ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.05.2024
Просмотров: 64
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
5. Источники оперативного тока
7. Трансформаторы тока и схемы их соединений
7.2. Параметры, влияющие на уменьшение намагничивающего тока
7.3. Типовые схемы соединений трансформаторов тока
8.2. Погрешности трансформаторов напряжения
8.4. Контроль за исправностью цепей напряжения
Обмотки реле 1,2,3 включены на фазные напряжения; 4,5,6 – на линейные напряжения.
Соединение ТН по схеме Y/Y может выполняться по 6 и 12 группам. Типовым является соединение по 12 группе.
На рис. 6.3.1: F – плавкий предохранитель; FA – плавкий предохранитель в цепях релейной защиты
Рассмотренная схема соединений может быть выполнена посредством трех однофазных ТН или одного трехфазного пятистержневого ТН (рис.8.3.2) Трехфазные трехстержневые ТН не применяются, так как в их магнитопроводе нет пути для замыкания магнитных потоков нулевой последовательности Ф0, создаваемых током I0 в первичных обмотках при замыкании на землю в сети. Поток Ф0 замыкается через воздух, это резко увеличивает IНАМ, вызывая недопустимый нагрев трансформатора.
Возможна дополнительная обмотка на основных или дополнительных стержнях для получения напряжения нулевой последовательности (рис. 8.3.2).
Рис. 8.3.1
Рис. 8.3.2
Два однофазных ТН включены на два междуфазных напряжения. Между проводами вторичной цепи включаются реле. Схема позволяет получить 3 междуфазных напряжения.
Рис. 8.3.3
Схема соединения, показанная на рис. 8.3.4, позволяет получить напряжение нулевой последовательности:
(8.4)
В нормальном режиме UP=0.
Необходимым условием работы схемы является заземление нейтрали первичной обмотки ТН. При отсутствии заземления напряжение на реле будет отсутствовать. Для вторичной обмотки принимается UНОМ=100 В – для сетей с заземленной нейтралью и 100/3 В –для изолированной. Практически в нормальных условиях напряжение на реле составляет Uнб = 0,5...2 В.
При однофазном КЗ в сети с заземленной нейтралью (рис. 8.3.5):
UA=0; UB+UC=UФ=UP.
В сети с изолированной нейтралью (рис. 8.3.6): UP=3UФ, поэтому у ТН, предназначенных для таких сетей, вторичные обмотки имеют увеличенный в 3 раза коэффициент трансформации (например: 6000/100/3).
Рис. 8.3.4
Рис. 8.3.5
Напряжение нулевой последовательности может быть получено и от специальных обмоток трехфазных ТН (см. рис. 8.3.2). Чаще всего применяются ТН с двумя вторичными обмотками. Одна соединяется по схеме звезды, а вторая – разомкнутым треугольником (см. рис. 8.3.1 б).
Вторичные обмотки ТН подлежат обязательному заземлению. Оно является защитным, обеспечивая безопасность персонала при попадании высокого напряжения во вторичные цепи. Обычно заземляется нулевая точка звезды или один из фазных проводов. В проводах, соединяющих точку заземления с обмотками ТН, не должно быть коммутационных и защитных аппаратов.
Повреждения во вторичных цепях ТН (КЗ и обрывы) могут вывести из строя оборудование релейной защиты или привести к неправильным её действиям.
При КЗ опасно увеличивается ток, для защиты оборудования устанавливают предохранители или автоматы.
Повреждения вторичных цепей искажают величину и фазу вторичного напряжения, что приводит к неправильной работе защиты.
При обрыве фазы напряжение, подводимое к обмоткам реле, исчезает, что воспринимается защитой как КЗ в сети. Для предотвращения ложных действий предусматриваются специальные устройства (блокировки).
Одна из простейших схем сигнализации обрыва в цепях ТН приведена на рис. 6.4.1.
Рис. 8.4.1
На рис. 8.4.2 изображена принципиальная схема блокировки защиты при повреждении в цепях ТН типов КРБ–11 и КРБ–12.
