I_р.у.=0,8U_ном/nR_р.п, (3.2.23)

где п--количество одновременно срабатывающих защит (например, 2).

Ток срабатывания указательного реле должен быть равен I_ср.р.у=I_р.у./1,2.

Затем в предположении действия только одной защиты проверяется падение напряжения на обмотке промежуточного реле; в этом случае падение напряжения на обмотке промежуточного реле наименьшее. Как правило, при учете возможности одновременного срабатывания нескольких защит для обеспечения действия указательных реле требуется увеличить ток, проходящий по обмоткам этих реле. Для этого параллельно обмотке промежуточного реле включается добавочный резистор Rд (рис.3.6 (в)); расчетное выражение имеет вид:

U_р.п.=0,8U_номR/(R_р.у. + R)>0,7U_ном.р.п, (3.2.24)

1/ R=1/R_р.п.+1/R_д. (3.2.25)



Ток в цепи каждой обмотки указательного реле при одновременном срабатывании п защит должен быть:

I_р.у.=0,8U_ном/(n(R_р.у./n+ R))1,2I_ср.р.у.. (3.2.26)

Для увеличения четкости действия указательных реле в некоторых случаях применяют схему принцип работы которой пояснен на рисунке 3.6(г). Нормально обмотка указательного реле в цепи каждой из защит закорочена контактами выходного промежуточного реле 2РП. При действии защиты (одной или нескольких) обмотка промежуточного реле 1РП оказывается включенной под напряжение U0,8Uном. Реле 1РП надежно срабатывает. Одновременно с подачей отключающей команды контакты 2РП-1, 2РП-2 размыкают цепи, шунтирующие обмотки сигнальных реле. При этом напряжение на выводах обмотки промежуточного реле 1РП уменьшается, но реле продолжает оставаться в сработавшем положении, так как для промежуточных реле обычного выполнения k_В=0,30,5.

Расчет указательных реле по схеме, приведенной на рисунке 3.6 (г), может быть, следовательно, произведен по приведенным ранее выражениям (23)--(26), но вместо напряжения срабатывания выходного промежуточного реле Uном.р.п должно быть подставлено напряжение возврата

U_в.р.п=k_ВU_{ном.р.п.} (3.2.27)

3.3 Задания на работу

1) Ознакомиться с конструкциями реле времени, подлежащих испытаниям. Списать паспортные данные каждого реле. Составить схемы внутренних соединений. Выяснить разницу между отдельными типами испытуемых реле, а также между реле, предназначенными дли использования в цепях постоянного (серия ЭВ-100) и переменного тока (серия ЭВ-200).

2) Собрать схему для проверки электрических характеристик испытуемого реле времени (рис. 3.7).

3) Определить напряжение срабатывания реле, т. е. минимальное напряжение, при котором якорь реле сразу втягивается до упора (напряжение срабатывания определяется при подаче на обмотку реле напряжения толчком).

Рисунок3.7- Проверка реле времени, работающего на постоянном токе

4) Подведя к обмотке реле времени напряжение, равное номинальному, произвести 10 раз измерение времени действия:

-для одной заданной уставки;

-для минимальной по шкале;

-для максимальной по шкале.

Измерение времени действия реле времени типа ______ зав. №________.

К реле подведено номинальное напряжение _________В

Максимальный разброс _____ с

Полученные результаты измерений занести в таблицу 3.3.1.



Таблица 3.3.1- Измерение времени действия реле

Уставка по шкале, с	Номер опыта
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	1
Максимальная Минимальная Заданная

5) Определить и занести в таблицу данные максимального разброса уставок.

6) При наличии у реле времени проскальзывающего контакта определить длительность его замыкания (рис. 3.8).

7) Определить мощность, потребляемую реле времени при номинальном напряжении (при проведении опыта включить в цепь обмотки реле миллиамперметр).

Рисунок 3.8- Измерение длительности замыкания проскальзывающего контакта реле времени

8) Составить заключение о пригодности испытуемого реле для эксплуатации.

9) Ознакомиться с конструкциями различных типов промежуточных реле постоянного и переменного тока (по указанию преподавателя). Вычертить принципиальные схемы каждого реле (реле с последовательными и параллельными обмотками, реле с удерживающими обмотками, реле с замедлением при срабатывании, реле с замедлением при возврате). Зафиксировать паспортные данные.

10) Собрать схему для проверки электрических характеристик испытуемых реле (рис. 3.9).

11) Определить напряжение (ток) срабатывания и возврата.

12) Определить время действия промежуточных реле различных типов при срабатывании и возврате. Результаты измерений записать в таблицу 3.3.2.

Таблица 3.3.2- Время действия промежуточных реле различных типов при срабатывании и возврате

Тип промежуточного реле	Время, с
	При срабатывании	При возврате
	максимальное из10 опытов	минимальное из 10 опытов	максимальное из 10 опытов	минимальное из 10 опытов

13) Выполнить расчет и выбрать тип указательных реле по заданным параметрам промежуточного реле:

-для случая работы только одной защиты;

-для случая одновременной работы двух защит.

Рисунок 3.9- Проверка параметров срабатывания промежуточных реле.

а) с параллельной обмоткой; б) с последовательной

14) Собрать схему, приведенную на рисунке 3.10 (а) или (б). Установить постоянное оперативное напряжение, равное 80% номинального, и убедиться в правильности работы всех реле.



Рисунок 3.10- Проверка работы указательного реле.

а) при действии одной защиты; б) при одновременном действии двух защит

3.4 Контрольные вопросы

1) Какие типы электромагнитных реле могут быть отнесены к категории вспомогательных реле. Каково назначение таких реле?

2) Конструктивное отличие в выполнении промежуточных реле постоянного и переменного тока.

3) Можно ли промежуточное реле электромагнитного типа, предназначенное для работы в сети 110 В постоянного тока, включить в цепь 110 В переменного тока и обеспечить четкую работу реле? Можно ли электромагнитное промежуточное реле, предназначенное для работы в сети 110 В переменного тока, использовать для установки в сети 110 В постоянного тока?

4) Объясните работу электросекундомера при определении времени действия промежуточных реле на замыкание и размыкание цепи.

5) Обоснуйте необходимость работы вспомогательных реле при сниженном напряжении оперативного тока. При каком уровне снижения напряжения должна быть обеспечена четкая работа вспомогательных реле?

