Конспект лекций по Релейной защите Часть 1. Оглавление Общие вопросы выполнения релейной защиты электроэнергетических систем 6

• Название: Оглавление Общие вопросы выполнения релейной защиты электроэнергетических систем 6
• Дата: 06.03.2020
• Размер: 2.93 Mb.
• Имя файла: Конспект лекций по Релейной защите Часть 1.doc
• Тип: Документы; #111059
• страница: 19 из 38

4.4. МТЗ с зависимой и с ограниченно зависимой характеристикой выдержки времени от тока

4.4.1. Принцип действия защиты

Наряду с независимой защитой применяется МТЗ с зависимой и ограниченно зависимой характеристиками выдержки времени от тока.

Рис. 4.4.1
Зависимая характеристика улучшает отстройку от токов кратковременных перегрузок I_п. Ускоряет отключение при КЗ в начале линии К1.

Зависимые защиты выполняются при помощи реле, работающих не мгновенно, а с выдержкой времени, зависящей от величины тока. Ниже рассматриваются принцип действия и конструкция этих реле, относящихся к индукционному типу.

4.4.2. Индукционные реле

4.4.2.1. Принцип действия индукционных реле

Реле состоит из подвижной системы, расположенной в поле двух магнитных потоков Ф₁ и Ф₂ (рис. 4.4.2). Магнитные потоки создаются токами, проходящими по обмоткам неподвижных электромагнитов. Подвижная система представляет собой алюминиевый диск, закрепленный на оси. Пронизывая диск, магнитные потоки наводят в нем ЭДС Е_д1 и Е_д2. Под действием этих ЭДС в диске возникают вихревые токи I_д1 и I_д2, замыкающиеся вокруг оси индуктирующего их магнитного потока. Между магнитным потоком и током, находящимся в его поле возникает электромагнитная сила взаимодействия: F_э1 – от взаимодействия магнитного потока Ф₁ с током I_д2 и F_э2 – от взаимодействия магнитного потока Ф₂ с током I_д1. (Сила взаимодействия между магнитным потоком и контуром тока, индуктированного этим потоком, равна нулю.) Результирующая сила F_э=F_э1+F_Э2 создает вращающий момент М_Э=F_эd, где d – плечо силы F_э. Диск приходит во вращение:


Рис. 4.4.2
М_э=kfФ₁Ф₂sin. (4.17)
Из анализа формулы (4.17) следует

1. Для получения электромагнитного момента конструкция реле должна создавать не менее 2 – переменных магнитных потоков, пронизывающих подвижную систему в разных точках и сдвинутых по фазе на угол 0.

2. Величина М_э зависит от амплитуды Ф₁ и Ф₂ и их частоты f и от сдвига фаз . Момент будет максимальным при =90.

3. Знак момента зависит от угла .

4. На индукционном принципе могут выполняться только реле переменного тока. Токи в диске индуктируются только когда электромагниты питаются переменным током.

4.4.2.2. Индукционное реле с короткозамкнутыми витками

Реле состоит из электромагнита охватывающего своими полюсами укрепленный на оси диск (рис. 4.4.3). На верхний и нижний полюсы электромагнита насажены короткозамкнутые витки, охватывающие часть сечения полюсов. Токи в обмотке I_р и короткозамкнутом витке I_к создают магнитные потоки Ф_р и Ф_к. Из-под сечения полюса I выходит результирующий магнитный поток Ф₁, из-под второй части полюса – поток Ф₂. Оба магнитных потока пронизывают диск, индуктируя в нем вихревые токи. Магнитные потоки сдвинуты по фазе, т.е. конструкция обеспечивает создание двух сдвинутых по фазе и смещенных в пространстве магнитных потоков.

Рис. 4.4.3

4.4.2.3. Токовое индукционное реле серии РТ–80 и РТ–90

Реле состоит из двух элементов индукционного с ограниченно зависимой характеристикой времени и электромагнитного – действующего мгновенно и называемого отсечкой.

Совместная работа обоих элементов позволяет получить характеристику времени, изображенную на рис. 4.4.4.


