Text
; _
ЭЛЕКТРО1*1ОНТЕ1’Л
В. В. ОВЧИННИКОВ
РЕЛЕ РИТ
В СХЕМАХ
ФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ
ЗАЩИТ
БИБЛИОТЕКА
ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
Выпуск 375
в. в. овчинников
РЕЛЕ РНТ
В СХЕМАХ
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ
ЗАЩИТ
Издание 2-е, дополненное
«ЭНГРГИЯ»'
Москьз 1973
6П2.1
031
УДК 621.316.925
Редакционная коллегия:
Большим Я. М-. Зевакин А. II., Каминский Е. А.,
Мандрыкин С. А., Розанов С. П., Семенов В. А., Снньчугов Ф. 11.,
Смирнов А. Д„ Соколов Б. А., Устинов П. И.
Овчинников В. В.
031 Реле РНТ в схемах дифференциальных защит.
Изд- 2-е, доп. М., «Энергия», 1973
96 с. с пл. (Б-ка электромонтера, вып. 3751
В брошюре рассматриваются принципы действия и вы-
полнения, а также методика расчета установок дифференци-
альных токовых защит генераторов, трансформаторов, сбор-
ных шин. Объясняются устройство и область применения
электромагнитных токовых реле с насыщающимися трансфор-
маторами тока (НТТ). Приведены описание и технические
данные реле типов РНТ-562—РНТ-567, а также схемы их
включения в токовые цепи дифференциальных защит. Да-
ются рекомендации по наладке и проверке реле РНТ и по
проверке токовых цепей дифференциальных зашит.
Брошюра предназначена для мастеров и квалифициро-
ванных монтеров, специализирующихся в наладке и эксплуа-
тации устройств релейной защиты.
О
0339-162
051(01)-73
6П2.1
ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ ОВЧИННИКОВ
Реле РНТ в схемах дифференциальных защит
Редактор издательства Э. Я. Бранденбургская
Технический редактор Л. Н. Никитина
Сдано в набор 15/VI 1972 г. Подписано к печати 25/1 1973 г.
Формат 84Х108'/з2 Бумага типографская № 1
Усл. печ. л. 5,04 Уч.-изд. л. 4,78
Тираж 20 000 экз. Заказ 5282 Цена 19 коп.
Издательство «Энергия». Москва, М-114, Шлюзовая наб.. 10.
г. Владимир, типография имени 50-летия Октября
ПРЕДИСЛОВИЕ
Надежная работа энергосистем и входящих в их со-
став электростанций, электросетей и электроустановок
потребителей электроэнергии в значительной мере зави-
сит от уровня эксплуатации устройств релейной защиты
и электроавтоматики.
Повышение культуры эксплуатации до уровня, обес-
печивающего успешное выполнение грандиозных задач,
поставленных перед советскими энергетиками XXIV
съездом КПСС и гарантирующего безаварийную рабо-
ту энергосистем, возможно при условии повышения ква-
лификации кадров, внедрения передовых методов нала-
дочных и эксплуатационных работ, улучшения подготов-
ки кадров.
Настоящий выпуск является одним из серии брошюр
«Библиотеки электромонтера», посвященных вопросам
наладки и эксплуатации как отдельных реле, так и раз-
личных устройств в целом.
В настоящем, втором издании подробнее по сравне-
нию с предыдущим изданием изложены вопросы про-
верки дифференциальной защиты под нагрузкой, а так-
же внесены изменения и уточнения, учитывающие опыт
наладки и эксплуатации реле РНТ и схем дифференци-
альных токовых защит.
Брошюра рассчитана па мастеров и квалифициро-
ванных монтеров, знакомых с основами теории релей-
ной защиты.
Сведения, изложенные в брошюре, помогут также ос-
воить рабочее место молодым техникам, специализи-
рующимся в области релейной защиты и не имеющим
опыта лаладки и эксплуатации релейной аппаратуры.
Замечания по брошюре просьба направлять по адре-
су: Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10, издательство
«Энергия».
Автор.
1. ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ТОКОВЫХ
ЗАЩИТ
Продольная дифференциальная защита генератора
обеспечивает практически мгновенное и избирательное
отключение защищаемого элемента электрической си-
стемы. благодаря чему защита находит широкое приме-
нение.
Рассмотрим принцип построения схемы дифференци-
альной защиты на примере продольной дифференциаль-
ной защиты генератора.
На рис. 1 показан генератор и две линии электропе-
редачи, по которым осуществляется питание нагрузки.
В продольную дифференциальную защиту генератора
входят два комплекта трансформаторов тока ТТ1 и 112.
установленных на выводах генератора, и токовые ре-
ле Д. Трансформаторы тока обоих комплектов имеют
одинаковые коэффициенты трансформации. Вторичные
обмотки обоих комплектов трансформаторов тока свя-
заны соединительными проводами, к которым подклю-
чены токовые реле защиты.
Цепь, связывающая .реле с соединительными прово-
дами, называется дифференциальной, а каждый
комплект трансформаторов тока с соответствующими со-
единительными проводами до. места подключения реле—
плечом защиты.
Продольная дифференциальная защита генератора
обычно выполняется в двух- или трехфазном исполнении
с двумя или тремя токовыми реле. Для упрощения цепи,
соединяющие трансформаторы тока 1Т1 и ТТ2 и токовые
реле Д, показаны только в одной фазе.
При коротком замыкании на одной из линий (К-1 на
рис. 1,а) к месту повреждения поступает ток , прохо-
дящий по первичным обмоткам обоих комплектов транс-
форматоров тока от выводов Л2 к Лх. При условных по-
4
Рис. 1. Принцип действия продольной
дифференциальной защиты генератора.
а—короткое замыкание вне зоны дейст-
вия защиты; б—то же в зоне .действия
защиты; в—векторная диатрамма токов
в плечах защиты при коротком замыка-
нии вне зоны действия защиты; г—то-
же в зоне действия защиты.
ложательных направлениях токов, обычно принимаемых
для обмоток трансформаторов тока, вторичные токи
имеют направление от 7/> к Т/2 (показано стрелками).
Соответствующая векторная диаграмма первичного то-
ка 7Г и вторичных токов 7, —в первом и 7Г —во вто-
ром комплектах трансформаторов тока показана на
рис. 1,6.
В рассматриваемом случае вторичные токи 7 и К
проходят через обмотки реле Д в противоположных на-
правлениях. При равенстве коэффициентов трансформа-
ции и отсутствии погрешностей у трансформаторов тока
комплектов ТТ1 и ТТ2 ток в реле Д равен нулю:
4=/;-/;=о. (1)
В режиме нагрузки генератора ток в первичных об-
мотках ТТ1 и ТТ2 имеет то же направление, что и в ре-
жиме внешнего короткого замыкания, и ток в реле Д
также -отсутствует.
Таким образом, дифференциальная защита на режи-
мы нагрузки и внешнего короткого замыкания не реа-
гирует.
В действительности в реле дифференциальной защи-
ты всегда проходит небольшой ток, так называемый ток
небаланса. Появление этого тока объясняется тем,
что трансформаторы тока имеют разные погрешности,
вследствие чего при нагрузке и внешнем коротком замы-
кании равенство вторичных токов нарушается:
/>7;;
•^р —• 7Г -7г —I|1б Д 0.
Чем больше первичный ток, тем больше погрешность
трансформаторов тока и тем больше ток небаланса.
Рассмотрим теперь повреждение в обмотках или на
выводах защищаемого генератора (точка К-2 на рис.
1,6). При этом ток будет проходить только через 777, а
ток /г будет равен нулю. Под действием тока 7,, кото-
рый пойдет через реле Д, последнее сработает и отклю-
чит поврежденный генератор.
Рассмотрим случай, когда на шины генераторного
напряжения работают два генератора Г1 и Г2, в одном
из которых возникает повреждение (точка К2 на рис.
2, а). Ток к месту короткого замыкания будет поступать
6
эт двух источников питания, и током будут обтекаться
оба комплекта трансформаторов тока. Однако в отли-
чие от первого случая (короткое замыкание в точке
К-1 на рис. 1,а) направление тока в обмотках ТТ2 ге-
нератора Г1 изменится на противоположное (рис. 2, а).
Рис. 2. Работа продольной дифференциальной защиты генера-
тора при повреждении на выводах статора при двустороннем
питании места повреждения.
а—принципиальная схема; б—векторная диаграмма токов з
плечах защиты.
S реле Д\ будет проходить сумма токов, под действием
которых оно подействует на отключение поврежденного
генератора Г1:
(2)
Таким образом, дифференциальная защита срабаты-
вает при повреждениях, возникающих на участке, огра-
ниченном трансформаторами тока. Этот участок назы-
вается зоной действия дифференциальной защиты
Рассмотренная нами защита генератора называется
продольной дифференциальной защитой. По
принципу действия она не реагирует на витковые замы-
кания. поскольку при замыкании витков какой-либо фа-
зы статора токи, проходящие через первичные обмотки
TTI и ТТ2, одинаковы, и ток в реле отсутствует. Поэто-
му для защиты от витковых замыканий на генераторах,
имеющих в каждой фазе статора две параллельные вет-
ви .и более, применяется дополнительно поперечная диф-
ференциальная защита [Л.2].
Из рассмотренного примера вытекает следующее об-
щее правило: для правильной сборки токовых цепей
дифференциальной защиты вторичные обмотки транс-
форматоров тока должны быть соединены между собой
и с обмотками реле так, чтобы при внешнем коротком
замыкании (или в режиме нагрузки защищаемого эле-
мента) вторичные токи в обмотках реле были противо-
положными.
Особенности выполнения схем токовых ценен диффе-
ренциальных защит трансформаторов и автотрансформа-
торов определяются главным образом неравенством вто-
ричных токов в плечах защиты и несовпадением пер-
вичных токов по фазе при схеме соединения обмоток
звезда—треугольник. Неравенство вторичных токов обус-
ловлено неравенством номинальных первичных токов в
обмотках разного напряжения, что в свою очередь опре-
деляется отличием коэффициента трансформации (или
коэффициентов трансформации у многообмоточных
трансформаторов) от единицы. Так, для двухобмоточно-
го трансформатора соотношение номинальных токов и
напряжений определяется номинальным коэффициен-
том трансформации А'т.
АД н — * н. н/Д. н — U В. н/ Uu, 11,
где /н. /в.„ — токи; Un. н и UB. „ — напряжения на
сторонах низшего и высшегонапряжений трансформатора
соответственно.
Для того чтобы дифференциальная защита не дейст-
вовала при внешних коротких замыканиях и в режиме
нагрузки, коэффициенты трансформации комплектов
трансформаторов тока, установленных с разных сторон
силового трансформатора, выбираются так, чтобы вто-
ричные токи были возможно ближе по величине. При
выборе трансформаторов тока по существующей шкале
коэффициентов трансформации разность вторичных то-
ков в режиме нагрузки или внешнего короткого замыка-
ния может получиться довольно большой. В этом случае
вторичные токи подаются в обмотки реле через отдель-
ные или встроенные в реле промежуточные трансформа-
торы. Подбором коэффициентов трансформации проме-
.8
жуточных трансформаторов обеспечивается дополни-
тельная компенсация неравенства вторичных токов из
такого расчета, чтобы /р =0.
При соединении обмоток силового трансформатора в
схему ' : между первичными токами со стороны выс-
шего и низшего напряжений получается угловой сдвиг,
одинаковый для всех фаз трансформатора. Для наибо-
лее распространенной группы соединения обмоток
-11 линейные токи на стороне треугольника опе-
режают линейные токи на стороне звезды на 30°.
Рис. 3. Схема соединения обмоток и вектор-
ные диаграммы токов в силовом трансфор-
маторе с группой соединения обмоток
|/ П
На рис. 3, g показано токораспределение в обмотках
силового двухобмоточного трансформатора с группой
соединения обмоток Y/Д 11, на рис. 3,6 изображены
соответствующие векторные диаграммы.
Задаваясь условными положительными направления-
ми токов 1а, 1в, /<: со стороны высшего напряжения и
учитывая, что направления фазных токов /„, 1Ь, 1С от-
личаются от направлений токов 1а, 1в, 1с на 180°, пока-
зываем начала стрелок для 1а, 1в, 1<: как бы «входя-
9-
щими» в полярные концы А, В, С, а начала стрелок
фазных токов Ib, lc— выходящими из полярных кон-
цов а, Ь, с.
Учитывая выбранные положительные направления
линейных токов Iab, Ibl, 1са, можем, например, для
точки а написать равенство
^ab " ^Ь а — *,-
Аналогичные выражения получаются для точек b и
с. Тогда линейные токи низшего напряжения для фаз
А, В, С равны:
4, = 4 - 4;
4« = 4 - 4 •
(3)
Такие рассуждения совпадают с физическими пред-
ставлениями о направлении токов через понизительный
трансформатор в сторону нагрузки и соответствуют
ГОСТ.
На рис. 3,6 токи 4> ^ь> Ц совпадают с векторами
1а, 1в, /с Векторы линейных токов 4г>> 4с> 4« получают-
ся сдвинутыми относительно векторов токов О , 4, I.
на 330° (—30°).
Векторы токов, проходящих во вторичных обмотках
трансформаторов тока, установленных с разных сторон
защищаемого трансформатора, также будут иметь уг-
ловой сдвиг на 330°. При соединении вторичных обмоток
трансформаторов тока по схеме / в цепях диффе-
ренциальных реле даже при одинаковых по величине
вторичных токах, проходящих от комплектов ТТ1 и ТТ2,
получался бы значительный ток небаланса, обусловлен-
ный геометрической разностью этих токов. Для компен-
сации сдвига токов по фазе вторичные обмотки транс-
форматоров тока со стороны обмоток силового транс-
форматора, включенных по схеме звезда, собираются в
треугольник, а со стороны треугольника силового транс-
форматора — в звезду.
Однако не всякое соединение вторичных обмоток
трансформаторов тока в треугольник обеспечивает ком-
пенсацию сдвига по фазе между токами. Как показано
на рис 4, я, схема соединения трансформаторов тока в
цепях дифференциальной защиты должна повторять
группу соединения обмоток силового трансформатора.
При этом обмотки трансформаторов тока ТТ1 на сторо-
не звезды силового трансформатора собираются в тре-
угольник, а на стороне треугольника (комплект ТТ2) —
в звезду' При таком соединении токовых цепей в реле
Д. проходит разность токов 4а и fCn, векторы ко-
торых одинаковы по величине и направлению. В резуль-
тате ток в реле отсутствует.
Рис. 4. Принципиальная схема соединения токовых цепей
(а) и векторные диаграммы вторичных токов (б) диффе-
ренциальной защиты трансформатора с группой соединения
обмоток у/ \ -11.
При определении коэффициентов трансформации
трансформаторов тока необходимо учитывать, что вто-
ричные токи, которые проходят з реле от группы транс-
форматоров тока, соединенных з треугольник, равны
10
11
геометрической разности двух фазных токов и в 1,7с
(| 1Г) раза больше тока в обмотках этой группы транс-
форматоров тока. Как видно из рис. 4,6, вторичные ли
нейные токи Jab, 1в‘, Да являются геометрической раз
ностью фазных токов /д, /в> h (подробнее см. [Л. 4])
Для дифференциальной защиты шин комплекты
трансформаторов тока устанавливают на всех присоеди-
нениях, отходящих от защищаемых шин. В режиме нор
мальной работы и при внешних коротких замыканиях
геометрическая сумма первичных токов всех присоеди-
нений, подключенных к сборным шинам, равна нулю, а
при повреждении в защищаемой зоне — току в месте
короткого замыкания.
Чтобы в соответствии с принципом действия диффе-
ренциальной защиты геометрическая сумма вторичных
токов, поступающих в реле, была пропорциональна гео-
метрической сумме первичных токов, должны быть вы-
полнены два условия:
1. Коэффициенты трансформации трансформаторов
тока /1т. т всех присоединений, подключенных к защищае-
мым шинам, должны быть одинаковы вне зависимости
от величины рабочих токов присоединений. Если различ-
ные присоединения имеют трансформаторы тока с не-
одинаковым п-г.т, то в схеме защиты используются спе-
циальные промежуточные трансформаторы (выносные
или встроенные в реле).
2. Полярность включения обмоток трансформаторов
тока должна быть вполне определенной: первичные об-
мотки подключаются к шинам одноименными зажима-
ми (обычно «/71), при этом вторичные обмотки соединя-
ются параллельно также одноименными зажимами. Ес-
ли полярность включения первичных обмоток на каком-
либо присоединении (или даже на одной фазе присоеди-
нения) отличается от полярности на остальных присое-
динениях (или фазах), то вторичные обмотки должны
быть подключены к токовым цепям защиты с учетом
имеющегося отличия.
Обмотки дифференциальных реле подключаются к
токовым цепям таким образом, как показано на
рис. 5, а, б.
При коротком замыкании в зоне действия защиты
(рис. 5, а) вторичные токи от каждой группы трансфор-
маторов тока проходят через реле Д в одном налравле-
12
Рис. 5. Принципиальные схемы соединения токовых цепей диф-
ференциальной защиты шин и токораспределение в реле ДЗШ.
а—защита одиночной системы шин, короткое замыкание на
шинах; б—защита одиночной системы т.”н, короткое замыка-
ние на линии, в—защита двойной системы шин с фиксирован-
ным распределением присоединений; I, 11 — индивидуальные
комплекты I и II систем шин соответственно; III — общий
.комплект отдых эеле.
нии и, суммируясь, приводят защиту в действие. Пр i
внешнем коротком замыкании (рис, 5,6), например на
присоединении 1, первичные токи 12 и /3 проходят через
первичные обмотки трансформаторов тока своих присос
дипений от зажимов Л2 к зажимам Л., соответственно
вторичные токи направлены от к И2. Через первич-
ные обмотки трансформаторов тока присоединения 1
Л\ к зажимам Л2, вторичные токи от этой группы транс
проходит сумма токов I2--I3 в направлении от зажимов
форматоров тока равны сумме токов (/з + У.з) напраь
ленных от зажимов И2 к зажимам /Д. В результате
ток в дифференциальной цепи в обмотке реле Д от-
сутствует.
В большинстве случаев на станциях и ответственны
подстанциях присоединения подключены к двум и более
системам шин и секший. При этом шиносоединительные
и секционные выключатели нормально замкнуты или ра
зомкнуты, а все присоединения закреплены или, как вы-
ражаются, «зафиксированы» за определенной системой
шин и секцией.
К ДЗШ при такой сложной с.хеме первичных соеди-
нений предъявляется требование избирательного отклю
чепия только повредившейся секции или системы шин.
