3.Призначення максимально-струмового захисту.

Максимально - струмовий захист використовується для захисту трансформаторів, електродвигунів і ліній електропередач з одностороннім живленням при к.з. Струм, що виникає при аварійних режимах називається зверх струмом. При використанні струмових реле РТ-40 і реле часу ЭВ або РВМ захист називається максимально-струмовим з незалежною витримкою часу спрацювання. А при використанні струмових реле РТ-80 і реле часу РТВ захист називається максимально-струмовим із залежною витримкою часу спрацювання. На рис. 26.2 приведені схеми максимально-струмового захисту (а- двох релейної, б – одно-релейної), які виконані за допомогою реле прямої дії типу РТВ, які вбудовуються безпосередньо в привод вимикача і підключаються до трансформаторів струму ТА1, ТА2, які встановлені на двох фазах. Такий захист використовуються в мережах напругою до 35 кВ.

Рис.26.2. Схема максимально - струмового захисту з реле РТВ

Реле струму РТ – 40.

Будова реле РТ – 40 наведена на малюнку 26.3 а, зовнішній вигяд реле при знятому захисному кожусі на малюнку 2в, умовне графічне позначення - на малюнку 26.3 б.

(Прохорский А. А. "Электрические станции и подстанции". Москва, "Транспорт" 1972 стр 24 4- 247)

Рис.26.3. Будова реле РТ - 40

1 – вказівник; 2 – шкала; 3 – спіральна пружина вказівника; 4,8 – підшипники; 5 – рухомі контакти; 6 – ізоляційна колодка; 7 – нерухомі контакти, 9 – якір; 10 – П – подібний елек -магніт; 11 – котушки - 2 шт; Рис. 26.3 а. Виводи котушок реле. 1 початок першої обмотки (Н1), 2 початок другої обмотки (Н2), 3 кінець першої обмотки (К1), 4 кінець другої обмотки (К2), 5 основа реле, 6 котушки реле (2 шт.)

Рис 26.3 б Виводи контактів реле. 1, 2 виводи розімкнутої пари контактів, 3, 4 виводи зам-кненої пари контактів, 5 основа, 6 котушки, 7 фіксатор кришки, 8 пластини пластини розім-кнених пари контактів.

Реле складається з П - подібного електромагніту 10, котушок 11, виводи яких виведені на зажими Н₁ – К₁ і Н₂ – К₂. Котушки можуть з’єднуватись послідовно або паралельно. В підшипниках 4,8 обертається ось якоря 9 з ізоляційною колодкою 6 та рухомими контактами 5. Нерухомі контакти 7 кріпляться до U - подібної ізоляційної пластини, закріпленої на магнітопроводі. До магнітопроводу кріпиться шкала з нанесеними позначками для з´єднання котушок (послідовного або паралельного). При паралельному з´єднанні котушок значення позначок подвоюється. Рух вказівника 1 обмежує спіральна пружина 3, яка створює гальмівний момент Мг. На якір діють два моменти: гальмівний та обертовий. Гальмівний момент утворюється спіральною пружиною 3, його величина залежить від кута відхилення вказівника 1 на шкалі 3, тобто натягування пружини. При повороті ліворуч гальмівний момент зменшується, а при повороті праворуч – збільшується.

Обертовий момент, утворюється струмом Ір, який протікає по котушках реле пропорційний квадрату цього струму

Обертовий момент, що діє на якір 9, намагається завжди повернути якір та поставити його вздовж осі полюсів.

При нормальному режимі роботи захищаємого елемента обертовий момент, що утворюється робочим струмом, менший ніж гальмівний момент. Якір знаходиться в граничному лівому положенні, а рухомий контакт 5 замикає нерухомі контакти 7'.

При аварійному режимі, струм, що протікає по катушкам, створює обертовий момент, який перевищує гальмівний момент. Якір притягується до електромагніта. Рухомий контакт 5 розмикає контакти 7' і замикає контакти 7. Струм, при якому спрацьовує реле, називають струмом спрацювання Іспр р.