Рис. 4.4.4

Конструкция реле дана на рис. 4.4.5

Рис. 4.4.5
Индукционный элемент состоит из электромагнита 1 с двумя короткозамкнутыми витками (экранами) 2 на его верхнем и нижнем полюсах; подвижной рамки 8, которая может поворачиваться на своей оси на небольшой угол в подпятниках 30 и 31; алюминиевого диска 3, укрепленного вместе с червяком 4 на оси, вращающейся в подпятниках, расположенных в теле рамки; стальной скобы 14, укрепленной на рамке; зубчатого сектора 5, свободно лежащего на движке 32; тормозного постоянного магнита 7; устройства для регулировки времени срабатывания, состоящего из шкалы 25, винта 20 и движка 32; пружины 9, закрепленной на уголке 10 и удерживающей рамку в начальном положении; винтов 11, 12 и 13 для регулировки угла поворота рамки; сигнальных контактов 19, замыкающихся рычагом зубчатого сектора (только у реле типов РТ–83, 84 и 86).

Электромагнитный элемент, представляющий собой токовое реле мгновенного действия, состоит из стального якоря 15 с укрепленным на нем коромыслом 16 для поворота якоря и короткозамкнутым витком 26 для устранения вибрации; замыкающего стержня 27, который вместе с якорем образует магнитопровод электромагнитного элемента; регулировочного винта отсечки 22 со шкалой 23 и упорной пластинкой 24.

Кроме того, общим для обоих элементов являются: обмотка 29 с ответвлениями, выведенными на контактную колодку 21 с двумя контактными винтами 28; контакты реле 18, замыкающиеся изоляционным упором якоря 17, и механический указатель срабатывания, который на рис. 4.4.5 не показан.

Электромагнитная сила заставляет вращаться диск и притягивает рамку.

Наименьший ток, при котором происходит зацепление червяка с зубчатым сектором, называется током срабатывания индукционного элемента.

После зацепления зубчатый сектор поднимается и своим рычагом замыкает контакты. Время, через которое происходит замыкание контактов реле, зависит от начального положения зубчатого сектора и частоты вращения диска. Частота вращения зависит от величины тока в обмотке реле.

При увеличении тока в обмотках реле до 6...8 I_ср наступает насыщение стали, вследствие чего при дальнейшем увеличении тока магнитный поток остается неизменным – реле начинает работать с одним и тем же временем срабатывания.

Если к обмотке подвести сразу большой ток, достаточный для притяжения якоря электромагнитного элемента к магнитопроводу, то реле будет работать без выдержки времени.
Реле типов РТ–85, 86, 95 имеют контакты специальной усиленной конструкции, предназначенные для выполнения защиты на оперативном переменном токе (см. рис. 4.4.6). Работа контактной системы заключается в следующем: вначале замыкаются контакты 1, а потом размыкаются контакты 2, таким образом катушка отключения выключателя подключается без разрыва цепи трансформатора тока.

Рис. 4.4.6

4.4.3. Схема защиты

Схема МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени представлена на рис. 4.4.7.


Рис. 4.4.7

4.4.4. Выдержки времени защит

Порядок определения выдержек времени защит с зависимой или ограниченно зависимой характеристикой

1. Вначале выбирают характеристику времени защиты, расположенной ближе к потребителям электроэнергии (МТЗ 2). Время срабатывания защиты МТЗ 2 при КЗ в конце линии w2 (точка К_С) определяется по ступенчатому принципу, как для обычной МТЗ. По известному току КЗ I_КС и времени срабатывания t_вв2с выбирается характеристика времени реле типа РТ–80 для защиты МТЗ 2 (см. рис. 4.4.8).

2. Определяют I_КВмакс (в начале участка защиты МТЗ 2, точка К_В).

3. По характеристике времени срабатывания определяют время срабатывания защиты МТЗ 2 t_вв2в при токе I_КВмакс.

4. По условию селективности выдержка времени защиты МТЗ 1 при КЗ в точке К_В должна превышать время защиты МТЗ 2 на ступень селективности t:

t_вв1в=t_вв2в+t,

где t – для таких защит 0,6...1 с. (В лабораторных и курсовых рекомендуется принимать t=0,8 с.)

5. По известному току I_КВмакс и времени срабатывания t_вв1в выбирается характеристика времени реле типа РТ–80 для защиты МТЗ 1.

Рис. 4.4.8
Характеристика защиты МТЗ 1 подбирается при проектировании по типовым характеристикам реле, а в условиях эксплуатации – путем регулирования уставки времени реле. (С последней методикой студенты знакомятся на лабораторной работе.)