Трансформаторы тока должны быть на всех элементах,
в том числе и на тех, соторые соединяют защищаемую
систему (секцию) с другой системой (секцией) тех же
шин. Поэтому трансформаторы тока установлены также
на шиносоединительном (секционном) выключателе.
На рис. 5, в показана принципиальная схема токовы:
цепей дифференциальной защиты двойной системы шин
с фиксированным распределением присоединений с дву
мя комплектами трансформаторов тока на шиносоеди-
нительном выключателе. Защита имеет три комплекта
пусковых токовых реле. Реле I включены дифференци-
ально на соединенные параллельно комплекты транс
форматоров тока всех присоединений I системы шин и
шиносоединительного выключателя. Аналогично реле II
включены в токовые цепи присоединений II системы шин
и шиносоединительного выключателя. Реле III включе
ны на сумму токов, проходящих через реле комплектов
I и II, т. е. на сумму токов всех присоединений, отходя-
щих от защищаемых шин.
2. ТОКИ НЕБАЛАНСА
В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ЗАЩИТАХ
Одной из основных причин появления тока небалан-
са в обмотках реле дифференциальных защит как в нор-
мальном режиме, так и при внешнем коротком замыка-
нии являются погрешности трансформаторов тока.
Величина погрешностей зависит от величины и ха-
рактера нагрузки на трансформаторы тока и возрастает
при увеличении первичного тока.
Установившееся значение тока небаланса. Для того
чтобы при внешних коротких замыканиях величины то-
ков небаланса не достигали чрезмерных значений,
трансформаторы тока выбираются по 10%-ным кривым
предельно допустимых погрешностей [Л. 4]. При пра-
вильно выполненном расчете сердечники трансформато-
ров тока не достигают пределов магнитного насыщения
при любых возможных краткостях токов внешних корот-
ких замыканий. Токи небаланса не превышают допу-
стимых пределов даже в случае применения разнотип-
ных трансформаторов тока, резко отличающихся по точ-
ности работы.
В дифференциальных защитах генера-
торов. несмотря на равенство первичных токов, вто-
ричные токи в плечах защиты несколько отличаются по
величине (в пределах 10%) и по фазе (до 7°) из-за на-
личия погрешностей у трансформаторов тока. Для сни-
жения тока небаланса, обусловленного погрешностями
трансформаторов тока, нужно соблюдать следующие
правила:
1. Использовать сердечники с возможно более высо-
кими характеристиками намагничивания (класса Д, Р).
2. Подбирать экземпляры трансформаторов тока так,
чтобы характеристики намагничивания двух трансфор-
маторов, установленных на одной и той же фазе, были
наиболее близкими. Целесообразно заранее снять ха-
рактеристики намагничивания н сгруппировать транс-
форматоры тока для монтажа попарно в каждой фазе
со стороны выводов и нуля защищаемого генератора.
3. Снизить, насколько возможно, нагрузку на транс-
форматоры тока и постараться сделать ее в обоих пле-
чах защиты примерно одинаковой изменением сечения
и длины жил соединительного кабеля.
14
15.
В дифференциальных защитах шип ток
небаланса, как правило, больше, чем в дифференциаль-
ных защитах генераторов. На рис. 5,6 видно, что чере-
трансформаторы тока поврежденного элемента проходит
сумма токов Через трансформаторы тока осталь-
ных присоединений проходит только часть тока внеш-
него короткого замыкания. Чем больше первичный ток,
тем больше ток намагничивания в трансформаторах то-
ка. Следовательно, трансформаторы тока поврежденно-
го присоединения работают с большими погрешностям’
что обычно обусловливает повышенные значения тока
небаланса в реле по сравнению с дифференциальными
защитами генераторов. Поэтому подбор трансформато-
ров тока с наиболее высокими характеристиками намаг-
ничивания и снижение нагрузок па трансформаторы то-
ка в дифференциальных защитах шин приобретают
особенно важное значение.
Установившиеся значения тока небаланса наиболее
велики в дифференциальных защитах транс-
форматоров (однако, так же как и в дифференци-
альных защитах генераторов .и шин, находятся в преде-
лах допустимых 10% по величине и 7° по фазе).
Кроме перечисленных выше причин, определяющих
ток небаланса в дифференциальных защитах генерато-
ров и сборных шин, в защитах трансформаторов суще-
ственную роль играет конструктивная разнотипность
трансформаторов тока, устанавливаемых на сторонах
высшего, среднего и низшего напряжений защищаемого
трансформатора. У разнотипных трансформаторов тока
характеристики намагничивания резко отличаются, и
даже при одинаковых сопротивлениях нагрузки на
трансформаторы тока разница в токах намагничивания
велика. Для трансформаторов тока, вторичные обмотки
которых соединены в треуголник, нагрузка увеличивает-
ся в 3 раза [Л. 4]. Иначе говоря, даже при одинаковом
сопротивлении в плечах трансформаторы тока, соеди-
ненные в треугольник, более загружены, чем трансфор-
маторы тока, соединенные в звезду.
Следует также иметь в виду, что в дифференциаль-
ных защитах трансформаторов (автотрансформаторов)
на величину тока небаланса дополнительно влияют: на-
магничивающий ток и изменение коэффициента транс-
миссии защищаемого трансформатора.
16
Токи небаланса в переходном режиме, обусловленные
апериодической составляющей в первичном токе. В пе-
реходном режиме, например, в начальный момент корот-
кого замыкания на величину и характер тока небаланса
большое влияние оказывает апериодическая составляю-
щая первичного тока.
Известно, что при включении или отключении эле-
ментов электрической системы токи на всех ее участках
принимают новые установившиеся значения постепенно.
Процесс изменения токов называется переходным
процессом. Причиной возникновения переходных
процессов является наличие индуктивности в полном со-
противлении линий электропередачи, обмоток генерато-
ров, трансформаторов, реакторов.
Рис. 6. Неустановившийся ток при замыкании це-
пи с индуктивностью
На рис. 6 показано, что полный ток неустановившего-
ся (переходного) процесса Л,0Л11 при замыкании цепи с
индуктивностью состоит из двух слагающих: постепенно
затухающего апериодического и синусоидального токов.
Апериодический ток, изменяющийся только по вели-
чине, а по знаку остающийся постоянным, называется
17
свободной составляющей полного тока /св. Переменный
по знаку синусоидальный ток называется принужденной
составляющей полного тока 7пр.
Так как в цепи с индуктивностью ток не может из-
мениться скачком, а до включения 'цепи он был равен
нулю, то ток должен остаться равным нулю и в первый
момент после включения. Поэтому начальное значение
свободного (апериодического) тока равно по величине,
но обратно по знаку значению принужденной составля-
ющей тока /пр в момент включения (^=*0). При этом
Во все последующие моменты полный ток, представ-
ляющий собой алгебраическую сумму свободной и при-
нужденной составляющих, уже не равен нулю. До мо-
мента времени, соответствующего точке а (рис. 6), /,
и /ир имеют разные знаки, /ПОЛ11 определяется как раз-
ность /св и /пр • На участке ав токи /св и 7пр суммиру-
ются. Через полпериода от момента включения (t=T]2
1,.п складывается с максимальным (амплитудным) зна-
чением принужденного тока /пр и ток /поян также будет
ется сложными переходными процессами, протекающими
одновременно в первичной и во вторичной цепях транс-
форматоров тока, приведена на рис. 7, а. Характерной1
особенностью кривой тока небаланса при внешнем ко-
ротком замыкании является то, что она смещена от-
носительно горизонтальной оси, т. е. име-
ет большую апериодическую составляю-
щую. Токи небаланса в реле дифференциальной защи-
ты могут достигать большой величины также при вклю-
чении под напряжение ненагруженных силовых транс
форматоров, а также при восстановлении на них напря-
жения после отключения внешнего короткого замыка-
ния.
Ток намагничивания силового трансформатора про-
ходит только по обмотке, включаемой под напряжение.
Для дифференциальной защиты трансформатора такой'
режим соответствует короткому замыканию в защи-
щаемой зоне, так как вторичные токи поступают в ре-
ле только от одного плеча токовых цепей. Большие
броски тока намагничивания объясняются тем, что в
момент подачи или восстановления напряжения индук-
тивное сопротивление трансформатора резко уменьша-
ется из-за насыщения магнитопровода.
На рис. 7, в изображена характеристика намагничи-
вания трансформатора. Установившийся ток холостого
хода (намагничивающий ток) невелик и составляет
Д5—б% номинального тока трансформатора. Величина
максимальным. В дальнейшем /св затухает, /полн дости-
гает установившегося значения и остается только при
нужденная составляющая.
Аналогичный процесс изменения тока происходит
при коротком замыкании в электросети. Разница заклю-
чается лишь в том, что ток до момента короткого замы
кания, как правило, равен не нулю, а току нагрузки и
возрастает после возникновения короткого замыкания, намагничивающего потока Ф, который зависит от наппя-
Максимальное мгновенное значение полного тока на жения, поданного па обмотку трансформатора:
зывается ударным током (точка б). Ударный ток
больше установившегося значения тока короткого за ТА = 4,44/Wj Ф„, (4)
мыкания примерно в 1,5—1,8 раза. Г1
В дифференциальных защитах при внешнем корот * напряжение, поданное на первичную обмотку
ком замыкании, как указывалось, проходит лишь ток уРансформатора; f частота^ переменного тока 50 гц
небаланса, обусловленный погрешностью трансформато- число витков первичной обмотки; Ф„ — ампли-
ров тока. Особенно большой величины ток небаланса Р"”0® начение магнитного потока в сердечнике транс-
достигает во время переходного процесса. Объясняется 4 1 ‘ т Ра-
это тем, что неизменная по знаку апериодическая со- момент подачи напряжения магнитный поток не
ставляющая первичного тока подмагничивает сердечни- _ З^ет измениться скачком от нуля до установившегося
кп трансформаторов тока, насыщение сердечников прпво- 4vinn.H»H’ Возникает переходный процесс, характер!!-
дит к резкому увеличению погрешности трансформато .? инея наличием двух потоков: постепенно затуха
ров и повышению тока небаланса в дифференциальной ф го свободного потока Фсв и принужденного потока
цепи. Кривая тока небаланса, форма которой определи Ри ~U Результирующий поток Фп0Л11 =0, при»
~ совпадающие по знаку Фсв-f-Фцр дают макси-
мальное значение результирующего потока Ф:„. Макси-
мальное значение результирующего потока превышает
его установившееся значение в 1,5—1,8 раза. По харак-
теристике намагничивания видно, что в установившемс i
р’ежиме холостого хода величина Фуст соответствует
точке, расположенной на крутой части кривой, при этом
ток намагничивания невелик.
Рис. 7. Токи небаланса в переходном режиме.
а—кривые первичного тока небаланса при внешнем ко-
ротком замыкании; б—включение трансформатора под
напряжение; в—характеристика намагничивания транс-
форматора; г—кривая тока намагничивания
Максимальное значение магнитного потока при пе-
реходном процессе соответствует пологой части кривой
и обусловливает насыщение магнитопровода трансфор-
матора. При этом начальный «бросок» намагничивающе-
го тока превышает в сотни раз амплитуду намагничи-
вающего тока при холостом ходе и в 3—10 раз—ампли-
туду номинального тока трансформатора.
Начальный «бросок» намагничивающего тока спадаг
ет очень резко, приближаясь к установившемуся значе-
нию Л.х, так как в пологой части характеристики намаг-
ничивания (отрезок а—б) небольшому изменению пото-
ка ДФ соответствует значительное изменение тока Д/ 1|а.,
На рис. 7, г показано изменение намагничивающего
тока во времени. До тех пор, пока намагничивающий
ток не достигнет установившегося значения, кривая рас-
полагается несимметрично относительно оси времени..
«Бросок» тока намагничивания может увеличиться еще-
больше за счет Ф0Ст> обусловленного намагничиванием
сердечника трансформатора в предшествующем режиме..
Если Свободная составляющая совпадает с Ф„гт, сум-
марное значение магнитного потока в 2—2,5 раза пре-
высит установившееся .значение, что вызовет еще боль-
шее увеличение броска тока намагничивания.
Поскольку токи небаланса в установившемся режи-
ме относительно малы, от них можно отстроиться устав-
кой срабатывания реле. Но от больших значений /и6,
обусловленных «бросками» тока намагничивания в не-
установившемся режиме, уставкой срабатывания отстро-
иться трудно, так как защита окажется нечувствитель-
ной к коротким замыканиям в защищаемой зоне. Поэто-
му ток срабатывания дифференциальной защиты от-
страивают от максимального значения тока небаланса-
в установившемся режиме (после затухания апериоди-
ческой составляющей переходного процесса). Для пред-
отвращения ложной работы дифференциальной защиты
от бросков намагничивающего тока силовых трансфор-
маторов при включении их под напряжение, а также от
бросков тока небаланса при внешних коротких замыка-
ниях токовые реле включаются в дифференциальные-
цепи через специальные промежуточные
насыщающиеся трансформаторы тока
(НТТ).
2»
20
3. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
НАСЫЩАЮЩИХСЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ
ТОКА
Выше было показано, что кривые токов намагничи-
вания и токов небаланса в неустановившемся режиме
располагаются почти полностью по одну сторону оси
времени из-за наличия большой апериодической состав-
ляющей. Кривая тока короткого замыкания, поступаю-
щего в реле при повреждении в защищаемой зоне, имеет
почти симметричную синусоидальную форму. В момент
возникновения короткого замыкания на форму кривой
тока в реле оказывает некоторое влияние свободная
апериодическая составляющая переходного процесса, со-
держащаяся в первичном токе. Однако кривая полного
тока короткого замыкания меняет знак каждые полпе-
риода, т. е. несмотря на наличие апериодической состав-
ляющей с момента возникновения короткого замыкания
смещена относительно оси времени не полностыб.
Применение промежуточных насыщающихся транс-
форматоров тока (НТТ) основано на отличии формы
кривой «бросков» намагничивающих токов силовых
трансформаторов и токов небаланса при внешних ко-
ротких замыканиях от нормальной синусоиды, располо-
женной симметрично относительно горизонтальной оси.
Первичная обмотка НТТ (рис. 8, а) включается в
дифференциальную цепь защиты, а от вторичной обмот-
ки питается токовое исполнительное реле. Сердечник
•НТТ шихтуется специальной сталью с широкой петлей
гистерезиса, а сечение сердечника, .параметры реле и об-
моток подбираются так, что во вторичную цепь хорошо
трансформируется только синусоидальный ток. Аперио-
дический ток практически не трансформируется и в ре-
ле не попадает, а производит лишь подмагничивание
сердечника.
Таким образом, насыщающийся трансфор-
матор при наличии и первичном токе /„
апериодической составляющей автомати-
чески увеличивает ток срабатывания ре-
ле (загрубляет реле), и дифференциальная защита не
реагирует на броски намагничивающего тока силовых
трансформаторов и на неустановившиеся токи небалан-
са при внешних коротких замыканиях.
Рис. 8. Принцип действия насыщающегося трансформатора тока.
а—схема; б—кривая намагничивания ферромагнитного материала;
в—кривые намагничивания при коротком замыкании в защищаемой
зоне и в условиях срабатывания реле; г—то же при включении за-
щищаемого трансформатора под напряжение.
22
Рассмотрим подробнее физические процессы, проис-
ходящие в НТТ. При прохождении тока по (первичной
обмотке происходит намагничивание его сердечника.
Для каждого сорта ферромагнитного материала сущест-
вует своя кривая намагничивания, представляющая со
бой зависимость магнитной индукции В от напряженно-
сти магнитного поля Н. При определенных размерах
сердечника и числе витков первичной обмотки тс,
можно построить магнитную характеристику, т. с.
график зависимости магнитного потока Ф от тока
в обмотке.
В простейшем случае, когда сечение сердечника 5
одинаково на всех его участках, а воздушный зазор от-
сутствует, магнитная характеристика отличается от кри-
вой намагничивания только масштабами, так как маг-
нитный поток Ф пропорционален индукции В, а напря-
женность поля Н пропорциональна намагничивающему
току .
Процесс намагничивания ферромагнитных материа-
лов является не вполне обратимым. Из физики известно,
что при ослаблении намагничивающего тока /,,ам умень-
шение магнитной индукции В идет не по кривой намаг-
ничивания (/—9—1 на рис. 8,б), а несколько выше. При
отключении тока магнитная индукция не спадает дс
нуля, так как сердечник остается намагниченным (оста-
точная намагниченность). Чтобы уничтожить остаточное
магнитное поле, т. е. сделать индукцию В равной нулю,
нужно пропустить по первичной обмотке ток обратного
направления, создающий такую напряженность магнит-
ного поля Н, которая скомпенсирует остаточную намаг-
ниченность. Необходимая для этого напряженность по-
ля Н называется задерживающей, или коэрци-
г и в н о й сило й.
Если ток обратного направления увеличивать, то
сердечник намагничивается в обратном направлении.
Когда напряженность .магнитного поля достигнет значе-
ния — //„, равного по абсолютной величине напряжен-
ности -[-Нм, индукция В будет (примерно равна Вы, т. е.
окажется близкой по абсолютной величине к тому мак-
симальному значению Вм, при котором было начато ос-
лабление намагничивающего тока. При новом уменьше-
нии тока изменение магнитного поля будет происходить
в такой же последовательности, давая новую, почти сим-
метрично со старой расположенную ветвь кривой.
24
Процесс отставания изменений магнитного поля от
изменений намагничивающего тока называется гисте-
резисом, а изображающая его замкнутая кривая —
петлей гистерезиса.
Значение магнитной индукции Нг при токе намагни-
чивания, равном нулю, называется остаточной ин-
д v к ц и е й.
" На рис. 8,в, г изображены кривые, показывающие,
как трансформируется ток с различной формой кривой
во вторичный контур насыщающегося трансформатора.
При прохождении по первичной обмотке синусоидально-
го тока, значения которого меняются во времени от Д-/м
д0 __]'лл магнитная индукция сердечника также изменя-
ется от’+^м ДО —Вы. При этом э.д. с. на вторичной об-
мотке, а следовательно, и ток в реле получают большие
значения (рис. 8, в). На этом же рисунке показана пет-
ля гистерезиса, соответствующая срабатыванию реле.
Если в первичной обмотке проходит апериодический
ток (рис. 8,г), располагающийся по одну сторону оси
времени, перемагничивание сердечника происходит по
так называемой динамической петле гистере-
зиса (/—2—1, 3—2—3), так как индукция изменяется
в небольших пределах на величину Вя. При таком изме-
нении индукции на вторичной обмотке наводится неболь-
шая э. д. с. Следовательно, и ток и реле будет мал, хотя
абсолютные величины бросков тока небаланса в пере-
ходном режиме велики.
