Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Релейная защита устройств электроэнергетики. Курс лекций
.pdf
2. Реле икомплекты защит
2.1. Назначение иклассификация реле
По конструкции и принципу действия реле делятся на две основные группы: электромеханические и электронные (полупроводниковые) [1, 3,5].
На основе электромеханических элементов создавались устройства релейной защиты и автоматики первого поколения. Однако
электромеханические реле имеют ряд недостатков, например, значительное электропотребление, невысокое быстродействие, недостаточная надежность контактов, необходимость регулировок уставок срабатывания в процессе эксплуатации и т. п.
В настоящее время релейная защита и автоматика систем электроснабжения наряду с полупроводниковыми реле и микропроцессорными устройствами используют электромеханические реле:
электромагнитные, индукционные, поляризованные и магнитоэлектрические. По назначению реле делятся на измерительные
и логические.
Под электромеханическим реле (согласно ГОСТ 16022-83) понимают электрическое реле, работа которого основана на использовании относительного перемещения его механических элементов под
воздействием электрического тока, протекающего по обмотке.
Реле – это автоматическое устройство, реагирующее на изменение контролируемого им параметра и переключающееся при превышении данным контролируемым параметром заданного значения (уставку срабатывания).
Реле имеет воспринимающий и исполнительный органы. У электромеханических реле в качестве воспринимающего органа служит
катушка электромагнита, а исполнительного органа – контакты.
Электронные реле выполнены на основе транзисторов и тиристоров.
На основе электромеханических систем можно создать измерительные реле с одной воздействующей величиной и более, реагирующие элементы схем сравнения, а также реле для логической части
автоматических устройств. Широко применяются электромагнитные и индукционные измерительные реле, причем в первом случае
осуществляется сравнение величин по абсолютному значению, а во
втором – их сравнение по фазе. Реле логической части (промежуточные и реле времени) обычно являются электромагнитными.
11
Магнитоэлектрические и поляризованные реле (электромагнитные
реле со вспомогательным поляризующим магнитным полем) используют в качестве реагирующих элементов схем сравнения.
По способу включения воспринимающего органа измерительные реле делятся на первичные и вторичные. Катушки первичных
реле включают непосредственно в защищаемую цепь, а вторичных – во вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока
и напряжения.
По способу воздействия на коммутационный аппарат различают
реле прямого и косвенного действия. Реле прямого действия (реле
типа РТМ и РТВ) имеют подвижную систему, механически связанную с отключающим механизмом выключателя. Реле косвенного
действия имеют контакты, включенные в цепь катушки электромагнита отключения выключателя. Для питания этой катушки необходим источник оперативного постоянного или переменного тока.
2.2. Электромагнитные реле
Электромагнитные реле тока серии РТ-40.
Электромагнитные реле тока РТ-40 применяются в устройствах
релейной защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи.
Реле тока РТ-40 с поперечным движением якоря имеет П-образный шихтованный сердечник, на котором размещены две обмотки.
Якорь реле выполнен из ферромагнитной пластины Г-образной
формы, закрепленной на оси.
При прохождении тока по обмотке реле электромагнитная сила
FЭ стремится притянуть якорь к полюсам электромагнита; этому
препятствует противодействующая сила FМ, обусловленная силой пружины FП и силой трения FТ. Для действия реле необходимо, чтобы на всем пути перемещения якоря выполнялось условие
FЭ > (FП + FТ), т. е. FЭ > FМ.
При токе, равном или большем тока срабатывания FЭ > FМ, якорь
реле поворачивается и связанный с ним подвижный контакт замыкает (размыкает) управляемую электрическую цепь. Подвижная система реле возвращается в исходное положение при токе в обмотке реле, равном току возврата. Коэффициент возврата реле равен
0,8–0,85.
Ток срабатывания электромагнитного реле тока РТ-40 зависит от
схемы включения двух его обмоток. При параллельном включении
12
обмоток ток срабатывания реле в два раза больше, чем при их по-
5
7
9
11
6
8
10
12
5
7
9
11
6
8
9
12
следовательном включении. Схемы внутренних соединений реле
приведены на рис. 2.1.
Градуировка шкалы уставок реле тока РТ-40 выполнена для по-
следовательного соединения обмоток.
