Общие сведения о релейной защите.

В релейной защите электроустановок защитные функции возложены на реле, которые служат для подачи импульса на автоматическое отключение элементов электроустановки или сигнала о нарушении нормального режима работы оборудования, участка электроустановки, линии и т. д.

Реле представляет собой аппарат, реагирующий на изменение какой-либо физической величины, например тока, напряжения, давления, температуры. Когда отклонение этой величины оказывается выше допустимого, реле срабатывает и его контакты, замыкаясь или размыкаясь, производят необходимые переключения с помощью подачи или отключения напряжения в цепях управления электроустановкой.

-1-

К релейной защите предъявляют следующие требования:

селективность, избирательность — отключение только той минимальной части или элемента установки, которая вызвала нарушение режима;

чувствительность — быстрая реакция на определенные, заранее заданные отклонения от нормальных режимов, иногда самые незначительные;

надежность — безотказная работа в случае отклонения от нормального режима; надежность защиты обеспечивается как правильным выбором схемной аппаратов, так и правильной эксплуатацией, предусматривающей периодические профилактические проверки и испытания; скорость срабатывания.

По своему назначению реле разделяют на реле управления и реле защиты это-реле максимального тока, реле минимального напряжения, тепловое реле, реле време- ни т.д.

Реле управления обычно включают непосредственно в электрические цепи и срабатывают они при отклонениях от технологического процесса или изменениях в работе механизмов. Реле защиты включают в электрические цепи через измерительные трансформаторы и только иногда непосредственно. Они срабатывают при ненормальных или аварийных режимах работы установки.

Реле характеризуется следующими показателями:

уставка — сила тока, напряжение или время, на которые отрегулировано данное реле для его срабатывания;

напряжение (или ток) срабатывания — наименьшее или наибольшее значение, при котором реле полностью срабатывает;

напряжение (или ток) отпускания — наибольшее значение, при котором реле отключается (возвращается в исходное положение);

коэффициент возврата — отношение напряжения (или тока) отпускания к напряжению (или току) срабатывания.

По времени срабатывания различают реле мгновенного действия и с выдержкой времени.

На рисунке 1 показано устройство реле максимального тока. На магнитопроводе расположены обмотки 2, которые могут быть соединены последовательно или параллельно. Между полюсами магнитопровода помещен якорь 8, а на его оси укреплены подвижные контакты 6, при определенной силе тока, протекающего по обмоткам 2 (токе срабатывания), якорь 5 поворачивается и подвижные контакты 6 замыкают неподвижные 7. Ток срабатывания можно регулировать натяжением пружины 3 с помощью рычага 5, перемещающегося по шкале 4.

Устройство электромагнитного реле времени показано рис. 2. На плите 2 закреплен магнитопровод 3 с круглым стальным сердечником и катушкой. Якорь 7 прижимается пружиной 5 к пластине 4. С якорем жестко связан мостик контактной системы 9. Силу действия пружины можно регулировать винтом 6, а упорный 3 винт 8 ограничивает ход якоря при отпадании его от сердечника.

-2-

При токе срабатывания якорь притягивается к сердечнику мгновенно. Если же катушку замкнуть накоротко, то ток в замкнутом контуре катушки исчезнет не мгновенно, а с некоторым замедлением. По закону Ленца магнитный поток, исчезая, наводит в цепи катушки ток того же направления, в результате чего якорь в течение некоторого времени после замыкания катушки удерживается притянутым к сердечнику.

Рис. 1. Устройство электромагнитного реле Рис. 2. Устройство реле времени:

максимального тока РТ-40: А — электромагнитное; Б — маятниковое; 1 — катушка, 2 — плита,

1 — магнитопровод, 2 — обмотка, 3 — пружина, 3 — магнитопровод, 4— пластина,5—пружина, 5 и 8— винты,7— якорь,

4 — шкала, 5 — рычаг, 6 — подвижные контакты, 9—контактная система, 10 и 19— контакты, 11— ось, 12 к 13— рычаги,

7 — неподвижные контакты, 8— якорь. 14 — шарнир, 15 — зубчатая дуга, 16 и 18 — колеса, 17 — маятник.

Рис. 3. Устройство теплового реле: а - схема действия биметаллической пластинки; б - устройство реле; 1-нагреватель, 2 – биметал- лическая пластинка, 3 - винт, 4 - защелка, 5 - рычаг, 6 - пружина, 7 - кнопка возврата, 8 - подвижный контакт

Во многих конструкциях реле времени выдержка времени осуществляется часовым механизмом. К этой группе относят и маятниковое реле (рис. 2, б), в котором при включении катушки 1 втягивается якорь 7, вследствие чего рычаг 12 поворачивается на оси 11 и пружина 5 сжимается. Это вызывает поворот рычага 13 и связанной с ним с помощью шарнира 14 зубчатой дуги 15 по направлению, указанному стрелкой.

-3-

Колеса 16 и 18 начинают вращаться, а маятник 17—колебаться. При каждом колебании маятника колесо 18 поворачивается на один зуб. Таким образом, перемещение рычага 13 замедляется, чем и определяется выдержка времени замыкания контактов 19. Время выдержки регулируют изменением положения грузика на маятнике 17 и упорным винтом 8, который регулирует длину пути зубчатой дуги 15. Контакты 19 срабатывают сразу после включения катушки реле.

-4-

На рис. 3 показана схема теплового реле РТ. Основной его деталью является биметаллическая пластинка (рис. 3, 2), которая при нагревании изгибается вниз. Биметаллическая пластинка состоит из двух сваренных пластинок металлов, имеющих разные температурные коэффициенты линейного расширения: верхняя пластинка расширяется больше, нижняя меньше, в связи с чем пластинка при нагреве изгибается вниз.

Устройство теплового реле показано на рис. 3. Ток в главной цепи про- 4 ходит по нихромовому нагревателю 1 и нагревает биметаллическую пластинку 2. При определенном значении тока пластинка 2 нагревается, изгибается вниз и нажимает на винт 3 защелки 4, которая выводит из зацепления с ней рычаг 5. Под действием пружины 6 рычаг поворачивается и отжимает подвижный контакт 8. После остывания пластинки 2 нажимают на кнопку возврата 7 и устанавливают рычаг 5 в исходное положение.

Тепловые реле применяют в основном для защиты от чрезмерных перегрузок.

Реле минимального напряжения мгновенного действия РНМ (рис. 5, а) имеет обмотку 4, которая постоянно находится под напряжением. В результате этого сердечник 3 реле постоянно притянут к неподвижному полюсу 5, пружина 1 находится в сжатом положении и удерживается рычагами 7, а пружина сердечника 2 соединена с регулировочным винтом.

При снижении напряжения в цепи ниже уставки срабатывания реле уменьшает электромагнитный момент, и когда величина момента окажется меньше усилия пружины 2, сердечник опускается и выводит систему рычагов 7 из «мертвого» положения, которые освобождают пружину 1. Пружина 1 направляет вверх ударник, который воздействует на отключающий механизм привода.

Реле РНМ не имеет устройств регулирования напряжения срабатывания реле и выдержки времени. Реле минимального напряжения с выдержкой времени РНВ отличается от реле РНМ в основном только наличием механизма выдержки времени, подобного часовому механизму реле РТВ.

Реле максимального тока нашло широкое применение в токовой защите.

-5-

Рис. 4а — схема защиты с помощью трех токовых реле Рис. 4б — токовая отсечка с включением реле мгновенного действия. трансформаторов тока в неполную звезду.

На рис. 4а показана схема максимальной токовой защиты с тремя токовыми реле РТ мгновенного действия на оперативном постоянном токе.

Для установки определенной выдержки времени отключения служит реле времени РВ, действующее через промежуточное реле РП на катушку отключения КО выключателя. В цепь катушки выключателя включены блок-контакты БК. Когда ток в какой-либо фазе достигает определенного значения, т. е. тока уставки, реле РТ этой фазы, включенное через трансформатор тока ТТ, мгновенно срабатывает, и его контакты замыкают цепь постоянного тока с катушкой реле времени РВ. Спустя некоторое время, равное выдержке времени реле РВ, его контакты замыкают цепь постоянного тока с катушкой промежуточного реле РП и оно мгновенно срабатывает. Замыкается цепь отключающей катушки КО через блок-контакты БК, которые замкнуты при включенном положении выключателя. Одновременно с отключением выключателя размыкаются его блок-контакты БК и прерывается цепь питания отключающей катушки КО постоянным током. Эта защита имеет независимую от величины тока срабатывания реле РТ выдержку времени, определяемую уставкой реле РВ.

Максимальную токовую защиту с тремя реле и тремя трансформаторами тока используют обычно в сетях с заземленной нейтралью. В сетях с изолированной нейтралью можно применять максимальную токовую защиту с двумя реле и двумя трансформа торами тока рис. 4б. Такая защита действует при коротких замыканиях между любой парой фаз.

-6-

Максимальная токовая защита не может обеспечить быстрого отключения аварийных участков. Выдержка времени их работы возрастает в зависимости от их расположения к питающим центрам. В то же время для устойчивой работы всей системы необходима быстрота действия, что особенно относится к защите питающих линий. Таким условиям отвечает дифференциальная защита, которая мгновенно отключает защищаемый участок электроустановки при коротком замыкании в любом месте установки. Эта защита работает на принципе сравнения токов, которые протекают по защищенному участку, и применяется для защиты линий, шин, трансформаторов и т. д.

Для защиты параллельных линий применяют поперечную и продольную дифференциальные защиты.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: