Раздел 6. ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ

Раздел 6. ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ

Выбор электрической аппаратуры осуществляется по условиям максимального рабочего режима с дальнейшей проверкой по режиму максимальных токов короткого замыкания.

Аппаратуру выбирают по следующим параметрам:

по напряжению U _{ап н} > U _{н сети};

по конструкции и роду установки;

по номинальному току I _{ап н} > I_{раб max};

по отключающей способности коммутационных аппаратов (выключателей, предохранителей, выключателей нагрузки и др.) [2, 4, 6].

Таким образом,

I _{ап откл} > I _{к max};

S _{ап откл} > S _{к max}.

По режиму короткого замыкания аппаратуру проверяют на динамическую и термическую стойкость.

Электродинамическая стойкость проверяется по максимально допустимым токам в амплитудных i _max или действующих значениях:

i _max > i ⁽³⁾_y;

I _max > I ^к_у.

Проверка термической стойкости аппарата осуществляется по следующему условию:

I _t² t > I _кэ² t _пр.

где I _t – ток термической стойкости аппарата, указанный в каталоге [6] для времени t; t _пр – приведенное (фиктивное) время к.з.

В сельских электрических сетях, питающихся от систем большой мощности, электрические аппараты на термическую стойкость проверяют по току трехфазного к.з., принимая приведенное время к.з., равным фактическому.

Электродинамическая и электротермическая стойкость трансформаторов тока задается коэффициентами динамической К _дин и термической К _т односекундной стойкости [6]. В соответствии с этим формулы принимают такой вид:

I _t² t = (К _т I _н1)² > I _уст² t _пр,

где I _уст – установившееся значение тока к.з.

Аппараты, защищаемые токоограничивающими предохранителями ПКТ: ПР, ПН, не проверяют на термическую и динамическую стойкость.

Измерительные трансформаторы дополнительно проверяют по классу точности с учетом фактической нагрузки вторичных цепей. При этом нагрузка вторичных цепей S ₂ не должно превышать номинальную нагрузку S _2н измерительного трансформатора для заданного класса точности:

S _2н > S ₂.

Проверяют трансформатор тока с наиболее нагруженной вторичной обмоткой. При проверке учитывают сопротивление всех приборов и реле, включенных в цепь измерения S _пр сопротивление контрольной проводки R _кn и сопротивление контактов R _koht обычно принимаемое равным 0,1 Ом:

S _2н > S ₂ = ∑ S _пр + I _н2²(R _кп + R _конт).

Задача 6.1

Выбрать аппаратуру (выключатели, разъединители, трансформаторы тока и предохранители) и проверить ее по режиму короткого замыкания для закрытой ТП (рис. 6.1), имеющей одну питающую и одну отходящую линию 10 кВ. На ТП установлены два трансформатора ТМ-400/10.

Максимальные рабочие токи питающей и отходящей линий равны со­ответственно 70 и 45 А. Максимальные значения токов к.з. на шинах 10 кВ подстанций: I _уст = 2,3 кА; i ⁽³⁾_у = 3,5 кА. Отходящая линия оборудована максимальной токовой защитой с выдержкой времени 0,6 с, питающая линия – с выдержкой времени 1,2 с. На питающей и отходящей линиях установлены следующие измерительные приборы: амперметры ЭЗ0 и расчетные счетчики активной энергии САЗУ-И674.

Схема электрических соединений подстанции показана на рис. 6.1. По конструктивному соображению предварительно выбираем следующую аппаратуру: разъединители типа РВ-10; выключатели типа ВМП-10 или выключатели нагрузки ВН-11 с автоматическим приводом, трансформаторы тока ТПЛ-10 и предохранители ПКТ-10.

Выбор разъединителей

Для выбора разъединителей составим табл. 6.1, в которой сравниваются каталожные параметры разъединителей РВ-10/400 с расчетными данными схемы.

При проверке разъединителя на электротермическую стойкость приведенное время короткого замыкания определено как

t _np – t _a + t» – 1,3 + 0,2 – 1,4 с.

где t ₃ = 1,2 с – выдержка времени максимальной токовой защиты; t _в = 0,2 с – время отключения масляного выключателя.

Рис. 6.1. Схема присоединения ТП 10/0,4 кВ

Таблица 6.1

Выбор разъединителя

Из таблицы выбора разъединителя (см. табл. 6.1) видно, что разъединитель РВ-10/400 полностью удовлетворяет расчетным условиям и может быть принят также в качестве разъединителей QS2….QS6 (см. рис. 6.1).

Выбор выключателя

Для сравнения расчетных данных с параметрами выключателей 6, 7 составим табл. 6.2.

Таблица 6.2

Выбор выключателя

Из табл. 6.2 видно, что для данных условий можно применить лишь масляный выключатель ВМП-10-630-20, так как выключатель нагрузки ВН-11 не проходит по отключающей способности:

I _отк = 0,4 кА < I ⁽³⁾_уст = 2,3 кА.

Очевидно, что выбранный выключатель полностью удовлетворяет расчетным условиям при установке его на отходящей линии Q2.

Выбор трансформатора тока

Сравним параметры трансформаторов тока типа ТПЛ-10 на питающей ТА₁ и на отходящей ТА₂ линиях (табл. 6.3 и 6.4) с исходными данными.

Таблица 6.3

Выбор трансформатора тока для питающей линии

Расчетные ТА1	Параметры трансформатора тока ТПЛ-10-0,5/Р-80/5
U н = 10 кВ	U н = 10 кВ
I раб max = 70 А	I н1 = 80 А
i (3)у = 3,5 кА	= 250·2·80·10–3 = 28,2 кА
[ I (3)уст] t пр = 2,32·1,4 = 7,4 кА2∙с	(К т I н1)2 t = (90·80)2·1·10–6 = 51,8 кА2с

Таблица 6.4

Выбор трансформатора тока на отходящей линии

Проверяемые трансформаторы тока удовлетворяют условиям термической и динамической стойкости и приняты к установке. Выбранные трансформаторы тока имеют по два сердечника: класс 0,5 для питания счетчиков и измерительных приборов, класс Р – для питания реле.

Для проверки сердечника класса 0,5 по классу точности сравним его вторичную номинальную мощность (S _2н = 10 ВА) с действительной для одного из трансформаторов тока, так как число вторичных приборов на питающей и отходящей линиях одинаково. Ко вторичной обмотке трансформатора тока фазы А подключены амперметр типа ЭЗО, потребляющий 2 ВА, и токовая обмотка счетчика САЗУ-И674, потребляющая 1,4 ВА. Приняв сопротивления контактов R _конт = 0,1 Ом, определим допустимое сопротивление контрольной проводки (R _кп) по формуле

Ом. [2]

Принимаем длину соединительных проводов вторичной проводки равной l = 10 м. Тогда расчетное сечение медного провода вторичной проводки:

мм²,

где γ – удельная проводимость.

Принимаем ближайшее стандартное сечение контрольной проводки F = 2,5 мм².

Выбор предохранителя

Выбираем высоковольтный предохранитель типа ПКТ-10, предназначенный для защиты подстанций 10/0,4 кВ. Предохранители ПКТ-10 являются токоограничивающими, поэтому их не проверяют на электродинамическую и термическую стойкость. В качестве максимального рабочего принят номинальный ток трансформатора ТМ-400/10, равный 23,2 А [4–6, 11].

Характеристика выбранного предохранителя ПКТ-10 соответствует характеристике, полученной в результате расчета (табл. 6.5).

Номинальный ток плавкой вставки предохранителя ПКТ-10 для защиты силового трансформатора 10/0,4 кВ выбирают по следующему условию:

I _вст.н = 2 I _н.тр-ра = 2·23,2 = 46,4 А.

Округляем до ближайшего стандартного значения: I _вст.н = 50 А.

Таблица 6.5

Выбор предохранителя

Расчетные данные	Параметры предохранителя ПКТ-10
U н = 10 кВ	U н = 10 кВ
I раб max = 23,2 А	I н = 50 А
I (3)уст = 2,3 кА	I отк = 12 кА
МВ∙А	S отк = 200 МВ∙А

Раздел 7. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА

Наиболее распространенной защитой от коротких замыканий в линиях, трансформаторах, двигателях, генераторах сельских электрических сетей являются токовые защиты: максимальная токовая защита (МТЗ) и отсечка.

Максимальная токовая защита включает пусковой орган (реле тока) и орган выдержки времени (реле времени). Для реле РТ (ИТ)-80(90) и РТВ оба органа объединены в одно реле.

Ток срабатывания МТЗ выбирается по трем условиям: отстройки от максимального рабочего тока, от надежного срабатывания электромагнита, от согласования с предыдущей защитой.

Ток срабатывания МТЗ из условия отстройки от максимального рабочего тока:

где К _н – коэффициент надежности, учитывающий погрешности реле (для реле типа РТ-40 и РТ-80 К _н = 1,2, для реле РТМ и РТВ К _н = 1,3…1,4); К _в – коэффициент возврата реле (для реле РТ-40 и РТ-80 К _в = 0,8…0,85, для реле РТВ К _в = 0,6…0,7); К _сзп – коэффициент самозапуска, учитывающий возрастание тока за счет пусковых токов электродвигателей (для линий 10 кВ сельских районов К _сзп = 1,2…1,3); I _{раб max} – максимальный рабочий ток защищаемого элемента; К ⁽³⁾_сх – коэффициент схемы при симметричном режиме. Для схем соединения трансформаторов тока в полную и неполную звезду К ⁽³⁾_сх = 1; при включении реле на разность токов двух фаз А и С К ⁽³⁾_сх = К ⁽²⁾_схАС = 2; К ⁽²⁾_{схАВ, ВС} = 1; К _тт – коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Из условия надежного срабатывания электромагнита отключения с током срабатывания 5 А (I _срзо = 5 А).

I _с.р = (К _н I _с.р.эо + I _ном) = 6 А.

где К _н – коэффициент надежного срабатывания электромагнита отключения.

Из условия согласования с предыдущей защитой по чувствительности:

I _сз = К _нс[ I _{сз пред} + (I _{раб max} – I _{раб max пред})],

где К _нс – коэффициент надежности согласования смежных защит по чувствительности.

При выполнении МТЗ на реле типа РТ-40 и РТ-85 К _нс = 1,3, на реле типа РТВ К _нс = 1,5.

I _{сз.пред} – ток срабатывания предыдущей защиты;

I _{раб max пред} – максимальный рабочий ток в месте установки предыдущей защиты.

Ток уставки реле (I _у.р) выбирается по бóльшему значению I _с.з из приведенных трех (I _сзп, I _ср, I _сз).

Чувствительность МТЗ оценивается коэффициентом чувствительности

где I _{к min} – минимальное значение тока к.з. (в конце защищаемого участка или в конце зоны резервировании) при заданном виде к.з (для сельских сетей 10 кВ – двухфазном к.з.); К ⁽³⁾_сх – коэффициент схемы соединения трансформатора тока.

Нормируемые значения К _ч для основной зоны – 1,5, для резервирования – 1,2.

Выдержка времени МТЗ определяется по ступенчатому принципу, обеспечивающему селективность защиты:

t _{сз n} = t _n–1 + Δ t,

где t _n–1 – время срабатывания МТЗ на предыдущем элементе сети; Δ t – ступень выдержки времени, зависящая от типа реле: 0,5 с – для РТ-40; 0,6…0,7 с – для РТ (ИТ)-85(95); 0,7…1 с – для РТВ.

Токовая отсечка срабатывает без выдержки времени, ток ее срабатывания I _сотс выбирают исходя из условия отстройки от максимальных токов к.з. при внешних к.з.; для отсечки силового трансформатора также необходима отстройка от бросков тока намагничивания трансформатора при включении его в сеть.

Поэтому

I _с.отс > К '_н I _к.внеш,

I _с.отс > (3…4) I _н.т,

где К '_н – коэффициент надежности, учитывающий точность расчета тока к.з. и точность срабатывания реле для реле РТ-40 и РТ (ИТ)-85(95) К _н = 1,2…1,3; для реле РТМ и РТВ К _н = 1,5…1,6; I _к.внеш – трехфазное к.з. в точке непосредственно за защищаемым элементом; I _н.т – номинальный ток трансформатора.

Принцип выбора тока срабатывания отсечки обеспечивает абсолютную селективность защиты.

Коэффициент чувствительности отсечки определяется по формуле

и должен быть равен или больше 2.

Задача 7.1

Рассчитать максимальную токовую защиту линии 10 кВ (рис. 7.1). Максимальный рабочий ток на ВЛ-10 кВ – 70 А. Величина токов к.з. в конце ВЛ-10 кВ: I ⁽³⁾_{к max} = 4,9 кА; I ⁽³⁾_{к min} = 2,13 кА.

Рис. 7.1. Схема воздушной линии 10 кВ

Рис. 7.2. Принципиальная схема защиты

Выбираем схему МТЗ: двухфазная, двухрелейная, реле РТ-85, дешунтирующих при срабатывании электромагнит отключения выключателя (рис. 7.2).

Определяем ток срабатывания защиты из условия отстройки от максимального тока нагрузки.

А.

Ток срабатывания реле РТ-85

А,

где n _тт = 150/5 – коэффициент трансформации трансформаторов тока, устанавливаемых на линии (приложение 42).

Из условия надежного срабатывания электромагнита отключения с током срабатывания 5 А:

I _с.р = (К _н I _ср.зо + I _ном) = 6 А.

Принимаем ток уставки реле РТ-85/1, равным 6 А. Тогда уточненное значение тока срабатывания защиты (с учетом выбранной уставки)

А.

Коэффициент чувствительности защиты в основной зоне

Время срабатывания защиты выбирается из условия обеспечения ступени выдержки времени Δ t с предыдущей защитой самого мощного в линии трансформатора. Так как предыдущей защитой являются предохранители ТП 10/0,4 кВ, то селективность обеспечивается, если удовлетворяется условие:

I _с.з > 1,4 I _пл.

Из кривых t _пл = f (I) для предохранителей типа ПКТ-10 (приложение 43) следует, что приведенное условие удовлетворяется для всего диапазона мощностей ТП, принимаемых в сельском хозяйстве. Для предохранителей типа ПКТ-10 и ПКИ-10 условие удовлетворяется для ТП с мощностью трансформаторов до 400 кВ∙А.

Принимаем уставку выдержки времени реле РТ-85/1, равной t _у = 0,6 с.

Проверка трансформатора тока:

по условию обеспечения надежной работы дешунтирующих контактов реле РТ-85/с:

I _In > 0,03 I ⁽³⁾_{к max}.

Так как 150 > 0,03 ∙ 4900 = 147, то условие удовлетворяется.

Проверка на 10 % погрешность.

Предельная кратность токов

По кривой предельных кратностей для трансформаторов тока ТЛМ-10 (приложение 44) с n _тт = 150/5 при К ₁₀ = 6 определяем допустимую вторичную нагрузку на ТТ – Z _доп = 2,5 Ом;

Расчетная (фактическая нагрузка на ТТ составляет:

Z _{н расч} = 2 r _пр + Z _р + r _пер = 2 ∙ 0,07 + 0,28 + 0,1 = 0,52 Ом [5],

где – сопротивление алюминиевых проводов длиной l = 10 м и сечением q = 4 мм²; – сопротивление реле РТ-85/1 при токе уставки I _у = 6 А; r _пер – сопротивление контактов, равное 0,1 Ом.

Так как Z _{н доп} > Z _{н расч} – требуемая точность работы ТТ обеспечивается.

Задача 7.2

Рассчитать максимальную токовую защиту шин 10 кВ подстанции 110/10 кВ (рис. 7.3), установленную на секционном выключателе. Количество отходящих линий 5. Токи срабатывания защит линий равны 120 А. Значения токов к.з. на шинах 10 кВ: I ⁽³⁾_{к max} = 2,84 кА; I ⁽²⁾_{к min} = 1,69 кА. Расчетная нагрузка на шинах 10 кВ составляет 5000 кВ∙А. Время срабатывания МТЗ линий 0,6 с.