6) Назначение удерживающих обмоток у промежуточных реле.

7) Назначение маркировки однополярных выводов многообмоточных промежуточных реле.

8) Можно ли указательные реле постоянного тока применить для сигнализации срабатывания контактов реле в цепи переменного тока?

9) Имеется промежуточное электромагнитное реле, рассчитанное на напряжение постоянного тока 110 В. Требуется использовать это реле в сети постоянного тока 220 В. Как этого можно достигнуть?

10) Назначение добавочного резистора, предусмотренного в реле времени типа ЭВ-113, ЭВ-123, ЭВ-133, ЭВ-143.

11) Объясните причину разброса времени действия реле времени при его неизменной уставке.

12) Зависит ли погрешность реле времени электромагнитного типа с часовым механизмом от значения уставки на реле? Зависит ли погрешность этого реле от максимального значения уставки на шкале реле?

13) На реле времени типа ЭВ-100 требуется установить время действия 1 с при минимально возможном разбросе. Какое реле более целесообразно использовать для этой цели: со шкалой 0,1-- 1,3 с или со шкалой 0,5--9 с?



4. Лабораторная работ по релейной защите и автоматике №4 "Испытание индукционных реле тока"

4.1 Цель работы

Ознакомление с конструкцией и способами регулирования характеристик срабатывания индукционного реле тока типа РТ-80 Чебоксарского электроаппаратного завода.

4.2 Конструкция индукционного реле

Реле типа РТ-80 (рис.4.1) по принципу действия является комбинированным реле, состоящим из двух элементов: одного индукционного с вращающимся диском, другого электромагнитного клапанного типа. Такое исполнение дает возможность работать с двумя временными характеристиками: ограниченно зависимой характеристикой времени действия и с независимой (в качестве мгновенной отсечки).

Рисунок 4.1- Реле тока серии РТ-80.



а) конструкция; б) силы, действующие на подвижную систему;

1 - электромагнит; 2 - короткозамкнутые витки; 3 - алюминиевый диск;

4 - подвижная рамка; 5 - пружина; 6 - постоянный магнит; 7 - червяк;

8 - подвижной сегмент; 9 - коромысло; 10 - якорь отсечки; 11 - скоба;

12 - контакты; 3 - регулировочный винт; 14 - регулировочная гайка;

15 - контактная колодка; 16 - регулировочный винт отсечки;

17 - упорный винт; 18 - магнитопровод электромагнитного элемента;

19 - обмотка реле; 20-- движок; 21--контактные винты;

22 - регулировочный винт пружины

Основными органами являются электромагнит 1 с расположенной на нем обмоткой 19, постоянный тормозной магнит 6 и диск 3, расположенный между полюсами электромагнита, на которых имеются короткозамкнутые витки (медные кольца) 2.

При прохождении тока по обмотке реле в зазоре между полюсами создаются магнитные потоки Ф₁ и Ф₂ , сдвинутые в пространстве на некоторый угол . Эти потоки пронизывают диск и создают вращающий момент:

М_вр = k^/Ф₁Ф₂sin (4.2.1)

Так как потоки Ф₁ и Ф₂ пропорциональны току, проходящему через обмотку реле, а угол - постоянен, то

M_вр = kI² (4.2.2)

где k--коэффициент пропорциональности.

При значительном увеличении тока происходит насыщение магнитопровода и прямая .пропорциональность между потоками и током в обмотке нарушается; при дальнейшем увеличении тока поток перестает увеличиваться. Вследствие этого вращающий момент, а значит, и частота вращения диска перестают возрастать и характеристика зависимости времени действия реле от тока t=f(I) приобретает ограниченно зависимый характер (рис. 4.2).

Рисунок 4.2- Характеристики индукционного реле

При вращении диска в поле постоянного магнита в теле диска возникают вихревые токи, которые, взаимодействуя с полем постоянного магнита, создают дополнительную силу, действующую на диск.

При определенной частоте вращения, т. е. при определенном значении тока в обмотке, образуется результирующая F' двух сил F_эF_м (рис. 4.1 (б)), которая обусловливает вращающий момент, достаточный для поворота рамки 4, и зацепление зубчатого сегмента 8с червяком 7, находящимся на оси с диском.

Регулировка тока срабатывания реле, т.е. тока, при котором происходит упомянутое сцепление, производится путем изменения числа витков обмотки электромагнита, имеющей отпайки, выведенные на контактную колодку 15. Для увеличения тока срабатывания следует уменьшить число витков. Нужное значение устанавливается с помощью контактных винтов 21.

Время срабатывания реле зависит как от частоты вращения диска (а значит, и от тока), так и от хода (расстояния) подвижного сегмента от начального положения до контактного мостика 9--12. Первоначальное положение сегмента устанавливается регулировочным винтом 13 и движком 20. Цифры на вертикальной шкале против движка указывают время действия реле в независимой части характеристики (при токе, равном десятикратному значению тока уставки).

Работа реле РТ-80 в качестве мгновенно действующей отсечки с независимой от тока выдержкой времени обеспечивается электромагнитным элементом. Неподвижным сердечником является магнитопровод индукционного элемента реле. Изменение тока срабатывания отсечки производится регулировочным винтом 16, изменяющим длину воздушного зазора между полюсным наконечником подвижного якоря 10 и полюсом неподвижного электромагнита. Цифры на винте указывают кратность тока срабатывания отсечки к току уставки срабатывания реле в начале зависимой части характеристики.

По сравнению с мощностью, потребляемой электромагнитным реле типа РТ-40, мощность обмоток индукционного реле типа РТ-80 и сопротивление обмоток имеют значительно большие значения. Если обмотка реле РТ-80 подключена к маломощному источнику тока, происходит искажение формы кривой тока настолько, что может произойти неправильное действие токовой отсечки. По этим причинам регулировка тока срабатывания электромагнитного элемента реле РТ-80 во время наладочных испытаний должна производиться при питании реле от мощного источника тока синусоидальной формы.

4.3 Задания на работу

1) Ознакомиться с конструкцией индукционного реле тока типа РТ-80. Списать паспортные данные. Начертить внутреннюю схему.

2) На учебном лабораторном стенде собрать схему для снятия электрических характеристик реле (рис.4.3)



Рисунок 4.3- Испытание реле тока типа РТ-80

3) Для каждого значения уставки .на шкале токов срабатывания I_уст определить действительный ток срабатывания I_ср, ток возврата I_в и коэффициент возврата k_в. Данные занести в таблицу 4.3.1.