Для того чтобы при наличии апериодической слагаю-
щей реле могло сработать, требуется значительное уве-
личение переменной составляющей в первичном токе.
Для надежной отстройки дифференциальных реле от
небаланса при переходных режимах очень важную роль
играют следующие особенности выполнения реле с НТТ:
1. Уставка срабатывания исполнительного реле,
включенного в цепь вторичной обмотки НТТ, всегда
остается неизменной и называется вторичным то-
ком срабатывания Др дифференциального реле.
Поскольку /Ср для данного типа реле неизменный, на-
водящий его магнитный поток Фср , а следовательно, и
индукция Вср также имеют постоянное значение. Но
магнитный поток Ф пропорционален произведению тока
в первичной обмотке трансформатора на число витков,
т. е. пропорционален н. с., создаваемой током первичной
25
Hull
обмотки, следовательно н. с. Еср, необходимая для сра-
батывания реле, является величиной постоянной.
Уставка срабатывания защиты регулируется измене-
нием числа витков первичной обмотки НТТ. Чем грубее
заданная уставка срабатывания дифференциальной за-
щиты, тем меньше число витков первичной обмотки НТТ
требуется включить в схему, и наоборот, для получения
меньшего тока срабатывания защиты нужно включить
большее число витков первичной обмотки.
Ток в первичной обмотке НТТ, при котором реле
срабатывает, называется первичным током сра-
батывания реле (/ср).
2. Параметры НТТ (размер мапнитопровода, сорт
стали, обмоточные данные) выбираются из такого расче-
та, чтобы соблюдались два требования.
С одной стороны, индукция срабатывания Вср долж-
на быть по возможности меньшей (рис. 8,в). В этом
случае при повреждении в защищаемой зоне, когда ток
короткого замыкания /к. 3 в несколько раз превышает
первичный ток срабатывания реле /ср, возросшая ин-
дукция (±ВМ) обеспечит повышенную кратность вто-
ричного тока /к. з, и реле подействует надежно и быстро.
С другой стороны, для надежной отстройки от апе-
риодических токов переходных процессов Вср должна
быть как можно ближе к максимальной индукции, по-
лучающейся при насыщении магнитопровода. В этом
случае Ва окажется в несколько раз меньше Вср и ток
в реле /нб будет во много раз меньше тока срабатыва-
ния /ср
Даже при наличии большой переменной составляю-
щей в полном токе переходного процесса в первые мо-
менты трансформация происходит слабо, так как изме-
нение индукции на участке Оа соответствует пологой
части петли гистерезиса (сердечник насыщен). В после-
дующие моменты времени, когда апериодическая состав-
ляющая уже исчезла и по первичной обмотке проходит
только переменный ток установившегося небаланса,
трансформация улучшается. Но от установившегося не-
баланса реле не срабатывает, поскольку, как известно,
уставка на нем грубее этого вида небаланса.
При повреждении в защищаемой зоне апериодиче-
ская составляющая тока короткого замыкания (началь-
26
ные один-два периода) вносит в действие дифференци-
альной защиты замедление на 0,01—0,03 сек. Происхо-
дит это также за счет насыщения магнитопровода апе-
риодической составляющей тока короткого замыкания.
Отличие тока срабатывания исполнительного реле
ЭТ-521 (или РТ-40) от заданного в паспорте ухудшает
качество дифференциального реле. Если /ср больше
указанного в паспорте, то при повреждении в защищае-
мой зоне вторичный ток реле / к.э из-за насыщения маг-
нитопровода НТТ может оказаться недостаточным для
надежного действия реле. При уменьшении вторичного
тока срабатывания /е'Р ниже заданного ухудшается от-
стройка от апериодической составляющей токов неба-
ланса и токов намагничивания.
Качество настройки исполнительного реле и исправ-
ность НТТ косвенно характеризуются коэффициен-
том надежности.
Под коэффициентом надежности понимается отноше-
ние максимально возможного тока в исполнительном ре-
ле /м к току /ср при подаче в первичную обмотку си-
нусоидального тока.
Для реле РНТ коэффициент надежности определя-
ется отношением напряжений на обмотке исполнитель-
ного реле при подаче в первичную обмотку 2 /ср и /ср
5 /ср и /ср.
• ^р(2/ср) " ^р(5/ср)
—77------ ; ku = 77----- • (5)
ир (I ср) и(1 ср)
4. УСТРОЙСТВО и конструкция
РЕЛЕ РНТ
Основными элементами реле РНТ являются проме-
жуточный трансформатор (НТТ) и исполнительный ор-
ган — реле ЭТ-521 или РТ-40 (рис. 9).
Промежуточный НТТ имеет два назначения:
1. Обеспечивает отстройку реле от токов небаланса
при переходных процессах.
2. Служит одновременно для выравнивания н. с., воз-
никающих под действием различных по величине вто-
ричных токов в плечах дифференциальной защиты.
27
Промежуточный НТТ имеет трехстержневой сердеч-
ник. На левом стержне расположена вторичная обмот-
ка &увт, к которой подключено исполнительное реле. На
среднем стержне магнитопровода расположены три илц
две первичные обмотки wn, включаемые в токовые цепи
дифференциальной защиты. Кроме того, на •среднем и
правом стержнях размещены две секции 3 и wK.3 ко-
роткозамкнутой обмотки, используемой для улучшения
отстройки защиты от «бросков» намагничивающих то-
ков силовых трансформаторов и токов небаланса в пе-
реходном режиме при внешних коротких замыканиях.
За счет размагничивающей короткозамкнутой об-
мотки происходит усиление действия апериодической
слагающей и ослабление действия периодической сла-
гающей тока, что в конечном счете приводит к загруб-
лению реле.
При повреждении в зоне действия дифференциальной
защиты, когда в первичной обмотке реле проходит си-
нусоидальный ток, происходит непосредственная транс-
формация из первичной обмотки tei,, во вторичную
и в часть короткозамкнутой обмотки w к,3, откуда он
поступает в другую часть короткозамкнутой обмотки
wK.3. Магнитные потоки среднего и правого стержня
Фсред и Фк.3 суммируются под некоторым углом, зави-
сящим от параметров короткозамкнутой обмотки, .и на-
правляются в левый стержень. Таким образом, перемен-
ный ток из первичных обмоток трансформируется двумя
путями: при помощи прямой трансформации из во
вторичную обмотку и двойной трансформацией из
в w к.з, а затем из оук.3 в вувт.
Если увеличивать число витков короткозамкнутой об-
мотки, то доля потока Фк.з в общем потоке стержня Фр
увеличивается, т. е. лоток двойной трансформации про-
является сильнее. Одновременно происходит некоторое
уменьшение потока в среднем стержне Фсред • Резуль-
тирующий поток ФР в условиях срабатывания остается
неизменным, так как определяется н. с. срабатывания
пеле РТ. Уменьшение потока Фср,.л в условиях сраба-
тывания при увеличении числа витков короткозамкнутой
обмотки приводит при больших синусоидальных токах
к некоторому повышению кратности тока А-
Если в цепь короткозамкнутой обмотки ввести актив-
ное сопротивление Рк.з при неизменном числе витков
wK з и wK з. то им можно влиять на двойную трансфор-
мацию так же, как и изменением числа витков корот-
козамкнутой обмотки. При этом поток двойной транс-
формации Фк.з проявляется сильнее при уменьшении
Rk. 3
При прохождении по первичной обмотке реле тока
с апериодической слагающей последняя практически не
трансформируется в короткозамкнутый контур. Аперио-
дическая слагающая первичного тока /п создает в сред-
нем стержне апериодический поток, разветвляющийся в
левый ,и правый стержни. Апериодические потоки в сред-
нем и правом стержня.х ухудшают трансформацию из
обмотки в обмотку wк. з , а затем и в обмотку
(за счет насыщения стержней). Апериодический поток
среднего и левого стержней уменьшает прямую трансфор-
мацию переменного тока из первичной обмотки во вто-
ричную швт и дополнительно ухудшает вторичную
трансформацию из короткозамкнутой обмотки wK. 3 в об-
мотку вувт . Таким образом, апериодический ток особен-
но сильно ослабляет двойную трансформацию, чем и
достигается значительное увеличение тока срабатывания
(загрубление) реле при наличии апериодической сла-
гающей. При увеличении числа витков короткозамкнутой
обмотки или уменьшении сопротивления Рк.з двойная
трансформация проявляется 'сильнее и, следовательно,
сильнее действует апериодический ток на загрубление
реле.
Но изменяя число витков короткозамкнутой обмотки,
важно сохранить неизменной уставку реле по перемен-
28
29
ному току, т. е. н. с. срабатывания (Fcp ) при подаче в
первичную обмотку тока, не содержащего апериодиче-
ской составляющей, не должна зависеть от изменения
условий двойной трансформации.
На реле РНТ старого исполнения (РНТ-562—РНТ-564)
число витков короткозамкнутой обмотки регулируют
обычно таким образом, чтобы отношение wK. з/к'к. з оста-
валось постоянным. В этом случае магнитные потоки в
среднем Фсред и правом Фк.з стержнях насыщающего-
ся трансформатора обеспечивают неизменный по вели-
чине результирующий поток >в левом стержне Фр.
При увеличении числа короткозамкнутых витков
средний и правый потоки уменьшаются, но уменьшается
также и угол между векторами этих потоков, результи-
рующий же магнитный поток, а следовательно, н. с. сра-
батывания реле остаются неизменными.
У реле новых образцов (РНТ-565—РНТ-567) устав-
ка на короткозамкнутой обмотке регулируется активным
сопротивлением /?к. з> включенным последовательно в
цепь короткозамкнутой обмотки. Число витков коротко
замкнутой обмотки не регулируется. Таким образом, при
наличии в токе /„, проходящем в первичной обмотке
НТТ, апериодической составляющей автоматическое за-
грубление реле происходит по двум причинам: из-за на-
сыщения сердечника НТТ и за счет влияния коротко
замкнутой обмотки.
Поведение реле РНТ в схемах дифференциальных за-
щит при внешних коротких замыканиях и включениях
силовых трансформаторов под напряжение, т. е. в пе-
реходных режимах с апериодической составляющей,
оценивают косвенно по характеристикам зависимости
относительного тока срабатывания реле
от коэффициента смещения.
Относительный ток срабатывания
/ср. ОТН = /ср. П //ср sin ,
где /сР.п—переменная составляющая тока срабатыва
ния при наличии постоянной (апериодической) состав-
ляющей; /срsin— синусоидальный ток срабатывания
реле при отсутствии постоянной (апериодической) со-
ставляющей.
Коэффициент смещения k =/сма//ср.п> где
/а — постоянная (апериодическая) составляющая тока
в реле; /срп — та же, что и в предыдущей формуле пе-
ременная составляющая тока срабатывания при нали-
чии постоянной (апериодической) составляющей.
Коэффициент смещения, равный отношению постоян-
ного тока подмагничивания реле к действующему зна-
чению переменного тока, характеризует смещение кри-
вой тока относительно оси времени при заданной форме
кривой тока. Так, при синусоидальной форме тока пол-
ное смещение кривой относительно оси времени полу-
чается при /а, равном амплитудному значению перемен-
ной составляющей /,„, т. е. /а=/от = р 2 /ср.п- В этом
случае/гсм=/2 =1,41 (рис. ГО,а).
Токи небаланса в реле
дифференциальных защит
имеют несинусоидальную
форму, поэтому полное сме-
щение кривой тока относи-
тельно оси времени получа-
ется при меньших коэффици-
ентах смещения. Например,
при форме кривой тока,
изображенной на рис. 10, б,
коэффициент смещения при-
Рис. 10. Кривые, характеризую-
щие коэффициент смещения
а—при синусоидальном токе;
б—при несинусоидальном токе.
мерно равен 0,9.
При заводских и лабора-
торных испытаниях реле
РНТ зависимости относи-
тельного тока срабатывания
/ср. ОТН от коэффициента сме-
щения ka, снимаются путем одновременной подачи в пер-
вичную обмотку реле переменного и постоянного тока,
которым заменяют апериодическую составляющую.
При заданном числе витков короткозамкнутой об-
мотки и неизменном постоянном токе постепенно увели-
чивают переменный синусоидальный ток до срабатыва-
ния реле. Затем изменяют величину постоянного тока,
опыт повторяют и т. д. Полученные точки наносят на
график и по ним строят кривую загрубления реле при
определенном числе витков wK. 3. При большем числе
витков wK з у реле старых модификаций или меньших
/?к. з у реле новых модификаций кривая располагается
выше, что указывает на более высокую степень загруб-
ления реле. Кривые строятся в относительных единицах
(рис. 11).
31
30
По горизонтальной оси графика отложены коэффици.
енты смещения /ггм = /а//сг. л , по вертикальной оси — от-
носительные токи срабатывания реле /ср. отн=/ср. ri//cpsin
При отсутствии апериодической составляющей отно-
шение /Ср. п/4рлп что соответствует начальной точ-
ке всех кривых.
Характеристики загруб-
ления реле, снятые указан-
ным выше способом, доста-
точно точно характеризуют
поведение реле в первые мо-
менты короткого замыкания
в зоне дифференциальной
защиты, когда в реле оды -
временно с синусоидальны-
ми токами повреждения про-
ходит апериодическая со-
ставляющая тока.
Однако для условий вне-
шних коротких замыканий
и включений силовых транс-
форматоров под напряжение
приведенная выше методика
дает только приближенную
картину поведения реле, так
как в этих случаях в ток )-
вых цепях защиты циркули-
руют несинусоидальные то-
ки. Поэтому при новом
включении в программу про-
верки дифференциальных
защит трансформаторов и
Рис. II. Характеристики за-
грубления дифференциальных
реле с НТТ.
а—для реле РНТ-562, РНТ-563
и ЭТ-561 с BTH-56I; Л— Л,
Б—Б, В—В, Г—Г — при раз-
ных отпайках короткозамкну-
той обмотки; О—О — при
разомкнутой короткозамкнутой
обмотке; б—для реле РНТ-565,
РНТ-566, РАТ-565/2. РНТ-567,
РНТ-567/2.
32
автотрансформаторов вно-
сится пункт по опытному оп-
ределению надежности от-
стройки реле РНТ от брос-
ков намагничивающего тока На рпс. 12 а ппкяяяоо
(см. § 8, д). Компенсация не-реле РНТ-562’ (РНТ-56гй « лтт^еНжаЯ схема включения
равенства н. с., возникаю-дпфференциальной зашиты nfv У токовых цепей
щих под действием вторич-матора. Одна из трех пеовичны™6^0Т0ЧН0ГС1 трансфор-
ных токов в плечах Диффе-вклю^ает„; R ?ДеХ первичных обмоток wp (рабочая)
реициальной защиты, дости- фференциальную цепь защиты, по ко-
торой проходит разность токов /' и Г2. Первичные об-
гается специальным включением первичных обмоток ре-
ле РНТ.
Рис. 12. Принципиальные схемы включения реле РНТ в
дифференциальную защиту трансформаторов.
а—'включение РНТ562; б—то же РНТ-563.
,^аои^’с1о’а/т?т°тказана Упрощенная схема
мотки Wj ур и le’nyp (уравнительные) используются спе-
циально для компенсации неравенства н. с., обусловлен-
ных токами, поступающими от каждого плеча защиты.
В схеме защиты двухобмоточного трансформатора
достаточно использовать одну уравнительную обмотку
Wi ур . Как правило, непосредственно к рабочей обмотке
подключают цепи трансформаторов тока той стороны,
где вторичный ток больше, а к уравнительной обмотке
подключают цепи от трансформаторов тока с меньшим
вторичным током. Число витков и взаимная полярность
уравнительной и рабочей обмоток выбираются из сле-
дующих соображений.
Чтобы при внешнем коротком замыкании или под на-
грузкой ток в исполнительном реле отсутствовал, э. д. с.
на щ11Т должна быть равна нулю. Данное условие вы-
полняется только в том случае, если сумма всех пото-
ков в магнитопроводе равна нулю. Магнитные потоки
создаются током Л>, который проходит по обмоткам
rc'iyp в wn, а также током 71, который проходит по об-
мотке wp.
Чтобы результирующий магнитный поток равнялся
нулю, необходимо потоки, создаваемые токами 1[ и /
сделать одинаковыми по величине и противоположным
по направлению. Поскольку величина магнитного потока
пропорциональна н. с., равенство Ф1 = Ф2 можно выра-
зить через токи и витки
I 2 И'| ур + / 2 1®р — 1 1
Число витков рабочей обмотки определяется по выра-
жению
®*Р = Рср.'^ср >
где Fcp — н. с. срабатывания реле (величина для дан-
ного типа реле постоянная, известная из его паспорта):
/’с — вторичный ток срабатывания защиты (ток в пер-
вичных обмотках НТТ, при котором реле срабатывает)
При известном чи-'ле витков рабочей обмотки легкс
найти необходимое число витков уравнительной обмот
ки:
Взаимная полярность уравнительной и рабочей обмо-
ток должна быть такой, чтобы направление результи-
рующего потока от тока в рабочей обмотке было про-
тивоположно направлению потока от тока Г, в рабочей
и уравнительной обмотке (на рис. 12 полярности обмо-
ток отмечены точкой).
В рабочей обмотке РНТ-562 и РНТ-565 проходит
сумма токов, поступающих от всех плеч дифференци-
альной защиты.
Магнитный поток, возникающий при внешнем ко-
ротком замыкании или в нормальном режиме от тока /р»
уравновешивается магнитными потоками уравнитель-
ных обмоток.
При коротком замыкании в защищаемой зоне маг-
нитные потоки рабочей и уравнительных обмоток сум-
мируются, обеспечивая надежное действие реле. Рабо-
чая обмотка, включаемая в дифференциальную цепь за-
щиты мало влияет на загрузку трансформаторов тока,
так как при внешнем коротком замыкании и в нормаль-
ном режиме по ней проходит разность токов, проходя-
щих в плечах защиты /р=^—I > Уравнительные обмот-
ки, которые включаются в плечи защиты, обтекаемые
полным током внешнего короткого замыкания (или нор-
мального режима), являются дополнительной нагрузкой
на трансформаторы тока. Поэтому при расчете необхо-
димо учитывать полные сопротивления уравнительных
обмоток.
Реле РНТ-563, РНТ-564, РНТ-566, РНТ-567 не имеют
специальной обмотки, включаемой в дифференциальную;
цепь защиты.
Па рис. 12,6 показан пример принципиальной схемы
включения первичных обмоток таких реле в токовые це-
пи защиты.
Полярности и числа витков обмоток выбираются из
такого расчета, чтобы при внешнем коротком замыка-
нии и в нормальном режиме сумма магнитных потоков,
создаваемых токами обмоток Р, и'пР, Winp равнялась
нулю.
При повреждении в защищаемой зоне магнитные по-
токи, обусловленные н.с. первичных обмоток, суммиру-
ются и обеспечивают срабатывание реле. Реле с несколь-
34
кими рабочими обмотками применяются, в частности, в
следующих случаях:
1. При использовании трансформаторов тока с раз-
личными номинальными вторичными токами (5 и 1п).
2. При использовании в защите установки одного на-
пряжения (дифференциальная защита шин) трансфор-
маторов тока с разными коэффициентами трансформа-
ции .например, (1 500/1 и 750/1).
В этих случаях величины токов, поступающих от раз-
ных плеч защиты, сильно отличаются друг от друга. Ре-
ле с независимыми рабочими обмотками оказываются
конструктивно более целесообразными по сравнению с
реле, в котором токи суммируются в дифференциальной
обмотке, а небаланс компенсируется за счет магнитных
потоков уравнительных обмоток.
Насыщающийся трансформатор тока, исполнительное
токовое реле и пластмассовые контактные колодки
(рис. 13) установлены на металлическом цоколе 1 и за-
крываются застекленным кожухом 2. На среднем стерж-
не магнитопровода 12 расположена катушка 3, содержа-
щая:
у реле РНТ-562, РНТ-565 — рабочую и две уравни-
тельных обмотки, а также секцию тс'к.э короткозамкну-
той обмотки;
у реле PHT-5G3, РНТ-566—три независимые, а у ре
ле РНТ-563/2, PH Г-564, РНТ-566/2, РНТ-567, РНТ-567/2
—две независимые рабочие обмотки, а также секцию
К'к. з короткозамкнутой обмотки.
На правом стержне расположена катушка 4 с секци-
ей wK. з короткозамкнутой обмотки, на левом—катушка
5 со вторичной обмоткой. Первичные обмотки (рабочие
и уравнительные) имеют отпайки для изменения числа
включенных витков, что производится установкой штеп
сельных винтов в соответствующие гнезда на пластин
ках 6, цифры около которых указывают число включае
мых витков рабочих или уравнительных обмоток.
Короткозамкнутые обмотки реле РНТ-562—РНТ-564
также имеют отпайки для изменения числа включенных
витков, выведенные на металлическую пластинку 7-
Гнезда короткозамкнутых обмоток обозначены буквами.
Минимальное число короткозамкнутых витков получает-
ся при установке штепсельных винтов в гнезда А—А
максимальное—при установке в гнезда Г—Г.
Степень отстройки от переходных токов посредством
короткозамкнутой обмотки реле РНТ-565—РНТ-567 ре-
гулируется изменением величины сопротивления /?к,3,
включенного последовательно в цепь короткозамкнутой
обмотки. При полностью введенном сопротивлении /?к.з
получается наименьшее загрубление реле, с уменьшени-
ем й?к.зотстройка от действия апериодической составляю-
щей первичного тока улучшается.
вид реле РНТ.
DUT'CeJ^HO1* колодкой), исполне-
Рис. 1(3. Общий
а—РНТ-565—РНТ-567 (со снятой ________ruuntwuie-
ние с задним присоединением; б—РНТ-562, исполнение с передним
присоединением; в—насыщающийся трансформатор тока.
В качестве исполнительного органа в реле типов
РНТ-562—РНТ-564 применено реле ЭТ-521, в реле типов
36
37
РНТ-565—РНТ-567—реле РТ-40. Принцип действия, опи
сание конструкции, а также рекомендации по регули
ровке и наладке реле ЭТ-521 и РТ-40 изложены в
ТЛ. 7,8].
Тип реле Расстояние между центрами крайних шпилек Д, мм Резьба шпилек
контак- тных В крепящих В
РНТ-562—РНТ-564 16X3 М5 Мб
РНТ-567—РНТ-567 14X3 М4 Мб
На шкале реле ЭТ-521 и РТ-40 нанесена черта, соот
ветствующая нормальному положению указателя устав
ки—такому его положению, при котором при правильной
регулировке исполнительного органа ток срабатывания
получается следующий:
Для реле ЭТ-521 ... (0,222—0,225) а
Для реле РТ-40 ... (0,17—0,16) а
Для замера тока в исполнительном органе во всех
типах реле РНТ цепь его обмотки выведена на колки
11—12 (рис. 14), между которыми установлена съемная
перемычка.
Параллельно обмотке исполнительного органа реле
РНТ-564—РНТ-567 включено сопротивление /?ш, с по-
мощью которого можно в не-
больших пределах регулиро-
вать н. с. срабатывания.
Реле РНТ всех типов могут
применяться в схемах как с
передним, так и с задним при-
соединением внешних прово-
дов. Детали для переднего или
заднего присоединения прово-
дов (по требованию заказчи-
ка) поставляются заводом-из-
готовителем комплектно с реле.
Доступ к зажимам 10—12 в
схемах с передним присоеди-
нением проводов возможен
только с внутренней стороны
реле. Основные размеры реле
Рис. 1'5. Разметка отвер-
стий для установки и
крепления реле РНТ.
а — переднее присоеди-
нение; б — заднее при-
соединение.
реле РНТ показаны на рис. 14, разметка отверстий в па-
нели для установки и крепления реле РНТ'—на рис. 15.
5. ИСПОЛНЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
РЕЛЕ РНТ РАЗНЫХ ТИПОВ1
Реле РНТ-562 и РНТ-565 предназначены для диффе-
ренциальной защиты двухобмоточных и трехобмоточных
силовых трансформаторов, генераторов, мощных шунти-
рующих реакторов (с отбором и без отбора мощности на
промежуточном напряжении) и могут применяться для
1 Составлено на основании информационных материалов заво-
да-изготовителя и частично ЦЛЭМ Мосэнерго.
39
38
дифференциальной защиты шин. Первичные обмотки ре-
ле выполнены применительно к трансформаторам тока с
номинальным вторичным током 5 а.
Отличие реле РНТ-565 (выпускается с 1965 г.) от
реле РНТ-562 (выпуска до 1965 г.) заключается в при-
менении нового исполнительного органа (РТ-40) и в спо-
собе отстройки реле от переходных токов (у РНТ-562 ре-
гулируется число витков короткозамкнутой обмотки от-
пайками, у РНТ-565 изменяется RK. з). Кроме того, у
РНТ-565 в несколько ‘более широких пределах и более
точно регулируется ток срабатывания и степень вырав-
нивания токов в плечах защиты, что определяется боль-
шей н. с. срабатывания (Fcp ) и большим числом отпаек
у первичных обмоток.
Намагничивающая сила срабатывания, определенная
заводом-изготовителем, равна:
Для реле РНТ-562 . . 60±4 ав
Для реле РНТ-565 100+5 ав
У РНТ-565 н. с. срабатывания может быть изменена
в некоторых пределах регулировкой Rw. Схемы реле по-
зволяют производить ступенчатую регулировку токов
срабатывания в следующих пределах.
При использовании в защитах трехобмоточных транс-
форматоров, когда для настройки уставки используется
только рабочая обмотка:
У реле РНТ-562 ... 3—-12 а (при Fcp =
= 60 ав
У реле РНТ-565 2,87—1'2,5 а (при
Fcp = 100 ав)
При использовании реле в защитах двухобмоточных
трансформаторов, генераторов, реакторов, сборных шин
дополнительно для настройки уставок без переделки
внутренней схемы реле может быть использована свобод-
ная уравнительная обмотка. В этом случае пределы то-
ков срабатывания следующие:
У реле РНТ-562 . 1,5—12 а (при Дср =
=60 а-в)
У реле РНТ-565 ... 1,45—12,5 а (при
Дер =100 ав)
Характеристики загрубления реле показаны на рис.
11. Кривая, показывающая степень загрубления диффе-
ренциального реле типа ЭТ-561 с ВТН-561, располагает-
ся между аналогичными кривыми для реле типа РНТ-562
при разомкнутой короткозамкнутой обмотке и при поло-
жении штепсельных винтов на отпайках А—А (рис. 16.а).
Рис. 16. Схемы внутренних соединений реле,
а—РНТ-562; б—РНТ-565.
Как правило, включение реле РНТ с разомкнутой ко-
роткозамкнутой обмоткой не рекомендуется. Однако в
отдельных случаях, например в защитах генераторов и
синхронных компенсаторов, когда число витков рабочих
обмоток недостаточно для настройки заданного тока сра-
батывания защиты на реле РНТ-562, можно дополни-
тельно использовать витки ®к. 3, расположенные как и
40
41
рабочая обмотка на среднем стержне магнитопровода.
Витки wK.звключаются последовательно согласно с вит-
ками рабочей обмотки. При этом важно помнить, что при
разомкнутой короткозамкнутой обмотке н. с. срабатыва-
ния РНТ-562 снижается с 60 до 48—53 ав.
Коэффициент надежности реле при токе в первичной
обмотке, равном 5 /ср—не менее 1,35, а при токе 2 /ср —
не менее 1,2.
Рабочие и уравнительные обмотки реле РНТ-562 и
РНТ-565 длительно выдерживают ток 10 а в нормальном
режиме работы, когда одновременно обтекаются током
все первичные обмотки, а суммарный магнитный поток
в сердечнике промежуточного трансформатора тока, соз-
даваемый этими обмотками, равен нулю.
Реле имеют один замыкающий контакт. Обмоточньк
данные РНТ-562 и РНТ-565 приведены в табл. 1. Число
витков на промежуточных отпайках указано в схемах
внутренних соединений реле на рис. 16.
Таблица I
Обмотка Полное число впткоз Марка—диаметр провода, мм
РНТ-562 РНТ-565 РНТ-562 РНТ-565
®р ®1 ур’ да11 ур 20 19 каждая 35 34 каждая ПБД—1.56 ПС Д—1,56
WBT 48 НО ПБД—1,0 ПЛД—0,8
W К. 3 28 отпайки 3, 8, 16 100 ПБД—1,45 ПЭ В—2/0,8
W .л к ? Исполнитель- 56 отпайки 6, 16. 32 200 ПБД—1,45 ПЛД—0,8
кого органа 2X500 ЭТ-520 2X750 РТ-40 11ЭВ—2/0,35 ПЭ В—2/0,2
Реле типов РНТ-563, РНТ-563/2, РНТ-566, РНТ-566 2
предназначены для дифференциальной защиты силовых
трансформаторов при использовании в схеме трансфор-
маторов тока с разными номинальными вторичными то
ками.
42
У реле РНТ-563 и РНТ-566 две рабочие обмотки рас-
считаны на номинальный ток I а, третья обмотка— на
ток 5 а. Наличие трех первичных обмоток позволяет ис-
пользовать эти реле в защитах трехобмоточных транс-
форматоров.
Реле типов РНТ-563/2 и РНТ-566/2 применяются для
защиты двухобмоточных трансформаторов, поскольку у
них только по две первичные обмотки. Одна рабочая об-
мотка рассчитана на номинальный ток 1 а, вторая—на
ток 5 а. Реле типов РНТ-563 и РНТ-563/2—реле старого
типа, выпускавшиеся до 1965 г., РНТ-566 и РНТ-566/2—
выпускаются с 1965 г. Реле старого и нового выпусков
различаются типом исполнительного органа (ЭТ-520—у
реле РНТ-563 и РТ-40 — у реле РНТ-566), способом от-
стройки от переходных токов (у реле РНТ-563—отпай-
ками короткозамкнутой обмотки, у РНТ-566—сопротив-
лением /?к. 3), обмоточными данными.
Намагничивающая сила срабатывания следующая:
У реле РНТ-563, РНТ-563/2 . 60 ±4 ав
У реле РНТ-466, РНТ-566/2 . . 100±5 ав
На реле РНТ-566, РНТ-566/2 намагничивающая сила
в некоторых пределах регулируется сопротивлением 7?ш.
Пределы ступенчатой регулировки токов срабатыва-
ния указаны в табл. 2. Коэффициент надежности реле
при токе в первичной обмотке, равном 5 /ср , — не менее
1,35, при токе 2 /ср —не менее 1,2. Термическая устойчи-
вость рабочих обмоток реле при длительном прохожде-
нии по ним тока в нормальном режиме при равновесии
н. с. (магнитный поток в сердечнике трансформатора от-
сутствует) указана в табл. 3. Реле имеют один замыкаю-
щий контакт.
Таблица 2
Обмотки рабочие Ток срабатывания, а
РНТ-563 при Гср = 60 ав РНТ-566 при Fcp = 100 ав РНТ-563/2 при Гср — 60 ав РНТ-566/2 при Fcp=100 ав
®1р 0,30—2,0 0,34—2,0 0,33—2,0 0,34-2,0
®11р 0,66—4,0 0,626—4,0 4,6—30 4,35—33,3
wmP 4,6—30 2,57—20 — —
43
Таблица 3
Термическая устойчивость, а
Тип реле при влюченим всех обмо ГК11 витков при включении части витков выполненных проводом большего диаметра
I - [1 III • /// И Wj W2 И W2
РНТ-563 0,7 1,4 10 3 5
РНТ-566 0,7 1,5 7 1.8 3,5
РНТ-563/2 2 15 — 5 18
РНТ-566/2 о 15 — — —
Таблица
Обмоточные данные приведены в табл. 4. Число вит-
ков на промежуточных отпайках показано в схемах
внутренних соединений реле на рис. 17.
Реле РНТ-564, РНТ-567, РНТ-567/2 предназначены
для дифференциальной защиты шин и имеют по две пер-
вичные рабочие обмотки. У реле РНТ-564 и РНТ-567 обе
первичные обмотки выполнены применительно к транс-
форматорам тока с номинальным вторичным током 5 а,
у реле РНТ-567/2—с током 1 а.
Реле РНТ-564, выпускавшееся до 1965 г., имеет в ка-
честве исполнительного органа реле ЭТ-520 и ступенча-
тую регулировку витков короткозамкнутой обмотки. Ре-
ле РНТ-567, РНТ-567/2 (новый выпуск) имеет исполни-
тельный орган РТ-40 и сопротивлением RK.3 производится
плавная регулировка в цепи короткозамкнутой обмотки.
Намагничивающая сила срабатывания следующая:
У реле РНТ-564 .... Ю0±3 ав
У реле РНТ-567, РНТ-567/2 100 ±5 ав
Реле всех трех типов имеют регулировку н. с. сраба-
тывания (в небольших пределах) посредством перемен-
ного сопротивления /?ш.
Пределы ступенчатой регулировки токов срабатыва-
ния при /ср = Ю0 ав приведены ниже.
У реле РНТ-564—при включении I рабочей обмотки
от 4,16 до 20 а; при включении II рабочей обмотки от
5,3 до 100 а.
У реле РНТ-567 — при включении I и II рабочей об-
мотки от 5,26 до 100 а .
44
Число витков обмоток
РНТ-,'563 ПБД-1,81 ПБД-1,0 ПБД-1,81 ПБД-1,81 ЭТ-520 2X500 ПЭВ-2/0,35
РНТ-566 ПЛД-1,08 ПЛД-0,8 ПЭТВ-0,8 ПЛД-0,8 РТ-40 2X750 ПЭВ-2/0,2
РНТ-563/2 - ПБД-0,8 ПЭТВ-0,8 ПБД-1,81 ЭТ-520 2X500 ПЭВ-2/0,35
РНТ-566/2 — ПЛД-0,8 ПЭТВ-0,8 ПЛД-0,8 РТ-40 2X750 ПЭВ-2/0,2
Рис. 17. Схемы внутренних
а- РНТ-563; б—РНТ-563/2;
соединений реле.
в—РНТ-566; г — РНТ-566/2.
У реле РНТ-567/2—при включении I или II рабочей
обмотки от 1,05 до 20 а.
Коэффициент надежности при токе 5 7ср —не менее
1,35; при токе 2 /ср—не менее 1,2.
Длительная термическая устойчивость первичных об-
моток при включении любого числа витков (в том числ
и полного) в нормальном режиме работы:
У реле РНТ-564 . . IS а I обмотка.
20 а II обмотка
У реле РНТ-567 ............... 20 а
У реле РНТ-567/2 ........... 4 а
Реле имеют один замыкающий и один размыкающий
контакты.
Обмоточные данные реле приведены в табл. 5. Числ<
витков на промежуточных отпайках показано в схемах
внутренних соединений реле на рис. 18„ Разрывная мощ-
ность контактов в цепи постоянного тока с индуктивной
нагрузкой, постоянная времени которой не превышает
0,005 сек, равна:
У реле ЭТ-520 ............... 50 вт при на-
пряжении до
220 s и токе до
2 а
У реле РТ-40 ............... 60 вт при на-
пряжении 250 в
и токе до 2 а
Время действия реле 'всех типов при первичном токе,
равном трехкратному току срабатывания и не содержа-
щем апериодической составляющей, равно ’0,035—0 04
сек.
6. РАСЧЕТ УСТАВОК И ВЫБОР ЧИСЛА
ВИТКОВ ПЕРВИЧНЫХ ОБМОТОК
РЕЛЕ РНТ
Выбор уставок реле РНТ, применяемых в схемах диф-
ференциальных защит, сводится к расчету тока срабаты-
вания реле и определению числа витков рабочих и урав-
нительных обмоток. Для определения тока срабатыва-
ния производится расчет первичного тока срабатывания
защиты. Во всех случаях первичный ток срабатывания
48
Марка и диаметр провода обмоток, мм ERi oped I § 11(’Ц 1,81 НСД-2,26 ПСД-1,0 Исполнительный орган марка- (памегр провода, им ПЭВ-2—0,36 ПЭ В -2-0,2 ПЭВ-2—0,2
§ ИСД 1.81 1ПСД-2,26 ПСД-1,0 шшня о конь ООО О 1О щ XXX 04 О] (-XJ
£ Soo LC сп сх а
Число витков обмоток ] t а § 5Й 6, 16. 32 200 200
§ 2.8 3, 8, 16 100 100
Марка и диаметр провода обмоток, мм Г" к а П БД-1,45 ПЛД-0,8 ПЛД-0,8
и § И26 итиоД 0 1 -18 НО ПО
Е ят ПБД 1,45 ПЭТВ-0,8 ПЭТВ-0,8
11 рабочая 4 15 75
ал ПБД-1,0 ПЛД-0,8 ПЛД-0,8
§ IS 4 20
14) » 95
11 рабочая ПСД-2,26 ПСД-2,26 ПСД-1,0
I рабочая § 1 15 75
§ 20 4 20 СЧ 04 о 04 —' Ч сд и и с с с с
§ 24 19 95
Тип реле PI IT 564 Pl IT-567 PHT-567/2 Ilin реп. РНТ-564 РНТ-567 РНТ-567/2
*9
защиты должен быть больше максимального значен
периодической составляющей тока небаланса при вне: ।
них коротких замыканиях:
/с. з = /нб. р , (6)
где ku —коэффициент надежности; /1!б.р —расчета?