Рис. 8.4.2
В нормальном режиме напряжение на реле KV0 отсутствует. При обрыве одной или двух фаз возникает U0, под влиянием которого в реле KV0 появляется ток и оно срабатывает, давая сигнал и выводя защиту из работы.
Реле KV0 действует не только при обрывах, но и при КЗ на землю в первичной сети; чтобы предотвратить блокирование защиты при этом, ставится реле KVА, реагирующее на появление тока
I0 в первичной сети.
Рассмотренные блокировки, не реагирующие на одновременный обрыв всех трех фаз цепи напряжения, на трехфазное КЗ во вторичных цепях и обрыв нулевого провода, выпускаются Чебоксарским электроаппаратным заводом.
Контроль цепей разомкнутого треугольника
Контроль производится путем периодического измерения напряжения небаланса. При исправной цепи UНБ=1...3 В. При нарушении цепи показания пропадают.
Для контроля применяются и более сложные устройства. Для трансформаторов напряжения с двумя вторичными обмотками: Y/Y/ – Схема с семиобмоточным трансформатором или схема с тремя однофазными трансформаторами.
Сложные схемы применяются для блокировки защит на ЛЭП 220 кВ и выше.
Реле – автоматические приборы управления, обладающие релейным действием, т.е. скачкообразным изменением состояния управляемой цепи (например, её замыкание или размыкание) при заданных значениях величин, характеризующих определенное отклонение режима контролируемого объекта.
Типы реле:
Электрические – реагируют на электрические величины.
Механические – реагируют на неэлектрические величины: скорость истечения жидкости или газа, уровень жидкости.
Тепловые – реагируют на количество выделенного тепла или изменение температуры.
Существуют три основные разновидности конструкций электромагнитных реле:
1) с втягивающимся якорем;
2) с поворотным якорем;
3) с поперечным движением якоря.
Каждая конструкция содержит: электромагнит, состоящий из стального сердечника и обмотки, стальной подвижный якорь, несущий подвижный контакт, неподвижные контакты и противодействующую пружину.
Проходящий по обмотке ток Iр создает намагничивающую силу Iрр, под действием которой возникает магнитный поток Ф, замыкающийся через сердечник электромагнита, воздушный зазор и якорь. Якорь намагничивается и притягивается к полюсу электромагнита, переместившись в конечное положение, якорь своим подвижным контактом замыкает неподвижные контакты реле.
Ток срабатывания Iср – наименьший ток, при котором реле срабатывает, Iср – это ток, при котором электромагнитная сила превосходит силу сопротивления пружины, трения и массы.
Ток срабатывания регулируют: изменяя количество витков обмотки реле, Iср меняется ступенчато; регулируя пружину, Iср меняется плавно.
Ток возврата – при уменьшении тока в обмотках реле происходит возврат притянутого якоря в исходное положение под действием пружины.
Iвоз – наибольший ток в реле, при котором возвращается в начальное положение.
Коэффициент возврата
. (9.1)
У реле, реагирующих на возрастание тока (максимальных реле), Iср>Iвоз kвоз<1.
По мере перемещения якоря воздушный зазор уменьшается, магнитное сопротивление уменьшается. Электромагнитный момент увеличивается, а сила противодействующей пружины остается постоянной, возникает избыточный момент. Для возврата якоря необходимо уменьшить ток.
Р
еле минимального действия – реле, действующее при уменьшении тока.
Для срабатывания необходимо уменьшить ток до значения, при котором момент пружины превзойдет электромагнитный момент.
Iср – наибольший ток, при котором отпадает якорь реле.
Iвоз – наименьший ток, при котором втягивается якорь реле,
Iвоз>Iср kвоз>1.
(9.2)
Электромагнитная сила FЭ имеет пульсирующий характер. Притянутый якорь реле непрерывно вибрирует. Это вызывает дребезг контактов при срабатывании, что приводит к их подгоранию, изнашиваются оси. При большом моменте инерции якоря он не успевает следовать за быстрыми изменениями знака результирующей силы. Если же момент инерции якоря недостаточен, то для устранения вибрации применяют расщепление магнитного потока обмотки на две составляющие, сдвинутые по фазе.