Рис. 7.3. Схема трансформаторной подстанции 110/10 кВ

Схема МТЗ: двухфазная, двухрелейная с применением РТ-85, дешунтирующих электромагнит отключения выключателя.

Токи срабатывания защиты:

из условия отстройки от максимального тока нагрузки находим по формуле

из условия согласования с предыдущей защитой по чувствительности определим из выражения

Ток срабатывания защиты принимаем, равным 306,3 А.

Ток срабатывания реле находим по формуле

из условия надежного срабатывания электромагнита отключения с током срабатывания 5 А:

I _с.р = (К _н I _ср.зо + I _ном) = 6 А.

Ток уставки реле

I _у > I _ср.

Выбираем I _у = 8 А из гостированного ряда [4].

Ток срабатывания защиты с учетом I _у:

Коэффициент чувствительности защиты в основной зоне:

Выбор и согласование времени срабатывания МТЗ с зависимыми характеристиками производится путем построения карты селективности. Согласование проводится при максимальном токе к.з. на шинах 10 кВ, так как при этом токе обе защиты (В и СВ) (см. рис. 7.3) работают в независимой части характеристик (I _{к max}/ I _сз = 2840/320 > 5), то время срабатывания МТЗ шин определим следующим образом:

t _сз(св) = t _сз(в) + Δ t = 0,6 + 0,6 = 1,2 с.

Уставка выдержки времени реле РТ-85 принимается равной 1,2 с.

Проверка трансформатора тока:

по условию обеспечения надежной работы дешунтирующх контактов реле РТ-85

I _1н > 0,03 I ⁽³⁾_max;

200 > 0,03 ∙ 2840 = 85,2,

т.е. условие выполняется;

расчетная проверка на 10%-ю погрешность.

Предельная кратность

Допустимая вторичная нагрузка трансформаторов тока:

Z _доп = 1,7 Ом.

Принимаем расчетную нагрузку трансформаторов Z _{н расч} = 0,4 Ом.

Так как Z _доп > Z _{н расч}, то требуемая точность работы ТТ обеспечивается.

Задача 7.3

Рассчитать токовую отсечку силового трансформатора на двухтрансформаторной подстанции 110/10 кВ. Мощность установленных трансформаторов – 2500 кВ∙А. Токи срабатывания МТЗ ввода 110 кВ – 10,4 А. Токи к.з. на шинах 10 кВ и 110 кВ – I ⁽³⁾_{к10 max} = 4900 А; I ⁽³⁾_{к10 min} = 2130 А; I ⁽³⁾_{к110 max} = 4130 А; I ⁽³⁾_{к110 min} = 1790 А.

Схема выполнения отсечки: неполная звезда с реле типа РТ-85.

Находим ток срабатывания отсечки:

из условия отстройки от максимального тока к.з. за трансформатором:

I _co > К _п I ⁽³⁾_{к10 max} ∙ 10/100 = 1,6 ∙ 4900 ∙ 10/100 = 712,7 А;

из условия отстройки от бросков тока намагничивания при включении силового трансформатора под напряжением

Определим кратность тока срабатывания отсечки для реле РТ-85

К _отс = I _с.о / I _{ср МТЗ} = 712,7 / 104 = 6,85.

Примем К _{отс.уст} = 7. Тогда уточненное значение тока срабатывания отсечки:

I _со = К _{отс.уст} I _ср.МТЗ = 7 ∙ 104 = 728 А.

Коэффициент чувствительности отсечки

Так как К _ч.отс > 2 [2], то для защиты трансформатора может быть применена токовая отсечка.

Задача 7.4

Построить карту селективности максимальных токовых защит для электрической схемы, изображенной на рис. 7.4, если максимальный ток к.з. на шинах 10 кВ I ⁽³⁾_{к max} = 2840 А.

Рис. 7.4. Схема электрической сети

Выключатель отходящей ВЛ-10 кВ. МТЗ выполнена с помощью реле РТ-85, I _сз(в) = 120 А (на схеме 1).

Секционирующий выключатель шины 10 кВ. МТЗ выполнена с помощью РТ-85, I _сз(св) = 320 А (на схеме 2).

Выключатель ввода 10 кВ (на схеме 3).

