссоs (φм.ч— φр).

(11 -3)

Оно легко получается из рассмотрения треугольника ОВС на рис.11-7,б. Реле не работает при zр, расположенных в третьем квадранте. Это означает, что оно не может действовать, если мощность направлена к шинам подстанции. Следовательно, рассмотренное реле является н а п р а в л е н н ы м .

Реле со смещенной круговой характеристикой (рис. 11-7, в). Характеристика реле смещена относительно оси координат в третий квадрант на величину z". Поэтому реле не только работает на защищаемой линии, но и захватывает шины А, питающие линию, часть длины отходящих от них присоединений. Уравнение смещенной характеристики имеет вид:

Уравнение (11-4)можно получить из рассмотрения треугольникаОО'С. Как видно из чертежа, геометрическая разность ректора z'—z"равнадиаметру-окружности,отсюда

где С — любая точка окружности; r — радиус окружности. Приравнивая левые части уравнений(11-4а)и(11-46),получаем(11-4).

Реле с эллиптической характеристикой. На рис.11-7,г изображена характеристика направленного реле, имеющая вид эллипса. Сопротивление срабатывания zс.ртакого реле зависит от угла φр и имеем наибольшее значение при φр = φм.ч. Угол φм.ч обычно принимается равным φл. Сопротивление zс.р.макс равно большей оси эллипса2а.

Как известно, эллипс является геометрическим местом точек, сумма расстояний которых до фокусов b иd постоянна и равна большой оси2а. На основании этого, обозначая координаты фокусовb иd, z" и z', а координаты любой-точкиС эллипса zс.р, получаем уравнение эллиптической характеристики

Зона действия реле заштрихована. По сравнению с круговой характеристикой эллиптическая характеристика имеет меньшую рабочую область. Это дает возможность лучше от-

studfiles.net

Н.В. Чернобровов Релейная защита

Отключение к. з. должно производиться с возможно большей быстротой для ограничения размеров разрушения оборудования, повышения эффективности автоматического повторного включения линий и сборных шин, уменьшения продолжительности снижения напряжения у потребителей и сохранения устойчивости параллельной работы генераторов, электростанций и энергосистемы в целом. Последнее из перечисленных условий является г л а в н ы м.

Допустимое время отключения к. з. (1-2,б) по условию сохранения устойчивости зависит от ряда факторов. Важнейшим из них является величина остаточного напряжения на шинах электростанций и узловых подстанций, связывающих электростанции с энергосистемой. Чем меньше, остаточное напряжение, тем вероятнее нарушение устойчивости и, следовательно, тем быстрее нужно отключать к. з.Наиболее тяжелыми по условиям устойчивости являются трехфазные к. з. и двухфазные к. з. на землю в сети с глухоза-

земленной нейтралью (рис. 1-2,а и г), так как при этих повреждениях происходят наибольшие снижения всех междуфазных напряжений.

Всовременных энергосистемах для сохранения устойчивости требуется весьма малое время отключения к. з. Так, например, на линиях электропередачи 300—500кВ необходимо отключать повреждение за0,1—0,12с после его возникновения, а в сетях 110— 220 кВ — за0,15—0,3с. В распределительных сетях 6 и 10 кВ, отделенных от источников питания большим сопротивлением, к. з. можно отключать со временем примерно1,5—3с, так как они не вызывают опасного понижения напряжения на генераторах и не влияют поэтому на устойчивость системы. Точная оценка допустимого времени отключения производится с помощью специальных расчетов устойчивости, проводимых для этой цели.

Вкачестве приближенного критерия (меры) необходимости применения быстродействующих защит Правила устройства электроустановок (ПУЭ) [Л. 1] рекомендуют определять остаточное напряжение на шинах электростанций и узловых подстанций при трехфазных к. з. в интересующей нас точке сети. Если остаточное напряжение получает-

ся меньше 60% номинального, то для сохранения устойчивости следует применять быстрое отключение повреждений, т. е. применять быстродействующую защиту.

Полное время отключения повреждения tотк складывается из времени работы защи-

ты t3 и времени действия выключателяtв, разрывающего ток к. з., т. е.tоткл =ta+ tв. Таким образом, для ускорения отключения нужно ускорять действие как защиты, так и выключа-

телей. Наиболее распространенные выключатели действуют со временем 0,15—0,06с. Чтобы обеспечить при таких выключателях указанное выше требование об отключе-

нии к. з., например, с t =0,2 с, защита должна действовать с временем0,05—0,12с, а при необходимости отключения сt = 0,12 с и действии выключателя с 0,08 с время работы защиты не должно превышать 0,04 с.

