Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем

Подождите немного. Документ загружается.

8 Ч

Рис.

2.13.

Промежуточное реле типа РП-23

Рис.

2.14. Устройство промежуточного реле типа

РП-341:

—

промежуточный насыщающийся трансформатор; 2

—

выпрямители; 3

—

шихтованный магнитопровод реле; 4

—

обмотка реле; 5

—

якорь реле; 6

—

кон-

денсатор для сглаживания выпрямленного тока; 7 — пластина, на которой

укреплен контакт а; 8

—

пластина, на которой укреплены контакты б

тл

г\ 9

—

пластина, на которой укреплен контакт в; 10

—

толкатель, упирающийся в пла-

стину 9;

—панель

В последние годы ЧЭАЗ взамен упомянутых выше реле вы-

пускает реле типов РП16-1 (для постоянного тока) и РШ6-7

(для переменного тока), имеющие по четыре замыкающих и

по два размыкающих контакта.

Промежуточные двух- и трехобмоточные реле применяются,

когда требуется действие реле от тока и удерживание от на-

пряжения (типа РП-232, одна токовая рабочая обмотка) и дей-

ствие от напряжения и удерживание от тока (типа РП-233,

две токовые удерживающие обмотки).

Взамен этих реле ЧЭАЗ выпускает многообмоточные реле

типов РП-16-2 - РП16-4 и РП17-1 - РП17-5, отличающиеся нали-

чием или отсутствием и числом удерживающих обмоток, а

также числом замыкающих и размыкающих контактов.

Для РЗ, работающих на переменном оперативном токе, про-

мышленность выпускает промежуточные реле тока типов

РП-321 и

РП-341,

предназначенные для включения их обмоток

во вторичные цепи ТТ, с мощными контактами, рассчитанны-

ми на переключение больших переменных токов (100-150 А).

Устройство реле типа РП-341 показано на рис. 2.14.

Рис.

2.15. Принцип устройства промежуточного реле замедленного действия

Рис.

2.16. Изменение магнитного потока Ф в обмотке промежуточного реле

замедленного действия:

1 — результирующий поток при наличии короткозамкнутой обмотки; 2

—

поток основной обмотки; 3

—

поток короткозамкнутой обмотки; 4

—

поток при

отсутствии короткозамкнутой обмотки

К числу быстродействующих реле, время действия которых

составляет 0,01 с, относятся реле типов РП-210 - РП-215, кодо-

вые реле КДР-1 и реле МКУ. Еще большее быстродействие

обеспечивают реле с герметизированными контактами (герко-

нами).

Промежуточные реле постоянного тока замедленного дей-

ствия. В схемах РЗ применяются промежуточные реле, замы-

кающие свои контакты при срабатывании или размыкающие

их при возврате с некоторым замедлением. Замедление

срабатывания реле при притягивании якоря достигается

замедлением нарастания тока

в обмотке реле, а следователь-

но,

и создаваемого током /

магнитного потока Ф

. Для этого

на магнитопроводе 3 (рис. 2.15) устанавливается дополнитель-

ный короткозамкнутый контур 2, выполняемый в виде медных

шайб или медной цилиндрической гильзы, а в некоторых

конструкциях в виде обмотки.

При включении обмотки 1 на напряжение II- магнитный по-

ток Ф

в магнитопроводе реле устанавливается не сразу. В мо-

мент включения в обмотке 2 возникает ток /

, создающий

магнитный поток Ф

, который противодействует нарастанию

тока в обмотке /. В результате этого скорость нарастания тока

в обмотке реле уменьшается (рис. 2.16).

о ' о

а) 6)

Рис.

2.18. Схемы замедления дей-

ствия промежуточных реле:

КЬ — обмотка промежуточного

( реле; К.1

—

контакты в цепи обмотки

промежуточного реле

Рис.

2.17. Затухание магнитных потоков в магнитопроводе промежуточного

реле замедленного действия при размыкании цепи его обмотки

В эксплуатации распространены реле типа

РП-251,

замед-

ление которых на срабатывание составляет 0,07-0,11 с.

Замедленное отпадание якоря при возврате реле также по-

лучается с помощью гильзы или короткозамкнутой обмотки 2

(рис.

2.15).

В момент отключения тока в обмотке 1 магнитный поток

начинает затухать (рис. 2.17). При этом в обмотке 2 возни-

кает ток, создающий магнитный поток Ф

, который противо-

действует исчезновению потока Ф

(Ф

= Ф

+ Ф

). Ток 1

а вместе с ним потоки Ф

и Ф

постепенно затухают.

Замедление с помощью контура КС. Замедление

при размыкании цепи обмотки промежуточного реле может

достигаться при помощи схем, состоящих из резистора Д и

конденсатора С, включенных как показано на рис. 2.18, а.

