книги из ГПНТБ / Маринов, И. А. Устройство и эксплуатация преобразовательных подстанций городского электротранспорта учеб. пособие

Когда ток, протекающий по обмоткам реле, станет равным или больше тока срабатывания, создаваемый им момент вращения яко­ ря 8 станет больше противодействующего момента пружины 3,

Рис. 77. Реле максимального тока ЭТ-520:

/ —магнитопровод, 2 — обмотки, 3 — спиральная противодействующая пружина, 4 — шкала уставок, 5 —указатель, 6 — подвижный контактный мостик, 7 —неподвижные контакты, 8 — якорь, 9 — клеммы

якорь повернется в сторону полюса и контактный мостик 6 через контакты 7 замкнет цепь отключающей катушки привода выклю­

111

Применяется несколько модификаций реле ЭТ-520, которые от­ личаются друг от друга количеством и положением контактов. Обозначения типов различаются последней цифрой типового номе­ ра, .например: ЭТ-521 — с одним замыкающим контактом, ЭТ-523— с одним замыкающим и одним размыкающим контактами.

Электромагнитные реле напряжения ЭН-520 устроены и рабо­ тают по тому же принципу, что и реле ЭТ-520.

Если реле ЭТ имеет обмотки с небольшим числом витков из провода относительно большого сечения, то у реле ЭН обмотки имеют большое число витков из провода значительно меньшего сечения. Принцип обозначения — тот же, что и у реле ЭТ-520.

В настоящее время, вместо реле ЭТ-520 и ЭН-520 промышлен­ ность выпускает единую серию электромагнитных токовых реле РТ-40 и реле напряжения РН-50. Реле РТ-40 и РН-50 по принципу действия и характеристике такие же, как ЭТ-520 и ЭН-520 и отли­ чаются от них только конструктивно. У реле РТ-40 и РН-50 два контакта: один замыкающий и один размыкающий.

Наибольшее применение на тяговых подстанциях получили ин­ дукционные токовые реле РТ-80 (ИТ-80) и индукционные реле на­ правления мощности РБМ-170 (ИМБ-170).

Реле РТ-80 (рис. 79, а) состоит из двух элементов: индукцион­ ного и электромагнитного.

Индукционный элемент реле состоит из магнитопровода 1 и алюминиевого диска 8, который вращается в подшипниках рамки 12. При протекании по обмотке реле 22 тока, равного 20—30% то­ ка срабатывания, диск начинает вращаться под действием усилия F\ (рис. 79, б) создаваемого вращающим моментом, возникающим от взаимодействия магнитного потока электромагнита и токов, ин­ дуктированных в диске. Для создания вращающего момента необ­ ходимо иметь два магнитных потока, сдвинутых пространственно и по фазе. Эти потоки создаются путем расщепления полюсов эле­ ктромагнита на две части и насаживания на одну из них короткозамкнутого витка 2 в виде медного кольца.

Однако реле не замкнет контакты, так как рамка 12 оттянута пружиной 6 в крайнее положение и червяк 11 на оси диска не бу­ дет сцеплен с зубчатым сектором 10.

При вращении диска на него начинает действовать усилие F2, создаваемое тормозньш постоянным магнитом 9. При увеличении тока в обмотке реле до величины тока срабатывания суммарное усилие Fi +F2 превысит усилие пружины 6, диск 8 вместе с рам­ кой 12 повернутся вокруг оси 0—0 и червяк 11 придет в зацепление с зубчатым сектором 10. Сектор 10 начинает подниматься вверх, своим выступающим рычагом упирается в скобу 14 якоря 19 и так­ же поднимает ее вверх, прижимая друг к другу контакты 16. При этом воздушный зазор с правой стороны между якорем 19 и магнитопроводом 1 уменьшается, вследствие чего якорь мгновенно притягивается к магнитопроводу, надежно замыкая контакты 16 скобой 14. Стальная скоба 5, притягиваясь к электромагниту, уси­ ливает зацепление сектора с червяком.