Регулювання реле на струм спрацювання виконується двома способами:

Плавно – зміною натягування пружини; ступенево – зміною з’єднання котушок 11. При послідовному з´єднанні котушок ставиться перемичка на К1 – Н2 із зворотної сторони пластмасового корпусу у вигляді металевої пластини. Пластина закріплюється гвинтами до гнізд. Зажими Н1 – К2 реле під´єднуються до трансформатора струму. При паралельному з´єднанні обмоток перемичка з мідного проводу такого ж перерізу ставиться на Н1 – Н2 і К1 – К2, а зажими Н1 – К1 або Н2 – К2 приєднуються до трансформатора струму. Вказані способи з’єднання обмоток дозволяють мати верхню межу спрацювання реле в 4 рази більше його нижньої межі.

Наприклад, реле РТ – 40/20, у якого дробом показана верхня межа струму спрацювання 20А. Реле можливо регулювати на струми спрацювання: при послідовному з´єднанні від 5 до 10 А, а при паралельному – від 10 до 20 А. Час спрацювання реле струму 0,02 – 0,4 сек; споживана потужність котушки 0,1 ВА на мінімальній установці спрацювання; коефіцієнт повернення не менше 0,8.

Реле РТ –40/10. Можливо встановлювати струм спрацювання 2,5 – 10 А, в тому числі 2,5 – 5 А при послідовному з´єднанні та 5 – 10 А при паралельному з´єднанні. Під час експлуатації необхідно ретельно слідкувати за величиною струму спрацювання. Спрацювання реле при більших або менших значеннях струмів відносно встановленого на шкалі свідчить про незадовільний стан механічної частини (зміна характеристики пружини, несправність підшипників і тому подібне.

Реле РТ – 40 має три виконання, які відрізняються виконанням контактів: Реле РТ – 41 з одним замикаючим контактом; реле; РТ – 42 з одним розмикаючим контактом; реле РТ – 43 з одним розмикаючим контактом і одним замикаючим контактом.

Реле часу типу ЭВ-215

Рис. 26.4. Будова реле часу типу ЭВ-215. 1,2 нерухомі контакти, 3 важиль годинникового механізму, 4 рухомі контакти, 5 годинниковий механізм, 6,7 система важилів, 8 контакти миттєвої дії, 9 ярмо, 10 обмотка, 11якорь.

Реле часу типів ЭВ-112 – ЭВ 144 випускаються для роботи на постійному струмі ( 24, 48, 110, 220 В. Реле часу змінного стуму типів ЭВ-215 – ЭВ 245 випускаються на напругу 100, 127, 220,380 В. В цих реле ( дивись рисунок 26.4) при підведенні напруги до обмотки 10, яка розташована на ярмі 9, заводиться годинниковий механізм 5, що призводить до підніман-ня якоря 11. Якорь через систему важилів 6 і 7 заводить годинниковий механізм, одночасно замикая без витримки часу контакти миттєвої дії 8. При виключенні напруги систем важилів становиться у вихідне положення, контакти миттєвої дії переключаються, а заведений годинниковий механізм починає обертати важиль годинникового механізму 3, переміщуючи рухомі контакти 4, які с встановленню витримкою часу, замкнуть контакти 2, а потім контакти 1. Витримка часу регулюється переміщенням контактів1.

Вбудоване леле типу РТВ

Рис. 26.5. Вбудоване реле типу РТВ. 1 котушка реле, 2 осердя, 3ударник, 4 тяга, 5 го-динниковий механізм, 6 важиль приводу, регулювальний гвинт.

Реле типу РТВ уявляє собою реле прямої дії з витримкою часу. При протіканні по котушці реле 1 струму спрацьовує осердя, яке втягується в котушку. Піднімання ударника 3

Вверх обмежений тягою 4, прикріпленої до годинникового механізму 5.Швидкість роботи годинникового механізму залежить від величини струму, який протікає по котушці. Після спрацювання годинникового механізму відбувається його розчеплення з ударником, який під

дією пружини ударяє по важилю 6 приводу, вимикач відключається. Струм спрацювання ре-гулюються поворотним перемикачем.. Витримка часурегулюється установочним гвинтом 7,

який діє на важидб годинникового механізму.

Реле типу РТВ виконується в 6 варіанта хз діапазоном встановлення номінальних струмів 5 – 35 А; вони мають обмежену характеристику витримки часу з регулюванням від 0 до 4 секунд.

Вбудовані реле типу РТВ використовуються в пружинних приводах типу ПП-67

.

Реле струму РТ-80.

Будова реле РТ - 80 показана на малюнку 26.6. (Прохорский А. А. "Электрические станции и подстанции". Москва, "Транспорт" 1972 стор 263-266)

Принцип роботи індукційної частини реле показан на малюнку 26.6а, взаємодія магнітних потоків показана на малюнку 26.6б, конструкція реле показана на малюнку 26.6в, умовне графічне позначення показано на малюнку 26.6г.

При нормальному режимі роботи захищаємого елементу диск реле починає обертатись коли струм досягне 20 – 30 % струму установки реле. При цьому струмі

реле не спрацює через недостатню швидкість обертання диску. Положення якоря 6 буде таким , як зображено на малюнку 26.6в , тому що ліва частина якоря важче правої.

Рис. 26.6 Реле ТР-80

Реле складається з: 1- скоба; 2 – виконуючи контакти; 3 – замикач; 4 – клеми приєднання обмотки реле до трансформатора струму; 5 – гвинт; 6 – якорь; 7 – секційна обмотка, виводи якої приєднанні до штепсельної стойки; 8 – штепсельна стойка; 9 – електромагніт; 10 – ста-лева планка; 11 – важиль; 12 – пружина; 13 – диск; 14 – постійний магніт; 15 – сегмент; 16 – черв´як; 17 – рамка; 18 – палець; 19 – осі рамки; 20 – гвинт реулювання часу спрацювання. К - короткозамкнені витки, У – вказівник (указатель рос).

Коли по обмотці реле буде протікати струм, який дорівнюватиме струму спрацювання реле або більше , виникає обертовий момент такої величини, при якому дотична сила на ободі алюмінієвого диска зможе повернути рамку 17 по годинниковій стрілці (до нас), подолав натяжіння пружини 12. Через це черв´як 16 і сегмент 15 ввійдуть в зачеплення. Сегмент почне пересуватись вгору і через деякий час , визначений положенням важиля 11, своїм пальцем 18 надавить на скобу 1, замикач 3 замкне контакти 2, подачі живлення на виконавчий елемент. Контакти 2 будуть в замкненому стані до тих пір доки не припиниться протікання струму спрацювання по обмотці реле. Одночасно з замиканням контактів 2 скоба 1 повертає механічний вказівник спрацювання, вмонтований в реле ( на малюнку не показан). Щоб усунути розчеплення черв´яка 16 з сегментом 15 через зменшення швидкості обертання диску внаслідок тертя між ними, в реле передбачена сталева планка 10, яка притягується потоками розсіювання до електромагніта 9 і створює додаткове зусилля для утримання черв´яка і сегмента в стані зачеплення.

Після того як струм Ір<Ісп.р або зменшення Ір до величини струму повернення індукційної системи пружина 12 відтягує рамку 17 з диском 13, червяк 16 виходить із зачеплення з сегментом 15. Сегмент 15 опускається донизу на важиль 11. Весь меха-нізм реле разом з якорем 6 повертається у вихідий стан.

Струмом спрацювання реле називається мінімальний струм, при якому замикаються контакти 2, подачі живлення на виконавчий елемент, і спрацьовує механічний вказівник спрацювання реле. Струм спрацювання реле регулюється зміною кількості секцій 7 на штепсільній стойці 8 в межах Ісп.р = 2 – 10 А (чим більша кількість секцій включена, тим меньший струм спрацювання).