а б
Рис. 2.1. Схемы внутренних соединений реле типа РТ-40:
а – последовательное соединение обмоток реле;
б – параллельное соединение обмоток реле
Плавное изменение тока срабатывания реле осуществляется путем изменения затяжки противодействующей пружины. При перемещении указателя уставки по току из начального положения в конечное ток срабатывания реле РТ-40 увеличивается в два раза.
Прохождение по обмотке реле несинусоидальных токов приводит
к вибрации контактов и отказу реле. Для снижения вибрации наряду
с механическим гасителем применяется магнитопровод с насыщающимися участками, которые выполняются суженными. При пиках
несинусоидального тока участки сердечника с уменьшенным сечением насыщаются и ограничивают величину магнитного потока.
Механический гаситель вибраций представляет собой полый барабанчик с радиальными перегородками внутри, полость барабанчика заполнена хорошо просушенным кварцевым песком. При любом ускорении подвижной системы кварцевые песчинки приходят
в движение и часть сообщенной якорю энергии тратится на преодоление сил трения между песчинками. Последнее приводит к значительному снижению вибраций подвижной системы от переменной
составляющей электромагнитной силы и уменьшает вибрацию контактов при их соударении.
13
Все узлы реле смонтированы на рамке-основании из алюминиевого сплава, укрепленной на пластмассовом цоколе реле, и закрыты
прозрачным полистирольным кожухом. Крепление кожуха к цоколю производится пружинными замками.
Реле напряжения серии РН-50.
Минимальные реле напряжения РН-54 предназначены для применения в схемах защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на уменьшение напряжения в цепи переменного тока.
Максимальные реле напряжения РН-53 предназначены для применения в схемах защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на увеличение напряжения в цепи переменного тока.
Реле напряжения серии РН-50 по конструкции незначительно отличается от реле РТ-40. Для снижения вибрации подвижной
системы обмотка реле этого типа, состоящая из двух секций, соединенных последовательно, включается в контролируемую цепь
напряжения посредством выпрямительного моста, в цепь которого
вводятся один или два добавочных резистора. Выпрямленный ток
имеет пульсирующий характер, однако индуктивность обмотки
уменьшает пульсацию тока и электромагнитной силы, поэтому вибрация якоря практически отсутствует. В отличие от реле тока реле
напряжения не имеет механического гасителя вибрации якоря.
Реле напряжения типа РН-54 имеют два диапазона уставок.
В первом диапазоне (меньших уставок) обмотка реле подключается к контролируемой цепи через добавочный резистор R
, в втором
1
диапазоне (больших уставок) – через последовательно соединенные
добавочные резисторы R1 и R2.
Градуировка шкалы уставок реле напряжения РН-54 соответствует напряжениям срабатывания на первом диапазоне уставок.
Плавное изменение напряжения срабатывания реле осуществляется путем изменения затяжки противодействующей пружины.
При перемещении указателя уставки по напряжению из начального
положения в конечное напряжение срабатывания реле РН-54 увеличивается в два раза.
Схемы внутренних соединений реле напряжения типа РН-54
приведены на рис. 2.2.
Реле времени серии ЭВ-100 и ЭВ-200.
Реле времени обеспечивают необходимое замедление действия
защиты, требуемое логикой работы соответствующего устройства
релейной защиты.
14
Реле времени подразделяются:
11
12
11
12
– по способу питания обмоток реле (реле постоянного и пере-
менного тока);
– виду механизма реле (часовой механизм, моторный привод и др.).
а б
C
VS
5
R
7
9
1
6
5
R
2
8
7
9
VS
6
R
R
2
1
8
Рис. 2.2. Схемы внутренних соединений реле типа РН-54:
а – реле РН-54/48, РН-54/160; б – реле РН-54/320
Реле времени серии ЭВ-100 применяются в схемах защиты и автоматики на оперативном постоянном токе, а реле серии ЭВ-200 –
переменном токе.
Реле времени серии ЭВ-100 использует электромагнитную систему с втягивающимся якорем, выдержка времени создается часовым механизмом серии 210ЧП.
Электромагнит реле состоит из магнитопровода, катушки и втягивающегося цилиндрического якоря. Для получения оптимальной тяговой характеристики нижний конец якоря имеет коническую форму и при втягивании входит в коническое углубление на
сердечнике, помещенном внутри катушки. Для исключения залипания якоря в притянутом положении на его нижнем конце имеется бронзовая шайба. На верхнем конце якоря укреплен рычаг
15
с пластмассовым толкателем, воздействующим на мгновенные контакты без выдержки времени.
При отсутствии возбуждения якорь под действием возвратной
пружины поднимает вверх до упора заводной рычаг часового механизма, растягивает рабочую пружину механизма, зубчатый сектор
поворачивает шестерню на выходном валу и устанавливает подвижные контакты, замыкающиеся с выдержкой времени в начальное
положение. Натяжение рабочей пружины может регулироваться
с помощью узла.
При возбуждении электромагнита якорь втягивается, приводит
в действие мгновенные контакты и освобождает рычаг часового механизма. Под действием рабочей пружины выходной вал механизма
вместе с подвижными контактами начинает поворачиваться. В момент начала движения выходного вала включается фрикционная
муфта, расположенная внутри шестерни, и приводит в действие замедляющее анкерное устройство.
Шестерни передают усилие рабочей пружины на анкерное колесо, сцепленное с анкером и балансиром. Под воздействием анкерного колеса анкер начинает колебаться. При каждом колебании
анкера анкерное колесо поворачивается на один зуб; период колебания анкера регулируется положением грузиков на балансире.
Вращение выходного вала происходит до тех пор, пока мостик
подвижного контакта не замкнет конечные неподвижные контакты
и не коснется упора, имеющегося на пластмассовой колодке конечных контактов.
Помимо конечного контакта реле могут иметь проскальзывающий контакт, кратковременно замыкающийся после заданной
выдержки времени. Выдержка времени проскальзывающего контакта может быть только меньше выдержки времени конечных
контактов.
Изменение уставок времени срабатывания производится перемещением неподвижных конечных и проскальзывающих контактов
по шкале.
Реле имеет сильную возвратную пружину, рассчитанную на завод
часового механизма, поэтому обмотка электромагнита потребляет
значительную мощность и может подключаться к источнику напряжения лишь на непродолжительное время. Для облегчения режима
работы управляющих контактов у реле на номинальное напряжение
110 и 220 В параллельно катушкам электромагнитов подключен искрогасительный контур из последовательно соединенных резистора
16
и конденсатора. В тех случаях, когда требуется продолжительное
5
7
3
9
10
пребывание обмотки реле под напряжением, после втягивания якоря последовательно с обмоткой вводится добавочный резистор, для
чего используется размыкающий контакт мгновенного действия.
Искрогасительный контур у таких реле не ставится.
Реле времени выпускаются в 12 различных исполнениях, отличающихся диапазоном уставок по времени, количеством контактов
и термической стойкостью. Схема внутренних электрических соединений реле времени ЭВ-134 приведена на рис. 2.3.
2
4
Рис. 2.3. Схема внутренних соединений реле типа ЭВ-134
Промежуточное реле РП-25.
Промежуточные реле используются в логической части релейной защиты для следующих операций:
– увеличение числа цепей, управляемых одним контактом пускового реле;
–коммутация больших токов при недостаточной мощности контакта исполнительного органа защиты;
–необходимые переключения в цепях переменного и постоянного тока в соответствии с логикой работы защиты.
Промежуточное реле РП-25 применяется в схемах защиты и автоматики на оперативном переменном токе. Схема внутренних соединений приведена на рис. 2.4.
17
10
12
11
1
2
3
5
7
9
Рис. 2.4. Схема внутренних соединений реле типа РП-25
4
6
8
Электромагнит клапанного типа промежуточного реле РП-25 состоит из шихтованного сердечника с катушкой и якоря, смонтированных на скобе. Для снижения вибраций якоря полюс сердечника
у рабочего зазора расщеплен и снабжен короткозамкнутым витком.
Сердечник крепится к скобе болтами, отверстия для болтов имеют
увеличенный диаметр, что обеспечивает возможность регулировки
взаимного положения сердечника и якоря. К якорю приклепан хвостовик, передающий усилие электромагнита на колодку подвижной
контактной системы.
Реле промежуточное РП-23.
Промежуточные реле РП-23 применяются в схемах защиты и автоматики на оперативном постоянном токе в случаях, когда требуется размножать контакты каких-либо реле или коммутировать
цепи с большим потреблением. Реле выполнено на магнитной системе клапанного типа, включающей в себя скобу, якорь и сердечник с полюсным наконечником, расположенным внутри катушки.
Перемещение якоря ограничивается скобой. Свободный конец
якоря при втягивании воздействует на упорную колодку и перемещает траверсу с четырьмя подвижными мостиковыми контактами.
Траверса собрана из нескольких пластмассовых колодок, стянутых
шпилькой. Верхняя часть траверсы выступами с прорезью скользит
по направляющей скобе, укрепленной винтом на верхнем упоре.
18
К этому упору в начальном состоянии прижата верхняя часть шпильки. Нижняя часть шпильки, не имеющая резьбы, проходит через
отверстие в пластине, ограничивающей перемещение подвижной
системы в горизонтальном направлении и вниз и удерживающей
возвратную пружину. Пластина укреплена на скобе магнитопровода винтом. Неподвижные контакты укреплены непосредственно на
втулках зажимов. Реле смонтировано на цоколе и закрыто полистироловым кожухом.
Реле выпускаются с четырьмя замыкающими и одним размыкающим контактами. Перестановкой (поворотом на 180°) угольников
неподвижных контактов можно получить еще несколько комбинаций замыкающих и размыкающих контактов: два размыкающих
и три замыкающих; три размыкающих и два замыкающих; четыре
размыкающих и один замыкающий.
Реле имеет четыре исполнения, отличающихся по номинальному напряжению 24, 48, 110, 220 В.
Диапазон рабочих температур находится в пределах от –20 до
+40 °C.
Напряжение срабатывания в холодном состоянии при температуре 20 ± 5 °C не более 70 % U
.
Н
Напряжение возврата реле не менее 3 % UН.
Время срабатывания при номинальном напряжении не превышает 0,06 с.
При изменении температуры от –20 до +40 °C отклонение напряжения срабатывания может находиться в пределах от –20 до +30 %,
напряжение возврата – в пределах ±35 %, а время срабатывания –
в пределах ±20 % величины, измеренной при 20 ± 5 °C.
Мощность, потребляемая реле, не превышает 6 Вт. Реле длительно выдерживает напряжение 110 % UН. Реле имеет контакты средней мощности.
Схема внутренних соединений промежуточного реле РП-23 аналогична схеме реле РП-25 и приведены на рис. 2.4.
Реле указательное РУ-21.
Указательное реле РУ-21 применяется в цепях постоянного
тока схем защиты для указания о происходившем срабатывании
устройств защиты, что облегчает последующий анализ действия
защит и определение характера повреждения. Электромагнит реле
состоит из скобы, укрепленной на цоколе, сердечника с катушкой и якоря, удерживаемого в начальном положении противодействующей пружиной. К скобе электромагнита крепится скоба
19
контактно-указательного устройства, на которой смонтированы
2
4
65
3
1
колодка неподвижных контактов, пластмассовый барабан и устройство возврата барабана в начальное положение. На пластмассовом
барабане укреплены зуб защелки, контактные мостики и указательный диск с грузом. На указательном диске черной эмалью нанесены
три сектора. В передней стенке скобы сделаны три секторных выреза, с которыми в начальном положении реле совпадают черные
секторы на указательном диске.
При втягивании якоря электромагнита освобождается зуб защелки барабана. Под действием груза на указательном диске барабан вместе с диском поворачивается, контактные мостики замыкают (или размыкают) неподвижные контакты, а в вырезах передней
стенки скобы появляются светлые секторы указательного диска.
Для наблюдения за положением диска передняя стенка кожуха делается прозрачной.
После снятия тока барабан возвращается в исходное положение
с помощью возвратного устройства, состоящего из планки, возвратной пружины и рычага, смонтированного на кожухе реле. При повороте рычага его конец давит на правый загиб планки, последняя
перемещается и специальным выступом возвращает барабан в начальное положение. После снятия усилия с рычага планка возвращается в исходное положение под действием возвратной пружины.
Реле выпускаются с двумя замыкающими контактами (при необходимости каждый из контактов можно переделать на размыкающий), имеют 17 исполнений, отличающиеся номинальным током
или напряжением катушки, и могут поставляться в исполнении для
внешнего или утопленного монтажа.
Схема внутренних соединений указательного реле РУ-21 приведена на рис. 2.5.
Рис. 2.5. Схема внутренних соединений реле типа РУ-21
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]