112

Время срабатывания реле зависит от скорости вращения диска и от начального положения сектора 10. Скорость вращения диска тем больше, чем больше ток, протекающий по обмотке реле 22. От скорости вращения диска зависит скорость подъема сектора и, следовательно, время срабатывания реле. Зависимость времени

Рис. 79. Устройство индукционного токового реле РТ-80:

срабатывания от начального положения сектора определяется углом поворота сектора. Начальное положение сектора регулирует­ ся при помощи винта 17, перемещающего упор сектора 13 вверх или вниз вдоль шкалы выдержки времени.

Однако зависимость времени срабатывания реле от величины протекающего по обмотке тока сохраняется лишь до 6—8-кратного

113

тока срабатывания. При большем токе происходит насыщение магнитопровода, вследствие чего магнитный поток остается неизмен­ ным и реле работает с одной и той же выдержкой времени, т. е. в независимой части характеристики.

обмотка 22, контакты 16 и механиче­ ский указатель срабатывания явля­ ются общими для обоих элементов реле.

При токах в реле, превышающих в 2—8 раз ток срабатывания, якорь элек­ тромагнитного элемента притянется к магнитопроводу и реле срабатывает без выдержки времени.

Указанное действие электромагнит­ ного реле называется токовой отсеч­

кой.

Рис. 81. Устройство и принцип действия реле направления мощности РБМ-170 (ИМБ-170):

пряжения, 14—17 — полюсы

Ток срабатывания индукционного и электромагнитного элемен­ тов реле регулируется изменением числа витков обмотки реле пу­ тем перестановки контактных винтов 21 на контактной колодке 22. Кроме того, ток срабатывания токовой отсечки можно регулиро­ вать в широких пределах винтом 18, изменяя воздушный зазор между якорем 19 и магнитопроводом 1.

Реле РТ отличается от ранее выпускавшихся реле ИТ несколь­ ко измененной конструкцией узла отсечки, обеспечивающей боль­ шую стабильность установки отсечки. В подвижной системе реле РТ в качестве опор применены миниатюрные радиально-упорные шарикоподшипники, чем достигается уменьшение трения и износа.

114

На рис. 80 представлена характеристика реле РТ-80 (ИТ-80). Реле РТ-80 (ИТ-80) выпускают в следующих исполнениях:

реле РТ-85 (ИТ-85) и РТ-86 (ИТ-86), имеющие усиленные (до 150 а при переменном токе) замыкающий и размыкающий контак­ ты с общей точкой. Контакты -переключают цепь без разрыва. Ре­ ле РТ-86 имеет еще -сигнальные контакты.

Индукционные реле направления мощности применяют в схе­ мах направленных защит, реагирующих на изменение направления электроэнергии. В настоящее время применяют однофазные реле направления мощности РБМ-170 (ИМБ-170).

Реле РБМ-170 (ИМБ-170) состоит из замкнутого стального магнитопровода 11 (рис. 81) с четырьмя полюсами, на котором рас­ положены две обмотки. На двух противоположных полюсах 15 и 17 располагается токовая обмотка 12, подключаемая к вторичной об­ мотке трансформатора тока. Обмотка напряжения 13, состоящая из четырех секций, располагается на ярме и подключается к вто­ ричной обмотке трансформатора напряжения. Магнитные потоки, создаваемые токовой обмоткой Ф\ и обмоткой напряжения Ф2 сдви­ нуты друг относительно друга на 90°.

Между полюсами расположен стальной сердечник 1 и алюми­ ниевый ротор (барабан) 8, укрепленный на -оси 9. На этой же оси укреплен подвижный контактный мостик, который при срабатыва­ нии замыкает неподвижные контакты 6. Возврат реле в исход­ ное положение осуществляется спиральной пружиной 3. Магнитные потоки Ф1 и Фг взаимодействуют с -индуктированными ими токами

водимое к реле; фр — угол сдвига фаз между током и напряжени­ ем; k — коэффициент пропорциональности.

Если вращающий момент пропорционален реактивной мощно­ сти, то такое реле называется реле реактивной мощности или си­

нусным

34вр klpUp sin фр.