Таблица 4.3.1 - Действительный ток срабатывания I_ср, ток возврата I_в и коэффициент возврата k_в

Измеряемая величина	Номера опытов
	1	2	3
Iуст
Iср
Iв
kв

4) Установить на реле заданные преподавателем значения тока срабатывания и выдержки времени в независимой части характеристики. Вывести отсечку из работы путем поворота до отказа регулировочного винта, при котором будет наибольший подъем подвижной части электромагнитного элемента по отношению к неподвижной части электромагнита.

5) При заданных уставках срабатывания и выведенной отсечке снять характеристику реле t_cp==f(I_p/I_cp)-Результаты измерений занести в таблицу 4.3.2.



Таблица 4.3.2-Характеристика индукционного реле РТ-80 при уставке тока срабатывания . . . А и времени срабатывания . . . с (уставки по шкале реле)

Измеряемаявеличина	Номера опытов
	1	2	3	4	5
Ток, проходящий по обмоткам реле Iр, А
Кратность тока по отношению к заданному току срабатывания kр = Iр / Iср (kр =110)
Времясрабатывания tcр, с

6) По полученным результатам построить характеристику и сравнить ее с заводской.

7) При двукратном значении тока в реле по отношению к току уставки (k_р=2) произвести 5 раз измерение времени и определить разброс времени срабатывания.

8) Установить кратность токовой отсечки, равную 4. Снять характеристику t_cp==f(I_p/I_cp) при введенной отсечке. Построить характеристику. Сравнить с характеристикой п. 5.

9) По указанию преподавателя снять характеристику реле при других заданных значениях уставок.

10) Определить мощность, потребляемую реле при токе, проходящем по обмотке, равном току уставки.

11) Сравнить полученные результаты опытов с данными, указанными в каталоге; сделать заключение о пригодности реле для эксплуатации.

4.4 Указания к выполнению работы

1) Все испытания должны производиться при синусоидальном токе в обмотке реле (по одной из схем рисунка 4.4).



Рисунок 4.4- Варианты схем регулирования тока при испытании реле типа РТ-80а )при R_реле/R_реле5; б) при использовании трансформатора 120/12 В; в) при использовании трансформатора 120/12 В и автотрансформатора на 9 А

2) В течение времени, пока производится регулировка тока, проходящего в цепи обмотки реле, эту обмотку следует закорачивать для того, чтобы она не находилась длительно под большим током.

3) Изменение уставок реле путем переключения установочным винтом различных витков обмоток электромагнита должно производиться при отключенной или закороченной обмотке реле. Если изменение уставки требуется производить с включенной в токовую цепь обмоткой реле, то вначале должен быть ввинчен второй установочный винт в гнездо, соответствующее новой уставке, а затем вывинчен винт из гнезда старой уставки и ввернут в холостое гнездо.

4) При выполнении третьего пункта задания отсечка должна быть выведена. Для удобства наблюдения за работой реле и фиксации момента зацепления сегмента с червячной передачей следует отрегулировать уставку времени срабатывания на наибольшее значение по шкале.

5) При испытании реле типа СР рижского опытного завода Латвэнерго подключение реле и измерительных приборов производиться со схемой, приведенной на рис 5, а. На этом же рисунке показано положение коммутационной аппаратуры, используемой при проведении испытания. Упрощенная принципиальная схема подключения реле приведена на рисунке 4.5 (б).

6. Измерения для определения характеристик срабатывания реле следует производить при надетом кожухе.

Рисунок 4.5-Испытание индукционного реле тока РТ-80 на лабораторном стенде СР.

а) схема подключения реле и положение коммутационной аппаратуры;

б) принципиальная схема испытания реле

4.5 Контрольные вопросы

1) Назовите основные элементы реле РТ-80.

2) Объясните, как получается ограниченно зависимая характеристика реле РТ-80.

3) Объясните действие токовой отсечки в реле РТ-80.

4) Как регулируются параметры срабатывания реле РТ-80 в зависимой и независимой частях характеристики? Как производится изменение тока срабатывания токовой отсечки реле?

5) Причины, приводящие к изменению характеристики реле РТ-80 при несинусоидальной форме кривой тока.

6) Когда время действия реле РТ-80, работающего в зависимой части характеристики, больше: при введенной или выведенной отсечке? Объясните причину изменения характеристики.

7) Почему характеристики реле РТ-80, заданные кривыми t=f(I_р/I_уст), сохраняются неизменными при одной и той же кратности тока в цепи обмотки для разных уставокI_ср?



5. Лабораторная работа по релейной защите и автоматике №5 "Испытание реле мощности"

5.1 Цель работы

Ознакомление с конструкцией и методами проверок основных электрических характеристик реле направления мощности.

5.2 Конструкция реле направления мощности

Органы направления мощности применяются в различных устройствах релейной защиты для определения знака мощности при к. з. Они могут выполняться или в виде реле, например на индукционном принципе, или в виде устройств с использованием полупроводниковых элементов. В данной лабораторной работе рассматриваются вопросы, связанные с проверкой индукционных реле мощности, имеющих большое применение в эксплуатации.

Конструкция реле показана на рисунке 1. Магнитопровод 1, набранный из листов стали, имеет четыре выступающих полюса. Между полюсами для уменьшения сопротивления магнитному потоку расположен неподвижный стальной сердечник 2. В воздушный зазор, образованный полюсами и сердечником, помещается подвижной элемент реле - алюминиевый полый цилиндр 3 (барабанчик), поворачивающийся вокруг оси. Обмотка тока реле состоит из двух секций 5, расположенных на противоположных полюсах. Секции соединены последовательно.



Рисунок 5.1- Конструкция реле направления мощности.

1 - ярмо; 2 - сердечник, имеющий срез по образующей;

3 - подвижной алюминиевый цилиндр (барабанчик);

4 - четыре катушки параллельной обмотки;

5 - две катушки последовательной обмотки; 6 - ось; 7 - подвижной контакт;

8 - пружина; 9 - спиральная пружина; 10 - нижний подпятник;

11 - верхний подпятник

Обмотка питается от трансформатора тока, установленного в цепи защищаемой линии. Обмотка напряжения реле выполняется из четырех секций 4, соединенных последовательно. Секции расположены на ярме.Такое расположение по сравнению с расположением обмотки на полюсах позволяет увеличить общее число витков обмотки; это приводит к увеличению н. с. и потока, а следовательно, и к повышению чувствительности реле. Обмотка напряжения реле питается от трансформатора напряжения защищаемой линии. Реле направления мощности в зависимости от назначения могут иметь один или два контакта (реле одностороннего или двустороннего действия). Первые используются в схемах направленных защит для определения знака мощности при к. з. (реле типа РБМ-171, РБМ-178), вторые - в схемах направленных поперечных дифференциальных защит параллельных линий для определения поврежденной линии (реле типа РБМ-271, РБМ-277, РБМ-278). Кроме того, реле направления мощности отличаются по обмоточным данным катушек (обмотки тока рассчитываются на 5 или 1 А) и добавочными устройствами, предусмотренными в цепи обмотки напряжения для получения различных углов между векторами тока в этой цепи и подведенного напряжения. Схемы внутренних соединений основных типов реле показаны на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2- Схемы внутренних соединений реле направления мощности.

а) реле типа РБМ-171/1; б) реле типа РМБ-171; в) реле типа РМБ-277 (РМБ-278)

При включении реле токи, проходящие по его обмоткам, создают магнитные потоки Ф_I и Ф_U, сдвинутые в пространстве на 90° (за счет расположения обмотки на магнитопроводе) и по фазе на некоторый угол ш (рис. 5.3). Каждый из потоков дважды пронизывает алюминиевый цилиндр и индуктирует в нем вихревые токи.

Рисунок 5.3- Векторная диаграмма реле направления мощности смешанного типа

Известно, что вращающий момент, действующий на подвижную систему, определяется выражением

М_ВР = k^/ Ф_IФ_Usinш. (5.2.1)

При отсутствии насыщения магнитной системы поток Ф_I будет пропорционален току в последовательной обмотке I_р, а поток Ф_U пропорционален I_U, тогда

М_ВР = kI_pU_Psinш. (5.2.2)

Векторная диаграмма реле направления мощности представлена на рисунке 5.3. Пренебрегая потерями в стали, векторы потоков Ф_I и Ф_U можно представить совпадающими по фазе с векторами соответствующих токовI_р и I_U. Значения угла ц_U (угла между вектором тока в обмотке напряжения I_Uи подводимым к ней напряжением U_p) определяется только параметрами цепи напряжения и для каждого типа реле является неизменным. В зависимости от положения вектора I_р по отношению к вектору U_pсоздаются две области, характеризующиеся положительными и отрицательными значениями момента. Линия перехода от положительных моментов к отрицательным будет при ш =0 и ш = 180°, когда вектор тока I_р оказывается совпадающим или в противофазе с вектором I_U(на рис. 3 вектор I_р для рассматриваемого случая показан пунктиром). При этих углах, как следует из выражения (5.2.1), значение вращающего момента оказывается равным нулю:

М_ВР = k^/ Ф_IФ_Usinш = 0. (5.2.3)

Поэтому линия изменения знака момента иначе называется линией нулевых моментов. На векторной диаграмме угол б дополняет до 90° угол ц_U. Угол ш может быть выражен так: ш = 90° - б - ц_P или

ш = 90° - (ц_P + б). Выражение вращающего момента примет вид:

(5.2.4)

В зависимости от значения угла ц_Uразличаются три типа реле:

реле активного типа (косинусное реле) при ц_U = 90°, т. е. при б = 0. Для такого реле

М_ВР = kI_pU_Pcosц_P; (5.2.5)

реле реактивного типа (синусное реле) при ц_U = 0, т. е. при б = 90°



М_ВР = kI_pU_Psinц_P; (5.2.6)

реле смешанного типа (0 < б< 90°), для которого

М_ВР = kI_pU_Pcos(ц_P + б)_.(5.2.7)

На рис. 3 приведена векторная диаграмма для реле смешанного тока. Контактная система реле выполнена так, что в случае, когда поток Ф_I опережает по фазе поток Ф_U, вращающий момент направлен в сторону замыкания контактов: реле работает (М_вр>0- зона действия). Если поток Ф_I отстает по фазе от потока Ф_U,момент направлен в сторону размыкания контактов: реле не действует (М_вр< 0 -- зона недействйя).

Как следует из выражения (5.2.7), если ц_P= -б, т. е. когда вектор тока I_P опережает вектор напряжения U_Pна угол б, при одних и тех же значениях тока и напряжения вращающий момент на реле наибольший (вектор тока I_P для данного случая показан штрихпунктирной линией):

М_ВР = kI_pU_Pcos0 = + М_{ВР. МАКС.}

Угол, при котором создается максимальный вращающий момент на реле, называется углом максимальной чувствительности и обозначается ц_м.ч, а линия, проходящая под этим углом по отношению к вектору напряжения U_P, называется линией максимальных моментов.

Для реле типов РБМ-171/1 и РБМ-171/2 при подключении их к трансформатору напряжения зажимами 8 - 7(см. рис. 2,а) последовательно с обмоткой напряжения реле оказывается включенным только резистор R₁. В этом случае ц_U= 60° и б = 90° - ц_U = 90° - 60° = 30°. Угол максимальной чувствительности оказывается равным ц_м.ч. = - 30°.

Если указанные выше реле подключены к трансформатору напряжения зажимами 8 - 1, последовательно с обмоткой папряжения реле будут включены два резистора: R₁ и R₂. В этом случае угол ц_U= 45° а ц_м.ч. = - 45°. Такое значение угла максимальной чувствительности имеют реле типов РБМ-271/1 и РБМ-271/2.

Реле типов РБМ-171 и РБМ-271 содержатся в комплектах защит от междуфазных к. з., где они используются в качестве органа направления мощности.

В комплектах защит нулевой последовательности от замыканий на землю в сетях с большим током замыкания на землю используются реле типов РБМ-177, РБМ-178; РБМ-277, РБМ-278. Угловые характеристики этих реле вследствие изменения внутренней схемы резко отличаются от характеристик предыдущих типов реле. Векторная диаграмма представлена на рисунке 5.4. Угол ц_Uвследствие наличия в цепи обмотки напряжения емкости (x_C>x_L) оказывается отрицательным: ц_U= - 20°. Выражение вращающего момента для этих реле:

М_ВР = k^/ I_pU_Psinш = kI_pU_Pcos(ц_P + 110°) =_.kI_pU_Psin(ц_P + 20°). (5.2.8)

Полярность обмоток данного реле указана заводом так, что положительный момент на реле будет в том случае, когда поток параллельной обмотки Ф_U оказывается опережающим относительно потока Ф_I. В этом случае знак момента становится положительным и определяется выражением

М_ВР = kI_pU_Psin(ц_P + 20°).