ток небаланса.
В ответственных случаях, когда ложное отключен
защищаемой электроустановки может привести к об
точению электроприемников, ток срабатывания долж;
Рис. 18. Схема внутренних
а _ РНТ-564; б — РНТ.7/
50
отстраиваться от максимального тока нагрузки на слу-
чай обрыва в токовых цепях защиты:
^11 Л1. м ,
(7)
где /н. м —первичный ток в сети при максимальной на-
грузке.
Из двух расчетных значений тока полученных
по (6) и (7), в качестве уставки принимается большее.
Для определения расчетного числа витков первичных
сбмсток реле РИТ необходимо знать величины токов сра-
батывания реле /ср. Ток срабатывания реле определяет-
ся как первичный ток срабатывания защиты, приведен-
ный к вторичной стороне трансформаторов тока. При оп-
ределении /ср. учитывается схема соединения вторичных
обмоток трансформаторов тока.
При схеме соединения обмоток трансформаторов то-
ка в звезду ток срабатывания реле равен:
/ср = /с. з/Лт. т • (8)
При схеме соединения обмоток в треугольник в об-
мотках реле проходят токи в 1.73 (j"з”) раза болынщ
фазных токов
/ср= 1,73 Д. (За)
где 1,73—коэффициент схемы.
Определение расчетных чисел витков (первичных ос-
моток РНТ (производится по-разному в зависимости от
схемы включения реле РНТ в защите генераторов, сбо;
ных шин, трансформаторов и показано ниже.
Поскольку расчетные числа витков в большинстве
случаев не совпадают с действительными числами вит-
ков па отпайках реле, принимают ближайшие числа вит-
ков, которые могут быть установлены на реле. При этом
действительный ток срабатывания реле будет отличать-
ся от расчетного и требуется повторный расчет тока сра-
батывания с учетом действительного числа витков, ус-
тановленного на реле.
Из-за отличия установленного числа витков от рас-
четного получается, кроме того, неполная компенсация
разницы вторичных токоз в плечах дифференциальны'
защит трансформаторов и сборных шин. Небаланс по этой
причине также не должен превышать 5% уставки сраба-
тывания реле. По окончании расчета уставок произве -
дится оценка чувствительности защиты в режиме, ког-
да токи короткого замыкания имеют наименьшие вели-
чины (минимальный режим).
Для дифференциальных защит коэффициент чувстви-
тельности /гг > 2. В режиме опробования, когда защк
щаемое оборудование (шипы, трансформатор) вклю-
чается под напряжение с одной стороны, допустимо сни-
жение коэффициента чувствительности до 1,5.
Применительно к реле РНТ коэффициент чувстви-
тельности определяется отношением суммарной н. с. пр :
минимальном режиме к н. с. срабатывания реле:
F
t К. МИН
--- Г “•
1 ср
Суммарная н. с. в минимальном режиме равна:
Fк. мин 7£ ‘cC’j -f-12 ТС’о - /3 ДУд,
где /1, /2, /3 — токи в первичных обмотках РНТ при ко-
ротком замыкании в защищаемой зоне (режим мини-
мальный); u’i. w2, w3 — число включенных витков пер-
52
вичных обмоток реле, обтекаемых током каждого плеча
защиты.
Ток срабатывания продольной дифференциальной за-
щиты генератора выбирается по следующим условиям:
1. По отстройке от наибольшего тока небаланса со-
гласно (6). В этом случае kH =1,3.
Расчетный ток небаланса определяется погрешностью
трансформаторов тока и рассчитывается по выражению
IНО. Р — 0,1 ^одп 1К. 3. м ,
где /Е. з. м —максимальный ток внешнего короткого за-
мыкания; /голп —коэффициент однотипности, принимае-
мый для защиты генератора равным 0,5.
2. По отстройке >т номинального тока генератора на
случай обрыва в токовых цепях защиты. Расчетным яв-
ляется (7). При этом /?„ =1,3; =/„.г, где/н.г~
номинальный первичный ток генератора.
Из двух токов 'срабатывания, полученных по (6) и
(7), в качестве расчетного принимается больший.
Расчетное число витков рабочей обмотки реле РНТ
гс'р.р определяется по выражению
Щр. р — F,-р/1ср, (9)
где Fcp —и. с. срабатывания реле РНТ; /Ср —ток сраба-
тывания реле, определенный по (8).
Обычно в схемах дифференциальных защит генера-
торов .применяют реле РНТ-562 и РНТ-565, хотя прин-
ципиально возможно использование реле РНТ и других
типов. Схема включения реле в дифференциальной за-
щите генератора показана на рис. 19.
Дифференциальная защита шин (ДЗШ). Первичный
ток срабатывания пусковых и избирательных органов
дифференциальной защиты шин выбирается по (6) и
(7). При расчете /с. 3 по условию отстройки от тока ие-
баланса /гн = 1,5, а по условию отстройки от /н. ы при
обрывах в токовых цепях k„= 1,2.
Если трансформаторы тока всех присоединений име-
ют одинаковые коэффициенты трансформации, число вит-
ков рабочих обмоток избирательных и пусковых органов
рассчитывается так же, как и в защите генератора по
(9). Схема включения реле РНТ не отличается от схемы,
показанной на рис. 5. В тех случаях, когда в ДЗШ ис-
пользуются трансферматоры тока с разными коэффици-
53
ентами трансформации, компенсацию неравенства вто-
ричных токов приходится выполнять специальным вклю-
чением щескольких рабочих обмоток на каждом РНТ.
Рис. 19. Схема включения реле РНТ в дифференци-
альной защите генератора.
На рис. 20 показана схема включения избирательных
и пусковых органов в дифференциальной защите двой-
ной системы шин. Плечи токовых цепей с одинаковыми
/г’т.т собираются между собой параллельно и каждая
группа включается на отдельную рабочую обмотку реле
РНТ. На схеме токовые цепи всех присоединений с n-r.ii
включены на первые рабочие обмотки избирательных и
пускового органов, а цепи присоединений с пт. т2 —на
вторые рабочие обмотки.
Чтобы в режиме нагрузки или внешнего короткого
замыкания токи в исполнительных реле отсутствовали,
полярность включения и число витков рабочих обмоток
должны отвечать следующим условиям:
/1 — /2 W2 = С) или /1 li'i = /2 ws.
Число витков рабочих обмоток определяется по из-
вестным н. с. и первичному току срабатывания реле.
54
приведенному ко вторичной стороне трансформаторов
кока:
р — I ср' А ср > ' ДО А ср — с. з/Л-т. Т1 »
Д'2р = Аср//2ср, где 4 ср А. зМг. 12;
где ЛсР и h ср —токи срабатывания реле для первой и
второй групп трансформаторов тока соответственно.
Рис. 20 Схема включения реле РНТ в дифференциальной защи-
те шин.
1, //—индивидуальные комплекты I и II систем шин соответст-
венно; III — общий комплект пусковых реле.
Выражая числа витков через первичные токи сраба-
тывания защиты и преобразуя уравнения, получаем:
^ср лт. Т1 Л:р Ит. т2
-д'1 р = —т—; ®’г р = —т—;
С. 3 'с. 3
г ср Лт. т! г ___ ^ср НТ. т2
Ч. 3 ~ ---------- у 'с. з — --------- j
р W-2 р
откуда следует равенство
ГсрЯт.т1 _ fcp,;T.T2
»1 р W-, р
или
U’l р пт. Т1
W-, р nT. Т2
(10)
55
Числа витков рабочих обмоток при известном /с
рассчитываются в следующем порядке.
I. Определяется расчетное число витков первой (и.-, ,
второй) рабочей обмотки
Fcp«r. Т1
4'1 р — у
С. 3
2. Выбирается ближайшее меньшее число витков,
торое можно установить на реле ie.'i усг •
3. Рассчитывается действительный ток срабатывав
защиты с учетом того, что ^iycr отличается от u'i р;
, _ Пт-Т1
* С. J. уст -
Wi уС1
4. Определяется расчетное число витков второй рас э-
чей обмотки по выражению
«г. Т2
LC'2p a j уст
«т.,1
5. Если расчетное число витков на реле устано-
вить невозможно, в качестве уставки принимается
ближайшее меньшее число витков и>2Уст-
6. Рассчитывается дополнительный ток небаланса
но.д , получающийся из-за несоответствия установленно-
го числа витков w2ycT расчетным виткам щ2р:
р — W2 уст ’
*нб. д = — /к. 3. м >
W2 р
где 7к.з. м—суммарный первичный ток, проходящий пр
расчетном внешнем коротком замыкании по группе
трансформаторов тока с коэффициентом трансформац.п
И г. т2 •
7. Производится повторный расчет /с.зС учетом /Иб. д
А. з= (Jиб. р Р 7Нб. д) •
8. Производится повторное определение чисел виткеъ
тасует и w2уст, как показано в пп. 1—5, и /Нб.д по п. 6.
В большинстве случаев /Нб.д не превышает 5% /с.з.
вследствие чего дальнейшего уточнения тока срабаты-
вания, как правило, не требуется.
56
9. Проверяется коэффициент чувствительности за-
щиты
I
—
Дифференциальная защита трансформаторов (авто-
трансформаторов). Первичный ток срабатывания защи-
ты 7с. 1 выбирается из двух условий:
а) Из условия отстройки от расчетного тока неба-
ланса р но (6), /?„ = 1,3.
Расчетный ток небаланса /„<->. р в дифференциальных
защитах трансформаторов состоит из трех слагаемых:
7|,б. р — 71 ц(-;. Р —J- 7> ПО. р —)— А* ПО. р! 00
где /1по.р =0,1—ток небаланса, обусловленный погрет
ностыо трансформаторов тока;
/оно.р—то же, обусловленный изменением коэффици-
ента трансформации Л'т защищаемого трансформатора.
Для двухо'бмоточного трансформатора
72 но. р — Д /7 г 7к. м ,
где ДЛ'Т — половина диапазона регулирования напря-
жения его среднего значения. Так, при диапазоне регу-
лирования ±10% АЛ/Г =0,1.
Выравнивание вторичных токов производится для
среднего значения напряжения, поэтому и ДЛ^Т прини-
мается от среднего или номинального значения UH. т-
Для грехобмоточного трансформатора учитывается
отклонение напряжения от среднего значения по двум
из трех обмоток:
/?> но. р = Д ЛДн 7к. з. м. -т Д jVch /к. з. м •
Третья слагаемая тока небаланса /3„б.р обусловлена
неточностью уставки на реле расчетных чисел витков ра-
бочих обмоток.
Для двухобмоточного трансформатора
. ^1 р ~ уст _
/з нб. р = — /1 к. з. м •
ид р
Для трехобмоточного трансформатора
. аТ р—®1 уст . ®2р—
'Чнб.р- Ш1р /1К.З.М . ~ /2к.з.м,(1^
где гс'1р, щ2р, К'1уст, ге2уст— расчетные и установленные
числа витков рабочих обмоток реле для неосновных сто-
57
рон (см. ниже) защищаемого трансформатора; 7]к. ч>
Лк.з. м —ток при расчетном внешнем коротком замыка-
нии на сторонах, где используются соответственн
уст ^2 VCT •
В предварительном расчете первичный ток срабаты-
вания защиты 7С.з выбирается по отстройке тока неба-
ланса 7|,б. р =/1нб. р +721!о. р (без учета составляющей
Л но. р )
б) По условию отстройки от броска тока намагничи-
вания при включении трансформатора под напряжение
л с. з — 7?п 7ц. т,
где /н.т—номинальный ток защищаемого трансформ<
тора.
Коэффициент надежностной =1,3--: 1,5. Если при
пробных включениях трансформатора обнаружится, что
защита имеет недостаточную отстройку от броска ток t
намагничивания, то /?,, должен быть увеличен.
После расчета первичного тока срабатывания 7 L
выбираются уставки на реле РНТ в следующем по-
рядке:
1. Определяются вторичные номинальные токи Г в
плечах дифференциальной защиты для каждой стороны
защищаемого трансформатора при поминальном коэф-
фициенте трансформации силового трансформатора. Под
токами 7Н понимаются токи, соответствующие мощности
наиболее мощной обмотки защищаемого трансформат- -
ра (у трехобмоточных трансформаторов в ряде случае?:
мощность обмотки низшего напряжения составляет 60%
мощности обмоток высшего и среднего напряжения):
где пт1—коэффициент трансформации трансформаторов
тока; %.х —коэффициент схемы; при соединении обмоток
трансформаторов тока в звезду /гсх =1, при соединении
в треугольник/гсх =1,73.
Сторона с большим вторичным током в плече назы-
вается основной стороной защищаемого транс-
форматора.
2. Определяется ток срабатывания реле, отнесенный к
стороне с большим током в плече (основной стороне):
58
3. Определяется расчетное число витков обмоток ре-
де РНТ для основной стороны. Условимся считать ос-
новной стороной обмотку 1 защищаемого трансформато-
ра. Полное расчетное число витков, по которым прохо-
дит ток плеча защиты основной стороны,
р — Д:р/Др 1 •
4. Выбирается установленное число витков основной
стороны Щ1УСТ- Если te>ip получается дробным, то, как
правило, принимается ближайшее меньшее число вит-
ков гЩуст, которое можно установить на реле. Допу-
скается установка ближайшего большего числа витков
доуст при условии, что в этом случае установленное чис-
ло витков не отличается от расчетного, больше чем на
5%. Для схемы включения реле РНТ-565 или РНТ-562
по рис. 21 а, в а'1?ст =Щраб. yci: для схемы по рис. 216
«Чует =йураб.vc +wiyP.ycT: для схем включения реле
РНТ-566, РНТ-566/2. РНТ-553. РНТ-563/2 ктуст=гщ уст
Число витков основной стороны получается наименьшим
по сравнению с числами витков других (не основных—
II, III) сторон защищаемого трансформатора.
5. Определяется число витков обмоток реле РНТ для
неосновных сторон II и III (последнее—только для трех-
обмоточного трансформатора) из условия, чтобы в ре-
жиме нагрузки или внешнего короткого замыкания ток
в исполнительном реле отсутствовал.
Этому условию удовлетворяют равенства (при про-
хождении по всем обмоткам силового трансформатора
равных мощностей):
при отключенной обмотке III
Tv’l уст 1\ и - TC’i । р Д — 0, (13)
при отключенной обмотке II
ТЛ| усг Л и К’1И р 1з г — 0, (14)
где /]/2„, 13 , — номинальные вторичные токи для сто-
рон I, II, III защищаемого трансформатора.
Преобразуя (13) и (14), получаем выражения для
расчета числа витков обмоток реле РНТ сторон // и III:
Щ|П р = —------- К’1 уст •
<3 II
59
6. Вибираются установленные числа витков неоснов
НЫХ сторон It’ll ус. И U-’/Iyc-
Принимаются ближайшие большее или меньшее чис
ло витков, которые можно установить на реле РНТ
Рнс. 21. Схемы включения реле РНТ-562 (РНТ-565) в дифференци-
альной защите трансформатора (автотрансформатора).
а—двухобмоточного с использованием одной уравнительной обмот-
ки; б — то же двух уравнительных обмоток; в — трехобмоточного
с использованием двух уравнительных обмоток.
Для схемы включения реле РНТ-565 или РНТ-562 по
рис. 21,8
‘бУц уст ^раб. уСТ Wj ур. уст >
t^lll уст — сс'раб. уст 4~ ур. уст.
Для схемы по рис. 21, а, б
‘Ю|| уст — ®>раб. уст + ^11 ур. уст.
60
7. Определяется расчетное значение первичного тока
небаланса /Е->. Р с учетом соетазляющей /31,6. Р, обуслов-
ленной округлением расчетных чисел зитков для сторон
Ц и Ш защищаемого трансформатора. Значение /Знл. Р
определяется по (12).
8. Повторно определяется первичный ток срабатыва-
ния защиты /с.з и вторичный ток срабатывания /срь
отнесенный к основной стороне с учетом /ЗП6.Р. Если
f'p ^кажется больше полученного ранее при расчете
по п. 1, то нужно принять новое значение Wiуст.ближай-
шее меньшее по сравнению с ранее принятым. Затем
повторяется расчет числа витков для •неосновных (// и
III) сторон защищаемого трансформатора.
9. Проверяется чувствительность защиты при корот-
ких замыканиях в защищаемой зоне в расчетных мини-
мальных режимах. Коэффициент чувствительности рас-
считывается по выражению.
А,(
р IP
* К. к МЛН' * с >
где F,-.3. шт = /Р. . , Щр.уст —суммарная н. с., получаю-
щаяся при коротком замыкании в защищаемой зоне в
минимальном режиме; /р.к.—ток проходящий по обмот-
кам реле РНТ от трансформаторов тока только одной из
сторон защищаемого трансформатора. Такое условие
принято для упрощения расчета я-: токи от .других сто-
рон трансформатора обеспечивают еще более высокий
коэффициент чувствительности; а —та часть витков
реле РНТ, по которым проходит ток %. ... ,.
Пример расчета дифференциальной защиты транс-
форматора. Мощность трансформатор?. 90 000 ква номи-
нальные напряжения 115± 10%/’0.5 кв, группа соедине-
ния обмоток 7_-11. Питание имеется как со сторо-
ны высшего, так и со стороны низшего напряжений.
Регулирование напряжения со стороны обмотки высшего
напряжения в пределах ±10%. Нт обеих сторонах за-
щищаемого трансформатора установлены трансформа-
торы тока с номинальным вторичным током 5 а. В за-
щите применены реле РНТ-505. Выбор уставок защиты
сведен в табл. 6 и 7.
61
Таблица f
Оснсвные расчетные величины
Наименование величины Обмерка ПО кв (ВН) Обмотка 10,-5 к в (Нщ
Первичный номинальный ток трансформатора
, S« 90000 90 0)0
" V з и„ ’ а" У 3 115 •х „ — 4 SbO 1 3 10,5
Коэффициент трансформа- ции установленных транс- форматоров тока пт_ т 600/5 6 000/5
Схема соединения транс- форматоров тока \/
Номинальные вторичные токи в плечах защиты А'сХ 90 000 У “3 1 90 000 • 1
’Л'- Вхлючение обмоток реле РНТ-565: УЗ 115-600/5 “ = 6,52 Уз -10,5-6 ОСО,"У - 4,12
tap . . . 21 ii —
И' | ур . . . — Да
“’Нур Не используется
Максимальный пер ви ч н ы и ток !к 3 „при внешнем к. з.,
проходящий через т. т. при к. з.: на шинах 10,5 хе (ток приведен к НО де) . 2 780
на шинах ИО ке 1 600 —
7. ВЫБОР УСТАВОК
НА КОРОТКОЗАМКНУТОЙ обмотке
РЕЛЕ РНТ
Надежность отстройки реле от бросков тока намаг-
ничивания осуществляется двумя путями: выбором тока
срабатывания (см. § 6) и выбором параметров корогкс-
62
Таблица 7
Расчет дифференциальной защиты
Наименование величин i Числовые значения
Расчетный ток небаланса Атб. р ’ а При к. з. на шинах 10,5 кв с учетом регу- лирования напряжения 0,1-2 780 + - 0,1 -2 780 = — 555
Л но. р г А? нб. р —0»1 /к 3 м-t-Д Nr I к 3, м
Выбор первичного тока срабатывания Отстройка от тока не- баланса 1,3-555=720
h I - 2 но. р
Л?. з. р. ’ а Отстройка от броска то- ка намагничивания трансформатора ка /н 1.5 452 = 680
Принятый 3 р 720
Расчетное число витков рабочей обмотки реле РНТ-565 ^Ср г г 100-600/5 720 • Т<3 >Ь
•‘'рт.б.р - , 'ср. р ср. р 'с. 3 р Т. Т
Установленное число витков рабочей обмотки 8 + 1=9
^раб. уст Ток срабатывания защиты при ^’раб. ус- 100 600/5
9 fT
F Р«г т
•С 1 ^раб. уст ^сх
Расчетное число витков обмоток реле РНТ-565 для стороны 10,5 кв (рабочая плюс уравнительная обмотки) 9 _е^_=13,9 -1,12
'и но
*^1 р а раб СТ / 1 и 10,0
Установленное число витков обмоток РНТ-565 для стороны 10,5 кв tc'] vcr (рабочая плюс урав- нительная обмотки) 14
Число витков уравнительной обмотки, включен- ной со стороны 10,5 кв, 14—9=5
№1 ур”®! уст — ®раб. уст
63
Продолжение та'
Наименование елмчин Чпслозы-з зи
Составляющая тока небаланса, вызванная неточ- ностью установки на реле расчетных чисел вит- 13.9-14 13,9 2l>'J -
ков
, ®1 р-®1 ус. , 4 i.J 7к. 3. м а
*1 р
Уточненный то: нс-баланса, а О II + LQ
Ан; ут ~'А|б. р +Т n,j
Уточненный ток срабатывания защиты, а 1,3 • о / о=/ o*J
^С. 3 у Г " А<б. ут
Необходимо —ь дальнейшего пересчета: пересчет ::е производится. если /с 3 больше /с 3 VT 770 >750
Надежность действия
защиты:
k4 при двухфазном к. з. на выводах 10,5 кв в ^р. К. 3
миним альном режиме -1 /0U 'С 1,73
'к.з.^г^оп 600; 5 ' ’ = 25,2
3. чин сч IQ О)
кч Лр 4 100
=2,27
F =/' К. 3. мпн ? К. з И’р. уст
^р. уст — ^раэ. уст
/' “ 3- M',:I
Р-к'3 TZr 7 ,v:x
замкнутой цепи. У реле РНТ-562. РНТ-56о, РИТ-563
РНТ-564 последнее достигается изменением числа вклю-
ченных витков короткозамкнутой обмотки, v рел
РНТ-565, РНТ-566, РНТ-566/2, РНТ-567, РНТ-567/2—ре-
гулированием величины активного сопротивления /?„.,
включенного последовательно в цепь короткозамкнутой
обмотки.
•64
С увеличением числа витков короткозамкнутой об-
мотки или с уменьшением сопротивления RE. 3 надеж-
ность отстройки реле от переходных токов увеличивает-
ся. Однако при этом увеличивается время действия реле
при коротких замыканиях в защищаемой зоне. По дан-
ным {Л. 1] при усилении действия короткозамкнутой об-
мотки и малонагруженных трансформаторах тока воз-
можно замедление реле на (0,08—'0,04 сек), а полное вре-
мя срабатывания защиты при наиболее неблагоприят-
ных условиях может достигать 0,12 сек.
В дифференциальной защите генераторов апериодиче-
ская составляющая в токе небаланса относительно неве-
лика, поэтому для обеспечения быстродействия защиты
целесообразно принимать минимальную уставку: отпай-
ки А—А или /?... 3=1*0 ом. Опыт эксплуатации показы-
вает, что на дифференциальной защите шин для надеж-
ной отстройки реле от переходных токов также достаточ-
но минимальной уставки на короткозамкнутой обмотке
(отпайки А—А или RK.з =10 ом).
В дифференциальных защитах трансформаторов ми-
нимальные уставки на короткозамкнутой обмотке РНТ
не рекомендуется. Опыт показывает, однако, что обычно
достаточными являются уставки на отпайке Б—Б или
соответственно при RK. з = 2.5-нЗ ом.
Когда трансформаторы тока оказываются сильно за-
груженными (вместе с дифференциальной в токовые це-
пи включены другие защиты или велико сопротивление
соединительных проводов), следует усиливать действие
короткозамкнутых обмоток путем использования отпаек
В—В, Г—Г или соответственно установкой величины со-
противления RK. =1 ом, RK.3 =0.
8. НАЛАДКА РЕЛЕ РНТ
Перед вводом в эксплуатацию нового реле необходи-
мо проверить его исправность и настроить заданные ус-
тавки. Реле, находящиеся в эксплуатации, требуют пе-
риодически?; проверок. Объемы и сроки периодических
и внеочередных проверок зависят от условий работы ре-
ле в процессе эксплуатации .и от его фактического со-
стояния. При новых включениях проверка выполняется
в полис м объеме согласно приведенным ниже рекомен-
дациям.
65
3
а) Оценка общего состояния реле
и внешний осмотр
Для предварительной оценки общего состояния pi
необходимо проверить н. с. срабатывания и возврата р.
ле при включении всех витков первичных обмоток
вновь вводимом в эксплуатацию реле и на уставке с;.-
батывания—при эксплуатационных проверках.
Проверка должна производиться в соответствии
указаниями п. «г» настоящего параграфа. Для одновг
мепной проверки исправности внешнего монтажа в. л
чение проверочного устройства следует производить
сборке зажимов панели защиты.
При внешнем осмотре проверяется наличие плом-
целость смотрового стекла, плотность прилегания сто
ла к кожуху и кожуха к цоколю, состояние уплотненп
Далее производится очистка от пыли и грязи кожухов
цоколей реле, шпилек пли пластин, посредством которь
реле подключены к внешним цепям, наружного монт
жа схемы и сборки контактных зажимов защиты. Пре
вернется надежность крепления реле и изоляция его вь
водов относительно панели.
б) Внутренний осмотр, проверка
п регулировка механической части реле
Объем проверки механической части устанавливаете
по результатам внешнего и внутреннего осмотра реле
предварительного измерения первичного тока срабаты
вания и возврата, отклонение которых от заданных ве-
личин более чем на ±5% указывает на наличие неис-
правностей в реле.
После вскрытия реле все детали тщательно очищ.
ются от пыли и грязи. Проверяется надежность крепло
нпя узлов и деталей реле к цоколю, а также надежность
затяжки винтов и гаек, крепящих проводники внутрек
него монтажа и шпильки (пластины) наружного мо
тажа на выводах реле. Проверяется состояние промежх
точного насыщающегося трансформатора: надежность
крепления трансформатора к цоколю реле; целость на-
ружной изоляции обмоток; выполнение выводов обме-
ток, целость и надежность их изоляции, наличие зазоро
между соседними выводами с задней стороны лицевое!
щитка, затяжка винтов; изоляция выводов не должн.
попадать под крепящие винты; плотность стяжки листо
66
Рис. 22. Ключ для затяжки
штепсельных винтов.
стали магнитопровода; наличие по всей длине и целость
резьбы на штепсельных винтах и в гнездах щитка уста-
вок; штепсельные вин гы должны иметь такую длину,
чтобы обеспечивался надежный контакт между пластин-
ками лицевого щитка, штепсельными винтами и втулка-
ми, к которым крепятся выводы обмоток.
Для надежной затяжки штепсельных винтов реко-
мендуется применять специальный ключ, изображенный
на рис. 22. Ключ легко изготовить из алюминиевой труб-
ки, внутренний диаметр ого-
рой на 1—1,5 мм меньше диа-
метра штепсельного винта. На
внутренней поверхности трубки
надфилем пропиливаются ка-
навки в количестве, равном чи-
слу ребер па поверхиост' из г-
ляциопной головки штепсель-
ного винта.
В реле, имеющих регулируе-
мые сопротивления /?к. . и /?и,
проверяется исправность и на-
дежность контактов и выводов
указанных сопротивлений. Ос-
матривается и проверяется ме-
ханическая часть исполнитель
ного реле. Проверка реле тика
ЭТ-520 производится в соотвег
ствии с рекомендациями [Л. 7
реле РТ-40—[Л. 8]. При пра-
вильной установке упороп, ограни швающих начальное и
конечное положения якоря, и при правильной затяжке
пружины указатель уставк ч должен быть установлен на
черте шкалы.
При использовании у реле РНТ-567 и РНТ-567/2 двух
контактов—замыкающего л размыкающего—суммарный
воздушный зазор между двумя мостиками и двумя пара-
ми неподвижных контактов должен быть не меньше
1,5—2 мм при максимальном повороте конта« т: ых мо-
стиков вокруг своих осей.
в) Проверка изоляции
Проверка изоляции включает измерение сопротивле-
ния изоляции и испытание электрической прочности ее
повышенным напряжением.
Сопротивление изоляции токоведущих частей реле от-
носительно корпуса и между собой должно измерятьс
мегомметром на 1 000 в в следующей последовательно
сти. Снимаются перемычки, соединяющие первичные об-
мотки. Измеряется сопротивление изоляции: первичных
обмоток относительно корпуса и между собой; вторич-
ной и короткозамкнутой обмоток относительно корпуса;
токоведущих частей исполнительного реле относительн
корпуса и между собой. Испытание электрической проч-
ности изоляции производится подачей переменного напря
жения 1 000 в относительно «земли» в полной схеме за-
щиты в течение 1 мин.
г) Настройка электрических характеристи:
реле
Источники питания и способы регули-
рования тока. Для настройки реле РНТ питание ег.
первичных обмоток должно осуществляться синусои-
дальным током. Указанное требование вытекает из ре-
альных условий работы реле в схеме защиты: токи, по-
ступающие в реле от трансформаторов тока, имеют си-
нусоидальную форму. Питание схемы для настройки ре-
ле должно подаваться от междуфазных напряжений пе
ременного тока 110 или 220 в, а последовательно с пер-
вичной обмоткой реле необходимо включать активно,
сопротивление величина которого примерно в 10 раз
превышает полное сопротивление реле.
Кривая междуфазпого напряжения имеет, как пра-
вило, синусоидальную форму, в то время как кривая фа !
кого напряжения зачастую отличается от синусоиды. Пр::
подведении синусоидального напряжения непосредствен-
но к зажимам реле, например от регулировочного авто-
трансформатора, ток будет несинусоидальным из-за на-
сыщения сердечника НТТ реле. Поэтому для регулиро-
вания тока лучше всего использовать схему с реостатом
При использовании схемы с нагрузочным трансфор-
матором или ЛАТР для получения синусоидальной фор
мы кривой тока последовательно с обмоткой реле необ-
ходимо включать /?д, минимальные величины которых
должны быть:
Число витков первичной об-
мотки . 5 10 20 40 60 120 180
Величина /?д, о?,! . . . 1.5 3 5 10 15 30 50
68
Настройка и проверка исполнительно-
го реле. Вторичный ток срабатывания /» ср—величи-
на для реле РНТ неизменная, определяется рабочей ус-
тавкой на исполнительном органе. Для реле РНТ, у ко-
торых в качестве исполнительного органа применено ре-
ле типа ЭТ-520, среднее значение вторичного тока сраба-
тывания равно 0.225 а, а для реле с исполнительным ор-
ганом типа РТ-40—0,17 а.
Рис. 23. Схема для настройки исполнительного органа реле РНТ.
При проверке реле отключается от вторичной обмет-
ки НТТ, для чего снимается перемычка И—12. Питание
от испытательной схемы (рис. 23) подается на зажимы
19—11, т. е. непосредственно на обмотку реле. Измеря-
ются токи срабатывания -и возврата, а также напряже-
ние срабатывания реле. Для замеров следует пользо-
ваться миллиамперметром со шкалой 300—500 ма клас-
са 0,2—0,5 и высокоомным вольтметром со шкалой 1—
5 в.
Для реле ЭТ-520 ток срабатывания при положении
указателя на риске шкалы (рабочая точка реле) должен
находиться в пределах 0,222—0,228 а. Напряжение сра-
батывания при синусоидальном питании должно быть
1,5—1,6 в. Коэффициент возврата по току должен рав-
няться примерно 0,85. При отклонении параметров
ЭТ-520 от указанных реле необходимо отрегулировать
согласно рекомендациям, данным в [Л. 7].
Ток срабатывания реле РТ-40 на рабочей уставке дол-
жен быть равен 0,17 а с возможным отклонением в мень-
шую сторону на 0,01 а. При подведении к обмотке реле
синусоидального напряжения, равного 3,6 в, реле долж-
но срабатывать; допускается отклонение напряжения
срабатывания в меньшую сторону на 0,1 в. Коэффици-
ент возврата реле РТ-4Ю должен быть 0,85. При откло-
нении параметров РТ-40 от указанных выше реле регу-
69
лируется в 'соответствии с рекомендациями, данными
[Л. 8].
Проверка исправности НТТ. Об исправносп
магнитопровода, отсутствии обрывов и витковых замык.
ний в первичных и вторичной обмотках НТТ, а также
правильности выполнения короткозамкнутой обмот i
можно судить по характеру зависимости между током
первичных обмотках НТТ и напряжением на зажимг
исполнительного реле.
Зависимость между первичным током /п и вторич
ным напряжением на реле Ц, снимают по схеме на ри
24,а до насыщения сердечника НТТ. Насыщение харак
теризуется тем, что напряжение Up, достигнув макси-
мальной величины, становится постоянным, несмотря на
дальнейшее увеличение первичного тока. У реле РНТ на-
сыщение НТТ наступает при токах в первичных обмот-
ках, равны:; примерно 4.5—5 /СР.
Чтобы график зависимое! .1 Up от 1п был пригоде
для оценки исправности НТТ при любых уставках на ре-
ле, по горизонтальной оси откладывают не ток, а и. с.
Fn, подсчитываемую путем умножения величины ток;
на число включенных витков первичной обмотки.
Вольтметр, используемый для замеров Бр, должен
иметь внутреннее сопротивление не менее 1 000 ом на
пределе 2—3 в. Снятие характеристик проводится в сле-
дующем порядке.
Якорь исполнительного реле заклинивают в отпав
шем положении. На рабочих обмотках устанавливаю
максимальное число витков. Поочередно в каждую ра-
бочую обмотку подают ток, плавно регулируемый движ-
ком автотрансформатора АТ в пределах 0—5 /ср. Для
значений тока 0,5; 1; 2; 3; 5 1ср измеряют Up и строят
характеристики зависимости Up от Fn .
Характеристики снимаются как при замкнутой, так
и разомкнутой короткозамкнутой обмотке. При правиль-
ной взаимной полярности wK. з и wK. 3 и при любых устав-
ках (А—А; Б—Б; В—В; Г—Г пли RK. 3 от 0 до 10 ом)
характеристики располагаются несколько ниже, чем при
разомкнутся короткозамкнутой обмотке.
На рис. 24,6 показаны примерные зависимости Бр от
для реле РНТ-562 и РНТ-563 (напряжения измеря-
70
лись автометром типа Ц-315), на рис. 24,<з—для оеле
РНТ-565—РНТ-567.
Рис. 24. Снятие характеристик
зависимости между первичным
током и вторичным напряже
нием на НТТ.
а—испытательная схема; б —
характеристики реле РНТ-562,
РНТ-563; в — характеристики
реле РНТ-565—РНТ-567; 1—
короткозамкнутая обмотка ра-
зомкнута 2 — короткозамкну-
тая обмотка замкнута.
Оценку исправности магнитной системы и обмоток
реле можно осуществить сравнением характеристик, сня-
тых при крайних уставках на короткозамкнутой обмотке
А—А и Г—Г или RK. з = Ю ом и/?и.3 =0.
По характеристике зависимости Up от Fn судят так-
же о надежности работы реле при коротких замыканиях
в защищаемой зоне, поскольку отношения напряжений
Up при 2; 3; 5 /ср к напряжению Up при токе срабаты-
71
вания /ср примерно пропорциональны отношениям т>,
ков h в исполнительном реле при тех же кратностях (2
3; 5 /ср ) к току /2 в условиях срабатывания.
У исправных, правильно настроенных реле коэфф
циенты надежности (см. § 3) должны быть’
, Рр (-> / ср) , ,,
kH — —у-,-----—не менее 1,2;
РрЦср)
, Пр (5/ср)
kK =—ту------— — не менее 1,35.
ир и СР)
Б практике, однако, при правильной регулировке ис-
полнительного реле имели место отклонения в меньшут
сторону коэффициентов надежности kH и от значе-
ний, гарантируемых заводом. Б отдельных случаях у ре-
ле РНТ-565, РНТ-566 /?н не превышал значения 1,2—
1,25. Указанные отклонения могут быть объяснены несо-
ответствием параметров магнитопровода техническим
условиям.
На тех экземплярах реле, у которых отмечен указан-
ный недостаток, допускается снижение на 5—7% тока
срабатывания реле РТ-40 (^до 0,16 а), н. с. срабатыва-
ния реле должна при этом остаться равной 100 ав, чтэ
обеспечивается изменением величины сопротивления R,
(см. ниже).
Важно иметь в виду, что сравнивать полученные пр 5
данной проверке зависимости с типовыми и снятыми пр i
ранее проводившихся проверках можно только в том
случае, если они снимались однотипными приборами
(например, тестером ТТ-1, авометром Ц-315). Объясня-
ется это тем, что форма кривой £7р сильно отличается
от синусоиды.
Проверка исправности короткозамкну-
той о б м о т к и. Доля участия короткозамкнутой обмот-
ки в трансформации тока /„ во вторичную обмотку НТТ
зависит от количества включенных витков секций и»к.3п
WK з (РНТ-562—РНТ-564) или от величины 3(РНТ-5Б5
—РНТ-567).
Проверка короткозамкнутой обмотки заключается б
замерах напряжений на секциях wK. 3, wK, З.и на их отпай-
ках при разомкнутом контуре короткозамкнутой обмот
ки. Проверка производится по схеме рис. 24,а.
72
На реле, у которых уставки регулируются отпайками,
я размыкания контура короткозамкнутой обмотки
снимаются штепсельные винты, предназначенные для
включения отпаек. В одну из первичных обмоток с пол-
ным числом витков подается ток /п (2 т-2,5) /ср и за-
меряются напряжения между общей точкой секций wi3
и ы'к.з (вывод Р) и всеми отпайками. У исправного реле
на одноименных отпайках секций w Е,3 и о» к.з напряже-
ние должно быть примерно одинаковым, а при передо
де от отпаек А—А к отпайкам Г—Г напряжения возра-
стают (отпайки и выводы реле на рисунке не показаны).
На реле с плавной регулировкой уставок коротко-
замкнутой обмотки контур размыкают на выводе 9. При
исправных и правильно включенных короткозамкнутых
обмотках на секциях пук. , и щк.3возникают примерно оди-
наковые напряжения, а напряжение в рассечке на вы-
воде 9 будет равно примерно двойному напряжению од-
ной из секций. Так, при подаче в первичную обмотку РНТ
тока, соответствующего 3 Fcp (300 ав) на секциях
и Шк.з напряжение 9—10 в, а в рассечке на выводе 9 со-
ставляет 18—19 в.
Для замеров пригоден вольтметр с большим внутрен-
ним сопротивлением (не менее 1 000 ом на 1 в) и с пре-
делами шкалы 0,5—30 в.
Настройка и проверка первичных па-
раметров реле РНТ. На первичных обмотках реле
устанавливается полное число витков. На короткозамк-
нутой обмотке регулируется величина RK3 или включа-
ются отпайки, выбранные при расчете уставок защиты
[для правильной установки величины RK. 3 контур корот-
козамкнутой обмотки должен быть разомкнут на зажи-
ме 9 (см. рис. 16—18).
При питании первичных обмоток синусоидальным то-
ком измеряют первичный ток срабатывания и подсчиты-
вают и. с. срабатывания реле (/<.,, ^уст. м) Измерение /ср
иподсчет Др производят для каждой первичной обмотки
отдельно.
У реле РНТ-562 и РНТ-563 н. с., срабатывания долж-
на быть равна 60 ав. Допустимое отклонение н. с. сра-
батывания ±2 ав. При большем отклонении от нормы
необходимо изменить вторичный ток срабатывания реле
/сР. т. е. подрегулировать в допустимых пределах (0,222
73
—0,228 а> гок срабатывания исполнительного орг;.
ЭТ-5'20. После регулировки исполнительного о;
вновь проверяется и. с. срабатывания РНТ,
У реле PHT-5G4—РНТ-567 в. с. срабатывания дол .
на быть равна 100 ав. Точная установка н. с. срабаты
вания у реле указанных типов возможна путем регули-
рования величины сопротивления Цш. Но такая регул,
ровка допускается только в том случае, если параметр
исполнительного органа (ЭТ-520 у реле РНТ-564
РТ-40 у реле РНТ-566—РНТ-567) находятся в указаннь
выше пределах, за исключением случая, когда коэфф
циент надежности klt оказался ниже допустимого (с.
выше).
Для проверки работы реле на заданной уставке ште
сельными винтами устанавливают расчетные числа вит-
ков первичных обмоток. Измеряют токи срабатывания
реле поочередно для всех плеч дифференциальной за-
щиты (токи срабатывания реле обратно пропорциональ-
ны числу витков первичных обмоток, включенных в соот-
ветствующее плечо защиты):
/ — F / zv
1 г р - 1 ср' •
Подсчитываются н. с. срабатывания для каждого пле-
ча, величины которых должны быть в норме, если наст-
ройка исполнительного органа при полных числах вит-
ков рабочих обмоток была произведена правильно.
Отклонения токов срабатывания от расчетных вели-
чин не должны превышать ±5%. Если отклонение /с,
превышает 5%, допускается изменить уставку на обмот
ках данного плеча на 1—2 витка. При этом обязательно
следует оценить расчетом, не оказалась ли точность вы
равнивания токов в плечах выше допустимых пределов
±5%. При недопустимом повышении небаланса из-за
неточности выравнивания токов в плечах следует оста-
вить расчетные витки.
При проверке первичного тока срабатывания длч
предотвращения разброса из-за наличия у НТТ широкой
петли гистерезиса ток в первичных обмотках реле РНТ
следует изменять плавно и в одну сторону, т. е. повы
шать при измерении величины тока срабатывания и по-
нижать при измерении тока возврата. Замеры токов сра-
батывания и возврата производят 2—3 раза, в протокол
вносят среднее показание.
74
Проверка работы контактов. Проверяется
однократность замыкания и размыкания, отсутствие виб-
рации и искрения на контактах реле при подаче в пер-
вичные обмотки тока в пределах (1,'05н-5) /ср.Проверка
работы контактов при больших токах не требуется
’так как величина вторичного тока, поступающего в об-
мотку исполнительного реле, ограничивается насыщени-
ем НТТ.
Практически величина вторичного тока в исполни-
тельном органе не может превосходить 0,32—0,35 а у ре-
Le РНТ-562—РНТ-564 и 0.22—0,25 а у реле РНТ-565—
^НТ-567.
Работу контактов следует проверять как при плавном
подъеме первичного тока, так и при подаче токов разной
величины толчками.
Предварительная регулировка контактов и устране-
ние вибрации производятся при снятом с контактов опе-
ративном токе. При окончательной проверке работы кон-
такты реле должны замыкать и размыкать цепь нагруз-
ки, на которую они нормально работают в схеме за-
щиты.
Рекомендации по устранению вибрации и нечеткой
работы контактов реле ЭТ-520 приведены в [Л. 7]. У ре-
ле РТ-40 предусмотрено амортизирующее устройство,
снижающее вибрацию контактов [Л. 8].
Чтобы сердечник НТТ после отключения тока не ос-
тался намагниченным, по окончании проверки работы
контактов в первичные обмотки подают ток, равный
(4—5) /ср, и затем плавно снижают его до нуля. Отклю-
чать напряжение с испытательной схемы нужно в мо-
мент, когда ток в реле равен нулю.
При проверке работы контактов большие токи, пре-
вышающие пределы термической устойчивости первич-
ных обмоток, следует подавать кратковременно во избе-
жание перегрева обмоток.
Повторный осмотр и проверка рабочей
уставки. По окончании регулировки и проверки реле
необходимо зачистить контакты, повторно проверить
крепление и положение спиральной пружины, контактов,
упоров, затяжку всех винтов и гаек, штепсельных
винтов. Закрыть реле кожухом и вновь проверить
ток срабатывания. По окончании проверки реле плом-
бируется.
75
д) Проверка отстройки реле РНТ
в дифференциальной защите
трансформатора от бросков
намагничивающего тока
Поскольку ток небаланса, обусловленный бросками
намагничивающего тока, не поддается точному расчету
требуется опытная проверка надежности отстройки рел\’
РНТ от этого вида небаланса.
Защищаемый трансформатор многократно (5—10
раз) включается под напряжение, при этом ведется на-
блюдение за контактами реле. В момент постановки
трансформатора под напряжение подвижный контакт-
ный мостик реле не должен замыкать неподвижные кон-
такты. Если наблюдалось, хотя бы однократно, вздраги-
вание контактного мостика, необходимо на короткозамк-
нутой обмотке реле изменить уставку так, чтобы улуч-
шить отстройку от апериодической составляющей и пов-
торно проверить надежность отстройки реле от бросков
намагничивающего тока.
9. ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ
ВКЛЮЧЕНИЯ ТОКОВЫХ ЦЕПЕЙ
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ЗАЩИТ
При новом включении, а также во всех случаях, когда
производились отсоединения или переключения хотя 'бы
в одном плече токовых цепей, необходима полная про-
верка исправности и правильности включения токовых
цепей дифференциальной защиты. Исключение состав-
ляют случаи, когда токовые цепи разрывались только на
испытательных блоках. После восстановления токовых
цепей посредством рабочих крышек испытательных бло-
ков вместо полной проверки токовых цепей достаточно
убедиться в том, что во вторичных цепях всех трансфор-
маторов тока, включенных в схему защиты, и в обмотках
дифференциальных реле проходят соответствующие гоки.
Наиболее полноценным, наглядным и
простым способом проверки правильно-
сти сборки токовых цепей дифференци-
альных защит является проверка первич-
ны м т о к о м нагрузки.
Для получения при проверке защиты под нагрузкой
76
четких результатов необходимо на всех присоединениях,
токовые цепи которых включены в дифференциальную
защиту, создать нагрузку с токами не менее 15—20%
номинальных. Если создание нагрузки с достаточными
для проверки величинами токов затруднительно, приме-
няют искусственные способы создания первичных токов,
позволяющие проверить исправность цепей защиты. Так,
дифференциальную защите генератора или сборных шин
можно проверить током короткого замыкания путем
подъема возбуждения генератора на закоротку до по-
лучения тока, близкого к номинальному току генератора.
Эффективна проверка защиты током короткого замы-
кания при и ’танин от постороннего источника.
Существует также ряд косвенных способов проверки
исправности токовых цепей дифференциальной защиты.
Однако все эти способы являются не окончательными,
предварительными, требующими последующей обяза-
тельной проверки первичными токами.
Ниже на примере дифференциальных защит
трансформаторов и автотрасформаторов
рассмотрены различные способы проверки правильности
включения токовых цепей.
а) Проверка первичным током нагрузки. Для провер-
ки токовых цепей дифференциальной защиты первичным
током нагрузки силовой трансформатор (автотрансфор-
матор) включается под нагрузку так, чтобы токи прохо-
дили во всех вторичных токовых цепях, включенных в
схему защиты. Полная проверка включает в себя заме-
ры величин и снятие векторных диаграмм токов в каж-
дом плече защиты; построение и анализ векторных диа-
грамм токов; замеры напряжений небаланса на обмот-
ках исполнительных органов реле PIIT и тока небалан-
са в нулевых проводах токовых цепей и в нулевом про-
воде дифференциальной цепи.
Измерение напряжений небаланса на обмотках ис-
полнительных органов или токов небаланса, проходящих
в реле, позволяет сразу же оценить правильность выпол-
нения схемы токовых цепей и определить, не допущена
ли ошибка при соединении трансформаторов тока или
при выборе их коэффициента трансформации, или числа
витков первичных обмоток реле РЫТ. Ошибка сразу же
выявится, так как приведет к увеличению тока небалан-
са. Однако установить точно, какая ошибка допущена,
только на основании измерений токов небаланса нельзя.
Для этого нужно измерить токи в плечах запи
снять векторные диаграммы.
Снятие векторных диаграмм и измерение токо
баланса взаимно дополняют друг друга, благодаря
обеспечивается более полноценная проверка.
Векторные диаграммы токов наиболее удобно и бьк i
ро снимаются с помощью вольтамперфазоиндикаторг
ВАФ-85. Схема прибора показана на рис. 25. В качест-
ве измерительного прибора 11П применен магнитоэле.-:
трический прибор типа М494. Для измерения малых то-
ков от 0 до 250 ма переключатель 77] ставится в поло-
жение «ль4», измеряемый ток подается на зажимы, обо-
значение* 1Олъ4, 50мД, 25О.Ч.1. Трансформатор Гр/слу-
жит для уменьшения входного сопротивления прибор
а отводы от его первичной обмотки—для переключени
78
прибора на разные пределы измерен;й. Вторичная об-
мотка Тр1 питает измерительный прибор 11П через гер-
маниевые выпрямители Bi и В2. Сопротивление явля-
ет гя нагрузкой выпрямителя; с него снимается напря-
жение, подаваемое па прибор. Сопротивления г2 и г]3
служат для заводской подгонки прибора, конденсаторы
С8 и Cs пропускают переменную составляющую в не-
проводящий полупериод. Выпрямитель работает ко схе-
ме двухполуперподного выпрямления.
Для измерения больших токов переключатель /7.
ставится в положение «7, L'». Провод, по которому про
ходит измеряемый ток, охватывается губками токоизме-
рительных клещей ТК. Переключателем 77:; выбирается
нужный предел измерений. Переключатель П2 ставится
в положение «величина». Токоизмерительные клещи яв-
ляются обычным трансформатором тока с разъемным
сердечником, у которого первичной обмоткой служит
провод с измеряемым током. Сопротивления гз, г4, r3, rt
служат нагрузкой вторичной обмотки 77<. Напряжение,
снимаемое с этих сопротивлений, выпрямляется выпря-
мителем В3 и подается на прибор.
Конденсатор С7 пропускает переменную составляю-
щую в непроводящий полупериод; сопротивления г12, г14
и конденсатор С5 служат для заводской подгонки при-
бора. При измерении напряжение подается па зажимы
1«С» и отмеченный звездочкой; переключателем 774, ру-
коятка которого совмещена с рукояткой Пг, выбирается
предел измерений. Добавочные сопротивления г7, т8, г9,
По, /ц служат, как и у обычного вольтметра, для изме-
нения пределов измерений. Переключатель П2 остается
в положении «величина».
Для измерения угла сдвига между векторами напря-
жения, поданного на статор сельсина (Дав), и любым
другим вектором тока или напряжения на зажимы А, В,
С подается трехфазное напряжение величиной 127—
220 в. Сельсин С, работающий в качестве индукционно-
го фазорегулятора, имеет трехфазный статор .и одно-
фазный ротор. От ротора сельсина питается обмотка по-
ляризованного реле МВ, выполняющего роль механиче-
ского выпрямителя — его контакты в течение одного по
лупериода замкнуты, в течение следующего полуперио-
да разомкнуты.
При измерении угла между напряжением Дав и
током провод, по которому проходит ток, охватывается
79
клещами. Переключатель 773 ставятся в положение,
ответствующес величине тока. С сопротивлений г,,—г
или гз—Hi напряжение подается через контакты МВ 4.
измерительный прибор ИП. Переключатель П2 ставит,,
в положение «Фаза», переключатель П\ — в положение
«/, И».
Ось ротора имеет лимб с тормозом. При отпущении
тормозе сельсин является обычным индукционным у\
зателем чередования фаз и при правильном чередова-
нии его ротор вращается по часовой стрелке. Если л.
ротор сельсина затормозить и поворачивать с помощью
лимба относительно статора, то сельсин будет работал:,
как фазорегулятор и изменять сдвиг фазы напряжен.?-
ла обмотке реле МВ относительно напряжения питании
статора.
Отсчет углов производится относительно напряжен-
б/дв При изменении сдвига фазы напряжения на об-
мотке реле МВ относительно напряжения, подаваемой
на прибор ИП, изменяется средняя величина выпрямл?,
кого напряжения, а следовательно, и показания при-
бора.
Таким образом, прибор является указателем сдвиг,
фаз между напряжением на зажимах А, В и током, щ
данным на зажимы s , /. Напряжение питания, пода:
ное на зажимы А, В, С, должно быть синхронно с током,
фаза которого измеряется.
При замерах токов и снятии векторных диаграмм
включение приборов можно производить либо в плечи
токовых цепей на сборке зажимов панели защиты, ли-
бо в дифференциальные цепи (последовательно с пер-
вичными обмотками реле РНТ) с поочередной подачей
токов от каждого плеча путем закорачивания и отсое-
динения токовых цепей других плеч.
При снятии п построении векторных диаграмм необ-
ходимо соблюдать условие, согласно которому прове-
ряющий выбрал положительные направления токов
плечах защиты. Обычно положительные направлен!!
токов в плечах принимаются от трансформатора тока з
реле. В соответствии с этим сторона токоизмерительных
клещей ЕАФ-85, обозначенная звездочкой, при сняти.
векторных диаграмм должна быть всегда обращена
сторону трансформаторов тока.
Порядок снятия векторной диаграммы токов следу:
дций.
30
Зажимы прибора ВАФ-85, обозначенные А, В, С, при-
соединяются к зажимам цепей трансформатора напря-
жения или любого другого синхронного источника на-
пряжения.
Переключатель П2 ставится в положение «фаза», пе-
реключатель Hi — в положение «/, U». Отпускается
тормоз и по вращению лимба проверяется порядок чере-
дования фаз; при правильном чередовании лимб враща-
ется по часовой стрелке. После проверки чередования
фаз лимб останавливается тормозом.
Собирается вторичная цепь клещей с соблюдением
полярности: ножки вилок, отмеченные звездочкой, встав-
ляются в гнезда, отмеченные таким же знаком. Пере-
ключатель П3 устанавливается в положение «1А» или
«5А» в зависимости от того, в цепях каких трансформа-
торов тока производятся измерения — с номинальным
вторичным током 1а или 5а. Клещами (звездочкой в
сторону трансформаторов тока) охватывается провод,
приходящий к панели от трансформаторов тока, напри-
мер провод фазы А.
Прибор показывает какую-то величину. Вращением
лимба стрелка прибора подводится к нулю. Лимб следу-
ет вращать в такую сторону, чтобы направления пово-
рота лимба и стрелки прибора были одинаковыми; на-
пример при вращении лимба против часовой стрелки
стрелка прибора должна двигаться справа налево. Уста-
новив стрелку прибора на нуль, отсчитывают угол сдви-
га фаз между напряжением Uав и током фазы А по
числу делений шкалы лимба, указываемому отметкой—
«110» или «220».
В зависимости от величины напряжения, поданного
на сельсин, ПО или 220 в угол по шкале определяется
по отметке «ПО» или «220» соответственно. В данном
примере (рис. 26, а) угол отсчитывается по отметке
«НО» .и равен 30°. Векторная диаграмма для данного
случая (рис. 26, в) показывает, что ток /а отстает от на-
пряжения Пдв на угол 30°. Если при установке стрел-
ки прибора на нуль лимб окажется в положении, указан-
ном на рис. 26,6, то это значит, что ток опережает на-
пряжение, чему соответствует векторная диаграмма на
рис. 26, а.
На рис. 27, о показаны принятые положительные на-
правления токов в плечах и в дифференциальных цепях
защиты трехобмоточного трансформатора. Поскольку
«1
К панели защиты
Рис. 26. Схема включения прибора ВАФ-85.
82
isciwjyp^p)
i'1Awp
i'sefanyp+wp)
ia>(wsyp+ wp>
i'iswp
i^2A(wIyp* Wp)
—г a (wiyp+wp^
1за( ip Byp +w p >
^i'ic wp
fgB ( wlyp ' WP)
6)
Рис. 27. Проверка дифференциальной защиты током на-
грузки.
а — схема защиты; б — векторная диаграмма намаг-
начивающих сил, создаваемых токами, проходящими
в плечах защиты.
8®
вторичные токи нескомпенсировапы по величине, векто-
ры строятся не по токам, а по н. с.:
Плечо н. с.
I . I1 w9
П . . . I \ (ш, yp-i-wp)
Ш / 3 («'ll ур +Wp)
При правильном включении токовых цепей дифф|.
/ренциальной защиты геометрическая сумма и. с. для
каждой фазы должна равняться нулю:
/! + Д (а-1 ур + щр) +Zз (а'п ур + -и'р) = 0.
Векторная диаграмма, построенная по и. с. для при-
веденного примера, показана на рис. 27,6.
Измерение токов небаланса производится в полно-
стью собранной схеме миллиамперметром, имеющим со-
противление не больше 0,5—4,0 ом. Для измерений при-
годен миллиамперметр прибора ВАФ-85, у которого на
пределе 50 ма сопротивление прибора составляет 4 ом.
Миллиамперметр должен включаться на зажимы
11—12 при снятой перемычке, установленной между
этими зажимами.
Измерение напряжения небаланса производится на
зажимах 19—11 реле РНТ с помощью вольтметра, имею-
щего внутреннее сопротивление не менее 1 000 ом на 1 в
и шкалу, позволяющую измерять минимальные напря-
жения 0,05—0.1 в. Для этой цели также можно исполь-
зовать ВАФ-85, имеющий на всех пределах, в том числе
и на шкале 1 в, входное сопротивление 2 500 ом на 1 в.
При правильном соединении токовых цепей защиты н
•правильном выборе коэффициентов трансформации
трансформаторов тока .и витков первичных обмоток РНТ
токи и напряжения небаланса на обмотках исполнитель-
ных реле должны быть во много раз меньше тока и на-
пряжения срабатывания РНТ.
Напряжения срабатывания у реле РНТ-562—РНТ-564
равно 1,5—1,56 в, а у реле РНТ-565—РНТ-567 — 3,5—
3,6 в.
Чтобы оценить величину небаланса при новом вклю-
чении защиты, нужно его сравнить с небалансом на ре-
ле другой такой же защиты, о которой заведомо извест-
но, что она включена правильно. При последующих пре-
84
верках защиты напряжения небаланса сравнивают с ве-
личинами, полученными во время предыдущих проверок.
Следует при этом помнить, что сравнивать небалансы
можно при нагрузках, близких друг к другу по величине.
В дифференциальных защитах трансформаторов и
автотрансформаторов с регулированием напряжения под
нагрузкой положение переключателя ответвлений влия-
ет на величину небаланса: минимальный небаланс обыч-
но получается при среднем положении переключателя,
максимальный — при крайних положениях.
б) Проверка цепей защиты током короткого замыка-
ния. Достаточный для проверки защиты первичный ток
может быть получен путем установки с одной из сторон,
трансформатора трехфазной закоротки и подачей с дру-
гой стороны пониженного напряжения.
Ток, проходящий по обмоткам трансформатора, оп-
ределяется из выражения
Т _ Спит
* ТО. К. 3 .. Z-—7—“7 С )
I 3 (zniir+^jp)
где Um„ — линейное напряжение питающей сети на вы-
водах проверяемого трансформатора: znI1T — сопротив-
ление источника питания до выводов силового трансфор-
матора, защита которого проверяется, приведенное к на-
пряжению источника питания (ом!фазу}\ z.rp — сопро-
тивление проверяемого трансформатора, определяемое
из выражения
Ск' %
т₽ = 100Р„ ’ ом1$азУ’
где UH — номинальное напряжение обмотки трансфор-
матора, к которой подается питание, ке; Рп — номи-
нальная мощность трансформатора, Мест, ек — напря-
жение короткого замыкания, %.
Для того чтобы при проверке не превысить номиналь-
ного тока проверяемого трансформатора, необходимо
соблюдать следующее условие:
^Л1ИТ —
% С,
юо
При проверке от мощного источника питания ток
можно определять по упрощенной формуле, не учитывая
Z
*-пит-
Ар. К. 3
{/пит
j/~ 3 zrp
to*
В качестве источника питания при испытании защ:]
ты током короткого замыкания может использоваться
генератор, работающий с пониженным током возбужде-
ния, или трансформатор собственных нужд. Например,
для проверки цепей дифференциальной защиты транс-
форматора 15 Мва; 38,5/10,5 кв; 225/827 в; ек = 8,2%
схемой соединения обмоток У /А -11 можно использо-
вать трансформатор 320 ква; 6,3/0,23 кв; 29,4/805 а-.
А-= 5,5%.
Проверим возможность использования трансформа
•тора 320 ква расчетом.
На защищаемом трансформаторе установлены трансформаторь
-тока 300/5 — со стороны 38,5 кв и 1 000/5 — со стороны 10,5 кв.
Для получения у проверяемого трансформатора тока коротко-
го замыкания, равного по величине номинальному току, напряже-
ние питания должно быть:
а) при установке закороткн на стороне 10,5 кв
8.2
£7пит = 38,5 — 3,16 /.в,
100
б) при установке закороткн на стороне 38,5 кв
8 2
17ппт = —“ 10,5 = 861 в.
Из расчета видно, что для получения достаточных для провер-
ят защиты вторичных токов закоротку целесообразно устанавлпват:
<на стороне 38,5 кв. а на обмотку
10,5 кв подавать питание 0,23 ке
от трансформатора 320 ква
по схеме, показанной и:
рис. 28.
При этом в обмотках
10,5 кв проверяемого транс-
форматора и 0,23 кв трансфор-
матора 320 ква будет прохо-
дить ток, рассчитанный по вы-
ражению
>10,5 = ^пит ^пит. тр
1^3 ( ^ПИТ. тр“^псп. тр ’
Рис. 28. Схема проверки токо-
вых цепей дифференциальной
защиты трансформатора током
короткого замыкания от транс-
форматора собственных нужд.
'36
где 2пит. тр — сопротивление трансформатора 320 ква, от которого
подается на схему питание; zIICn тр — сопротивление трансформато-
ра, защита которого проверяется.
Сопротивления обоих трансформаторов должны быть приведе-
ны к напряжению питания 6,3 кв; ip — коэффициент трансфор-
мации питающего трансформатора 320 ква;
Подставим числовые значения в выражение тока короткого за-
мыкания:
6 300
1,73(6,8-1-452)
6,3
----- = 217 а.
0,23
Ток на стороне 38,5 кв
">о с; 10,0
;38,5 = 217 -----= 59 2 а
к-3 38,5
Вторичные токи в цепях защиты:
а) на стороне 1'0,5 кв
1^1 = —217 1,С80
к-3 1 000/5
б) на стороне 38,5 кв
Полученные вторичные токи достаточны для проверки защиты.
Поскольку номинальный ток трансформатора 320 ква больше
тока, получаемого цри проверке защиты (217 а<805 а), применение
такого трансформатора в проверочной схеме вполне допустимо.
Рассмотренный вариант проверки токовых цепей тре-
бует относительно трудоемких операций по прокладке
кабелей и установке закороткн на сравнительно боль-
шой ток. В ряде случаев возможна проверка защиты
малыми токами короткого замыкания, получаемыми пу-
тем подачи на выводы высшего напряжения проверяемо-
го трансформатора напряжения 380 в. При этом пита-
ние подается непосредственно от близко расположенной
сборки. Закоротка устанавливается со стороны низшего
напряжения трансформатора.
На трехобмоточных трансформаторах закороткн це-
лесообразно устанавливать одновременно на двух сто-
ронах.
87
Поскольку токи при проверке защиты указнным спо-
собом относительно невелики, это может вызвать затруд-
нения при снятии векторных диаграмм. Для повышения
чувствительности прибора ВАФ-85 наматывают на маг-
нитопровод измерительных клещей несколько витков
вспомогательного провода. По мере необходимости про-
вод может наматываться до заполнения окна, но так,
чтобы магнитопровод клещей не размыкался. Показания
прибора при этом увеличивают
Рис. 29. Проверка токо-
вых цепей дифференци-
альной защиты транс-
форматоров уравнитель-
ным током.
ся пропорционально числу намо-
танных витков провода, включае-
мого в рассечку токовой цепи на
измерительных зажимах.
в) Проверка защиты создани-
ем уравнительного тока между
параллельно включенными транс-
форматорами. При наличии на
подстанции двух параллельно
работающих трансформаторов
с регулировкой коэффициента
трансформации, для проверки за-
щиты можно использовать урав-
нительный ток, проходящий при
параллельной работе трансфор-
маторов с разными коэффициен-
тами трансформации (рис. 29).
Величину уравнительного тока можно определить из
следующего выражения:
/у =
б'п— Ui
где (7Т1, Ul2 —фазные напряжения на выводах транс-
форматоров на стороне НН.
Выразим UT1 и UT2 в долях номинального напряже-
ния
^т1 -- /?1 ^НОМ’ ^Т2 -- ^2 Д|1ОМ •
Сопротивления трансформаторов, выраженные через
ек, равны:
zT
ек
100/н
88
Подставив значение zT в выражение /у! получим:
C/ц — Uj2
<?К1 U 11 ^К2 ^Т2
100/П1 100/н;
Для трансформаторов с одинаковыми ек и Z„ урав-
нение примет следующий вид:
, 100 (£Л„—CTS) f
у <?K(6/.i + t/T2)
подставляя UA — /?i £7„ом и t/,2 = t/i;0M , получаем:
100 Л-3) Z„
ск (kx+k2)
Пример. Определить, на каком ответвлении следует устано-
вить переключатели для создания необходимого уравнительного
тока при проверке защиты параллельно включенных одинаковых
трансформаторов мощностью по 20 Мва 11О±2Х2,бс/о/1О,5 кв, ек=
= 11,6%.
Для проверки защиты уравнительный ток (0,2—0,3)/н является
достаточным.
При установке переключателя ответвлении на одном из транс-
форматоров в среднее положение (fci=l), а на втором в крайнее
верхнее положение +5% (/22=0,95) 'уравнительный ток по выра-
жению (27) будет равен:
Такой уравнительный ток достаточен для проверю: защиты.
89
ПРИЛОЖЕН!-:
Образец паспорта-протокола дифференциальной
защиты, выполненной на реле РНТ
Районное управление ....
Предприятие ....................
Защищаемый объект ....
1. Паспортные данные
Тип реле На какой панели уста- новлено ^ном, 6 'ном, а Обозначение по схеме Назначение
Защита выполнена по схеме № . . .
2. Заданные уставки
Присоединения, подклю- чаемые к обмотке № ... Присоединения, подключаемые к обмотке Ла . . . Присоединения, подключаемые к обмотке № ... /?К.З 11111 отпайка к.з. обмоток
Е- 'ср. нерв , а а --чО н Лр, перв, а сз е «Г ^ср.перв., а с
Примечание .............................................
Уставки заданы..........................................
90
Примечая и е. /ср — заданный вторичный ток срабатывания;
®раб —число витков рабочей обмотки реле РНТ, наименьшее из
трех расчетных выражений 100(60)//ср.
4. Проверка выполнения монтажа панели
Выполнение монтажа и состояние маркировки про-
верено в пределах панелей №... и кабельных связей
между указанными панелями. Монтаж соответствует
схемам №...
5. Проверка механической части реле и вспомогательных
устройств
Проведена ревизия всех элементов защиты. Состоя-
ние реле и ВУ удовлетворительное.
Примечания: Изоляция всех цепей относительно панели ис-
пытана напряжением переменного тока 1 000 в (мегомметром
2 500 в) в течение 1 мин.
2. Измерено сопряжение изоляции 7?пз, Мом.
91
7. Проверка электрических характеристик реле РНТ
Проверка однополярных зажимов рабочих (уравни-
тельных) обмоток и к. з. обмоток.
Фаза . . . .1 В С
Обмотка .... .№ 1 №.. №..№ 1 №.. №..№ 1 №.. №.
Однополярные вы-
воды ... 1 1 1
Проверена однополярность выводов к. з. обмотки:
выводов А, Б, В, Г относительно вывода 9, выводов Б,
В, Д относительно вывода А, выводов В, Г относительно
Б и В относительно Б.
8. Проверка реле РТ-40 (ЭТ-521) при питании, подведенном
к выводам 10—11
Положение указателя на шкале На рабочей отметке На отметке На отметке
Фаза t/cp. 8 /ср. Л /в. « /ср. а
А
В
С
Примечание. Перемычка 11—12 снята.
9. Проверка первичного тока срабатывания, тока возврата,
работы контактов и времени срабатывания РНТ
Фаза Измеряе- мая вели- чина Обмотка № . . . Обмотка №... Обмотка №... S с м о Сц к & X «со
Включена отпайка Включена отпайка Включена отпайка контакт 1.05 /с срабаты /р =
Все витки .... Все витки Все витки Работа токе от Время РНТ nj
Отпайки («К.З -) к. 3. обмотка разом- кнута Отпайки 1Ь’к. 3 . . . . (*к.з - ) Отпайки ®к.з (Кк.з--)
А В С /гр» # /в» а /ср» & /в» ср» а 4, а
10. Проверка коэффициента надежности реле РНТ
Фаза /Тр при /ср 17р при 2/ср , £р2£ср “ Ц,/ср /Тр при 5 /Ср п ^5 1 ср /?„— Ч-/СР
А
В
С
93
11. Проверка потребления устройства РНТ
Обмот- ка Вклю- чена отпайка Пита- ние подве- дено к выво- дам Ток, а Фаза
Л В С
U, в Р, в-а и, в Р, в-а и, в Р, в-а
Примечание
12. Проверка электрических характеристик реле,
входящих в схему защиты
Обозначение реле на схеме . .
Номер протокола проверки . . .
Обозначение реле по схеме . . .
Номер протокола проверки . . .
Примечание .............................
Проверка защиты в собранной схеме.
13. Проверка взаимодействия реле защиты
Проверено взаимодействие реле защиты замыканием
их контактов от руки при напряжении оперативного то-
ка £7ВОМ и 80% [Уном.
Взаимодействие реле соответствует принципиальной
схеме №...
14. Проверка с входных зажимов панели тока срабатывания
реле РНТ
Присоединение Фаза Обмотка № Отпайка Ток подан на зажимы панели (ИБ) /ср> я
Примем А В С я в с А В с а н и е Отпайка к. 3. обмОТО! или Дк 3: А .... в . •»
С . . .
94
15. Проверка времени срабатывания защиты
Время срабатывания защиты.
16. Проверка действия защиты на отключение
выключателей, взаимодействия с другими защитами,
автоматикой и действия сигнализации
Зашита опробована на отключение выключателей.
Проверка защиты током нагрузки
Дата проверки «.______»-------------19—г.
Схема первичных соединений ..................
Направление мощности: активной...............
реактивной ............
17. Измерение токов всех присоединений, векторные диаграммы
токов и ток (напряжение) небаланса в обмотках реле РНТ
Присоедин епие Л1срв» а 4.. л Угол между током и напряжением
л в с О л в с
Цепь обмотки Цепь обмотки Цепь обмотки Vs . Vs . Vs
Отсоединены токовые цепи присоединений Отсоединенные присоединения под- /но (^нб) во вторич. обмотке РНТ, ма, (в)
ключены по схеме к обмоткам № л в с
Токовые цепи полностью собраны
95
18. Последующие проверки
№ п/п. Произведена проверка по пунктам Вид проверки Замечания по проверке Дата и подписи проверявшего
Наладку защиты производили
Протокол наладки проверил
ЛИТЕРАТУРА
1- Дроздов А. Д., Платонов В. В. Реле дифференциаль-
ных защит элементов энергосистем. М., «Энергия», 1968.
2’ Чернобровое Н. В. Релейная защита. Госэнерго1издат.
1 УОо.
3. Беркович М. А. и Семенов В. А. Основы техники п
эксплуатации релейной защиты. М.. «Энергия», 1965.
4. В а в hji В. Н. Трансформаторы тока. М., «Энергия», 19'66.
5. Голубев М. Л. Аппаратура для проверки релейной за-
щиты и автоматики. Госэнергоиздат, 1962.
6. Крыж ановский О. Н. Инструкция по наладке, проверке
и эксплуатации дифференциальных реле типов РНТ-562 и РНТ-563
Госэнергоиздат, 1963.
7. Овчинников В. В. Электромагнитные реле тока и на-
пряжения. М., «Энергия», 1'965.
8- Жданов Л С., Овчинников В. В. Электромагнитные
реле РТ и PH. М., «Энергия», 1971.
?• Семенов В. А., Ши бенко Н. Ф. Проверка токовых
цепей дифференциальных защит трансформаторов и автотрансфор-
маторов. Бюро технической информации ОРГРЭС, 1964.
10. Руководящие указания по релейной защите Вып 3—5 Гос-
энергоиздат, 1961—1963. '
О 1 Л АБЛ Б Hill
Дре исловие .... ................. .
1. Принципы выполнения дифференциальных юковых
защит . ..... ...
2 Токи небаланса в дифференциальных защитах
3. Принцип действия насыщающихся трансформаторов
тока . . ................
1 4. Устройство и конструкция реле РНТ ......
5. Исполнения и основные технические данные реле РИД
разных типов ....
I 6 Расчет уставок и выбор числа витков первичных об-
моток реле РНТ . . ... -
7. Выбор уставок- на короткозамкнутой обмотке реле РНТ
8. Наладка реле РНТ . • ...
а) Оценка общего состояния реле и внешний осмотр
б) Внутренний осмотр, проверка и регулировка механи-
ческой части реле - •
в) Проверка изоляции
г) Настройка электрических характеристик реле .
Я.) Проверка отстройки реле РНТ в дифференциальной
защите трансформатора от бросков намапш-шваю-
/ щего тока ...
। 9. Проверка правильности включения токовых цепей диф-
ференциальных защит
Дриложение . ..............-
Литература . . ...
3
4
1 >
22
2.
39
48
62
65
66
66
6<
68
71.
76
90
90
•IlfIM (11 KH»Tl