Наиболее широкое применение получили смешанные реле, у ко­ торых вращающий момент имеет следующие выражения:

Мвр = klpUp cos (фр + а)

или

Мвр = klpUp sin (фр + а ),

115

где а — уГОл между напряжением и током в обмотке напряжения. В схемах защиты применяются косинусные реле с углом а, рав­

ным 30 или 45°.

При изменении направления мощности угол срр изменяется, что

рых вместо опускающегося вниз флажка имеется поворотный диск, разделенный на секторы. Секторы диска через один окрашиваются в белый цвет. При срабатывании реле диск поворачивается, и окра­ шенные в белый цвет секторы его оказываются против секторных отверстий в неподвижном диске.

Различают указательные реле последовательного или парал­ лельного включения. Реле последовательного включения бывают на разный номинальный ток срабатывания в диапазоне от 0,01 до 4 а, а реле параллельного включения — на разную величину номи­ нального напряжения в диапазоне от 12 до 220 в. Величина номи­ нального тока или номинального напряжения реле указывается в знаменателе цифровой части обозначения типа реле.

116

Указательные реле могут применяться для фиксирования от­ ключения выключателя от защиты и для подачи с помощью кон­ тактной системы .светового и 'Звукового сигналов.

Реле времени служит для создания выдержки времени действия защиты, независимой от величины протекающего в защищаемой цепи тока. Наибольшее распространение в схемах защиты получи­ ли реле ЭВ. Эти реле изготовляются для постоянного (ЭВ-122, ЭВ-132) и переменного (ЭВ-222, ЭВ-232) токов.

При протекании тока по обмотке 24 (рис. 83) сердечник 22 втя­ гивается, палец 16 теряет упор и зубчатый сектор 12 под действием

пружины 7 начинает вращаться по часовой стрелке, вследствие че­ го шестерня 11 с осью и подвижным контактом 10 начнут вращать­ ся против часовой стрелки, пока контакты 10 и 9 замкнутся. Ось с шестерней 11 фрикционной передачей 5 связана с часовым меха­ низмом (детали 1—4 и 13—15), с помощью которого обеспечивает­ ся выдержка времени. Если ток в обмотке прекратится, а контак­ ты 10 я 9 еще и не замкнутся, происходит полное расцепление шестерни 11 с шестерней 4 и система мгновенно возвращается в исходное положение. У этого реле могут быть использованы кон­ такты мгновенного действия 17, 19 и 20, которые замыкаются по­ водком 18, как только сердечник 22 втянется в электромагнит. Регулирование времени срабатывания реле осуществляется измене­ нием расстояния между подвижным 10 и неподвижным 9 контак­ тами. Для этого колодку, на которой укреплен неподвижный кон­ такт 9, следует переместить по шкале 8 на определенное деление. Шкала градуирована в секундах. Максимальная выдержка време­

117

ни, создаваемая реле ЭВ, — 9 сек. Мощность, потребляемая катуш­

чения разрывной мощности отключения контактов или увеличения их числа.

Промежуточные реле изготовляют на номинальные напряжения 24, 48, 110 и 220 в постоянного тока и 127, 220 и 380 в переменно­ го тока.

9 W

Существует большое количество разных типов промежуточных реле. Наиболее распространены в схемах защиты реле ЭП-100, РП-23, РП-24, работающие на оперативном постоянном токе, и РП-25, РП-26, работающие на оперативном переменном таке. Ре­ ле РП-24 и РП-26 имеют встроенные указатели срабатывания.

На рис. 84 показано реле РП. В схемах защиты на оператив­ ном переменном токе применяются также промежуточные реле РП-341, имеющие усиленные контакты, рассчитанные на ток до 150 а и предназначенные для шунтирования и дешунтирования от­ ключающих электромагнитов выключателей. На рис. 85 приведена схема внутренних соединений реле РП-341. Оно выполнено таким образом, что сначала замыкается контакт 4Р, а затем размыкает­ ся контакт 1Р. Вторичная обмотка трансформатора тока вклю­ чается через зажимы 8—14 последовательно с обмоткой насыщаю­ щегося трансформатора Т. Через обмотку выходного реле Р ток

118

потечет, когда пусковое токовое реле замкнет свои контакты, под­ ключенные к зажимам 11—13. Если пусковое токовое реле имеет размыкающие контакты, то они подключаются к зажимам 7—9, а зажимы И —13 закорачиваются. В этом случае по обмотке реле потечет ток при размыкании контактов пускового реле.

В схемах релейной защиты применяются также реле переменно­ го тока, работающие на индукционном принципе. Действие этих реле основано на взаимодействии между переменными магнитными потоками электромагнитов и токами, индуктированными этими по­ токами в подвижном диске или барабане.

§ 16. ОПЕРАТИВНЫ Й ТОК

Оперативным током называется ток, при помощи которого осу­ ществляется дистанционное включение и отключение выключате­ лей, отключение от защиты, работа сигнализации и автоматики.

Источники оперативного така должны быть очень надежными и обеспечивать необходимую величину напряжения и тока. В устрой­ ствах защиты требования к надежности источника оперативного тока еще больше повышаются, так как нарушение питания опера­ тивным током может вызвать отказ в работе защиты, что может привести к развитию аварии и нарушению работы энергосистемы.

В качестве оперативного тока в устройствах защиты может быть использован постоянный и переменный токи.

Источниками оперативного постоянного тока обычно служат аккумуляторные батареи с зарядными устройствами. В качестве стандартных приняты напряжения оперативного постоянного тока 24, 48, ПО и 220 в. Питание цепей оперативным током осущест­ вляется таким образом, чтобы повреждение на каком-либо участке сети не отразилось на работе других участков.

Аккумуляторные батареи являются надежным источником пи­ тания оперативных цепей. Однако они дороги и неудобны в экс­ плуатации. Наличие аккумуляторной батареи вызывает, кроме то­ го, увеличение строительного объема подстанции, а следовательно,

истоимости строительства.

Внастоящее время широкое распространение получило питание оперативных цепей переменным током, а также использование бло­ ков питания, которые обеспечивают питание оперативных цепей выпрямленным током во всех режимах работы подстанций — от

холостого хода до короткого замыкания.

Основным источником оперативного переменного тока являют­ ся трансформаторы тока. При правильном выборе трансформатора тока, ток, протекающий по вторичной обмотке при коротком замы­ кании в первичной цепи, обеспечивает отключение выключателя. Трансформаторы напряжения не могут служить источником опе­ ративного тока, так как при коротких замыканиях напряжение снижается и может оказаться недостаточным для отключения вы­ ключателя.

119

Трансформаторы напряжения могут служить источниками опе­ ративного тока в тех случаях, когда нарушение нормального ре­ жима работы в электрической установке <не вызывает понижения напряжения, например при однофазном замыкании на землю в се­ ти с изолированной нейтралью, когда ток замыкания мал.

При использовании трансформатора тока в качестве источника оперативного переменного тока необходимо исключить возмож­ ность разрыва цепи вторичной обмотки трансформатора, так как это может привести к выходу его из строя.

Рис. 86. Принципиальная схема блока питания БПТ-1002:

Для обеспечения надежного питания обычно применяются бло­ ки питания БПТ и БПН в комплексе. При достаточно больших то­ ках короткого замыкания питание оперативных цепей обеспечи­ вается блоком питания БПТ, который включается на вторичные обмотки трансформаторов тока.

При небольших токах короткого замыкания питание оператив­ ных цепей обеспечивается блоком питания БПН, который вклю­ чается на вторичную обмотку трансформатора напряжения или на шины собственных нужд переменного тока 220 в. Выходы блоков БПТ и БПН включаются параллельно.

Существует несколько типов блоков питания, например:

1)БПТ-100 и БПТ-100 для питания нагрузки мощностью не более 240 вт\

2)БП-10 и БП-1-57, у которых цепи, подключаемые к транс­ форматорам тока и напряжения, смонтированы вместе в одном ап­

120