Расщепление магнитного потока производится либо с помощью короткозамкнутого витка (рис. 3.1.4), либо обмотка реле выполняется двумя параллельными секциями с разным угловым сдвигом (рис. 9.1.5).
Рис. 3.1.4
Рис. 9.1.5
Токовые реле – электромагнитные реле, включенные на ток сети (непосредственно или через трансформаторы тока).
Для уменьшения нагрузки на трансформатор тока токовые реле должны иметь по возможности малое потребление мощности. Обмотки токовых реле рассчитываются на длительное прохождение токов нагрузки и кратковременное – токов КЗ. kвоз должен приближаться к единице.
Реле РТ–40. Ток срабатывания регулируется плавно изменением натяжения пружины. Обмотка реле состоит из двух секций, что позволяет путём параллельного и последовательного включений изменять пределы регулирования тока срабатывания. При последовательном соединении число витков возрастает, увеличивается точность, диапазон уменьшается в 2 раза.
Обозначение реле РТ–40/0,2 – диапазон токов срабатывания – 0,05...0,2 А;
РТ–40/20 – 5...20А.
В справочниках по реле указываются: пределы уставок, термическая стойкость, коэффициент возврата, потребляемая мощность.
По конструкции реле напряжения аналогичны токовым, подключаются к трансформаторам напряжения.
Реле РН–55. В реле напряжения для снижения вибраций подвижной системы обмотка реле включена в сеть вторичного тока не непосредственно, а через выпрямитель.
Применяются, когда необходимо одновременно замыкать несколько независимых цепей или когда требуется реле с мощными контактами для замыкания/размыкания цепей с большим током.
Промежуточные реле по способу включения подразделяются на реле параллельного и последовательного включения.
Параллельное включение. Основные выходные реле: РП–23, РП–24. Реле, обладающие большим быстродействием: РП–211, РП–212 – 0,01...0,02 с. Обычно время срабатывания промежуточных реле от 0,02 до 0,1 с.
Рис. 9.2.1
П
оследовательное включение. Используется, если выходной сигнал при срабатывании защиты слишком кратковременен для обеспечения отключения выключателей.
Соединение ТН по схеме Y/Y может выполняться по 6 и 12 группам. Типовым является соединение по 12 группе.
На рис. 6.3.1: F – плавкий предохранитель; FA – плавкий предохранитель в цепях релейной защиты
Рассмотренная схема соединений может быть выполнена посредством трех однофазных ТН или одного трехфазного пятистержневого ТН (рис.8.3.2) Трехфазные трехстержневые ТН не применяются, так как в их магнитопроводе нет пути для замыкания магнитных потоков нулевой последовательности Ф0, создаваемых током I0 в первичных обмотках при замыкании на землю в сети. Поток Ф0 замыкается через воздух, это резко увеличивает IНАМ, вызывая недопустимый нагрев трансформатора.
Возможна дополнительная обмотка на основных или дополнительных стержнях для получения напряжения нулевой последовательности (рис. 8.3.2).
Рис. 8.3.1
Рис. 8.3.2
8.3.2. Схема соединения обмоток трансформаторов напряжения в открытый треугольник
Два однофазных ТН включены на два междуфазных напряжения. Между проводами вторичной цепи включаются реле. Схема позволяет получить 3 междуфазных напряжения.
Рис. 8.3.3
8.3.3. Схема соединения трансформаторов напряжения в разомкнутый треугольник
Схема соединения, показанная на рис. 8.3.4, позволяет получить напряжение нулевой последовательности:
(8.4)В нормальном режиме UP=0.
Необходимым условием работы схемы является заземление нейтрали первичной обмотки ТН. При отсутствии заземления напряжение на реле будет отсутствовать. Для вторичной обмотки принимается UНОМ=100 В – для сетей с заземленной нейтралью и 100/3 В –для изолированной. Практически в нормальных условиях напряжение на реле составляет Uнб = 0,5...2 В.
При однофазном КЗ в сети с заземленной нейтралью (рис. 8.3.5):
UA=0; UB+UC=UФ=UP.
В сети с изолированной нейтралью (рис. 8.3.6): UP=3UФ, поэтому у ТН, предназначенных для таких сетей, вторичные обмотки имеют увеличенный в 3 раза коэффициент трансформации (например: 6000/100/3).