Защиты, действующие с временем до 0,1—0,2с, считаются быстродействующими. Современные быстродействующие защиты могут работать с временем0,02—0,04с.

Требование быстродействия является в ряде случаев определяющим условием, обеспечивающим устойчивость параллельной работы электростанций и энергосистем.

Создание селективных быстродействующих защит является важной и трудной задачей техники релейной защиты. Эти защиты получаются достаточно сложными и дорогими, поэтому они должны применяться только в тех случаях, когда более простые защиты, работающие с выдержкой времени, не обеспечивают требуемой быстроты действия.

В целях упрощения допускается применение простых быстродействующих защит, не обеспечивающих необходимой селективности. При этом для исправления неселективности используется АПВ, быстро включающее обратно неселективно отключившийся участок системы.

в) Чувствительность

studfiles.net

Н.В. Чернобровов Релейная защита - Стр 26

251

где tвых.пол — продолжительность непрерывного положительного импульса выходного напряженияUтп.

Г р а ф и ч е с к и у с л о в и я с р а б а т ы в а н и я показаны на рис. 11-13,г. Кривая1 напряженияUтп соответствует началу работы реле, так как при этомtвых.пол =tни. Если криваяUтп расположена выше кривой1, tвых.пол увеличивается и условия работы реле улучшаются, ес-

ли же кривая Uтп окажется ниже (кривая2), то условие(11-19а)не выполняетсяtвых.пол <tни и реле работать не будет.

252

меньше, чем при δ= 0, а угол φр вектора zс.р будет отличаться от φм.ч, т.е. φр ≠ φм.ч

Чем ближе к 90° будет δ, тем больший избыток UII ( U) , необходим для работы реле, соответственно будет увеличиватьсяIр и уменьшаться zс.р.

Сопротивления zс.р, а следовательно, и чувствительность реле имеют наименьшее зна-

чение при δ = 90°, так как амплитудаUтп в этом случае будет равна арифметической сумме UII~ + UI~ и достигнет наибольшего значения, чему соответствует максимальная величина U в(11-196).

Характеристика реле. Таким образом, когда δ = 0, реле имеет наибольшую чувстви-

тельность (рис. 11-14)и его зона действия равна zср.макс = z', т. е. равна диаметруАВ окружности, а когда δ≠ 0, чувствительность реле уменьшается и его зона действия сокра-

щается, так как для срабатывания реле при том же Uр необходимо большее, чем в

предыдущем случае, увеличение Iр (т. е. UII). При этом zс.р получается меньшее, чем zср.макс (диаметра окружности), что приводит к сжатию окружности и превращает ее в э л л и п с

(рис. 11-14).

Степень сжатия окружности характеризуется величиной малой оси эллипса, ее можно изменять, включая емкость С1, которая меняет относительное значение переменной составляющей в выпрямленном токе.

Подобная конструкция реле сопротивления разработана ВНИИЭ [Л. 47] и применяется в дистанционных защитах ДЗ-2,выпускаемых ЧЭАЗ.

11-7.ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕРЕЛЕСОПРОТИВЛЕНИЯ

253

а) Электромагнитное реле полного сопротивления

Электродвижущая сила Е создается трансреакторамиТР1 иТР2, первичные обмотки которых питаются токомIр. Вторичная э. д. с. трансреактора равна:

она отстает от индуктирующего ее тока Iр на 90° и пропорциональна ему по величине

(рис. 11-16,б).

При этом условии коэффициент kТ, характеризующий взаимоиндукцию между первичной и вторичной обмотками трансреактора, имеет постоянное значение.

сдвинутые относительно напряжений на углы β1 и β2. Токи II и III образуют магнитные потоки Ф1 и Ф2, смещенные в пространстве на 90° и сдвинутые по фазе на угол ψ. Векторная диаграмма напряжений, токов и потоков реле представлена на рис.11-17,а Взаимодействуя с вихревыми потоками в подвижной системе, потоки создают электромагнитный момент (см.§2-9,б)

255

256

Сопротивление срабатывания реле zс.р можно регулировать изменениемkн или kт, в первом случае меняется коэффициент трансформации автотрансформатора напряженияАТН, а во втором — число витков первичной обмотки обоих трансреакторовТР1 иТР2.