Следовательно, угол максимальной чувствительности ц_м.ч. = +70°



Рисунок 5.4- Векторная диаграмма реле направления мощности нулевой последовательности в защите от замыкания на землю в сетях с большим током замыкания на землю

Проверка электрических характеристик реле направления мощности производится по схеме, представленной на рисунке 5.5

При сборке схемы следует обращать особое внимание на включение реле и фазометра; токи в их обмотках должны совпадать и быть направлены от "начала" обмоток (генераторные зажимы) к "концам" обмоток.

Для проверки отсутствия витковых замыканий в обмотках тока и напряжения следует определить мощность, потребляемую обмотками реле при номинальных данных: обмотки тока при I_P = 5А (1А), обмотки напряжения - при U_P= 100В:

S_U= U_НОМI_U; (5.2.9)

S_I= I_НОМU_I . (5.2.10)

Полученные результаты сравниваются с величинами, указанными в каталоге; расхождение допустимо на 10--12%.



Рисунок 5.5- Схема испытания реле направления мощности

Существенным недостатком рассматриваемой конструкции реле мощности является возможность появления самохода. Самоходом называется возникновение дополнительного вращающего момента, а следовательно, и перемещения подвижной системы реле при наличии питания только одной обмотки, когда основной вращающий момент отсутствует. Различаются самоход от тока (например, при обрывах цепи напряжения) и самоход от напряжения (например, при отсутствии тока на защищаемой линии). Причиной возникновения дополнительного момента является асимметрия магнитной системы. При идеально выполненном реле, когда воздушный зазор между всеми полюсами и сердечником на всем участке одинаковый и сердечник расположен точно в центре, магнитная система симметрична - самоход отсутствует. Направление момента, обусловленного самоходом, может быть как в сторону замыкания контактов, так и в сторону размыкания их. В первом случае самоход может привести к ложному действию защиты, например при близком расположении места к. з. на смежном участке, когда U_P = 0, а знак мощности к.з. - от линии к шинам. Во втором случае вследствие загрубления реле возможен отказ в действии защиты. Самоход у реле должен быть устранен совсем или сведен к минимуму.

Устранение самохода производится поворотом стального сердечника вокруг его оси. Сердечник имеет срез, с помощью которого можно выравнивать величину мaгнитного сопротивления, сведя к минимуму асимметрию магнитной системы. Спиральная пружина при этом должна быть полностью ослаблена.

Отсутствие самохода выясняется имитацией указанных выше режимов.

Проверка самохода от тока в комплектах направленных защит от междуфазных к. з. производится при подаче на реле тока, равного максимальному току к. з. при повреждении на смежном участке. Проверка самохода от напряжения должна производиться при подведении к обмотке напряжения 110 В.

Проверка зоны действия реле, определение угла максимальной чувствительности и проверка однополярных зажимов производятся с использованием схемы на рисунке 5.5.

5.3 Задания на работу

1) Ознакомиться с конструкцией проверяемого реле мощности; списать паспортные данные реле.

2) Подобрать аппаратуру для проверки электрических характеристик реле. Собрать схему, приведенную на рис. 5.

3) Измерить мощность, потребляемую обмотками реле при номинальных данных; сравнить полученные результаты с величинами, указанными в каталоге.

4) Проверить наличие у реле самохода от тока (при значении тока, указанном преподавателем) и напряжения (при U_P= 110 В).

5) Установить в цепи I_P = I_НОМ и U_Р = U_НОМ; определить зону действия реле и внутренний угол.

По данным опыта построить угловую характеристику реле, указав на ней зону работы реле, зону недействия, линию максимальных моментов, линию изменения знака мощности и угол максимальной чувствительности.

Определить отклонение полученного значения угла ц_м.ч от значения, указанного заводом.

6) Проверить состояние контактов реле при условиях: I_P = I_НОМ; U_Р = U_НОМ; ц_р = ц_м.ч. По состоянию контактов, учитывая тип реле, убедиться, что маркировка однополярных зажимов выполнена правильно.

7) Определить мощность срабатывания реле, для чего при I_P = I_НОМ и ц_р = ц_м.ч, плавно увеличивая напряжение, подводимое к реле, зафиксировать значение минимального напряжения, при котором реле замыкает контакты. Уменьшая напряжение, определить мощность, при которой контакты реле размыкаются. По данным опыта определить коэффициент возврата реле k_В.

8) Составить протокол проверки реле по следующей форме.

ПРОТОКОЛ

проверки реле мощности

1. Тип реле_______________________

2. Заводской номер_________

3. Потребление:

-цепь тока при номинальном токе____ А______В·А,

-цепь напряжения при номинальном напряжении____В______В·А.

4. Самоход проверен при токе ______Апри напряжении ______В.

5. Зона действия реле снималась при токе _____А и напряжении ________В.

При ц_р = 0 - 360° контакты реле разомкнулись при ц_Р1 = _________°и замкнулись при ц_Р2 = __________ При изменении угла от 360° до 0 контакты реле разомкнулись при ц_Р3 = ________ и замкнулись при ц_Р4 = _________.

Угол в == 360° - ц_Р2 + ц_Р4 = 360 - ______ + ______ = ________°.

6) Угол ц_м.ч = в / 2 - ц_Р4 = ________. Отклонение угла ц_м.ч от заводских данных _______° При токе I_P=I_НОМ, напряжении U_P=U_НОМ м, ц_р = ц_м.ч контакты реле_______.

7) Мощность срабатывания реле ______ В·А при токе ____ напряжении _____В и угле ц_P= ______ Коэффициент возврата ______.



5.4 Указания к выполнению работы

1) Реле включается на ток и напряжение, соответствующие номинальным данным;

2) С помощью фазорегулятора изменяют угол сдвига фаз между подведенным к реле током и напряжением в пределах 0 - 360° и 360 - 0°. При этом, пользуясь фазометром, фиксируют значения углов, при которых кон такты реле замыкаются и размыкаются (ц_P1, ц_P2, ц_P3, ц_P4);

3) Принимая за исходный вектор напряжения U_P, производят построение линии нулевых моментов.