Рис. 8.3.4
Рис. 8.3.5
Напряжение нулевой последовательности может быть получено и от специальных обмоток трехфазных ТН (см. рис. 8.3.2). Чаще всего применяются ТН с двумя вторичными обмотками. Одна соединяется по схеме звезды, а вторая – разомкнутым треугольником (см. рис. 8.3.1 б).
Вторичные обмотки ТН подлежат обязательному заземлению. Оно является защитным, обеспечивая безопасность персонала при попадании высокого напряжения во вторичные цепи. Обычно заземляется нулевая точка звезды или один из фазных проводов. В проводах, соединяющих точку заземления с обмотками ТН, не должно быть коммутационных и защитных аппаратов.
8.4. Контроль за исправностью цепей напряжения
Повреждения во вторичных цепях ТН (КЗ и обрывы) могут вывести из строя оборудование релейной защиты или привести к неправильным её действиям.
При КЗ опасно увеличивается ток, для защиты оборудования устанавливают предохранители или автоматы.
Повреждения вторичных цепей искажают величину и фазу вторичного напряжения, что приводит к неправильной работе защиты.
При обрыве фазы напряжение, подводимое к обмоткам реле, исчезает, что воспринимается защитой как КЗ в сети. Для предотвращения ложных действий предусматриваются специальные устройства (блокировки).
Одна из простейших схем сигнализации обрыва в цепях ТН приведена на рис. 6.4.1.
Рис. 8.4.1
На рис. 8.4.2 изображена принципиальная схема блокировки защиты при повреждении в цепях ТН типов КРБ–11 и КРБ–12.
Рис. 8.4.2
В нормальном режиме напряжение на реле KV0 отсутствует. При обрыве одной или двух фаз возникает U0, под влиянием которого в реле KV0 появляется ток и оно срабатывает, давая сигнал и выводя защиту из работы.
Реле KV0 действует не только при обрывах, но и при КЗ на землю в первичной сети; чтобы предотвратить блокирование защиты при этом, ставится реле KVА, реагирующее на появление тока
I0 в первичной сети.
Рассмотренные блокировки, не реагирующие на одновременный обрыв всех трех фаз цепи напряжения, на трехфазное КЗ во вторичных цепях и обрыв нулевого провода, выпускаются Чебоксарским электроаппаратным заводом.
Контроль цепей разомкнутого треугольника
Контроль производится путем периодического измерения напряжения небаланса. При исправной цепи UНБ=1...3 В. При нарушении цепи показания пропадают.
Для контроля применяются и более сложные устройства. Для трансформаторов напряжения с двумя вторичными обмотками: Y/Y/ – Схема с семиобмоточным трансформатором или схема с тремя однофазными трансформаторами.
Сложные схемы применяются для блокировки защит на ЛЭП 220 кВ и выше.
9. Реле
Реле – автоматические приборы управления, обладающие релейным действием, т.е. скачкообразным изменением состояния управляемой цепи (например, её замыкание или размыкание) при заданных значениях величин, характеризующих определенное отклонение режима контролируемого объекта.
Типы реле:
Электрические – реагируют на электрические величины.
Механические – реагируют на неэлектрические величины: скорость истечения жидкости или газа, уровень жидкости.
Тепловые – реагируют на количество выделенного тепла или изменение температуры.
9.1. Электромагнитные реле тока и напряжения
9.1.1. Принцип действия
Существуют три основные разновидности конструкций электромагнитных реле:
1) с втягивающимся якорем;
2) с поворотным якорем;
3) с поперечным движением якоря.
Каждая конструкция содержит: электромагнит, состоящий из стального сердечника и обмотки, стальной подвижный якорь, несущий подвижный контакт, неподвижные контакты и противодействующую пружину.
Проходящий по обмотке ток Iр создает намагничивающую силу Iрр, под действием которой возникает магнитный поток Ф, замыкающийся через сердечник электромагнита, воздушный зазор и якорь. Якорь намагничивается и притягивается к полюсу электромагнита, переместившись в конечное положение, якорь своим подвижным контактом замыкает неподвижные контакты реле.