Затримка часу спрацювання регулюється зміною відстані між пальцем 18 і скобою 1 регулюючим гвинтом 20, а значення затримки показує вказівник У.Час спрацювання реле 0,5 – 16 секунд.

Електромагнітна частина реле, спрацьовуюча миттєво як реле струму, складається з електромагніта 9 і якоря 6. При протіканні по обмотці реле струму в межах гранічно залежної характеристики, ця частина реле не працює (вона починає працювати тільки тоді, коли повітряний прошарок між правою частиною якоря 6 і електромагнітом 9 значно зменшується через піднімання лівої частини якоря). При величині струму, значно більшої струму гранично обмеженої характеристики, відбудеться миттєвє притягування якоря 6 до електромагніта 9. Контакти 2, подачі живлення на виконавчий елемент, замкнуться значно раніше, ніж палець 18 досягне скоби 1. Таке спрацювання реле називають відсічкою. Тому характеристику реле РТ – 80 називають гранично залежною. Характеристики спрацювання реле наведені на малюнку 26.6б. Таким чином електромагнітна частина реле може працювати або з індукційним елементом або самостійно, якби відсікая частину характеристики реле при великих струмах. Тому електромагнітний елемент діє з відсічкою. При цьому І_відс = (2 – 8) І _сп.р. Час спрацювання складає 0,05 – 0,1 секунди.

Реле РТ – 80 допускають кратність струму відсічки відносно до струму спрацювання реле в межах від 2 до 15.

Струм спрацювання відсічки регулюється зміною повітряного прошарку між електромагні-том 9 і правою частиною якоря 6 за допомогою гвинта 5. Переваги реле:

• поєднання в одному реле незалежної витримки часу та мттєвогоспрацювання (відсічки);

• вбудований вказівник спрацювання;

• наявність потужних виконуючих контактів, що дозволяє виконувати захист без застосування додаткових реле;

• незначний час інерційного вибігу ( не більше 0,06 секунд).

• достатньо високий коефіцієнт повернення індукційної системи (К п = 0,85).

Недоліки реле:

• недостатня чіткість роботи через складність взаємодії механічних частин;

• похибки в струмі спрацювання відсічки та можливість спрацювання відсічки від короткочасних імпульсів струмів;

• низький коефіцієнт повернення електромагнітної системи ( Кп ≤0,4).

Реле випускаються декількох видів, відрізняються виконанням контактної схеми. Коефі-цієнт зворотньої дії (повернення) реле РТ - 80 знаходиться в межах 0,82 - 0,85.

Налагодження індукційних реле РТ - 80 складне і потребує високої кваліфікації.

Індукційне реле струму типу РТ-80. ( Б. Ю Липки " Электроснабжение промышленных предприятий и установок", Москва, Высшая школа, 1990, стр 269-270)

Будова реле РТ – 80 показана на малюнку 26.7а, характеристики спрацювання реле

показані на малюнку 26.7б.

Рис.26.7 Будов ата характеристика реле РТ-80

Реле РТ – 80 складається: 1 – упор; 2 – пружина повернення рамки; 3 – рамка; 4 – рам-ка; 5 – постійний магніт; 6 – диск; 7 – сегмент з пальцем; 8 – підшипники; 9 – контакти жив-лення виконавчого механізму; 10 – планка; 11 – якор; 12 – регулюючий гвинт; 13 – контакт-ний гвинт; 14 – електромагніт; 15 – ярмо електромагніта; 16– короткозамкнені витки; 17 –пружина повернення рамки; 18 – черв’як.

На рис. 26.8 приведений максимально-струмовий захист з незалежною характеристикою часу спрацювання на оперативному постійному струмові, яка використовується для захисту ліній і трансформаторів в мережах 3-35 кВ. Схема включають два струмові реле миттєвої дії КА1, КА2 типу РТ-40, одно реле часу КТ типу (ЭВ) і одне вказівне реле У типу РУ-21.

Рис.26.8.Схема максимально-струмового захисту на постійному оперативному струмові.