Рисунок 5.6- Определение угла максимальной чувствительности ш_м.ч графическим путем

Линия максимальных моментов проводится перпендикулярно линии нулевых моментов и совпадает, как видно из рисунка 5.6, с направлением биссектрисы угла в, который может быть найден графически или из выражения



в = 360° - цP2 +цP4

Угол ц_м.ч, определяющий направление линии максимальных моментов, вычисляется:

цм.ч = в /2 - цP4.

Полученная угловая характеристика должна совпадать с характеристикой, указанной заводом для этого типа реле. При совпадении характеристик или отклонениях не более чем на ±5 характеристика считается удовлетворительной и маркировка однополярных зажимов реле правильной.

При проверке реле следует определить его мощность срабатывания S_СР, В·А. Наиболее удобно производить измерения при номинальном токе в обмотке тока (I_P= I_НОМ) и при угле максимальной чувствительности ц_P= ц_м.ч:

S_СР =I_НОМU_МИН , (5.4.1)

где U_МИН - минимальное напряжение, подводимое к реле, при котором реле срабатывает. Коэффициент возврата реле определяется выражением

k_В= S_В / S_СР , (5.4.2)

где S_В = I_НОМU_МАКС (U_МАКС --максимальное напряжение, подводимое к реле, при котором происходит возврат реле из сработавшего состояния).

При недостаточном зазоре между подвижными и неподвижными контактами реле может кратковременно замкнуть контакты вследствие отброса подвижной системы при подаче и сбросе обратной мощности. Если такое явление может вызвать ложное действие защиты, то необходимо устранить его путем регулировки контактной системы.

4) При регулировании угла между током и напряжением при помощи фазорегулятора и измерении этого угла фазометром, имеющим переключатель квадрантов для отсчета углов, целесообразно использовать круговую шкалу фазорегулятора, заранее проградуировав ее и установив "нуль" отсчета.

5) Проверить правильность проведенных измерений и определения угла ц_м.ч двумя методами:

а) Непосредственным измерением падений напряжений на элементах цепи напряжения и графического построения, показанного на рисунке 5.7 (метод предложен инж. А. М. Авербухом), дающего возможность определения угла ц_U и ц_м.ч =ц_U - 90° (см. рис. 3.4).

Так, например, для реле типа РБМ-172 следует провести измерение трех напряжений:

-на самой обмотке реле U₁;

-на добавочном резисторе, вмонтированном под кожух U₂ (при использовании R₁ - вывод 7) или U₃ (при использовании R₁ + R₂ - вывод 1);

-на всей цепи напряжения U_P или U'_P. На диаграмме, приведенной на рисунке 5.7 (6), вектор напряжения U₂ проводится совпадающим с вектором тока I_U. С помощью циркуля проводятся две дуги: одна с радиусом, равным U₁, из конца вектора U₂; другая радиусом, равным V_P, из начала вектора. Так как , точка пересечения двух дуг определит третью вершину треугольника напряжений. Угол, образованый векторами тока I_Uи напряжения U_P, представляет собой угол ц_U. В случае подключения реле зажимами 8 - 7 (по данным каталога) ц_U = +60°. При подключении выводами 8 - 1 ц_U= +45°. Аналогичным образом определяется угол ц_Uдля реле, имеющего другую схему цепи напряжения, например реле РБМ-178 (рис. 5.7,в, г). В этом случае следует произвести четыре измерения. Так как ; угол ц_U = - 20°.



Рисунок 5.7 - Определение угла ц_U реле мощности а), в) - измерение напряжения на элементах параллельной цепи реле; а) схема параллельной цепи реле РБМ-172; в) - то же для реле РБМ-178; б), г) - векторные диаграммы

б) Путем построения характеристики U_СР = f(ц_p) приI_P = I_НОМ = const (по рис. 5.8). Угол максимальной чувствительности будет соответствовать минимальному значению напряжения срабатывания.



Рисунок 5.8- Определение угла ц_м.ч. реле мощности по данным характеристики U_СР = f(ц_p) приI_P = const

6) Измерение мощности, потребляемой обмотками реле, производится по схеме, приведенной на рисунке 5.5.

7) Проверку реле типов РБМ-171 и РБМ-271 по п. 5 задания следует выполнить дважды - при использовании одного и двух резисторов, включаемых последовательно с обмоткой напряжения.

5.5 Контрольные вопросы

1) Пользуясь векторными диаграммами токов, и напряжений при различных видах к. з., доказать целесообразность применения в комплектах защит от междуфаэных к. з. реле мощности смешанного типа, включенного по 90°-ной схеме. Принять реле с М_ВР = kI_pU_Pcos(ц_P + 45°).

2) Kaк, имея реле с характеристикой М_ВР = kI_pU_Pcos(ц_P + 30°), получить реле с характеристикой, близкой к характеристике реле синусного типа?

3) Как следует включить в трехфазную цепь потенциометр и реле, если при отсутствии фазорегулятора необходимо получить угол сдвига между векторами тока I_p и напряжения U_Pц_P= - 45° ?

4) Будет ли срабатывать реле мощности пря трехфазном к. з. в начале защищаемой линии?

5) Угол максимальной чувствительности реле и способы его регулировки.

6) С какой целью указывается маркировка однополярных выводов обмоток реле?

7) Как будет изменяться вращающий момент реле мощности комплекта защиты от замыканий на землю при удалении точки однофазного к. з. от места установки реле?



6. Лабораторная работа по релейной защите и автоматике №6 "Ознакомление с панелями защиты типов ЭПЗ-1636-67/1, ЭПЗ-1636-67/2

6.1 Назначение, состав и устройство панелей защиты типов ЭПЗ-1636-67/1, ЭПЗ-1636-67/2

Панели типов ЭПЗ-1636-67/1, ЭПЗ-1636-67/2 предназначены для защиты линий электропередачи напряжением 110-220 кВ.

Общий вид панели приведен на рисунке 1.3.

Панель представляет собой стальной сварной каркас, на котором монтируется основная аппаратура, предусмотренная схемой панели.

На внутренней стороне панели установлены ее ряды зажимов.

На фасадной стороне панели под каждым аппаратом установлены рамки для вкладывания табличек с надписями.

Схема электрическая принципиальная и схемы электрические соединений панели приведены в приложениях Ж, З, И.

Защиты, установленные на панели, разделены на два независимых комплекса, при этом:

а) первый комплекс состоит из двухступенчатой первая и вторая ступени) дистанционной защиты при многофазных замыканиях и четвертой ступени токовой направленной защиты нулевой последовательности при замыканиях на землю;

б) второй комплекс состоит из одноступенчатой (третьей ступени) дистанционной защиты, токовой отсечки при многофазных замыканиях и трехступенчатой (первая, вторая и третья ступени) токовой направленной защиты нулевой последовательности при замыканиях на землю.



Рисунок 6.1 - Общий вид панели типа ЭПЗ-1636-67

РТ1, РТ2--реле тока типа РТ-40/Р ДЗ--блок реле типа ДЗ-2 КРБ--блок реле типа КРБ-125 (126) КРС--блок реле типа КРС-1 К31--комплект защиты типа КЗ-9 К32--комплект защиты типа КЗ-10 РТЗ--реле тока серии РТ-40 РМ--реле мощности РБМ-177 (178) РПУ1--реле промежуточное типа РП-252 РПУ2--реле промежуточное типа РП-23 РШ--реле промежуточное типа РП-258 Р112--реле промежуточное типа РП-225 П--переключатель типа ПМОФ90-Ш1П/НД42РУ1--реле указательное серии РЭУ-11 БИ1; ВИЗ; БИ5; БИ6--блок испытательный типа БИ-0. БИ2; БИ4 -- блок испытательный типа БИ-4. Н14-Н13--накладка. ЛС--арматура сигнальной лампы типа ЛС-220. Б--табличка. Масса не более 225 кг.

Панель дает возможность широко использовать ее для защиты линий на сетях различной конфигурации с различными требованиями к быстродействию и характеру резервирования отключения замыканий.

Панель может быть использована:

а) в качестве единой т. е. основной и резервной защиты линий;

б) в качестве резервной защиты линий, при наличии отдельной основной; при этом дистанционная защита первого комплекса должна выполняться с пуском от реле сопротивления третьей ступени;

в) для выполнения направленной защиты с высокочастотной блокировкой.

Схемой панели предусмотрена возможность раздельной проверки каждого из ее комплексов как при использовании панели в качестве единой (основной и резервной) защиты линии, так и при применении ее только в качестве резервной защиты.

Панель предназначена для работы в следующих условиях:

- диапазон температур от минус 20 до плюс 40°С для климатического исполнения "УХЛ", категории 4 и от минус 10 до 45°С для климатического исполнения "О" категории 4 по ГОСТ 15150--69 {без выпадения росы);

- относительная влажность до 80% при температуре 25^СС для климатического исполнения "УХЛ" и до 98% при температуре 35°С для климатического исполнения "О";

- высота над уровнем моря до 2000 м;

- окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих изоляцию и металл;

- место установки панели должно быть защищено от попадания воды, масел, эмульсий и т. п.;

- должно отсутствовать непосредственное воздействие солнечной радиации.

3) Панель имеет степень защиты ГРОО по ГОСТ 14254--80.



6.2 Технические данные

Панели защиты типов ЭПЗ-1636-67/1 и ЭПЗ-1636-67/2 имеют следующие исполнения:

а) по номинальным величинам переменного тока: 1 или 5 А, 100 В, 50 Гц;

б) по напряжению оперативного постоянного тока: 110 или 220 В;

в) по току срабатывания реле указательных 6РУ, 7РУ блок реле типа ДЗ-2 и реле указательных РУ4, РУ5 серии РЭУ-11, отдельно стоящие на пане-ля: 0,5 или 1 А;

г) по токам срабатывания токовой "отсечки" на максимальных уставках реле тока: 0,2; 0,6; 2; 6; 10; 20; 50; 100или 200 А;

Примечание. В пунктах 1.3.2 г) и д) минимальные уставки по токаи срабатывания меньше максимальных в 4 раза.

д) по токам срабатывания каждой из четырех ступеней токовой защиты нулевой последовательности на максимальных уставках реле тока: 0,2; 0,6; 2; 6; 10; 20; 50; 100 или 200 А;

е) по режиму работы (кратковременный или длительный) реле направления мощности комплекта защиты при замыканиях на землю и реле направления мощности, отдельно установленного на панели.

2) Потребляемая мощность при номинальных, значениях тока и напряжения, не более:

а) цепей напряжения переменного тока 55 ВА на фазу для панели типа ЭПЗ-1636-67/1 и 45 ВА на фазу для панели типа ЭПЗ-1636-67/2;

б) цепей переменного тока 13 ВА на фазу (без учета потреблении, реле тока);

в) цепей 311о 75 ВА на фазу;

г) целей напряжения постоянного тока (без учета потребления цепей сигнализации):

в)нормальном режиме -- 110 Вт; в режиме срабатывания -- 370 Вт.

Примечание. Для исполнения панелей с кратковременным (не более 1 мин.) режимом работы обоих реле направления мощности потребляемая мощность но цепям ЗС_Л может составить до 185 ВА.

Угловая характеристика срабатывания измерительных и пусковых органов дистанционной защиты и комплексной плоскости К, X представляет собой окружность проходящую через начало координат.

В пусковых органах дистанционной защиты имеется возможность получения эллиптической характеристики срабатывания с соотношением осей 0,5; 0,65; 0,8; а также характеристики в виде окружности или эллипса, смещенных в первый или третий квадрант комплексной плоскости сопротивлений.

Диапазоны регулировки уставок на сопротивление срабатывания дистанционной защиты по ступеням приведены в таблице 6.2.1.

Таблица 6.2.1- Диапазоны регулировки уставок на сопротивление срабатывания дистанционной защиты по ступеням

Ступень	Величина уставки, Ом на фазу
	от	до
1 и 2	0.25(1.25) 0.5(2.5) 1(5)	6(25) 10(50) 20(100)
3	1(5) 1.5(7.5)	20(100) 30(150)

Примечание. Здесь и в дальнейшем в скобках приведены значения токов и уставок на сопротивление срабатывания для панелей с номинальным током 1 А. Пусковые и измерительные органы дистанционной защиты имеют угол максимальной чувствительности 65+5°: имеется возможность переключения уставки на угол максимальной чувствительности 80±5°.