Ток срабатывания Iср – наименьший ток, при котором реле срабатывает, Iср – это ток, при котором электромагнитная сила превосходит силу сопротивления пружины, трения и массы.
Ток срабатывания регулируют: изменяя количество витков обмотки реле, Iср меняется ступенчато; регулируя пружину, Iср меняется плавно.
Ток возврата – при уменьшении тока в обмотках реле происходит возврат притянутого якоря в исходное положение под действием пружины.
Iвоз – наибольший ток в реле, при котором возвращается в начальное положение.
Коэффициент возврата
. (9.1)У реле, реагирующих на возрастание тока (максимальных реле), Iср>Iвоз kвоз<1.
По мере перемещения якоря воздушный зазор уменьшается, магнитное сопротивление уменьшается. Электромагнитный момент увеличивается, а сила противодействующей пружины остается постоянной, возникает избыточный момент. Для возврата якоря необходимо уменьшить ток.
Р
еле минимального действия – реле, действующее при уменьшении тока.Для срабатывания необходимо уменьшить ток до значения, при котором момент пружины превзойдет электромагнитный момент.
Iср – наибольший ток, при котором отпадает якорь реле.
Iвоз – наименьший ток, при котором втягивается якорь реле,
Iвоз>Iср kвоз>1.
9.1.2. Работа электромагнитного реле на переменном токе
(9.2)Электромагнитная сила FЭ имеет пульсирующий характер. Притянутый якорь реле непрерывно вибрирует. Это вызывает дребезг контактов при срабатывании, что приводит к их подгоранию, изнашиваются оси. При большом моменте инерции якоря он не успевает следовать за быстрыми изменениями знака результирующей силы. Если же момент инерции якоря недостаточен, то для устранения вибрации применяют расщепление магнитного потока обмотки на две составляющие, сдвинутые по фазе.
Расщепление магнитного потока производится либо с помощью короткозамкнутого витка (рис. 3.1.4), либо обмотка реле выполняется двумя параллельными секциями с разным угловым сдвигом (рис. 9.1.5).
Рис. 3.1.4
Рис. 9.1.5
9.2. Разновидности электромагнитных реле
9.2.1. Токовые реле
Токовые реле – электромагнитные реле, включенные на ток сети (непосредственно или через трансформаторы тока).
Для уменьшения нагрузки на трансформатор тока токовые реле должны иметь по возможности малое потребление мощности. Обмотки токовых реле рассчитываются на длительное прохождение токов нагрузки и кратковременное – токов КЗ. kвоз должен приближаться к единице.
Реле РТ–40. Ток срабатывания регулируется плавно изменением натяжения пружины. Обмотка реле состоит из двух секций, что позволяет путём параллельного и последовательного включений изменять пределы регулирования тока срабатывания. При последовательном соединении число витков возрастает, увеличивается точность, диапазон уменьшается в 2 раза.
Обозначение реле РТ–40/0,2 – диапазон токов срабатывания – 0,05...0,2 А;
РТ–40/20 – 5...20А.
В справочниках по реле указываются: пределы уставок, термическая стойкость, коэффициент возврата, потребляемая мощность.
9.2.2. Реле напряжения
По конструкции реле напряжения аналогичны токовым, подключаются к трансформаторам напряжения.
Реле РН–55. В реле напряжения для снижения вибраций подвижной системы обмотка реле включена в сеть вторичного тока не непосредственно, а через выпрямитель.
9.2.3. Промежуточные реле
Применяются, когда необходимо одновременно замыкать несколько независимых цепей или когда требуется реле с мощными контактами для замыкания/размыкания цепей с большим током.
Промежуточные реле по способу включения подразделяются на реле параллельного и последовательного включения.
Параллельное включение. Основные выходные реле: РП–23, РП–24. Реле, обладающие большим быстродействием: РП–211, РП–212 – 0,01...0,02 с. Обычно время срабатывания промежуточных реле от 0,02 до 0,1 с.
Рис. 9.2.1
П
оследовательное включение. Используется, если выходной сигнал при срабатывании защиты слишком кратковременен для обеспечения отключения выключателей.