Рассмотренное реле можно превратить в реле сопротивления со смещенной характеристикой, показанной на рис. 11-7,в. Для этого нужно выбрать разную величину коэффициентаkТ в трансреакторахТР1 иТР2. В этом случае э. д. с.Е, вводимые в цепь обмотки1 и2, будут неодинаковы.

Центр окружности у такого реле смещается по отношению к началу координат. На рассмотренном принципе выпускались реле типов КРС-111иКРС-112.

в) Индукционное направленное реле сопротивления, реагирующее на угол сдвига фаз между напряжениями U1 иUII, питающими обмотки реле

Конструкция направленного реле сопротивления изображена на рис. 11-18.Конструктивно реле выполнено так же, как и предыдущее реле (рис.11-16),но отличается

от него параметрами обмоток и питающими их напряжениями UI иUII.

Последние образуются из тока и напряжения сети (Iр иUр ) по(11-6),при этом принимается, чтоk1 =kн; k2 = —z,'; k3 = 1;k4 = 0.

257

Напряжение сети подводится к рабочей обмотке через автотрансформатор АН с коэффициентом трансформации kн. К поляризующей обмотке напряжениеUр подводится непосредственно.

Напряжение компенсации U´ получается с помощью трансреактораТР (рис.11-18,а иб). Благодаря сопротивлениюг результирующее напряжение на вторичных зажимах трансреак-

258

259

правление на 180° и реле прекращает действовать. Реле реагирует на направление мощности к. з., так как при к. з. за шинами В оно не работает.

В рассмотренных случаях при металлических к. з. φр = φл = φ' и благодаря подобранным параметрам обмоток уголψ между токамиII иIII равен 90°. Поэтому реле имеет максимальную чувствительность.

При к. з. через дугу, при нагрузке и качаниях φр ≠ φл напряжение компенсации иUр не совпадают по фазе, вследствие чего угол ψ между токамиII иIII отклоняется от 90°. Это вызывает уменьшение моментаМэ и сокращение зоны действия реле.

Таким образом, zс.р зависит от φр: при φр = φ' zс.р = z', а при всех других значениях φр zс.р<z'. Характеристика работы рассмотренного реле изображается в осяхr, х окружностью, проходящей через начало координат (рис.11-7,б) с диаметром z' и углом максимальной чувствительности φм.ч= φ'.

260

studfiles.net

Н.В. Чернобровов Релейная защита - Стр 17

проводе трансформаторов тока арифметически (рис. 8-5,б).

При тех же режимах токи Iна м1 сдвинуты по фазе циклически приблизительно на 120° и суммируются

внулевом проводе геометрически (рис. 8-5,а).

Врезультате этого ток небаланса состоит, так же как и ток намагничивания, из первой и третьей

гармоник (Iнб1 иIнб3).

Исследования показывают, что третьи гармоники Iна м 3 составляют около 20 — 40%, а первыеIна м1 —80— 60% полного тока намагничивания.

Имея кривые намагничивания трансформаторов тока Е2 = f (Iнам) и определяя вторичные э. д. с. трансформаторов токаЕ2, можно приближенно оценить [Л. 10] величины намагничивающих токов, а за-

тем Iнб1 иIнб3, пользуясь формулами(8-8),вытекающими из диаграмм на рис.8-5:

Действующее значение полного тока небаланса в нулевом проводе нахо дится по выражению

Значение тока Iнб.макc в нулевом проводе звезды трансформаторов тока обычно определяется при токе трехфазного к. з. в расчетной точке, посколькуI K(3) , как правило, больше, чем двухфазный ток к. з.

Д л я о г р а н и ч е н и я т о к а н е б а л а н с а необходимо работать в ненасыщенной части характеристики намагничивания и иметь одинаковые токи намагничивания во всех фазах. Чтобы обеспечить эти условия, трансформаторы тока, питающие защиту, должны:

а) удовлетворять условию 10%-нойпогрешности при максимальном значении тока трехфазного к. з. в начале следующего участка;

б) иметь идентичные (совпадающие) характеристики намагничивания на всех трех фазах;

в) иметь одинаковые нагрузки вторичных цепей во всех фазах. В неустановившихся режимах под влиянием апериодического

тока к. з. токи намагничивания, а вместе с ними и токи небаланса могут значительно возрасти, что необходимо учитывать при выборе параметров защит, работающих без выдержки времени.

