книги из ГПНТБ / Блантер С.Г. Электрооборудование для нефтяной промышленности учебник

Реле имеет две катушки 8 и 9, которые могут включаться после­ довательно или параллельно. При этом пределы уставки тока сраба­ тывания соответственно изменяются в 2 раза. Мощность, потребляемая обмотками реле разной чувствительности на минимальной уставке тока срабатывания 0,2—8 ВА. Время действия реле 0,03—0,1 с, коэффициент возврата реле не менее 0,8. Мощность размыкания кон­ тактов 60 Вт на постоянном токе и 300 ВА при 220 В и токе до 2 А на переменном токе.

Основным реле косвенного действия защиты с ограниченно-зави­ симой характеристикой является токовое индукционное реле РТ-80 (рис. 2.21, а). Оно содержит элементы: индукционный с ограниченнозависимой характеристикой времени действия и электромагнитный, действующий практически мгновенно и называемый отсечкой. В ре­ зультате совместной работы обоих элементов реле обладает характе­ ристикой, показанной на рис. 2.21, б.

Индукционный элемент имеет магнитную систему 1 с расщеплен­ ными на две части полюсами. На одну из частей каждого полюса на­ саживается короткозамкнутый виток 18, выполненный в виде кольца. Между полюсами находится алюминиевый диск 21, укрепленный вместе с червяком 15 на оси, вращающейся в подпятниках, располо­ женных в теле рамки 24. Эта рамка может поворачиваться на неболь­ шой угол вокруг своей оси.

Магнитные потоки обеих частей расщепленных полюсов сдвинуты между собой в пространстве и по фазе, в результате чего образуется бегущее поле, увлекающее за собой диск 21.

Алюминиевый диск начинает вращаться при токе в обмотке реле, составляющем 20—30% тока срабатывания, но реле еще не работает, так как червяк 15 и зубчатый сегмент 14 не имеют зацепления из-за того, что рамка 24 оттянута в крайнее положение пружиной 25. На диск 21 действуют сила F±, создаваемая основной магнитной системой, и сила F2, создаваемая постоянным магнитом 22, тормозя­ щим вращение диска.

По мере увеличения тока в обмотке реле увеличиваются скорость вращения диска и сила F1. Благодаря увеличению скорости диска растет и сила F2. При токе срабатывания реле равнодействующая сил Fг и Fг растягивает пружину 25 настолько, что поворачивает рамку 24 до зацепления червяка 15 с сегментом 14. Последний начинает подни­ маться.

Скорость вращения диска 21 начинает уменьшаться, так как он поднимает сегмент. Чтобы при этом рамка 24 не-вернулась в перво­ начальное положение, она снабжена стальной скобой 19, которая притягивается к магнитопроводу магнитной системы 1. Через опре­ деленное время поднимающийся сегмент 14, вращающийся вокруг оси, закрепленной скобой 23, упирается своим рычагом 16 в правую пластинку коромысла 13 и начинает поднимать его вверх. Вместе с последним поднимается левый конец якоря 10. Воздушный зазор между якорем и магнитопроводом системы 1 с противоположной стороны становится меньше. В некоторый момент времени правый

конец якоря 10 притягивается к магнитопроводу, и коромысло 13 замыкает контакты реле 12, лежащие на изоляционном упоре 11. Пользуясь движком 17, фиксируемым винтом 20, можно изменять начальное положение сегмента 14 и этим изменять уставку выдеряжи времени индукционного элемента реле. Под выдержкой времени пони­ мается время от момента достижения током реле значения тока сраба­ тывания до замыкания его контактов.

Якорь 10 с коромыслом 13 входят в состав электромагнитного элемента реле, содержащего также стержень 2, образующий вместе с якорем магнитопровод электромагнитного элемента. Короткозамкнутый виток 6 на правом конце якоря служит для устранения вибраций. Винт 8 со шкалой 7 и упором 9 служат для регулирования тока сра­ батывания электромагнитного элемента.

При больших токах в обмотке реле, достаточных для притяжения якоря 10 к магнитопроводу при большом начальном зазоре, якорь притягивается независимо от действия сегмента 14. Реле срабатывает без выдержки времени.

Индукционный элемент реле воздействует на контакты через элек­ тромагнитный элемент, а последний может действовать самостоятельно, «отсекая» часть характеристики при больших токах. Общими для индукционного и электромагнитного элементов являются обмотка 5, снабженная ответвлениями с устройством 4 регулирования тока срабатывания индукционного элемента, имеющим два контактных винта 3.

Реле РТ-81 изготовляют на номинальные токи 5 и 10 А с диапазо­ ном срабатывания индукционного элемента в пределах 40—100% номинального тока с выдержками времени в независимой части харак­ теристики от 0,5 до 4 с. Они имеют один замыкающий контакт, позво­ ляющий включать ток 5 А при 220 В. Цепь должны разрывать кон­ такты других аппаратов, например выключателей высокого напряже­ ния. Другие типы этих реле (РТ-82, РТ-83 и др.) отличаются от РТ-81 выдержками времени.

Ток срабатывания отсечки может устанавливаться в пределах от двухдо восьмикратного по отношению к току срабатывания индукционного элемента.

В состав максимальных токовых защит могут входить вспомога­ тельные реле: времени, промежуточные, указательные.

Реле времени используются для создания необходимой выдержки времени действия защиты при применении основных реле мгновен­ ного действия. Реле времени защиты часто выполняют как электро­ магнитные с созданием выдержки времени за счет применения тормо­ зящего устройства, работающего на принципе часового меха­ низма.

Промежуточные реле используются в тех случаях, когда необхо­ димо одновременно замыкать или размыкать несколько цепей, кото­ рые не могут быть непосредственно связаны друг с другом, а также в случаях необходимости управлять цепями с большими токами, которые не могут отключаться контактами основных реле.

Промежуточные реле снабжаются несколькими контактами, мощ­ ность которых должна быть достаточной для замыкания — размыка­ ния цепей защиты или цепей приводов выключателей.

Указательные реле применяются для фиксации действия защиты или каких-либо ее элементов. При наличии нескольких видов защиты эти реле сигнализируют о том, какая из защит вызвала отключение, что помогает установить причину аварии. Указательные реле выпол­ няются электромагнитной системы для последовательного и парал­ лельного включения, причем первые наиболее распространены.

Токовые реле прямого действия, встраиваемые в приводы выклю­ чателей высокого напряжения, выполняются мгновенного действия и с выдержкой времени. Последние имеют ограниченно-зависимые характеристики.

6 &

( г щ да—п- да-чз о ^ а й

i t

Рис. 2.22. Размещение (а) и выдержка времени (б) максимальных токовых защит со ступенчатой выдержкой времени.

Реле прямого действия применяются в тех случаях, когда не тре­ буется точной работы защиты. Максимальные токовые защиты широко применяются в радиальных сетях с односторонним пита­ нием. Селективность этих защит при радиальном питании обычно достигается тем, что по мере перехода от нижележащей ступени к вышележащей в сторону источника питания выдержка времени уве­ личивается. Например, при коротком замыкании в точке К1 при­ ходят в действие защиты на всех ступенях — 1, 2, 3, 4 (рис. 2.22), но раньше других срабатывает защита 4, отключая поврежденный участок. Остальные защиты, имея большую выдержку времени, не успевают произвести отключение и возвращаются в исхЬдное поло­ жение. Разница между временем действия защит на двух смежных ступенях Д£, называемая ступенью выдержки времени, при уста­ новке защит с независимой выдержкой времени принимается равной 0,35—0,6 с, а при установке защит с зависимой или ограниченнозависимой характеристикой — 0,6—1 с.

На рис. 2.23 показаны схемы максимальных токовых защит на постоянном оперативном токе: трехфазной (рис. 2.23, а) и двухфаз­ ной двухрелейной (рис. 2.23, б) с независимой выдержкой времени,

а также двухфазной однорелейной (рис. 2.23, в) с ограниченно-зави­ симой характеристикой.

Трехфазные схемы защиты реагируют на все виды короткого замыкания, включая однофазное, в системах с глухозаземленной нейтралью, где они применяются. В системах с изолированной ней­ тралью однофазные замыкания не вызывают протекания токов к. з., здесь максимальные защиты должны реагировать на междуфазовые

А

В

• С

LyyJ^_ |—•'7-

Ш + 5

Е

• А •В •С

Рис. 2.23. Схемы максимальной токовой защиты:

а — трехфазной; б — двухфазной двухрелейной; в — двухфазной однорелей­ ной.

в

к. з. В схемах рис. 2.23, а и 2.23, б каждый из трансформаторов тока питает максимальное токовые реле Т, которые при превышении током установленной величины срабатывают и через свои контакты подают напряжение от источника оперативного постоянного тока на катушку реле времени В. Через установленное время замыкается контакт реле времени, который подает питание промежуточному реле П. Контакт последнего включает цепь отключающей катушки привода выключателя высокого напряжения, в которую последова-

тельно включено указательное реле У. Двухфазная однорелейная схема содержит одно токовое реле, включенное на разность токов двух фаз. По сравнению с двухрелейной схемой эта схема менее чувствительна при к. з. между фазами АВ и ВС при малых токах к. з.

При трехфазной и двухфазной двухрелейных схемах в реле про­

Защиты с зависимой характеристикой отключают цепь при пере­ грузках, составляющих 120—200% максимального рабочего тока, со значительно большей выдержкой времени, чем при коротких замыканиях. Ток срабатывания токовых реле защиты определяется по выражению

ной работе; пт — коэффициент трансформации трансформатора тока; Ксх — коэффициент схемы включения реле — отношение тока, про­ текающего в обмотке реле, к току, протекающему во вторичной

запаса, равный 1,1—1,2;. Кс „ — коэффициент, учитывающий увели­

Ток срабатывания должен быть проверен по условию чувствитель­ ности защиты. Проверка ведется на основании определения коэф­ фициента чувствительности

и следующий за ней участок. Чувствительность защиты достаточна, если Кч За 1,5.

Рассмотренные схемы защиты могут работать на оперативном переменном токе, если вспомогательные реле и катушки отключения питать выпрямленным током от блоков питания, подключенных к трансформаторам тока (БПТ) или напряжения (БПН).

Токовые защиты от замыканий на землю

Здесь рассматриваются защиты, устанавливаемые в сетях с ма­ лыми токами замыкания на землю, работающих с изолированной нейтралью или нейтралью, заземленной через большое индуктивное сопротивление. К таким сетям относятся сети напряжением 35, 20, 10 и 6 кВ.

При замыкании на землю одной фазы симметрия в системе нару­ шается, появляется ток в катушке токового реле, защита срабатывает. Для выбора тока срабатывания реле определяющим является условие

'ср 3 і нб. т а х » (2.12)

где К3 = 1,3—1,5; /„б. max — наибольший возможный ток небаланса. Коэффициент чувствительности

однофазном или двухфазном к. з. на землю в конце второго участка, следующего за участком установки защиты.

При Кч ^ 1,5 чувствительность защиты достаточна. Защита с трехтрансформаторным фильтром имеет низкую чувствительность, первичный ток срабатывания этой защиты 20—25 А. Она находит применение в воздушных сетях 35 кВ. Для сетей с напряжением 6—10 кВ применяется защита с фильтром, выполненным в виде специального трансформатора тока нулевой последовательности (ТНП). Последний имеет стальной сердечник, внутри которого про­ ходят все три провода фаз защищаемой линии. Ко вторичной об­ мотке, намотанной на этот сердечник, присоединяется токовое реле. Результирующий магнитный поток, создаваемый первичными токами, в нормальных условиях равен нулю, а при замыкании на землю он пропорционален току замыкания на землю. В последнем случае появляется э. д. с. во вторичной обмотке трансформатора, протекает ток в реле, и срабатывает защита. Практически и здесь имеется во вторичной обмотке ток небаланса, но он значительно меньше, чем в трехтрансформаторном фильтре. ТНП устанавливают на кабелях.

Защита линий электропередачи

Наиболее распространенными видами защиты линий электро­ передачи в радиальных сетях напряжением до 35 кВ являются мак­ симальные токовые независимые со ступенчатой выдержкой времени и ограниченно-зависимые.

При большом числе ступеней выдержка времени на головном участке получается весьма значительной.

Могут быть применены токовые отсечки — токовые защиты, позволяющие быстро отключить короткое замыкание без выдержки времени.

Ток срабатывания отсечки выбирается больше максимального тока к. з., проходящего при повреждении в конце выбранной зоны действия защиты. Если короткое замыкание произойдет за пределами этой зоны, то защита не сработает, так как ток к. з. в этом случае будет меньше тока, способного привести защиту в действие. Схема токовой отсечки такая же, как на рис. 2.23, а, б, но без реле времени. Применяется сочетание максимальных токовых защит со ступенчатой выдержкой времени и токовых отсечек.

При двухстороннем питании максимальные токовые защиты не могут действовать селективно. В этом случае применяют направлен­ ные защиты, работа которых определяется не только силой тока, но и направлением мощности.