При симметричных трехфазных, а также двухфазных (между любыми фазами) замыканиях в зоне действия 1 ступени обеспечивается десяти процентная точность работы дистанционной защиты в диапазонах фазных токов замыкания, указанных в таблице 6.2.2



Таблица 6.2.2- Точность работы дистанционной защиты в диапазонах фазных токов замыкания

Номинальная уставка, Ом	Ток точной работы защиты, А
	от (не более)	до (не менее)
0.25(1.25)	6.0(1.2)	150(30)
0.5(2.5)	3.0(0.6)	100(20)
1(5)	1.5(0.3)	50(10)

Дистанционная защита надежно действует при симметричных трехфазных замыканиях на защищаемой линии вблизи шин, на которых установлена защита, при условии, что токи короткого замыкания превышают нижний предел гарантируемых токов точной работы, указанных в табл. 2, не менее чем в два раза, не более 150 (30) А.

Время действия дистанционной защиты панели по первой ступени при замыканиях в пределах 0,7 длины зоны с током замыкания в два н более раза превышающем гарантируемый ток точной работы составляет:

а) при работе зашиты через выходное реле 4РП блок реле типа ДЗ-2 -не более 85 мс;

б) при работе защиты через РП1 типа РП-25& с демпферной обмоткой

-не менее 100 мс.

В схеме дистанционной защиты предусмотрена возможность ее работы со следующими выдержками времени:

а) для IIступени 0,25-3,5 с;

б) для III ступени 0,5-9 с.

Время срабатывания выходных промежуточных реле РП комплекта типа КЗ-9 и РПЗ комплекта типа КЗ-10 при номинальном напряжения постоянного тока не более 40 мспри разомкнутой демпферной обмотке и не менее 65 мс при замкнутой демпфернойобмотке.

Время срабатывания выходного реле РП4 комплекта типа КЗ-10 меньше времени срабатывания реле РПЗ примерно на 10 мс при номинальном напряжении постоянного тока для обеспечения надежного срабатывания указательных реле, шунтируемых контактами реле РП4.

В схеме защиты при замыканиях на землю предусмотрена возможность работы ее со следующими выдержками времени:

а) для II ступени 0.25-3,5 Ч;

б), для III и IV ступеней 0,5-9 с;

в) в цепях ускорения и для работы первой ступени с выдержкой времени 0,1-1,3 с.

Реле направления мощности комплектов защиты КЗ-10 выполняются согласно данным таблицы 1.3.3. Надежная работа реле (вибрация контактов не приводит к разрыву их цепи) обеспечивается при кратности напряжения на реле от 1,2 и выше по отношению к минимальному напряжению срабатывания. Комплект типа КЗ-10 имеет два исполнения в зависимости от режима работы цепей напряжения реле направления мощности: исполнение А -- для кратковременного, исполнение Б - для длительного режима работы направления мощности.

Время возврата реле ускорения РПУ1 типа РП-252 при подключении параллельно его обмотке контура К--С не менее 1,5 с при номинальном .напряжении постоянного тока,

Сопротивление изоляции всех электрически независимых цепей панели относительно корпуса и между собой в холодном состоянии не менее 1 МОм.

Величина тока утечки цепей напряжения переменного тока относительно корпуса в холодном состоянии не превышает 2 мА.

Электрическая изоляция всех независимых цепей панели относительно корпуса и между собой .выдерживает без пробоя или перекрытии испытательное напряжение !500 В, 50 Гц в течение 1 мин.

Элементы схемы панели, .в нормальном режиме обтекаемые током, длительно выдерживают ток и напряжение переменного и достоянного тока, равные 110% от номинальных величин.

Панель надежно работает при изменении .величины напряжения оперативного тока от 0,8 до 1,1 номинального.

Технические данные, относящиеся к отдельным аппаратам, входящим в состав панели, а .также описание их конструкции и принципа работы, приведены в их технических описаниях и инструкциях по эксплуатации, а комплекта типа КЗ-10 -- в настоящем описании.

6.3 Особенности выполнения защит первого комплеска

Для выполнения защит первого комплекса на панели предусмотрены блок реле ДЗ типа ДЗ-2, устройство блокировки при качаниях КРБ типа КРБ-125 для панели типа ЭПЗ-1636-67/1 или КРБ-126 для панели типа ЭПЗ-1636-67/2, реле мощности РМ типа РБМ-177 или РБМ-178, реле тока РТЗ серии РТ-40, реле промежуточные РП1 типа РП-258 и РП2 типа РП-255, а также дополнительная аппаратура, позволяющая осуществлять двухступенчатую дистанционную защиту при многофазных замыканиях и одноступенчатую токовую направленную защиту нулевой последовательности при замыканиях, на землю.

Примечание. В дальнейшем в тексте вместо типов аппаратов даны их условные обозначения в соответствии со схемой электрической принципиальной.

Для осуществления первой и второй ступеней дистанционной защиты используется общий дистанционный орган (реле сопротивления 1РС-ЗРС блок реле ДЗ), имеющий переключение и цепях напряжения для перехода с уставкиI ступени на уставкуII ступени. Направленные реле сопротивления имеют характеристику срабатывания в комплексной плоскости сопротивлений в виде окружности, проходящей через начало координат. Реле выполнены с использованием схемы сравнения абсолютных значений двух электрических величин на равновесие напряжений; в качестве реагирующего органа применен полупроводниковый нуль-индикатор, выполненный на операционных усилителях.

Нуль-индикаторы направленных реле сопротивлений трех фаз через логическую схему "ИЛИ" подключены к одному общему выходному промежуточному реле Р.

В нормальном режиме дистанционные органы 1РС-1-ЗРС имеют уставки на сопротивление срабатывания, соответствующее первой ступени защиты.

При замыканиях в зоне, защищаемой первой ступенью, дистанционные органы действуют на выходное реле 4РП блок реле ДЗ без дополнительного замедления (с собственным временем срабатывания).

В схеме предусмотрена возможность выполнения первой ступени дистанционной защиты как без выдержки времени, так и с выдержкой времени, с блокировкой или без блокировки при качаниях.

При замыканиях в зоне, защищаемой второй ступенью, дистанционные органы срабатывают только после переключения в целях напряжения, осуществляющегося с выдержкой времени реле 1РП блок реле ДЗ.