Чтобы исключить действие защиты от т.оков небаланса, величину тока сраб а- тывания пусковых реле защиты выбирают больше тока небаланса.

в) Уставки защиты

Время действия каждой защиты нулевой последовательности выбирается по условию селективности на ступень t большеt защиты предыдущего участка. Например, у защиты1 (рис.8-6)t1 = t2 +t. Величинаt выбирается согласно(4-9).Выбирая выдержку времени на защите реагирующей на 3I0, необходимо учитывать, что эта защита может не действовать при к. з. за трансформатором, если при этом в рассматриваемой защите ток 3I0 = 0. Как уже отмечалось,при замыканиях на землю в сети одного напряжения появление тока I0 в

сети другого напряжения зависит от соединения обмоток трансформатора, связывающего эти сети, и заземления нейтралей в этих сетях.

Если сети высшего и низшего напряжений связаны между собой через трансформатор ТЗ с соединением обмотокλ/ илиλ/λ,

studfiles.net

Н.В. Чернобровов Релейная защита - Стр 3

ципы выполнения реле находят все большее практическое применение.

Помимо реле, реагирующих на электрические величины, для защиты электрических машин и аппаратов применяются реле, реагирующие на неэлектрические величины, косвенным образом характеризующие появления повреждений или ненормальных режимов в них. Например, имеются реле, реагирующие на появления газов или повышение давления в кожухах маслонаполненных трансформаторов и реакторов; реле, реагирующие на повышение температуры трансформаторов и электрических машин и т. д.

Реле, реагирующие на электрические величины, можно подразделить на три группы: реле, реагирующие на одну электрическую величину: ток или напряжение; реле, реагирующие на две электрические величины: ток и напряжение сети или два

напряжения U1 иU2, каждое из которых является линейной функцией тока и напряжения сети;

реле, реагирующие на три или больше электрические величины, например: три тока и три напряжения сети, или несколько напряжений, представляющих линейные функции токов и напряжения сети.

К первой группе относятся реле тока и реле напряжения. Ко второй принадлежат однофазные реле: мощности, сопротивления и некоторые другие. К третьей относятся трехфазные реле мощности, многофазные реле сопротивления и другие устройства.

В данной главе рассматриваются наиболее распространенные принципы устройства основных типов электромеханических реле и реле на полупроводниковых приборах, применяемые во всех видах защит.

Принципы действия и устройство реле, предназначенных для отдельных защит: дифференциальных, дистанционных и других — рассматриваются в главах, посвященных этим защитам.

2-2.ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ РЕЛЕ

Электромеханические реле могут выполняться на электромагнитном, индукционном, электродинамическом, индукционно-динамическоми магнитоэлектрическом принципах. Отечественная промышленность изготовляет электромеханические реле в основ ном на электромагнитном и индукционном принципах, которые позволяют создать все требующиеся в эксплуатации разновидности реле.

Переходя к рассмотрению электромеханических конструкций, следует отметить некоторые наиболее важные и общие требования, предъявляемые к основным элементам этих реле: контактам и обмоткам.

К о н т а к т ы р е л е являются очень ответственным элементом в схемах защит. Они должны обеспечить надежное замыкание и размыкание тока в управляемых ими цепях и быть рассчитаны на многократное действие.

Коммутационная способность контактов условно характеризуется мощностью, при которой они обеспечивают замыкание и размыкание цепей.

Значение этой мощности SК выражается как произведение напряжения источника оперативного токаU на наибольший ток Iк, прохождение которого допускается через контакт, т. е. SК =UIк.

О б м о т к и р е л е должны обладать термической стойкостью, характеризуемой в зависимости от типа реле значениями тока или напряжения, допускаемыми длительно и кратковременно, и иметь приемлемую потребляемую мощность Sp, характеризуемую произведением тока Iр, проходящего по обмотке, на напряжениеUР на зажимах этой обмотки.

Потребляемая мощность Sp зависит от усилий, которые должны создать намагничивающие силы обмоток для приведения в действие подвижной системы реле и надежного замыкания контактов реле.

studfiles.net


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта