152. Назначение, принцип работы, схема замещения и погрешности измерительных трансформаторов тока и напряжения.

Принцип действия. Трансформаторы тока (ТТ) являются вспомогательными элементами, с помощью которых ИО РЗ получают информацию о значении, фазе и частоте тока защищаемого объекта.От достоверности получаемой информации зависит правильность действия устройств РЗ.основным требованием к ТТ, питающим устройства РЗ, является точность трансформации контролируемого тока с погрешностями, не превышающими допустимых значений. Принцип устройства ТТ поясняют схемы, приведенные на рис.3.1. (3.1)

(3.1а)

Причины погрешности. В реальном ТТ I_нам ≠ 0, как это следует из (3.1). Ток I_HAM является обязательной частью первичного тока I₁, он образует МДС, создающую поток Ф, который и осуществляет трансформацию. Из выражения (3.1) вторичный ток реального ТТ

(3.3)

где k_I = w₂/w_l – витковый коэффициент трансформации.

Из выражения (3.3) следует, что действительный вторичный ток I₂ отличается от расчетного (идеального) значения I₁/k_I, определенного по формуле (3.2), на значение I_нам/k_I, которое вносит искажение в абсолютное значение и фазу вторичного тока. Таким образом, причиной, вызывающей погрешность в работе ТТ, является ток намагничивания I_нам

 Погрешности трансформатора напряжения

 Трансформатор напряжения работает с погрешностью, искажающей вторичное напряжение как по величине, так и по фазе. В "идеальном" ТН, работающем без погрешностей, вторичное напряжение

где U₁ – напряжение, подведенное к зажимам первичной обмотки; К_U – коэффициент трансформации "идеального" ТН, равный отношению количества витков первичной и вторичной обмоток.   Однако за счет падения напряжения ΔU (рис.6.4, б) в первичной и вторичной обмотках действительное значение вторичного напряжения будет равно:

     Заводы обычно указывают номинальную мощность, подразумевая под ней максимальную нагрузку, которую может питать ТН в гарантированном классе точности. Кроме того, для ТН указывается максимальная мощность по условиям нагрева, которая значительно превосходит егономинальную мощность. Погрешность по значению вторичного напряжения принято оценивать в процентах:

                                                                             Погрешность по фазе оценивается углом сдвига δ между векторами первичного и вторичного напряжений 

153. Типовые схемы соединения измерительных трансформаторов тока и напряжения.

Схема соединения ТТ и обмоток реле в звезду

Схема соединения ТТ и обмоток реле в полную звезду.

Схема соединения ТТ в фильтр токов НП. Трансформаторы тока устанавливаются на трех фазах, одноименные зажимы вторичных обмоток соединяются параллельно, и к ним подключается обмотка реле КА (рис.3.18). Ток в реле равен геометрической сумме вторичных токов трех фаз:I_p = I_a + I_b + I_c = 3I₀.

TV:

Схема соединения трансформаторов напряжения в звезду, приведенная на рис.6.5, а, предназначена для получения напряжений фаз относительно земли и междуфазных (линейных) напряжений. Три первичные обмотки TV1 соединяются в звезду. Начала каждой обмотки (А, В, C) присоединяются к соответствующим фазам ЛЭП, а концы X, Y, Z объединяются в общую точку (нейтраль N1) и заземляются. При таком включении к каждой первичной обмотке TV1 подводится напряжение фазы ЛЭП относительно земли. Концы вторичных обмоток TV1 (х, у, z на рис.6.5, а) также соединяются в звезду, нейтраль которой N2 связывается с нулевой точкой нагрузки N3 (сопротивления 1, 2, 3).

Схема соединений обмоток ТН в открытый треугольник изображена на рис.6.7. Она выполняется при помощи двух однофазных ТН, включенных на два междуфазных напряжения, например U_AB и U_BC . Напряжение на зажимах вторичных обмоток ТН всегда пропорционально междуфазным напряжениям, подведенным с первичной стороны. Между проводами вторичной цепи включаются реле. Схема позволяет получать все три междуфазных напряжения U_AB, U_BC и U_AC.

Схема соединений обмоток однофазных ТН в фильтр напряжения НП выполняется посредством трех однофазных ТН, как показано на рис.6.8. Первичные обмотки соединены в звезду с заземленной нейтралью, а вторичные – последовательно, образуя незамкнутый треугольник. К зажимам разомкнутых вершин треугольника подсоединяются реле. Напряжение U_p на зажимах разомкнутого треугольника равно геометрической сумме напряжений вторичных обмоток: U_p = U_а + U_b + U_c.

Так как сумма трех фазных напряжений равна утроенному напряжению НП, выражая вторичные напряжения через первичные, получаем

     Схема соединения обмоток трехфазных ТН в фильтр напряжения НП. Для получения 3U₀ от трехфазного пятистержневого ТН (см. рис.6.6) на каждом из его основных стержней 1, 2 и 3 выполняется дополнительная (третья) обмотка, соединяемая по схеме разомкнутого треугольника. Напряжение на выводах этой обмотки появляется только при КЗ на землю, когда возникают магнитные потоки НП, замыкающиеся по четвертому и пятому стержням магнитопровода. Схемы с пятистержневым ТН позволяют получать одновременно с напряжением НП фазные и междуфазные напряжения.

154. Классификация реле, основные типы первичных и вторичных реле прямого и косвенного действия.                                                          В зависимости от способа включения обмотки реле делятся на первичные i вторичные. Обмотка первичных реле включается непосредственно в защищаемую цепь, а обмотка вторичных I через измерительный тр-р. В зависимости от способ: воздействия на объект управления различают реле прямого и косвенного действия В реле прямого действия подвижная система механически связана с отключающим устройством выкл-ля, поэтому срабатывание реле сопровождается его отключением Подвижная система реле косвенного действия непосредственно не связана < отключающим механизмом выкл-ля. Реле содержит контакты, с помощью которых управляет цепью отключения выкл-ля. При этом возникает необходимость i источнике оперативного тока, служащего для питания отключающего устройства выкл-ля. Используются; источники оперативного постоянного и ~ тока. В таких реле отсутствуют измерительные тр-ры и источники оперативного тока. Защита сравнительно проста и надёжна. Однако обмотка реле находится под полным Uрабочим защищаемого элемента, что затрудняет регулировку и проверку реле при включенном выкл-ле. Проверка и регулировка реле затруднены и тем, что оно механически связано с отключающим устройством: выкл-ля. В связи с включением реле непосредственно в пень защищаемого элемента реле не могут был стандартизованы. Реле прямого действия слишком громоздкие, со значительными погрешностями и большой потребляемой мощностью при срабатывании. Вторичные реле прямого действия включаются в защищаемую цепь через измерительные тр-ры, что расширяет область их использования к частичке исключает недостатки, присущие первичным реле прямого действия. Реле получаются более компактными, с лучшими, чем у первичного реле, э/м и мех. характеристиками. Схемы этих защит отличаются простотой ж не требуют наличия источника оперативного тока. Недостатки - большая потребляемая мощность при срабатывании и значительные погрешности. Более совершенны вторичные реле косвенного действия, получившие большое распространение и широко используются для выполнения РЗ и автоматики благодаря достоинствам: универсальность; высокая чувствительность с незначительными погрешностями; относительно малое потребление мощности при срабатывании; регулировка и настройка реле и защиты без откл-я защищаемого элемента; реле м/быть установлены в любом удобном для работы устройства месте. Недостатки реле: значительные мощности, потребляемые от измерительных тр-ров; сравнительно большие размеры; недостаточная надежность из-за наличия подвижной системы и контактов. Их вытесняют реле на основе п/п элементов. Максимальное реле напряжения действует при повышения U до напряжения срабатывания Uc.p. Максимальное U, при котором реле возвращается в исходное положение, называется напряжением возврата Ubр. Для максимального реле напряжения Ubр<Ucр. Минимальное реле напряжения действует при понижения напряжения до .величины Ucр. Срабатывание реле сопровождается возвратом сердечника в начальное положение. Uвр, при котором якорь притягивается - Ub.p>Uср. Максимальное реле тока прямого действия с ограниченно зависимой характеристикой типа РТВ, основано на э/м принципе с использованием системы с втягивающимся якорем. Выдержка времени создается с помощью часового механизма и_регулируется в независимой части в пределах до 4 сТ.е. реле РТВ имеет ограничена зависимую хар-ку выдержки времени. Icp регулируется числом витков с ломоты поворотного переключателя. Обмотки реле выполняются в вариант обеспечивающих регулирование Icp в пределах 5-10, 11-20 и 20-35 А. Реле PTВ имеет коэф-т возврата в зависимости от положения сердечника от 0,4 до О,8. Максимальное реле тока мгновенного действия типа РТМ не имеет часовог механизма и изготовляется на различные пределы регулирования ток срабатывания. РТВ и РТМ характеризуются большой потребляемой мощностью пр срабатывании, порядка 50-100 ВА, имеют сложную систему регулирования ток срабатывания. Переключатель витков сложен и ненадежен. Предел регулировки. токов срабатывания можно расширить до 120 (260) А путем замены катушки реле. Однако с увеличением тока срабатывания мощность, потребляемая реле пр: срабатывания, значительно возрастает и при максимальных уставках может превысить 700 ВА. Рассмотренные реле могут применяться в установках до 35 кВ. Минимальное реле напряжения мгновенного действия типа РНМ. Возврат осуществляется автоматически при включении привода выключателя. У реле PHМ Ucp и Uвр не регулируются: Ucp =(0,35-0,65) и Ubр =(0,65-0,85) от U_Hом Потребляемая мощность ~ 30 ВА. В зависимости от Uhom реле включается в сет непосредственно или через TV. Минимальное реле напряжения типа РНВ имеет часовой

механизм, связанный тягой с сердечникомРеле имеет устойчивую выдержку времени лишь npi напряжении ниже 35 % от номинального. Недостатки реле - отсутствие регулировк! U срабатывания и сравнительно большая потребляемая мощность - около 30 ВА . Реле тока типа РТ-40 используют П-образную магнитную систему с поперечны» движением якоря. При протекании тока по обмотке реле э/м сила притягивает якорь к полюсам э/магнита. Этому препятствует противодействующая сила обусловленная силой пружины и силой трения. При токе, равном или большем тою срабатывания, э/м сила превысит противодействующую, якорь повернет связанный с ним подвижный контакт, замкнув неподвижный. Подвижная система возвращается в нач. положение при снижении тока до величины токе возврата. Реле напряжения типа РН-50 по конструкции мало отличается от реле РТ-40. Обмотки включаются в схему через двухоплупериодный выпрямительный мост, в цепь которого вводится один-два добавочных резистора. Выпрямленный ток имеет пульсирующий характер L обмотки резко уменьшают эту пульсацию и вибрация якоря практически отсутствует.

     155. Электромагнитные реле. Принцип работы, параметры, условия срабатывания, особенности реализации. На рис.2.2 три основные разновидности конструкций элек-ных реле, содержащих: электромагнит 1, состоящий из стального магнитопровода и обмотки; стальную подвижную систему (якоря) 2, несущую подвижный контакт 3; неподвижные контакты 4; противодействующую пружину 5.

Принцип работы: ток проходит по обмотке, возникает магнитный поток замык. через магнитопровод эл.магита, возд. зазор и подвижную систему. Намагниченный якорь притягивается к полюсу эл.магнита. пружина расстягив. И подвижные конт замык. на не подвижные. Если ток ослабевает якорь идет обратно-контакты разомкнуты. Все положения якоря фиксированы.регулировка:витками,пружиной. электромагнитная сила F_Э, магнитный поток Ф в воздушном зазоре и создающий его ток I_P связаны соотношениемгде R_M – магнитное сопротивление пути¹, по которому замыкается магнитный поток Ф; w_P – количество витков обмотки реле. Эти реле пригодны для постоянного и переменного тока Ток срабатывания. Реле начинает действовать, когдаНаименьший ток, при котором реле срабатывает, называется током срабатывания Iср. Ток возврата. Возврат притянутого якоря в исходное положение происходит при уменьшении тока в обмотке реле под действием пружины 5 (см. рис.2.2), когда момент М_П преодолевает электромагнитный момент М_Э.ВОЗ и момент трения М_Т. …. Отношение токов I_ВОЗ /Iср называется коэффициентом возврата к_B: Дребезжание контактов возникающее при замык. и размык. Контактов устраняются с помощью: Материал, пружины, и т.д.