Короткозамыкатель и отделитель.

МТЗ трансформатора двухступенчатая, устанавливаем на стороне 35 кВ и действующая с первой выдержкой времени на отключение выключателя ввода 10 кВ, а со второй – на включение короткозамыкателя. Используемые реле: РТ-40, РВМ-12, РП-321. Ток срабатывания защиты на стороне 35 кВ – I _сз(35) = 277 А.

Определяем уставку выдержки времени защиты 1.

Время срабатывания защиты выбирается из условия обеспечения ступени селективности (Δ t) с предыдущей защитой [2]. Так как предыдущей защитой являются предохранители ТП 10/0,4 кВ, то селективность обеспечивается, если удовлетворяется условие:

I _с.з > 1,4 I _пл.

Из кривых t _пл = f (I) (приложение 44) для предохранителей типа ПСН-10 следует, что приведенное условие удовлетворяется для всего диапазона мощностей ТП, применяемых в сельском хозяйстве. Для предохранителей типа ПКТ-10 и ПКИ-10 условие удовлетворяется для ТП с мощностью трансформаторов до 400 кВ·А.

Принимаем выдержку времени защиты 1, равной t _у = 0,6 с.

Определяем уставку выдержки времени защиты 2.

Согласование защит секционного выключателя и линий 10 кВ производится при максимальном токе к.з. на шинах 10 кВ. Так как при этом токе I ⁽³⁾_{к max} обе защиты работают в независимой части характеристик, то время срабатывания МТЗ секционного выключателя находится как

t _сз(св) = t _сз(л) + Δ t = 0,6 + 0,6 = 1,2 c.

Определяем уставку выдержки времени защиты 3.

Определим ток срабатывания защиты трансформатора, приведенный к стороне 10 кВ.

Ток согласования защиты 2 и 3

I _согл = I "_сз(35) = 971 А.

При этом токе защита 2 работает в зависимой части характеристики, поэтому для определения времени срабатывания защиты 2 при этом токе определяем кратность тока для защиты 2, %:

По кривой t = f (К %) для уставки t _у = 1,2 получим t _сз(св) = 1,4 при токе 971 А.

Тогда время срабатывания защиты 3

t _сз(10) = t _сз(св) + Δ t = 1,4 + 0,8 = 2,2 c.

Определяем уставку выдержки времени защиты 4.

Так как МТЗ трансформатора двухступенчатая, действующая с первой выдержкой времени на отключение выключателя ввода 10 кВ, а со второй – на включение короткозамыкателя и используемое реле РТ-40, РВМ-12, РП-321, то выдержка времени защиты 4

t _сз(10) = t _сз(св) + Δ t = 2,2 + 0,5 = 2,7 c.

Построение карты селективности

По найденным точкам I _с.з, t _с.з находим типовые ампер-секундные характеристики для защит и строим карту селективности (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Карта селективности действия защит

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Работа 17. Электромагнитные реле переменного тока и напряжения

Содержание работы

1. Изучить принцип действия и конструкцию электромагнитных реле тока типа РТ-40 и реле напряжения типа РН-50. Выяснить принципиальные отличия реле тока и напряжения, способы регулирования уставок.

2. Ознакомиться со схемами внутренних соединений и основными техническими данными реле.

3. Измерить токи и напряжения срабатывания и возврата реле на разных уставках на шкале. Оценить погрешность срабатывания. Определить коэффициенты возврата.

Общие сведения

Реле – автоматически действующий аппарат. Он предназначен при заданном значении воздействующей величины, характеризующей определенное внешнее явление, производить скачкообразные изменения в управляемых системах (как правило, в электрических цепях управления и сигнализации).

Реле защиты, т.е. реле, применяемые в схемах защиты элементов электроустановок, за исключением нескольких типов, реагируют на электрические воздействующие величины и называются электрическими. В качестве электрических воздействующих величин могут быть ток, напряжение, их симметричные составляющие, угол сдвига фаз между током и напряжением, мощность, сопротивление, частота.

Измерительные реле, срабатывающие при возрастании контролируемой величины, называются максимальными, а реле, срабатывающие при снижении контролируемого параметра – минимальными.