Конденсатор С разряжается на обмотку КЬ при размыкании

цепи его обмотки контактами К.1. Под действием тока раз-

ряда возврат реле КЬ замедляется до момента, когда 1

разр

снизится до 1

В03

КЬ. Резистор К ограничивает ток через кон-

денсатор в момент включения реле КЬ.

В схеме на рис. 2.18,6 действие реле замедляется как при

замыкании, так и при размыкании цепи обмотки реле КЬ.

В момент замыкания контактов К.1 происходит заряд конден-

сатора С. В нем появляется ток 1

, создающий повышенное

падение напряжения на сопротивлении #. Вследствие этого

напряжение на зажимах обмотки реле КЬ уменьшается. По

окончании заряда конденсатора прохождение тока 1с пре-

кращается, и на обмотке КЬ устанавливается нормальное на-

Ль\

;

7г

<--И

о-^

о'1

•п

<•-/.

к'

К^ 4—0

«)

:Г

Рис.

2.19. Конструкции герконов

пряжение. При размыкании

контактов К. 1 конденсатор С

разряжается на обмотку реле

КЪ,

удерживая реле в срабо-

танном состоянии до тех пор,

пока ток в обмотке не сни-

зится до значения /

воз

. Чем

больше емкость С, тем боль-

ше замедляется действие

реле.

Выпускаются промежуточные реле, замедленные на сраба-

тывание до 0,25 с (РП18-1) и на возврат до 2 с (РП18-2 - РП18-5),

в которых замедление обеспечивается с помощью специальных

полупроводниковых схем, к выходу которых подключаются

обмотки промежуточных реле.

Реле с магнитоуправляемыми контактами. В промежуточ-

ных реле с магнитоуправляемыми (герметизированными)

контактами, сокращенно называемых герконами, контакт-

ная система реле выполняет функции подвижного якоря,

контактов, производящих коммутации в управляемой цепи,

и противодействующей пружины. Обмотка 1 реле (рис. 2.19)

не имеет стального магнитопровода. Магнитный поток Ф,

создаваемый обмоткой, замыкается в основном по воздуху.

Внутри обмотки - в ее магнитном поле -располагаются магни-

тоуправляемые контакты 2, выполненные из ферромагнитно-

го материала в виде гибких пластин, обладающих хорошей

магнитной проницаемостью, электропроводностью и упру-

гостью.

Контакты заключены в герметический стеклянный корпус 3

и впаяны одним концом в его торцы. Вторые концы контакт-

ных пружин выполняют функции контактов реле, они покрыты

серебром или другими материалами, применяемыми в контакт-

ных системах. Нормально контакты 2 разомкнуты. Если в об-

мотку реле подается ток /

, то под действием МДС

)

воз-

никает магнитный поток Ф. Ферромагнитные контакты на-

магничиваются и под действием электромагнитных сил Г

= кФ

= к'1

притягиваются друг к другу, замыкая управляемую

ими цепь. При исчезновении тока контакты размыкаются под

действием механической силы, обусловленной упругостью

контактных пластин. Для уменьшения искрообразования при

замыкании и размыкании контактов стеклянный корпус ва-

куумируется или заполняется инертным газом.

Герконы имеют ряд положительных свойств: благодаря ма-

лой массе подвижной системы и силы сопротивления упругих

контактов пластин потребляемая ими мощность при срабаты-

вании мала (5

* 0,15 •*- 0,3 Вт); большое быстродействие ((

= 0,001 с); герметизация контактов с полной изоляцией их от

вредного воздействия окружающей воздушной среды и прак-

тическое отсутствие искрообразования существенно уменьша-

ют износ и обеспечивают малое переходное сопротивление

контактов, что повышает надежность их работы; малые разме-

ры;

отсутствие осей и подпятников, что также повышает на-

дежность действия реле.

В РЗ применяются герконы типов РПГ-2 и РПГ-5: реле РПГ-2

имеет замыкающий контакт для коммутации цепей напря-

жением до 24 В и током до 0,15 А; реле РПГ-5 - один или два

замыкающих контакта, которые могут коммутировать цепи

напряжением 220

и током 0,03 А.

2.5.

УКАЗАТЕЛЬНЫЕ РЕЛЕ

Указательные реле служат для фиксации действия РЗ в

целом или ее структурных частей (элементов). На рис. 2.20

показано указательное реле типа

РУ-21,

сигнализирующее

действие РЗ на отключение выключателя. При срабатывании

РЗ по обмотке реле 3 проходит ток, приводящий реле в дей-

ствие.

^ ч 5 б г ю

Рис.

2.20. Конструкция указатель-

ного реле типа

РУ-21:

—

цоколь; 2

—

кожух; 3

—

ка-

тушка; 4

—

сердечник; 5

—

якорь;

—

контактный мостик; 7

—

кон-

тактные пластины; 8

—

возвратная

пружина; 9

—

флажок; 10

—

кнопка

возврата;

—скоба

7 *

КМ 50 УА Г

—-[Н-0-

О)

Ввиду кратковременности прохождения тока в обмотке

указательных реле они выполняются так, что сигнальный

флажок и контакты реле остаются в сработанном состоянии

до тех пор, пока их не возвратит на место обслуживающий пер-

сонал.

Указанные реле изготовляются для последовательного

(рис.

2.21,

а) и параллельного (рис.

2.21,

б)

включения.

При появлении тока в обмотке 3 (рис. 2.20) якорь реле 5 при-

тягивается и освобождает флажок 9. Последний падает под

действием собственной массы, принимая вертикальное поло-

жение. В этом положении флажок виден через прозрачный

кожух 2. Возврат флажка в начальное положение производит-

ся кнопкой 10. Выпускаются также сигнальные реле типа ЭС,

выполняющие те же функции.

2.6.

РЕЛЕ ВРЕМЕНИ

Назначение и основные требования. Реле времени служит

для искусственного замедления действия устройств РЗ и

электроавтоматики. На схеме рис. 2.22 показано применение

реле времени в РЗ. При замыкании контактов токового реле

КА.1 плюс источника оперативного тока подводится к обмотке

реле времени КТ, которое через определенный интервал вре-

мени замыкает контакты КТ.1 в цепи катушки отключения

УАТ, производя отключение выключателя. Время, проходящее

с момента подачи напряжения на обмотку реле времени до

замыкания его контактов, называется выдержкой

времени реле.

Основным требованием, предъявляемым к реле времени,

применяемым в схемах РЗ, является точность. Погрешность

во времени действия реле со шкалой до 3,5 с не должна превы-

шать ± 0,06 с, а при больших выдержках времени, устанавлива-

емых на реле со шкалой 20-30 с, ± 0,25 с.

Реле времени на постоянном токе должно надежно сраба-

тывать начиная с 80% номинального напряжения, а на пере-

менном - с 85%. Выдержка времени не должна зависеть от

„ кн Рис. 2.21. Схемы включения ука-

кн

4Ь

_ ^ | , зательных реле

д.

Сигнал

+ кт _

КА.1 , ,

КТ.1

)-*

АТ

Рис. 2.22. Схема включения

реле времени

Рис.

2.23.

Конструкция реле времени

возможных в эксплуатации колебаний оперативного напря-

жения. Потребление обмотки электромагнитных реле време-

ни составляет 20-30 Вт.

Конструкция реле времени с часовым механизмом. Прин-

цип устройства реле времени может быть пояснен на примере

конструкции, изображенной на рис. 2.23.

При появлении тока в обмотке 1 якорь 2 мгновенно втяги-

вается, освобождая рычаг 4 с зубчатым сегментом 5. Под дей-

ствием ведущей пружины 6 рычаг 4 приходит в движение, ко-

торое, однако, не является свободным, так как оно замедляет-

ся специальным устройством выдержки времени 7. Через не-

которое время *р, зависящее от расстояния / (или угла а) и

скорости движения о

рычага 4, последний переместится на

угол ос и замкнет контакты реле 8. Таким образом, реле срабо-

тает с выдержкой времени (

= а/о

. Устройство выдержки

времени осуществляется с помощью часового механизма,

основным элементом которого является анкерное устройство.

При исчезновении тока в реле якорь и рычаг 4 должны

мгновенно возвратиться в начальное положение под действи-

ем возвратной пружины 3. Это обеспечивается с помощью хра-

пового механизма или фрикционного устройства, обладающих

свободным расцеплением при обратном ходе сегмента 5.

Регулирование выдержки времени осуществляется изменени-

ем угла а путем перемещения контактов реле 8. В некоторых

конструкциях предусматривается мгновенный контакт 9,

позволяющий замыкать цепь с малой, нерегулируемой выдерж-

кой времени (0,15-0,2 с). Катушка реле времени не рассчиты-

вается на длительное прохождение тока. Поэтому реле, пред-

назначаемые для длительного включения под напряжение,

выполняются с добавочным сопротивлением К

, включаемым

+ К Т

Рис. 2.24. Термически устойчивое реле времени

КТ 2

последовательно с обмоткой реле, как показано на рис. 2.24.

Нормально сопротивление 1?

зашунтировано размыкающимся

мгновенным контактом реле КТ.1. После срабатывания реле

этот контакт размыкается, и сопротивление вводится в цепь

обмотки реле, ограничивая проходящий в ней ток до значе-

ния, допустимого по условиям нагрева и достаточного для

удержания реле в сработанном состоянии.

Отечественные заводы выпускают реле времени постоян-

ного тока типов РВ-110, РВ-120, РВ-130, РВ-140 и переменного

тока РВ-210, РВ-220, РВ-230. На базе электронных схем ЧЭАЗ

выпускает реле времени типов

РВ-01

и РВ-03 (см. ниже).

2.7.

ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ РЕЛЕ

Поляризованные реле являются разновидностью электро-

магнитных конструкций. Якорь поляризованного реле нахо-

дится под воздействием двух магнитных потоков, из которых

один создается током, питающим обмотку реле, - рабо-

чий, а второй - постоянным магнитом - поляризу-

ющий. Поляризованные реле выполняются в двух вариантах:

с дифференциальной магнитной системой и с мостовой.

Обе конструкции состоят из сердечника 1, обмотки 2, посто-

янного магнита 3, якоря 4 и контактной системы 5 (рис. 2.25).

В дифференциальной системе (рис. 2.25, а) поляризующий

магнитный поток Ф

выходит из полюса N и разветвляется на

две части Ф

па

и Ф

п6

. Обмотка 2, обтекаемая током 1

, создает

рабочий поток Ф

Для простоты рассмотрения часть магнитного потока, ответ-

вляющаяся через якорь, не учитывается. В воздушном зазоре

магнитные потоки Ф

и Ф

суммируются, а в б

вычитаются,

образуя результирующие магнитные потоки:

= Фпа +

и Ф

= Ф

б-Фр- (2-11)

Рис.

2.25.

Принцип устройства поляризованных реле:

—

с дифференциальной магнитной системой; 6

—

с мостовой магнитной

системой; в

—

нейтральная регулировка контактов

Под действием Ф

якорь притягивается к левому полюсу а

с силой Е

/с

Ф^ Силе Р

противодействует сила .Р

к<Р%,

стремящаяся притянуть якорь к правому полюсу б.

При определенном токе 1

< 1

ср

становится больше Ф&

Рц

^б>

якорь отклоняется влево к полюсу а, замыкая кон-

такты 5.

При изменении направления тока 7

поток Ф

также меняет

свое направление, вследствие чего в зазоре б

возникает раз-

ность магнитных потоков, а в зазоре 6

их сумма. Тогда при

> /

ср

поток Ф

> Ф

, Р

> Р

, и якорь отклоняется вправо.

Таким образом, благодаря наличию поляризующего потока

реле реагирует не только на значение тока, но и на его направ-

ление.

Поляризованные реле непригодны для работы на перемен-

ном токе. Поляризованные реле обладают важными преиму-

ществами: высокой чувствительностью и малым потреблением,

достигающим при минимальном токе срабатывания и зазоре

между контактами 0,5 мм 0,005 Вт; высокой кратностью тока

термической стойкости (20-50)7

сргтп

, у обычных электромаг-

нитных реле термическая кратность не превышает

1,57

срт1п

;

быстротой действия 0,005 с.

Недостатками поляризованных реле являются: малая мощ-

ность контактов; небольшой зазор между ними 0,1-0,5 мм;

невысокий коэффициент возврата.

2.8.

ИНДУКЦИОННЫЕ РЕЛЕ

Принципы действия и выполнения индукционных систем.,

Работа индукционных реле основана на взаимодействии

переменных магнитных потоков с токами, индуктированными

ими в подвижной системе реле. Основными элементами реле

являются два электромагнита 1 и 2 и подвижная система 3,

расположенная в магнитном поле электромагнитов (рис. 2.26).

Подвижная система выполняется из немагнитного электропро-

водящего материала в виде медного или алюминиевого дис-

ка, либо полого цилиндра (барабанчика), закрепленного на

вращающейся оси 4. С осью 4 жестко связан подвижный кон-

такт реле 5, замыкающий при повороте неподвижные контак-

ты 6. Движению диска в сторону замыкания контактов проти-

водействует спиральная пружина 7.

Обмотки электромагнитов 1 и 2 питаются переменными (си-

нусоидальными) токами 1

и 1

, которые создают переменные

магнитные потоки Ф

и Ф

. Положительное направление то-

ков и соответствующее им положительное направление пото-

ков,

определяемое по правилу буравчика, показаны на рис. 2.26.

Векторная диаграмма их изображена на рис. 2.27. Пренебрегая

Рис.

2.26. Принцип устройства индук-

ционного реле

=90°*Г

Рис.

2.27. Векторная диаграмма ЭДС,

токов и магнитных потоков индукци-

онного реле