Кроме измерительных реле, в схемах защиты широко применяют логические реле, предназначенные для расширения функций измерительных реле, для размножения контактов, создания выдержек времени, воздействия на выключатели и сигнальные устройства и т.д.

По способу включения реле защиты делятся на первичные, включаемые непосредственно в цепь защищаемого элемента (на ток или напряжение), и вторичные, которые включаются через измерительные трансформа­торы тока и напряжения.

По способу воздействия на выключатель защищаемого элемента электроустановки реле защиты подразделяются на реле прямого действия, действующие непосредственно на привод выключателя, после чего последний отключается, и реле косвенного действия, которые своими легкими контактами подключают электромагнит отключения выключателя к источнику оперативного тока.

Все реле характеризуются следующими основными параметрами.

Параметр срабатывания – пороговое (граничное) значение воздействующей величины, при котором реле срабатывает (замыкает свои разомкнутые контакты, действует непосредственно на привод).

Например, для максимального реле тока за ток срабатывания принимается наименьшее значение тока, при котором реле срабатывает, а для минимального реле – наибольшее значение.

Заданное пороговое значение воздействующей величины, при котором реле должно сработать, называется уставкой, а положение указателя на шкале реле, соответствующее этому значению, называется уставкой по шкале.

Параметр возврата – граничное значение воздействующей величины, при котором происходит возврат реле в начальное состояние. Для максимальных реле параметр возврата соответствует максимальному значению воздействующей величины, при котором реле возвращается в начальное состояние, а для минимальных реле – минимальному значению воздействующей величины.

Коэффициент возврата k _в – отношение параметра возврата к параметру срабатывания. Для максимальных реле k _в < l, для минимальных – k _в > 1.

Погрешность срабатывания – отклонение параметра срабатывания реле от уставки, выраженное в процентах, например,

где I _с.р – ток срабатывания реле при данной уставке; I _у – уставка тока срабатывания.

По принципу действия реле защиты подразделяются на электромагнитные, индукционные, магнитоэлектрические, поляризованные, полупроводниковые.

Принцип действия электромагнитных реле основан на взаимодействии магнитного поля обмотки, обтекаемой током, с ферромагнитным якорем.

Схема реле типа РТ-40 показана на рис. 7.6. Магнитная система реле состоит из П-образного шихтованного сердечника 1 и Г-образного якоря 2. Якорь реле удерживается в начальном положении при помощи противодействующей спиральной пружины 8, один конец которой связан с якорем, а другой – с указателем уставки 7. На сердечнике 1 расположены две катушки, концы которых выведены на зажимы цоколя реле. Перестановкой перемычек на этих зажимах можно осуществлять параллельное и последовательное соединение катушек реле и соответственно изменять значение уставок в 2 раза. Цифры, нанесенные на шкале реле, соответствуют последовательному соединению обмоток.

Рис. 7.6. Электромагнитное токовое реле РТ-40:
1 – электромагнит; 2 –вращающийся якорь; 3 –гаситель колебаний; 4 –неподвижный контакт; 5 – подвижный контактный мостик; 6 – шкала уставок тока срабатывания; 7 – поводок для регулирования тока срабатывания; 8 –противодействующая пружина; 9 –ось якоря

При прохождении тока по обмотке реле магнитный поток, создаваемый этим током, намагничивает подвижный якорь и он притягивается к сердечнику. При перемещении якорь поворачивает подвижную часть контактов 5 (контактный мостик), которая, соприкасаясь с неподвижной частью контактов 4 (контактные пружины), замыкает цепь. Изменением натяжения (закручивания) пружины можно плавно изменять ток срабатывания реле. У реле РТ-40 при перемещении указателя 7 из одного крайнего положения в другое ток срабатывания изменяется в 2 раза.

Погрешность тока срабатывания не превышает ±5 %, коэффициент возврата не ниже 0,85 на первой уставке и не ниже 0,8 на остальных.

Для уменьшения вибрации контактов в конструкции реле РТ-40 предусмотрен гаситель вибрации, представляющий собой полый барабанчик с радиальными перегородками, заполненный кварцевым песком.

Схема внутренних соединений реле показана на рис. 7.7а.

Рис. 17.7. Реле:
а – схема внутренних соединений реле РТ-40/10; б – реле РН-54/320

Реле РТ-40 является максимальным реле. Его применяют в схемах релейной защиты и в схемах противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи. Реле выпускают девяти исполнений с различными диапазонами уставок: от 0,05 до 200 А. Потребляемая мощность составляет от 0,2 до 8 В∙А.

Конструкция реле напряжения РН-50 аналогична конструкции реле тока РТ-40. У реле напряжения гасителя вибрации нет. Для снижения потребляемой мощности и вибрации подвижной системы обмотка реле напряжения, состоящая из двух последовательно соединенных катушек с большим числом витков, подключается к контролируемой цепи через выпрямительный мост и добавочные резисторы R1 и R2 (рис. 7.7б). У реле два диапазона уставок. В диапазоне меньших уставок обмотка реле к контролируемой цепи подключается через резистор R1, в диапазоне больших уставок – через последовательно соединенные резисторы R1 и R2. У реле на номинальное напряжение 400 В обмотка реле шунтируется конденсатором для устранения опасности пробоя диодов.

В схемах релейной защиты и автоматики широко применяют как максимальные реле напряжения (РН-53, РН-58), так и минимальные реле напряжения (РН-54). Напряжением срабатывания минимального реле называется напряжение, при котором происходит отпускание реле и замыкание размыкающих контактов; напряжением возврата – напряжение, при котором якорь реле притягивается к сердечнику и замыкающие контакты замыкаются.

Коэффициент возврата минимального реле не более 1,25. Потребляемая мощность не превышает 5 В∙А для первого диапазона и 10 В∙А для второго диапазона уставок.

Указания к выполнению работы. 1. Изучить устройство электромагнитных реле переменного тока типа РТ-40 и реле напряжения типа РН-50. Записать паспортные данные реле и зарисовать схемы их внутренних соединений.

Собрать схему для испытаний реле тока РТ-40/10 (рис. 7.8а).

Измерить токи срабатывания и токи возврата реле при разных уставках на шкале.

Для этого плавно увеличить ток в обмотке реле до загорания сигнальной лампы (ток срабатывания реле), а затем снизить ток до погасания лампы (ток возврата реле). Срабатывание и возврат реле контролировать также по замыканию и размыканию контактов. Записать результаты трехкратных измерений в таблицу для максимальной, минимальной и промежуточной уставок. Определить средние значения тока срабатывания и возврата, по ним найти коэффициенты возврата и оценить погрешность срабатывания реле.

а б

Рис. 7.8. Схема испытаний:
а – реле тока; б – напряжения

Собрать схему для испытаний минимального реле напряжения РН-54/320 (рис. 7.8б).

Измерить напряжения срабатывания и возврата реле при разных уставках на шкале. Плавно увеличивая напряжение до погасания сигнальной лампы (напряжение возврата реле), а затем, снижая до загорания лампы (напряжение срабатывания реле), записать результаты измерений для трех уставок реле в таблицу. Определить погрешности срабатывания и коэффициенты возврата реле.

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое реле? Их назначение в схемах релейной защиты и автоматики.

2. Что называется током срабатывания, током возврата и коэффициентом возврата реле максимального тока?

3. Что такое напряжение срабатывания и напряжение возврата реле минимального напряжения?

4. Причины, вызывающие вибрацию контактов электромагнитных реле переменного тока. Какие способы применяют для уменьшения вибрации в реле типа РТ-40 и типа РН-50?

5. Что такое максимальное реле и минимальное реле? Имеются ли конструктивные отличия между ними? Можно ли использовать максимальное реле тока типа РТ-40 в качестве минимального реле тока?

6. Почему у реле тока типа РТ-40 при параллельном соединении секций (катушек) обмотки ток срабатывания увеличивается в 2 раза?

7. Как регулируется напряжение срабатывания у реле РН-50 (ступенчато и плавно)?

8. Что такое уставка тока (напряжения)? Как регулируется уставка у реле типа РТ-40 и типа РН-50?

9. Можно ли применять реле типа РТ-40 и тип

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: