/
Similar
Text
М.А.БеркоВuч
В. В .МолчаноВ
В. A.CelV'\eHo6
(t) (IJ ш
r meXHUKU
релеuноu
защumы
.М.А.Берко6uч
В. В .Молчано6
В. А.Семено6
CS ШШJ
meXHUKU
...., ""
релеу.НОU'
З8щumt>1
,;:
Изданне шестое, переработанное
н дополненное . ..
00
МОСКВА ЭНЕрrОАТОМИЗдАт 1984
I3БК 31.27-05
1348
УДК 621.316.925
ПРЕДИСЛОВИЕ
Ре u е н 3 е 11 т Л. И. СЭ8ОС1'{,ЯIIOВ
Создание новых .1IIIIИЙ электропередачи BblcoKoro п сверх-
BblCOKoro напряжении, электростанциЙ с аrреrатами боЛЬШОЙ МОЩ
ности. развитие ОСНОВных н распределительных сетей все ЭТО
чрезвычайно ус.лОЖНИ I}О упрюмеНl1е энерrосистемами В .аварI1ЙНЫ:Х
режимах. ОСНОВНЫМ звеном IIрОТlfвоавариfшоrо управления ЯВJlяетсн
релеЙная защита, обеспечиваЮЩiiЯ быстрое определение 11 ОТКЛЮ
ченне поврежденных элемеНТОD. i"'CTpoikTDa ре..lеi-iной защиты По
СТDяJlIlO совершенствуются на базе НОВЫХ технических средств.
По сравнению с ПЯТblМ I1злш-rием, вышедши.\1 Н свет тринадцать
лет назад, KHHra ПОДiJсрr.1ЗСЬ с.ущественной fIQреработ:ке,. в ней
ПрllоедеIIЫ сш'деНIIЯ о новой аппаР<;l.туре и новых схемах релеiiной
защиты, разраGотанных и йнедренных в ЭlIерI'ОСИстсмах; о макси.
мальной ТОI\ОВОИ защите с fаrНИJ'IIЫМИ трансформаторами тока,
высокочувстDlIтсJIыl" диффереlil\lWЛЬНОИ защите траIlсфорМаторов
И автотраНСфОРМаТОРОВ, новых типах "зщит reHep3TopOB " т. д.
Привелены оБЩ1Jе спеДСlIlIН о' С.:10Жli.ых.. защитах ЛИНиЙ электро
передачи: ПрОДОЛЫIо диффереНlшальноЙ н выоночастотноий ДJ1ффе
реIlциа lьно фа:1IIGfi. Существенно 'персраБотшlыI r.'J ШW, lюсвнщен
ные защите П lIерзторов, IIIИН, линиЙ С ответплеНilЯМи б з DЫКЛЮ-
чате.1ей на стороне BbIClllel'O напрнже.f--lJ.1J1, трансфор.Vlt!ТОРОВ. BB(:'
дева новая r.'JaBti о резервиропанин Отказов релеЙнuй заЩИ1'Ь! и
выключаТС.i"IСИ.
В СВЯ311 с- раСШliреНlfС,\'l .\<!зтериз.,'Jа, освеЩающеrо новые УСТрОИ
ства и схемы релеiiнuй защиты, а таКЖе Ifа lичием бодьшпrо числа
справочных и ИНС:ТРУКТИШIЫХ l'lштеРИ::I.:IOВ из КiIИI"и нск,;lЮЧСf[Ы
rлавы, посвященные I1a '1aДKe и IIроверкс релейной защиты, а также
rлава об упраВJlении ВЫК.IJIОЧате.'1НМИ.
Авторы выражаю',' БJlаrО;13РIIОСТЬ репензепту книrи А. И. Сав,,-
СТЬянову 33 рнд liе-ииых заl<ечанни, а т3кже редактору В. В. Ов-
чинникову.
Все замечания Н nоже:rlа:ния авторы I1pOCH'r направ..'lПТЬ по aд
ресу: 113114, Москва, М-I 14, ШЛЮ30В3Я lоб., 10, Энер,'оатомиздаr.
Авторы
Б48
Бер"ович М. Д. И др,
ОСI авы teXt-ШКИ рС lейноi'l ззщин.,:/.?;" . А. е Е()L И1I.
I В J\.\о;[чиt-ЮВ В. А. Ce\t IIOB. 1).1.; ти.,
В. . б и . J\ОП ' "" Эне р rоаТОМllздат, 1984.
перера ). . ",.
376 С" ил.
В пер.: 1 r. 60 к. 30000 ,",о ,
('лс"j'юfL з<,щrlТЫ '!;.1СМО:!Я1'!)9 3oII r.T .
11.э..' )i!t('lIlо1. ОСНОВЫ TC";l-lrIКlI с Р ' I r '':'Ile\l,IТOp01>. 'IrаRСфОР 'ИI:1РО .
ClIC're H" :IНHI1i! ....'lеК1РQп",рt>Д:"lI\{. i!ЛU В 1972 r. IН""СТ(',С и:lд,!1I I .с
::I:'IСКfj.,ОД!ll1r<l."I't'.'I"ii. Пя"юе и:щаииf'х : ит II<:;I ЮЧIёUЫ ра:?Д{:.IIт!, [ШС:lнl
д.опо,'IIIt'lIО ()iIllC;:H[lleM PJ1дo,1 ОЖIIЫ"' . .
щt!ННЫ(' Bonl)o<:a 1 !lкс.II"IУ"НItIИ1I \1 а 'ri\l,A,e для с.тУДСНiQВ В)'ЗО!! 11.
jJ,.1\[ РI'QОТНП"ОI.1 эН';'рrQе:."ст .
П')(НИI<УМ(JВ
23С204000!)-502 131-84
Б Uol(01) 84
ББК 31.27-05
(;112.11
@
ЭнерrО:i'[О ШJдат. 1984
ВВЕДЕНИЕ
нейтрал"ми, выделение rаза в результате разложения масла в транс-
форматоре и,lи Dонижение уровня масла в ero расширителе и др.
В указанных случаях нет необходи IOСТИ немедленноrо отклю.
чепня оборудования, тан как эти явления не представ..1ЯЮТ пепо.
средствснной опасности для оборудования и MorYT самоустраниться.
Поэтому при J1арушении нор"алыюrо рЕжима работы иа подстан-
цинх с !JQетояIIIIыM оБСJlуживающим персоналом, как пра.вило, ДО.
статоЧНо дать предуllредите.%ный СИrна,l персоналу подстанции.
На подстанциях без ПОСТОЯН!lоrо обе."уживающеrо перСОl1ала и
в отде.1ЬИЫХ случаях на llOдстанциях с ПОСТОЯННbl\1 обслуживающим
J1ерсоналом производится ОТКлюЧеНИе оборудования, но обязательио
с ВЬтДержкой времсни (01. 6.1).
Т а к и м о б раз о м, в т о р bl М Н а з н а ч е и н е м ре.
лейн ой защитЫ являете н выявление иару-
шений нормальных режимов работы обору.
дованип и подача предупредительных сир-
налов обелуживающе"у перСОllалу илн от-
ключение оборудования G выдержкой вре-
м е 11 и.
В.1. НАЗНАЧЕНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
ЭлехтrнчеСКJIе !\Iа11IИНЫ и tlНilзраты, .!liТНИП ЭJ1сктроперс.
дач и друrие 1Jасти Э.lсктричес:ких установок 11 элсктричесних сетей
постоянно находятся 110..1. напряженнеJl..\ {i Оuтскаются ТОКОМ. 8ЬШЬj.
Бающим НХ паrрсв. ПОЭТО!\iiу в продессе ЭКСП 1уатаЦIIll :\юrут ВОЗ
никать повреждения, IIрИВОДЯщие к коротким за'tыканиям (КЗ).
Короткие за 1Ыканнл БОЗ!11IЮlIОТ из-за пробоя ИЛII нерекрытия
изоляции, обрьtВОВ НрОБОДОВ, ОlIJиб()ЧJ1ЫХ деИСтDИИ персон.:1.'Iа (ВК.1JЮ-
чения ПОД НUJlрпжение заземлеНI!оr() оборудопаиия! QТК..,ЮЧ€нlJй
разъедиш:телей нод наrру"кой) н друrих причпн.
В БО.1hшннстве С.'lуча в в месте К3 ВОЗlЛшает элеНТРl1qеская
дута с высокой теМf1сратурой, приводящая к раЗРУlllеппям TOKOBe
дущнх частен, изоляторов и эдектрических аппаратоп. Прп КЗ
к месту поврсждения подходят большие токи (токи КЗ), измеряемые
тысячами ампер, которые llереrревают не110врежденные TOKOBeдy
щие Части и MOrYT ЕЬ1ЗВатЬ ДОПо.'1НIlтельные повреЖдении, т. е.
рэзвитие аварии. Одновременно в сети, Э ТJектрически связанной
с местом повреждения, происходит rJ1убокое поннжение напряже-
ния! что может rrрИВести к остановке Э lеКТРОДIШНl'rелей й Hapy
wеиию параллельиой работы тенераторов.
В большинстве с,'учаев развитие аварий может быть предотвра
щено быстрым отключеинем повреждеппоrо участка электрическоii
установки ШIИ сети при ПQМОЩli специальных автоматических уст-
ройств, получивших название р е л е й lJ а я з а Щ л т а, которые
действуют на отключеиие выключателей.
При отключении ВЫК.'1ючатедей поврежденноrо элемента таснет
электрическая дута в Месте КЗ, прекращается прохождение тока
К3 и 80сстанамиваетСЯ иормальное напряжение на иеповрежден-
нои части Э Тlектриqеской УСТдНОНКН ИJfИ сети. Блаrодаря этому
сокращаютСЯ размеры И;IИ даже совсем предотвращаются повреж
дения оборудоваНlIЯ. на кО'('ором возникло КЗ, а также восстанав-
ливается норма.%ная работа неповреждеШIОСО оборудовання,
Т а к и м о б раз о М, о с п о в и ы м н а з н а ч е и н е м р e
JJ. е й н О й 6 а Щ и т ЬТ я в Д я е т с я В Ы я в л е 11 и е м е с т а
в о з н и к н о в е 11 и я К3 н б ы с т р о е а G т о М а т и ч е с -
к о е о т к л 10 Ч е 11 и е в ы к Д ю ч а т е л е й п о в р е Ж Д е 11 .
иосо оборудования иJlи участка Сетн ОТ ос-
ТЗJIЬНОИ неповрежденной част" электРJJчес.
кой установки или сети.
Кроме поврсждеНIIИ электрическоrо оборудоваШIЯ, MorYT ВОЗ,
никать такие нарушения НОр1Iальных режимов работы, кэи пере
rрузка, заМЫIlанпе на зе'1:'Ю одной фазы в Ce,'lI с изолированными
4
В,2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ
К релейной защите преДЪЯВJIЯЮТСЯ основные требованиЯl
1, Быстродействие. Как уже указы1Jлось,' быстрое отключение
поврежденноrо оборудования пли участка электрической устаllОВКИ
предотвращает и.т1И уменьшает раЗ fеры повреждений сохраняет
нормальную работу потребителей неповреждеlIlIОЙ части установки,
предотвращает нарушение парадде"ьной работы reHepaTopoB. По-
этому для обеспечения надежной работы reHepaTopbI, трансформа-
торы, линии Э lектропередачи и все друrие части электрической
устанОВКИ И.tJи эдектрической сети должны оснащаться быстрод€'i1
ствующей релейной защитой, Современные устройства быстродей-
СТВующей ре.lей»ой защиты имеют Врб!Я действия O,02 O, 1 с.
. 2. СеJJеКТJ.l8ИОСТЬ или избирательность. СелеКl'ИВНОСТЬЮ I!азы
вается способнос'fЬ релейнои защиты ВыЯВ_1ЯТЬ место повреждения
и отключать ero только б.:Iижайшими к нему вь(ключателями.
Так, при К3 в точке К I (рис В.1) д. Я праВИ.1Ь»OlI ЛИRвидаuии
аварии дОЛЖна подеЙСТВOJ1ать защита тодько на выключателе Qf
и ОТКЛЮЧИТЬ этот выключа-те.тrь. При этом остальная неповрежден
иая ЧастЬ электрической установки останется в работе. Т а к о е
избиратеJlьное действие защиты называ ется
селективным.
Если же при К3 в точке Кl раньше защиты ВЬ!К:lючателя Ql
ИЛИ ОДIIОБре lенно С ней lIодсйеТDует заЩlпа DЬJключателя Q4 и
Рис. B.I. Схем.э Э.'IСКТРОУС:Т:ШОВКИ к пu
flс ению ПРИНЦlfпа седективНОСТИ РСJI(>Й-
I:JОи защиты
5
отключит этот выключатель, то ликвидация аварии будет непрз
ВИJlЬНОЙ, так как, кроме ПQврежденноrо электродвиrателя "И J,
останется без напряжения неповрежденный электродвиrатель М2.
Такое действие защиты называется HeC€
Jl е к т и в н ы М.
ИЗ рнс. В.I видио, что если при К3 в точке Kl подействует
RепраВl-IJrЬНо защита выключателя QS и отключит этот ВЫ}{)JЮЧЗieJJЬ,
то последствия такото иеселектИВНОТО действия будут еще бо.ryее
тяжелыми, так как без Jiвпряжения останутся оба нелоnреЖД€.JIIiЫХ
элеКтродвнтателя М2 н МЗ.
Рассмотренный пример показывает, какое важное значение имеет
выполнение требования селективности для обеспечения правилыIии
ликвидации аварий.
В ряде случаев uдновремешюе выполнение требоваиий CeiJeK
тивиости и быстродействия вызывает серьезиые трудности и тре-
бует существенноrо ус.'(Ожнепия защиты. В так"х СJ!учаях в первую
очередь обеспечивается БЫПШlпение TOI'O НЗ требованИl''I, которое
в даНIIЫХ конкретных условнях яВJlясп:п опреl1N1ЯЮЩН:\1.
3. ЧувствитеЛЫIOСIЬ. Защита ДЩIЖН(I об.чздать -такой tlУВСТВИ
тельностью к тем видам повреждениЙ н нарушеIlJfЙ HopMau"'tbIloro
режима работы в nЗHHOi1 эде1{ТРИ l lеСJ{ОИ установке ИЛИ Э,;lсктриче
СКОЙ сети, на которые Она рассчитана, чтобы БЫ 10 об€С!!(:1{t'НО ее
действие в Н3Ц(Jле возниюювения повреждения, Ч(.'М сонращвютсп
размеры повреЖ,1ения оборудования в Месте 1,з.
Чувствительность защиты должна тикж обеспечипать ее дсй
стnие при поврежЛ,ениях на смежных участках. Так, например.
если !lрИ !lовреждеиии в ти'lке К) (рис, }-\, 1) по какой-либо причине
пе ОТК. IЮЧИТСЯ БЫКЛЮч3тЕ'.iТЬ Q/, ТО ДО.;lжна IюдеЙствоваТh защита
сдедующсrо к источнику I1Ifтания ВЬJК '!ЮЧат('.'IЯ Q4 и отключить
Этот I)ЫКJ!ючат{:\:'JЬ. Т а к о е л е й с. l' D 11 е :; а Щ и т bI Н 3. 3 1,1 .
В а е т с я Д а л ь I1 И М Р е :3 е р в и р О В а н И е м с м е ж н о r о
или слrдующеrо участка.
4, Надежность. Тре60в ние иадежностн СоСтОНТ в TO:l.1, 4ТО за
щита J1.0JlЖна правилмlO и ое.'ютказно действовать на ОткЛЮчение
НЫК.rJючаТЕ' llей ооорудоваНIIЯ npll всех Cl"O rlOвреЖДl!НИЯХ и наруше
НШ1Х НОрМ3JIыюrо режима работы, Л)НI дсйствия при которых она
предназначена, 11 не деЙствовать в нормальных УСJlОВИЯХ, 3 также
rlрИ 1'аЮIХ повреЖJJ.енинх и нарушениях нормалы-Irоo режима pa
60Thl, при которых действие даннои защиты не предусмотрено и
до,;n.кна деЙСТВОf!3тЬ друrая заЩИТ<:I. Требование надежности обес
печ!fвзетс.я совершснствоы прv.НШJlЮВ заЩй1Ы и :КОНСтРУЮl,иi'l аППа
ратуры, добротностью дета."ей, НРОСТОТОЙ JJЫПО.1неl-lНЯ, а также
УРОВНе\1 ЭКСЛ,,1уатаuин.
)i} D
f
y
2 .
2
tQ Ф
J ----A'
'f )11( "
. ,. 1} .
5) ....../
1
8)
1
о) 1.......
#'
д)
...............
1
9
е) .........J"
1
ж) о----------
1
з)
,
1
2"J,.
........у-
2
9
+n2
y
J
и}
I
х) <\ .
.. 11
2
л} J
I .1
t
2
Р В 2 Пр !lме р D!' "\ сло.вных r р афических обозпаllении э.тrсмс1!тов схем ре.'1сАнаl1:
ие. .. ,
защиты:
а обмоrЮ> P€;IIC. KOHTilKTOpOS: J одно"БJ.IO"JОЧНЫХ: 2 Д У;(D6МО'lО'lIIЫХ: J рел€ тока;
4 pe.rтe sр('меНI{ с заДержкоii на С:Р.:1бilтывани : б KOHT Krw. р!:.".л.с заЫЫКiI ЩI : I ;:
бп . JlСНЯЯ' 2 с замс.ц.'1еннеы на .за\.lЫКJ.lillс; 3 ТО ).\С IIU раЗМЫW2l11Ilе. 4 с $
M Jl I M .fta З МЬrкаине и Р<1З)lЫК(lние; (J }(онтакты реле Р зМWК&ЮЩ}lе: J ,б s ЗаЬfС,а;.
JrеНJlЯ. 2' с заDf ДJIеНИi;М на размык.JНИе.; j 10 же 11:1 З,lмых.аипе; 4 с з<tJdедлен"е
Щi а мыканИС и З;'1МЫКi\f!ие; i! "D!Iа:наы реле псреКJlючающlfс: J с paBJdblKalJ eM Щ "IН:
2 беs а3МЫКа" Я IICПП: d 1<0нТаК:ТЫ реле заМLJКII!ОЩllе кр,атковрсмеНIfО (JlМП)' !>:'lue
1 (jtJl; ОДСИС'l8УЮЩIfЙ; 2 с з,lм д.rlеНlfем: Е lюJl'lакrЫ IIYTeIIoro еldК.1lОчаrе..Я. J
п. 2 ра:JМЫТ<вЮЩRН (ИСПО' "ЗУt:ТСЯ дЛЯ о(,ОзJf:J'I"'НИЯ ьсnомоr<lтеJJ"ИЫХ «01{"
: КJ:lа Щ РUilодах ВЫКлЮч;]Т('.lей, РQ..п,ед.ИJtllТе l",ii); ;I/IJ,. KOllIaKHI (jез са l?ВОSВр<lПI ( 3:
зilТс.rctoНЫХ pe.H ); 1 9аМЫКill{JJI.ЩЙ; :} разиыкаЮЩl1ll; o9. рубl!";ЬНИКИ. 1. 1I0
ныА. 2 тре'ХФаЗНf>lt1:; и щ' до:храltll'IС ll> к ;'II'.'Iо:tlnТИ'IСС:I\ИЙ )IЬН..'1ЮЧnТСJ\1>. J од!
Фа'1 ыri 2 тРеХФЗЗIIЫП; д I,НИI"и: J sа;\!ЫI{<3JОЩllе; 2 Р<l;} "ык.i.lJ()ЩI1
ные обозначения периодически пересмаТрlIваются н вводятся ДЛИ
обязатедьиorо применення тосударственнЬ!м CTaHд"pTO (rOCT).
в книrах и друrой технической и1итсратуре, v'здан о в pa oe
время, встречаются разные условные изображения одних и тех же
э..',ементuв схемы. Аппараты нзобраЖЗIОТСЯ на cxe .-:ax. как правило.
В ПОлоЖЕ:нияХ, соответствующих отсутствию наПрЯЖеНИ я ВО всех
цепях. Однако Д.1Я схем ре lеиной ЗНЩИ'ЛJ ДОIJускuется изображение
кон-та:ктов реле в р.абочем ПО 10женнн [ОтОВНОСтН к деЙСТЕ!lIЮ. OCHOB
мые условны€ обозначеннн приведсны на рис. В.2.
Изобvажение схеМ релейной защиты на чертежах. В заВ СИ ОСТII
от назначения применяются три оСноВнМХ вида схем релеИflOИ за.
щиты: ПрИllципиальные, монтажные и структурные_
В.3. ИЗОБРАЖЕНИЕ СХЕМ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
НА ЧЕРТЕЖАХ
Условные оБОЗJiачения. 11ля изображения на чертежах
схем ре '1Е'ЙНОИ защиты примеНRЮтСЯ СПеЦllа 'Iьные YC 10BHыe оfiозна-
чеliИЯ ЭJlеКТрН4еСКI1Х машин, аппаратов, реле, приборов н др. Услов
б
7
Лоzuческuй элемент НЕ (DU) предназначен д.qя выполне И>l опе
и ания Он хаР::1Ктеризуе'l'СН тем, что при отсутствиtt
рацин отр Ц . А (р ис В 3 а ) сиrнал на выходе Х имеется и,
на ero входе сиrllзла ., , Х
б ' появлении СJll"надз А сиrнал исчезает.
нао ОрО1, при НЕ ( D И) яВ 'l>leTC" r!ромежуточное
Одним из примерОD э"емеита B 3 6) В о ом этоrо
е л е /( L с Р азмыкающим контактом (рис. " . х Д С
Р Е IXO"OM ero контакт. иrна.
элемента являетсЯ об.мотка реле, а ь ,.., ез
лом А ЯВJIяется плюс операТИВRоrо тока, кDтuрый ПОДDОД СЯ Ч fюс
оПк павпения SB к обмотке peJre /(L, а сиrна.,ОМ п,
ера:нIиtrо 'тока который подается через контакт /(L.1 на лаМП1
HL W Коrда кноп а разомкнута, сиrнал А отсутствует, а сиrнаJr
. лампа Н L W rо р ИТ. При нажатнИ кнопкн появляется
имеется, н /( L 1 снимает
сиrllВЛ А. реле /(L срабатывает и, раЗМЬ!Rая контакт .,
Х следствие чеrо лампа HL W racHeT.
сиrЛ иЧR ":Й элемент И (DX) (рис. В.4) дает на выходе сиrны Х
олько П р и наЛиЧIIII иа входе одновременно всех преДУСМ о О1'ренных
т В н на nlJC В 4 а дннм из
сиrналов например А и ,как пока за о ...' ьное
способов' осуществления элемента И (D Х) является последоватвл 4 б
соединение контактОВ реле. Как видно из схемы на рис. . с' а'
сиrнал Х На выходе схе:мы возникает ТОЛЬКО в том с..'J:учае, (' ЛИ :M
6отают и замкну1' контакты реле /(L1 и /(L2, а ДJJЯ э'rОrО нео ход
одновременное наличие сиrналов А и В.
+ 881
ПрUl-lцuпUйЛЬНblе схе.иы релейной З<:iЩИТЫ и цепей управ..lения
выключате.lШМИ ЕЫПОДПЯЮТс.я ПО отде tlыIмM цеП5:НI: тона, напря
женин, операТIШНОI'О тока, сиrна.'IИ3aIЩИ и Т. Д. В .эТI1Х схемах p€'.'Te
11 друrие ЗlIlIараты нзобрiJЖ3ЮТ('Я в раСЧ 1енсНIЮМ виде, Т, е. o{j.
1IUТКИ реле нзображаютсн I3 ОДIIОЙ Ч<lСЛI cxe:\lbI, I\ОНТЗJ<ТЫ В дру.
I'ОЙ И Т. д. CX('\Ibl Енутренних сnеДШ1€I11IЙ реле, I1Х зажнi\IыI и IICTUI.
НIJКИ ОlIерЗТИВIIOI'О тока на приндипп3лы-:Iхx схе.Ч(jХ не JlOкаЗЫВi1ЮТс.я-.
Сложные CXC :Ы IIОfIСIIЯЮТС}I II3,ТIПИСЯh1И, УkGlэываЮЩIПIН нйзна.
tJение OTдe 'ТЬHЫX цепей.
NlтUI1QЖflые cxe.Jtbl преДСТ;ЗП.'lпюr со()о,! рабочие чертеЖI', 110
KnTophI:\1 I/рОН3ВОДИТС}{ монтаж Ш:lне.::rеi'l реЮ Йrl(JЙ защиты, aBTo ;a-
ТJJКИ, УПрюмеШIЯ, СlfПШ.!ПI3(J1JНИ fj др. Ни МО .I'i,lЖНЫХ схемах pe.ne.
приборы, заЖИ:\fЫ 11 С'ОЕ'ДИIIЯЮЩlIе их ПрОВО, (I раСllолаПIЮТСЯ, K ' K
На паНС 1И, И маркнрукJ'j'СЛ. А\онтажные схемы, На l\nTOpbIX отражсны
Bl'C фактнчеСНlIС С()Е'ДIfIJеЕИЯ, [lЫJЮ.:lнеПН11(' при ;\ЮlIтаже 11 1-li1.Па).J){С,
называются псJIоJJIIJlтс.rrьны1JI,'
CmpYXI7tYPllbie схе",ы примепнются Д,">! изuбражCllИЯ общей струк-
туры УСl'роЙс1'IЗ ре,,lеНной ЗаЩИ1'Ы II 8НТQмапIКН бсз I3ыд 1енинH ОТ.
дельных реле и др1'rнх зппараТQП. Онн нзображаютl'Я не с по:\>lощыо
лриведснIIыx выше условных оnозначеli.иi'i, а в виде He r bIX 1'3.108
ИЛи Opra1l0B устройства и DзаИМIJЫХ связей мсжду НИМИ. Уз ']ы И
орrапы обычrю изображаются прямоуrОJJLниками. n КО1'орые помс
щаются надписи ИJIИ YC 10BHЬ1C индексы, поясняющие назначение
даИНОrо узла или opraHa. Для изображения структурных схем исполь-
зуются также условные обозначенйя '10rическнх элементов (СМ.
ннже).
A x
B ..
)
A X
.)
-1- 88 KL
881
+
582 К"2
8
К"I.1 К"2.' Н"'"
5) Х
РI1<:. В.З. ЛllrИ 1 \ССК!tй Э.1С
мент НЕ:
а YC.10IJHOe НЗООрtlжеl 1а е;
6 ЛОЯСIIШОЩШJ cxt:;Ma
Рнс. ПА. ..ПоrИ'1€СЮIЙ 9ЛС-
I'oICiIT И:
а )'сЛQВIIОС: нз()6р.аЖСII Н С:
б IUНIСliЯIOЩ.:JЯ CXt>M<l
8.4. ОСНОВНЫЕ OprAHbI РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩI1ТЫ
Релейная защита СОСТОИТ, как праВи....IO J ИЗ n у с к о в ы х
о р r а 1:1 о В и л о r и Ч е с к о й ч а с 'f И.
ПУСXQ8ые OPZaltbt, которые в разлнчных ИСТОчниКах иазывают
rлаВl!ЫМи, КОНТРОЛИрующимн, измернте. ьнымн, реаrирующимя, Выя-
вительнымя 11 31, непосредственно и непрерывно контролируют
СОСТОянне и режим работы защищаемоrо оборудования и реаrируют
на возникновение К3 и нарушения нормаЛЬНОrо режима работы.
Пусковые орrаиы ВыполНяются с помощью ре.1е тока, напряжения,
МОЩности и др.
ЛО2UЧRСКая qaCnlb представляет собой схему, которая запускается
пусковыми орrанами И, сопос.тавляя последоnате..1ЬНОСТЬ и про.
ДО.1жите.'Ibl-ЮСТЬ их действия ПрОИ3ВDДИТ Отключение выключателей
MrHoBeHHO нли С Выдержкой времени, запускает друrие устройства,
подает СИпlалы и производи1' прочне предусМОтренные действия.
ЛоrичеСI{3Л часть СОСТОИт в ОСНОВIIОМ ИЗ реле времени, llромежутuч.
ных Н указатеJILНыХ реле. В OTдe.1ЬHьrx случаях пусковые oprallbl
и JIOrическая 1J:aCTb MOryT ВЫIlОЛПЯТЬСЯ конструктивно как ОДНО
целое. При ВblllOлнеr,ин структуриых схем реJlейной защиты ее
Jюrическую llЭСтЬ принято изображать с ПОМощью так называемых
лоrических эле>lентов и 4 J. К ОШОВНЫ'1 ЛОr[l'JеСК[lМ 9,1ементам
Относятся элементы НЕ, И, ИЛИ.
8
А
8 X
а)
A X
B )
582
К/.,Н К/"2.' Н"'"
Х в)
=::Er-x
а)
+ 58! К/.,I
L-Y
, : Кl.,2HLW
1
Рис. В.5. ",'lоrи.rескиii э.'е
мент И.lИ:
1.1 YC,']l1i11JOC из о БР"ЖСI1ие;
б ЛОIIСНj)I()JЦ.аJl cx Ma
ки
}.Уне. В.6, Операция ззnrетз ДЕ::trСТDIIЯ с IЮМОЩЬЮ доrн'IССI<ИХ 3,,1емеНТоIJ. НЕ и И:
а н 6 YCJl.OBHi>tC IIзобра;..к.еНIIЯ 8 11Q)ll.:няющая cxe (:'
9
rлава 'Перев",
A X
Рис. В.7. условное изображеЮlе Э,'1емеН1а времени
ВЕКТОРНЫЕ ДИАrРАММЫ.
КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СИСТЕМАХ
ЛО2uческuй элеме"т ИЛИ (DW) (рис. В,5, а) дает на выходе CHr-
нал Х IIРИ иалиЧИИ На входе любоrо одиоrо сиrнала: А или В илИ
обоих еиrнадОВ одновременно. Примером осуществления элемеята
ИЛИ (DW) ПВ.1яетея параJlлельное соединение контактов реле. Как
видио из схемы иа рис. В,5, б, сиrнал Х ПОЯВ:lнется при срабаты-
ваннн одноr(} Jl\обоrо или обоих реле,
С помощью рассмотренных Jlоrнческих элементОВ MorYT быть
выпо.'Iнены практически все необходимые .тJоrичсские операции.
В частнОСТИ, сочета"ие элементов НЕ (D И) и И (D Х) обеспечивает оче-
рацию запреl'а действия, Из рис. В.6 видно, что сиrнал lIа выходе
схемы Х появляется только в том с.'Iучае, есЛИ имеется сиrнаJI В
и отсутствует спrнМ А. При lIаличии запрещающеrо сиrнаJ1а А
снrпал хна lIыходе элемеНТа НЕ (D U) отсутствует, а следовательно,
отсутствует 11 общнй спrна." Х на выходе элемента И, На рис, В.6, в
показан IIРИМСР осуществлении оиерации заIIрета с помощью IIроме.
жуточноrо реде, а lia рис, В.6, б прнмеииемое изображеliие этой
операции в виде oДJIoro эдемента, который при этом иазывают эле-
ментом НЕТ IIЮI ЗАПРЕТ.
Кроме раес,IOТРСНИЫ;( лоrичесних Э.1смеитов .10rичсская часть
б()льшинства устройстВ релейнои защиты ВКлlOчает В себя ::мементы
врс:.teНИ. Изображение элеиента времени на структуриых схемах
показано 1-13 рис. 8.7. Сиrнал на выходе Этоrо Э '1емеl-lта Х появляется
по истечении ЗClдаПRоrо отрезка времени ПОСJlе ПОЛВ.пения Сиl"нала А
нз входе ЭJ1ементз.
1.1. НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ
О ЦЕПЯХ ПОС,тоянноrо ТОКА
ИзуЧilЯ' релеЙJIУIO эпщиту, лрю:одит{'я p3CCMaTp1.f8:t1b Э:IеК1рические
схемы, СО 10ящие liЗ разных элементов (резисторов, KOHдeH .aTopOB. катушек и}tJl.УК
типностеi1, трансформаторов), с.оn:оставля.Т1.> ТОКИ в ветвях и IIЗIlряжеНИ}1 n узла).';
схемЫ, скл<щыатьb и нычиr..а'fЬ их. ДЛЯ TOI'O, чтобы пре,Лстав:нпъ проце сы, про-
и<:ходящие с схемах ре.'lеИНQИ :3 ЩИТЫ. и давать им объектиппую опенк !, JIеаб
хОДИМО nОЛЬ:Ю8а11 СЯ ::н:I1ЮIТ;ЗМИ электротехники и lIекоторымИ: доrю.'IНИ'Н!ЛЬНЫМ"
правилами, уcrJНОDИ8ШИМИСЯ в nрактике Ilроепировзния и эксп",уат,шии 'РЕ'.lСI1rюi'f
ЭlI.ЩИ'l'Ьt. При р.ЮIе'Те и ЗНЗ,,1I1зе 9лектриtlе ких пеlIСИ 1Jэжное SН2!Ч€I1Пе нмест лрэ.
внльнt.tй учет ЗШII\ОВ {н.шрав..1€IIИЙ) тОКОВ, Щ}оХОД ЯЩИХ в nе'ТВяХ XeMЫ, п шряже-
НИЙ в узлах н Iфli.'южеIIНLi!Х к НИ\! Эд,с,
Прежде Ч ,, переЙ1И к цепяМ nepeMCIl1lOro 1ОI\а, paCtMOТf.HIM схемы 1I0CT(;fIНlIOrO
тОj{З, хараЮСРlIзующиеся БОJlС'С прост:r"ми caotI-lошеIIИЯМИ. Н<! рис. 1.1. а ПOl{а.l Нi'1
uепь, состоящая }l3 lюс..lеДОIште.%lJО вкJIюченIтыx сопрUТИВ.'IСiЩЙ R 1 И Ri" К КО.
торЫ:М ПРШlOжеН<I эде Е. к ЗЗЖИf\1"-М ЭДС ПОДКЛЮ IИМ ВО.lи-МСТI1 у, В()ЛЬП 1 СТР
пскажет I1о.IJОЖИ'l.СЛЫЮС напряжение. ПОЛОЖJ.lтещ,ное напr.1Б:j(1lJН эдс ОUОЗllИ':lСIJO
стре..1КDЙ (СТрeJIКЗ напраН,1ена к 1l0,10жительному зажиму иcrО'lннка здо.
Зададимся условным I1шюжите.rtы-!мM напраВ.1СIПlеМ тока в п.епи и i;60З1!34И:l.S
ero стре"ТIКОЙ. З() rтОJlОЖИ1е. ыще напраВJJс>!ше тока во I\]t lllr.CiJ щтll щщIJЯТО, KI'1K
обы t lна, ПЭnР<Jn.'lени е 01 ПО.'lо.iКИ1('.lьноrо ПОJIюс<1 ЭДС к 0'Ji'Iща1е.::Ь!IОМ:' {ПС1ДО.
жите.rtыl.>IмM бу,Ltеr и IЮl<а3ание юшсрме1рС1, БкточеШЮfО. K, K ПОК<-I3ШЮ 11.[)
рис. 1.1. а}. С.'IСдует ЗJмеt'ИП>, 410 ПОJlQжите.'lЬНО(' напран.lсниt:ЮК? может быть
зilДаНО щюизвольн.ьтм, а II€'обязательно 1I<шрав.'IСННUМ ОТ положите.1ЫIOН) 1'1О;110С3
ЭДС 1{ отринаТt:'ЛЫIUМУ, Te БО.'lее ЧТО 13 сложнЫХ схемах до ВbIпО,1Щ''I1ИЯ P;:TC'IC'T3
нельзя I1редставить. K<J){ будут Н,lI1р(}л.lеш..1 тоКи в ()ТДС';II,НЫХ I1f.ПНIХ.
Д.тrя llени, ЛVИIН:.iJ.€НJюit На рис. 1,1, а, можно заПI1Сfl'fi ypRPI1eHHC ПО BTOpO:'lfY
закону Кирхr'Оф;l, cor;laCHO котарому ЭДС ПЛИ CYMNlU ЭДС, пj:lи.l(JЖСI I НL-.Р: 1': 3Ю-\I(
нутаыу hO!lrypy. раrша СУМ,,"Н:: нз;т.еIj.lТИ ilзrтрЯЖСIlИЙ Н3 СОЩ;';lИJ:iJl\"IIИ Х ;'TC}i Ш!IНI
Li ,р , IР",
(1,1)
ПUСk.о. r lI,I<У 11Q.'Iожи'[е.'lьные lIзпраnлеIl'ИЯ Э)1,<": и ТОЮI 11; I-I1. . 1.1 С"С!J!lаJ1dЮl',
ленu. в'Ходящпе в .1еlЗ)'Ю и правую чаС1И ураВIIСlIИ\1. IJxleJ-CI' (}j1i1Н.1КШII,IЙ :,т:IK.
ТОК, проходящий в цепи, p3BeH
' , (1,2)
R 1 Ta
11ри изr.iеРСI11'И н,шрюкеНIН1: На заЖИ [[[Х сопро'rИJ1jН: НИЯ Rl BQ.'1I.T):CT!1 \-' , \I()ЖНО
ПОДКЛЮ'IИТЬ ДI1У Я спосuбами, JiЗК rЮК.1з;:-mо!-Iа r1iC- \,1, а '16, БУ;J.,бf rroворr:п"
что в первом С.liУЧf1е во.'1ьтме'Тр измеряст l1априженис UlJfj (nЩI01I\ите:IЫlыi з жи 1
лодключ.ен к TQ"II,e й). а БО С!10рОМ - иба {lIО.'lDЖIН"СЛl,ныii .1аЖllЫ ПОДR.11Ю'IСII
1{ точке 6). В перБО С_Ч'Ч<1С З"МСР буде1' по,'ЮЖ1'lТ,,".'lЫJЫ!li, n во в.юром 011 H
ЦйтеЛьНЫIIt.
Тзким образом, IIOРЯ;НН\ раСПО.'10ж:с:тНI И}l.аСКСGВ а и б {'(;UТBCTC1BYCT yt,'lOnJI U MY
110.'lОЖИТ€,.!'l,'НQМУ Н<1l1р;нценИIО, !Iрrтятому для IIi:iПрЯiE НЮI, УС.1:JJЩUС н() IО;+;Л-
тельное Н<:IпраВЛСJlJlе для J1 lIряженпй. опредс:rевно(' выше rЩСJlе,'l()В П(" -'ЬНОс.тьЮ
индексов, может быть 'Т;J.юке оБОЗнi:ЧСIIО СТрСЛRОЙ. n ::J,'1С'I\ТJ,:отеХШI!\'(' принято зl1
ПОЛожитеЛьное tiаIlr,,:Щ.'1еi:lI1.С Jii:l!IPJ->жеrlиii ПрllННМ3ТЬ 113П!I.Е:В,'1еШIС, nО!<;IЗi:llll;!/е
иа pl-lС. 1.1, а cтpeJ!Ka. нзпранлеН(t в crOpOH)' QТРИЦI'I!елыюrо ЗЮiШ!\1(1 (в ИЛ".
"не от ЭДС),
11
для Б10роrо заКО!JЭ Кирхrофа МОЖНО на.пиС8ть друrое выражение, с:оrлаСI!О
рис. 1.1, а:
E U, u, o. (1.3)
Из послсдпеrо ур"внения МОЖНО опр деJIИТЬ напряжение в ."iюбой точке pa-c
CM8TptlBaeMoii nепи. Так. ш пример,
и 2 Uаб == Е И 1 .
или
и, и.б Е JR,. (1.41
PaCCMOrpl1M еще оану СХС)1У, припедеНIIУЮ НЗ рис. 1.2, п КОтQрой имеJОТСЯ ТР.I
{'ОПРОТ8ВJlе НИR II .деЙствуют две эдс, по.'lожllте.1ыlеe напрамения эдс и ТОКОВ
во всех Ве1'ВЯХ схемЫ за;J.,аНl,1 стре.rjJ{ами. Запишем уравнсние нО второму эакону
К uрхroфэ, обходя контурь! абвzед и ё6де:
Е, П, 1, (R, + R,);
E:J..... 1 R;I'
Из nepBoro ур"шнения ОllреА ЛИ ТОК 11:
1 100 20 8А
, 5 +5 .
ИS Bтoporo ураВI1 НИЯ опрсде.тшм 1:;:
Е, 20
1, 'R; 40 0.5A.
Ток 1'2 определим. составип для узла б ураВflе"и по первому закону Кирх-
rофа (сумма тОкоВ. подхолящих к уму. равна сумме тОКОВ, уходящих ОТ Hero)
Ji+ I, 1,; 11.5}
[, 1, [! 0.5 8 7.5 А.
При выбранных ПО.'Jожит льных направлениях ток J" ПО расчету получился
с тj)пцательным ЗI!З){С)М. Стало 61>1ТI:>, }lействите..1Ь Dе иапраБлени -1fOrо тока
от 2 К е, КаК покаЗаНО па рис. 1.2 lU'I'рИХDВОЙ стре..1КОИ. ОпредеJ1ИМ Te!lepb напря..
жение в точке б. ЧТО можно сделать двумя nУТЯI\1И.
Обходя контур ({бед слева направо, мОЖНО ЭЗllпсаты
Е, ибд IjRj.
O'I'куда
и"д Е, I,R, 100 8.5 60 В.
Обходя участок Ц ПИ де2вб справа налево, ПDJIУ4ИМ:
Е, ибд I,R,;
им Е, + I,R, 20 + 8.5 60 В.
PC3Y 'bТRT В обоих с.лучаях ОДИIl2.КОВЫЙ.
и,
+
А а
1/[ 1/[ и,\
и,. 1/,
о
а) о)
Plte, 1.1. К определению по.1JожнfеJIыыx пзправлеl!ИЙ 1'ОКОВ и наnряжеl{ИЙ в цепи
остоянноrо тока
12
1,
;
R,=50. R2 SO"
. U
Е , ='1ОDВ RJ"'40rJ..,
а
РНС. 1.2. иетть IЮСТUНЩIОПJ '10к<з С )J.f\Y-
М" ЭДС
P: c. 1.:1. К опреде,=1еIН1IО знака мощно.
СТII 13 llе IИ пос:roнпнаrо '10ка
ОcrЩТОRIIМСЯ еще на Олп()М вопросе, :FIeCbM р.<iЖНОМ л..тнr <lна.lТiЗН схем рt.l!сiiпоii
заЩИТЫ. Это пliПРОС о зн:шс МОЩНОС:т'Н, Еырilбзтыf1смойй rснеlНlтораМИ, !JDтреn.lяе-
МОЙ II<irрузкоii Jt пере.J.аЕаf::\ U(1 110 .'JIНiИЯЫ :>.1ектропередачи. Д.IШ ОJJредс.'1€'ШШ знака
!IoЮЩНОСТИ Б ехеме, пrИВСДСIIПОЙ Н<1 рис. 1.3, I\ИДЮЧII:.J ДIФ nаттмстр2 W 1 и W 2 ,
tlз сряю!цис мащrIGСТЬ в reHepfI' 'Ope и в IТзrрузi"LС. П9.'10iКите.'!Ыll1!е нащн;,л:rеНШJ
ТОКа И эдс нОКflзаНЫ На рllС, 1.3 стрелками. Д.1Я ;.:OIJOCTaB.,eHIН! ЗН8!{ОR iI:СщIJOС1И
оба ваттметр" ВКJiюченЫ оДilJI_Н':ОЕО: П(}.;'J.ЯРН1>Jе ЫЖИ:>:II.1 uб\1О'ТОI( наПрЯЖСНltя, обо
зн.ач нНЫС точкой, Jюдк.,ЮLJ.аЮIСЯ к по.'южИтС.1нlы,.t заЖПМ,1М п..епи; по.lJЯРllые
зажИМЫ обмоток '10Кд nЩL!<,:tЮilflЮП:Я в сторОН)' Ы,IIЩ,;J..ОВ l)ac::cMaTpHBaeMoro Э.1С lспта
reHepaTopa llJ!И }Jзrрузки.
При Tal OM lШJ1юllСJlИИ E<lT.rMeтp W 1 s;;r.tерит ПО.10жите.1ЬНСС ЗJI;;чение J\10ЩIIОСтrI,
так как полярный зажим ero обмотки напряжения 1I0ДК,JJЮЩ Н J{ ПО.II0ЖИ'ССJ1Ь.ному
полюсу, а Т()К вХоДИт В 1I0.IJ'JрfIый зажим тОКОВОЙ обr.ЮТЮf, оБО3JiачеНIIЫ 1 то\IКОй.
Показаilие ваттме1'ра W i будет отрицате.1ЬНI>IМ, так как ток ВХОДИт в ззжиМ тоl<QВОЙ
обмотк , не обозпачеННNЙ тО1IКОЙ, <:t обмотка н пряжения ВI{.'Jючена так же, как
у ваттметра W 1 . 8 СООТl'етС'I'вии с этим будем llээываl'Ь по.10житNfьНОЙ мОЩJШC'I'Ь.
l'ыра6атываемую reH€pa1'Opo:vr, а orрицательной МDЩНОСТЬ, JJотребляемую на-
rрузкой.
Для опреде.тения ЗЮlка мОщноСтИ, передаваемоЙ по JШIIЮ1, включим с: двух
ее стороН эаттМетры W;c и W.a. Об""оТl<И напряжения эiих BaтrMeTpOB включены так
Же, как и У ваттметров W 1 и W2. а "f{)KOBble полярнЫМи зажимаМtI В' с.тОрону
шин попстанuнй А и Б соответственно. При sтOM 'Показание прибора W э будет по-
ложительнЫМ, а W 4 _________ отрицатеJJЬНЫИ. В СQответсТIПlИ с Э'I'им будем и в дальнейшем
И8ЗЫВ81'Ь положительной мощноcrь, отдаваеМУIО с ШИН в ЛИНИ!.Q, и"'...отрицатель-
НОЙ, поступающую из .'1инии на шинtl одстаIШИИ.
ПРИСТУПIiМ теперь к раосмотреllИЮ цепей перемеШlОrо тока.
1.2. ВЕКТОРНЫЕ ДИArРАММЫ
понятне О векторах. На рис. 1.4 приведена кривая изме-
нения переменноrо тока ао времени. Ток сначала растет от нуля
(при <:р О()) до максимальноrо ПО.'IQЖliтельноrо знзчеr!ИЯ + /max
(при qJ 90'). затем убываст. переходит через ну"ь (при q) 180'),
достиr ет максима lьноrо отриuзте.1ьноrо значения I Ш ,1Х (при qJ ::=:::.
270) и. наконец, возвращается к JlУ'IЮ (при qJ 360'). Пос"е
этоrо цикл изменения Тllка повторяется.
Кривая из енсния переменноrо тока ПО времени, приведенная
на РНС. 1.4. называется еИJlУСОI1ДОЙ. Вре:,IЯ Т, в r чсиие юпороrо
происходит ПОЛНЫЙ UИК.IJ измененип 'l'Oкз, соотвеТt"ТВУЮЩИЙ изме
нению уrла на 3600, IIззываетеи периодом оере:\1€Нl-юrо T01{a , ЧИl'.'10
периодов 33 1 С называется частотой Ilepej\.[eHHOrO тою... В промыш-
ленных устаиовках и в быту в СССР и в ДРУ1'ИХ cTpanax Европы
13
f(а..,'1раtJлен е 6pa
щенuя 8ех.-пара.
А"
i
tЛ JО
350.
Ри<::. 1.4. Кривая изменения перемеl!lШI'О тока СО времени
исr.ользуется rланиым образом перемеиный ток частотОЙ 50 [1\.
Этот ток 50 раз в секунду иринимает положительиое и отрицательное
направл ние. Ию.1енение llepeMeHHoro тока во времени мОЖНО 33Пf[-
сать D СJlедующем виде:
i lш>л siп (wt + а), (1.6)
тде i мтновеIlное значение тока 1 т. е. значение тока в кзждыtr
момент времени lтах максима.Т'lьное значение тока; m == 2п'
уrловая часто'rа перемеиноrо тока, f 50 [ц, ы 2п. 50 314;
а начальный уrОЛ 1 соответствуЮЩИЙ ,моменту времени, с KOToporo
!Jачинается О1счст времени (при t О).
ДЛЯ частноrо с.lучап, показаююrо на рис. 1.4, ,, O'.
Анализирун действие устройств релейной защиты и аВТQмаТИКИ,
необходимо сопостаВJlЯТЬ токи и напряжения, C.KJI3ltblB2Tb или ВЫЧI1.
тать ИХ. определять yrJlbI между НИ НI и производить друrие оие'
Р8UИlI. Пользоваться при этом кривыми, подоБНbI\lИ приведенной
на рнс. 1.4, неудобно, поскольку построение синусоид тока и напря'
жения Э3НИi\Ыет MHoro nремени и не дает простоrо и t-f3rJIядноrо
результата. Поэтому ддя упрощения принято изображать токи и
напряжения D виде 01'резков пря 1ыx ..1ИНИЙ, имеющих определенную
Д lEHY и направление, ТИК наЗЫDае ых в е к т о р о в (ОА на
рнс. ! .4). ОдНН консц вектора зикреППС!-I в точке О начз. r lO коор.
динат, а второй вращае'(ся против часовоЙ стрел-ки.
jI.,'iПIUвепное значеllне тока И.1И нзпрпжения в каж..."I,ЫЙ момент
вре '1еlIИ опре,1е llяется проекцией нз вертикальную ось вектора,
ДЛНН3 KO'f()pOrO равна 1>ШКСИМ3,J'ЬНОМУ значению то.ка ИJIИ напря..
жения. Эта проекция будет С'rановитЬСЯ ТО ПО':lOжительнОЙ, ТО отри-
цате.1ЬНОЙ, принимая макси а..'Iыlеe значения ори вертикальном
раСПО.10ЖСНIIИ пектора. За время Т, равиое периоду l1еремеиноrО
тока, вектор совершит подныи оборот ПО окружности (360'), эанимая
1I0слсдовате.IJЬНО ПОJIOжения ОА', ОА", ОА'" 11 т. д. ПРI{ частоте
перемеюшrо тока 50 [1\ вектор будет совершать 50 об/с.
Таким обравом, вектор тока и.ш напряжения это отрезок пря-
Moii t раВВЫЙ по ве",:шчине макt:ималыюму значению тока i-IЛИ: lIапря
жсиня, враШ81ОЩИИСЯ отиосительнО точки О прОТИВ движения ча-
сОвО" стре.1КИ со скоростью, опредедяемой частотой переменноrо
ТОI\:а. Зная. нолuжение вектора в каждый момент времени, можно
J4
у
10/1
А
I
I
90 rp. . I
!.=lmtJXSI.Mwt
rp . I
л' х
PJlC. 1.5. Определение пOJlожения Beк
qopa на ПЛССКОС'IИ
щп..
'" о.} -=-
.
'!
6)
Рис. 1.6. Однофазная цепь переменноto
тока:
(1 С1:емз uепИ: б ... еКТОрИ.ll.11 .цИ.аrр:l.ММII
ЭДС 11 1'ока
определить мrиовеиное sиачение тока нли напряжения в данный
момент, Тан, для положения вектора тока ОА, покаsанноrо на
рис. 1.5, ero MrHoneHHoe sначеиие определяется проекцией на Bep
тикальную ось, т. е. ОА' ОА sin '1'.
На основанни рис. 1.5 можно также сказать, что ток в данный
ьюмент времени имеет положительное значение. Однако это еще не
дает полноrо представления о протекаиии процесса в цепи пере-
MeHHoro тока, так как неизвестно, что значит положительный пли
отрицательный ток, подожитеЛЬ!lое или отрицательное напряж ние.
Для Toro чтобы векторные диаrраммы токов и иапряженин да-
вади IJОЛИУЮ картину, кх нужно увязать с фактнческим протекаl!ием
процесса в цепи перемениоrо тока, т. е. необходимо предварительн?
принять условные ПО.10жительные направления токов и напряжеиин
в рассматриваемой схеме. Без выполнения этоrо условия, есЛИ не
заданы ПО.ifожитеJ1ЫIЫр. направления токов и напряжений, любая
векторнап диаrра :vtа не имеет никакоrо СМblсла.
Рассмотрим прОСТУЮ однофазную депь переменноrо тока, при-
веденную ;18 рис. 1.6, а. От однофазноrо rенераторп эиерrия пере-
nается в активное сопротивление наrрузки Я. Зададимся пОЛОЖII-
'l"елънымИ наПРЗВ,llениями токов и напряжений в расс.матр-и аемой
цепи. За условное положительное направление напряжения и Э,ДС
примем направление, Korдa потенцяал вывода I'eHep8Topa И,lИ на-
rруэки, с.вязанноrо с .ТlИниеЙ t выше потенuиала вывода. соеДИII( Н
Horo с. землей. В соответствии с l1раВИ...1аМII, прИiПIты\1Н в ЭJ1ектро
технике, положительное направление Д lЯ ЭДС обозначено СТрNIКUЙ,
направденной в сторону бо.1ее BblcoKoro потеЮ\ИЫlа (от зем.1И к .'111-
нейному выводу), а для напряжении стре.1КОЙ, lIаправ"еIЩОf'
в сторону более lIизкоrо потеНЩ1ала (от ЛJlиейно!"О вывода К зсмле).
Переменный ток будем считать ПО.'lожите..Т'!ьным. {{(}rAa ВО ВlIеш..
ней цепи он проходит от шии reHep8Topa J< HarpY:;Ke (обозначено
стрелкой). Построим векторы ЭДС и тока, характеризующнс работу
рассматриваемой непи (рис. 1,6, 6). Вектор ЭДС произво.1ЫIO оБОЭJlа-
ЧНl\I вертикальной линней со стрелкОЙ, нзnраВ.lJС!IIIОЙ- вверх. Для
ПОСТроения вектора тока запишем ДЛЯ Щ ПИ уравнение cor ласно
второму закону Кирхrофа:
Е iR,
15
j.
. ""
"'с-,., _
с,
о . La
I}t. и c
/
); . _4
,
I
I
,
I
I
I
I
О N! Х
4)
отсюда
i, 4)
......... ,jil Z
_ IB Z
ic l
A
РIIС. 1.7. Трехф.эЗ1JЗJI uепь перемсIltюrо
тока:
а ...... c:,\",M цепн б B"Kl'OPliilll Дllзrра.мыа
ТОКОВ !! lJ:шряжеll Иn
ис -В иА
i E;R. (1.7)
ПОСКО.1ьку знаl<И веюОрОВ
тока иэде В выражении (1.7)
совпадаю1', вектор тока будет совпадать с век1'ОРОМЭДС и на рис. 1.6, б.
Здесь и в дальнейшем I1рИ построеНIIИ вепоров будем тклады-
ва1Ъ tX ПО величине равRыии эффективному значению тока и наl 1 рЯ-
>кениЯ, что удобно Д '1Я ВЫIIOJ1НelIl1Я раЗ.JIИЧНЬ{Х математических опе
раций с вектора ш. Как известно, эффективные значеН1JЯ тока и
наприжения в 1(2 раЗ ме1-iьше соответстВуЮЩИХ максимальных
(амп.1ИТУДНЫХ).
Прн заданнЫХ ПОJlожнтельных lIзлравлеНi-IЯХ тока и напрнженп я
однозначнО ОIJределяется и ЗНаК ЮЩНОСТI1. Положнтсльной В pac
СМ3ТрИВдеМQМ случае будет считатЬСЯ мощность, lIаflрэвленнан ОТ
Ulин тенератора В ЛИНиЮ:
р 1:1 cos о:р . ЕI cos оа Е/,
так каК векторы тока н эде па рис. 1.6, б совпадают.
Анздоrичные соображения MorYT быть высказаны и ДЛЯ Tpex
фазНОЙ цепи nеремеиноrо тока, пuказаНJШЙ на рис. 1.7, а. В этом
случае во всех фазах приняты одинаковые положнтельные направ
леИ чему соответствует симметричная д/IЗтрамма токов и напря-
жениЙ, приведенная на рис. 1.7, б. Отметим, что симметр»чной
RззываетсЯ такая трехфазная система векторов, коrда все три BeK
тора равны по вел чине JJ сдвинуты ОТ ОСIlтеЛЫIО друт друта на
усо.1 120".
Операции с векторами. Котда мы рассматриваем тоЛЬКО одну
кривую тока или напряжения, начальное значение yrJ]a, с KOToporo
начинается отсчет, или, иначе rоВОрЯ, положение вектора на диат"
paM e, соответствующее начальному моменту времени, может быть
прннятО ПРОИЗВО)IЬНЫМ. Есл же одновременно рассматриваются
два или HeCKO.iIbKO тОКОВ и напряжений, то, задавшись началрным:
положением на диаrра:vtме одноrо из векторов, мы тем саМыМ уже
ОlIреде.пяем положение всех друrих векторов.
Все три вектора фазных напряжений: U А, U В, U С , показаНllые
На рис. 1.7, б, вращаются против часовой стрелки с одинаковОЙ
СКОРО(lЪЮ, О!lреде.'Iяемой частотоЙ пере lеIПIоrо тока. Пр 11 этом
они пересекают вертика.1ЬНУЮ ось, совпадающую с направлением
вектора U A на риС. 1.7, б, поочередно с определенной последова-
тельнОСТЬЮ, а Ю.IеllНО iJ А' iJ в, U C , которая называется чередованием
фаз напряження (и.'IИ тока). Для тото чтобы определнть взаимное
раСПО '10жеНl1е двух ЕектОрОБ, обычно rоВОрЯТ, что один из ниХ о n е ..
р е ж а е т И.qИ о т с т а е т от Apyroro. Прн этом опережающим
счнтается вектор, который при вращенИИ протнв часовой стрелки
IБ
(1.8)
Рис. 1.9. К опреде.1<:t1И Ю
вектор;) чсре:. erO ПрОСК
ЦНИ 11:3 nсрп€НДИКУЛliрllые
ОСИ
раньше перссечет вертикальную ОСЬ. Тзк, например, можно CKa
затЬ, что вектор напряжеJIИИ И А на pIIC. 1.7, б опережает U в на
уrол 1200 ИЛII, с друrой стороны, вектор и" oтcraeT от вектора iJ в
нз уто.1 1200. Как видно нз рl1С. 1.7, выражение <вектор отстает на
утоп 1200", равноценно выражению ,вектор опережает на yroJ' 240"".
Сложение векторов пронзводится rеометричеСI<НМ СУJ..1:М,Iрование.l
по правилу пара..lле.'Iоrра-м:ма, как rlOказаtЮ на рис. 1.8, а, на КОП)
ром построена сумма токов (i л + i и)' Так как ВЫЧl1таНllе деЙ-
ствие, обратное t.:ложению, дтi OI'lредеJIеIlIiЯ рЗ3IIОСТJi токОВ (напри-
мер, ir; i B ) достаточно" току ic прибавить вектор, обратныЙ i".
Вместе с тем на рис. 1.8, а покззано. что вектор раЗRОСТИ токов
(i(; i в) можно построить проще, соеднннв лннией концы векторов ic
н i B . При этом стрелка век1'Ор" раЗНОСПI токов направляется в стО-
рону первorо вектора, 1'. е. (.
АналоrЯЧНО СТРОIlТСЯ векторная днаrрамма междуфазных напря-
женнй, напр""ер, {; в и с {; нс (рис. 1.8, б).
Очевидно, что положение вектора на 11 10СRОСТИ ОIlределяется ero
проекцня и на две лloБыle оси. Так, например, для тоrо..чтобы опре-
делить положенне вектора ОА (рнс. 1.9), достаточНО знать ето проек-
цин на взаимно перпендикулярные осн:
ОА' ОА cos '1';
ОА" ОА siп о:р ОА cos (90" '<-).
ОТЛОЖI1Ы 11а осях КООРДlIнат проекцнй век1'ОрОВ ОА' и ОА" и
восстановйм И3 точек А' и А" перпеНДИКУJIЯРЫ К осям. Точка пере-
сечення э1'их перпенднкуJlЯРОВ 11 естЬ точка А ОДНII конец вектора,
вторым концом которото ЯFляется ,'очка О начмо КООРДИ!l2Т.
Назначение иекторныIx днаrраММ. РаООТНИК3:v1, зани:>.\ающимсн
проектироваине" Н эксплуатацией релейной защ ты, часто прнхо-
ди:тся ИСПО.rIь3013ать в своей работе так наЗЪ1БЭС\lые векторные диаr
раммы векторы токов и напряжений, построенные на плоскос.ти
в ОПреДеJIенном сочетании, соответствующем электрическим HPO
u'eccaM, происходящим в расс,-,зтриваемой схеме.
Анализ векторных диаrра .t:\f токов и наприжений яв..Нlется ОДНИМ
нз важных, а в ряде случаев единственным способом проверки пра-
17
Рис. 1.8. С:юженис 11 ВЫЧI!ТШIИt: neK:lopoB:
а токйВ; 6 наП!Нlж-еНJJ{!
/Jй c R и,
п т
ер; х,
1
и"й й т (}
.1
Рис. 1.10. К paCIJeTY Ц ПИ п ре1llенноrо
(1. r::XeMa. цепи; б....... ВекторНаЯ .цИаrр;l. М3
r l 1
Чg ' .
!!.. j Р. !!...
с ")
[,
,
,
1/5" " .
1,
5'/
5) [2<
ш
Рис. 1.11. К расчету рашреДeJ!епия
тока:
и схем!:! цепИ: 6 1JеКТQРllая д.ИllrраММэ.
roK06
t ((1АЧ iJ J'k' и,\1 й '
.IlJ1I '1 1)
о; а) .. '= -='
Рис. 1.12. К опреде.1енто УСJЮВIIЫХ
IIOЛDжитеЛЬНЫХ IIзпра8.' JlИЙ тОКОВ
и напряжений в обм(Л'ках траll$РМ3-
шра:
а схема цепи; Q дИаrр.а.мМ ТОКС\(\ 11
Н8ЩJЯжеuНЙ tj оБМОТК2JХ rраllсфорМ.Jrора
На. рис. 1.10, б построен вектор АИ с , отстающнй от вектора i
на уrол 900. Напряженне в точке n (;"0 определнтсп разностью век.
торов Е н ",и с . НапряжеIlИ в точке m определитс анаJlоrюIНО:
И;по ипo iR.
Как вндно нз рнс. 1.10, б, этот последннй вектор И",о бу ет
равен падению напряжения в индуктивном СОПрОТИВJlеllИИ 6.U L .
Рассмотрн" друrую цепь переменноrо тока, прнведенную на
рис. 1.11. (1, и построн" векторную диаrрамму, характеризующую
распределеllИС ТОКсВ в пaJ аллеJrьныx ветвях. Дм151 ностроения диа
rраммы приме\f t что зктнвное И б1КQСТRое сопро-тнв..тlеl1ип раппы
R Хс.
I;OCtpOeI-lне векторной диаr'раммы начнем с вектора i 1 , который
расположн.и rОрИ30flтаJfЬНО. Затем ПОСТрОИ\;i вектор пал.снин наllрН
жеНИ51 на СОIlрОТИВ '1еlIИЯХ /10, отстающиЙ от вектора i 1 на yro)] {Р.
так I<ЗК резу. ЬТИРУIOЩСС СОПрОТИВ 1еIIие имест аКТlIвно е;"lКОСТНblЙ
характер. YL'O.rI 'р опреде (:нется следующим ВЫРflжснием:
t ХС
'1' асс g"""'"R'
в раССJ.lатривае'юм случае '1' 45". BeKТUp 1'ока i" ПРОХО,1Я
щеrо 110 активному сопротивлению, совпадает с !':. (;, а i з оперсжает '" И
на 900, как пока"анО на рис. 1.1!, б.
Векторные диаrраммы при наличии трансформации. При нали.
ЧИИ В Э lектрической ценн траIIСфОрtl-1атuров необход.имо ВВl'СЛf дo
ПОdlните 'Jъные УС.10ВИЯ, ДJIЯ 1'Oro чтобы сопостав.'1ЯТЬ вскrорпые
диаrрамм:ы токов и напряжений на разных сторонах траIlСфОР:\Ы
тора. Положите '1ьные JlапраВ lения токае пра этом следуе'r задавать
с учетом полярностн обметок трансформатора. В зэвнсимостн ы
направлеиия намотк" обмоток трансформатора взаИЩIOе наорав.
пение токов в них J\'lеняется. ДЛf.I Toro чтобы опредеЛЯ1Ъ напраВ.1е-
ние токов в обмотках СИJlOвоrо траиtФор"атора и сопостав,пЯТh ИХ
между с.обой, оБМОl'ка 1 трансформатора лают yc. OBHыe оБОJIrаче
НИЯ «начало» И «конец».
В схеме, приведенной на рис. 1.6, меЖ,1У источпико" эдс п
наrрузкой ВК.1ючим трансформатор (рис. 1.12, а). Обозначим lIa
19
вильности соединения цепей тока и напряжения и включения реле
в схемах дифференuиальиых и напраЕ"енных защит.
По сути построеине векторной диаl'раммы uелесоuбраЗIIО во всеХ
случаях, косда к рассматриваемому реле подаются две июl более
электрические ве..1ИЧИНЫ; разность токов в маКСИ!l,.lа. ЬНОЙ тОКОВОЙ
или диффереициа.1ЬНОЙ защите, ток и напряжение в реде направле-
ния мощносТИ НЛJ1 В направленном ре.IЩ сопротивления. Векторная
диаrрамма позволяет сделать З8КJIючение о ТОМ, как рассматривае-
мая защита будет работать при К3. т. е. оценить правн.%ность ее
включеНИЯ. ВзаИМНQе раСПОJюжение векторов ТОКОВ и напряжений
t13 диаrрамме Оi)редем'lЯ€тея характеристикой рассматривае IOЙ цепи,
а тзкже уел.ОВНО ПРИIlЯТЫМИ ПОJIожи-теЛЬНЫ\iН направлениями ТО}{ОВ
И напряжениЙ.
Д 1Я примера рассмотрИJ\'1 две векторные диаrР3МfI,-lЫ.
На рнс. 1.10 покззапа однофазная депь переменносо тока, состОЯ-
щая из rепераrора 11 последоваl'елыlO соединенных eMRoc-тпоrо,
акТИВIIоrо Н ИН/1,уктИШlOrо еОПРОТИВJ1еllИЙ (приме .JlрИ ЭТОМ, -IТO
ииду!{ти ное СОПРОТIIВ.1еIlие 50.,ьше е'\КОСТJюrо X L > Х с ). Поло'
жительные наIJраплtНV-'Я токов И напряж(НИЙ, таК же как и в слу-
чаях, рассмотренных выше, обозиачеиы на рис. 1.10, а стре.,ками.
Пострuение вскторной диаrраммы начием с вектора эдс Е, ко-
торый раСIIОЛОЖИМ на рис. 1.10, б вертикалыI,' Ток. проходящий
в paCCI'- raтриваемоfi uепи, ОIlрелt:'ЛИТСЯ из СJ1ед.ующеI'О вьфйжения:;
l . Е
JI ю+ (X L Хс)'
! 'оско.'/ьку В рассматривае;,юй цепи имеются активные и реак-
ТИВНI,lе СОПротив. ени", причем X L > Х с , вектор тока отстает от
вектора иапряжения иа уrол '1':
t Хl XC
'1' arc g . R .
(1.9)
Напряжение в точке п на рис. 1.10, а определится cor ласно сле-'
дующему выражеиию:
и по Ё "'Ис'
18
чала обмоток СИЛОВОI'О трансформатора бук-
вами А и а, концы Х и Х, При этом сле-
дует иметь в виду, что начало одной из обмоток
принимается произвольно, а второй опреде-
ляется на основании условных положительных
направлений токов, заданных для обеих обмоток
тр ансформатора.
На рис. 1.12, а показаны положительные направления токов
в обмотках силовых трансформаторов. В первичной обмотке поло-
жител ным считается направление тока от начала к концу, а во вто-
ричнои от конца к началу. При таких условно принятых поло-
жительных направлениях токов в обмотках трансформатора направ-
ление тока в наrрузке остается таким же, каким оно было бы при
отсутствии трансформатора и непосредственном подключении на-
rрузки к reHepaTopy (см. рис. 1.6 и 1.12). При этом, поскольку Mar-
нитные потоки, создаваемые в маrнитопроводе трансформатора обоими
токами (первичным и вторичным), направлены встречно (рис. 1.13),
для идеальноrо трансформатора, пренебреrая током намаrничива-
ния, можно записать следующее равенство:
Ф1 Ф2 == О или i 1 W 1 I w2 === О, (1.10)
rде .Ф1 и Ф2. маrнитные потоки в маrнитопроводе трансформатора,
а I1W1 и 1 2 w 2 маrнитодвижущие силы (МДС), создающие эти
потоки.
Из последнеrо уравнения:
j1
12
Ф1
а
"
Ш2 Ф2
А
Ш!
х
Рис. 1.13. К выбору положительных направлений
токов в об 101 ках трансфор,rаторов
u; '1 '1
х х х
х
и
а
и е
и СА
иao иb
И(1.
иoc иc
Иве
'/
1(1.'" .
\ 1
. \ZJ' .
1e B
'/
1(1.
и с
ИВ
1(1.
'(
10
jtJ
о) UС(1. и(1.
8)
Рис. 1.15. Включение трансформатора по схеме у/д. 11:
а схема соединения обмоток б векторная диаrрамма напряжениЙ; в...... векторная
диаrраммз токов
векторы первичноrо и вторичноrо токов на векторной диаrрамме
совпадают по направлению (рис. 1.12, 6). Для напряжений также
удобно принять такие положительные направления, чтобы векторы
первичноrо и вторичноrо напряжений на обмотках совпадали, как
показано на рис. 1.12.
В рассматриваемом случае имеет место соединение обмоток транс-
форматора по схеме 1/1-12. Соответственно для трехфазноrо транс-
форматора У/У-12 схема соединений и векторная диаrрамма токов
и напряжений показаны на рис. 1.14.
На рис. 1.15, 6 построены векторные диаrраммы напряжеНIIЙ,
соответствующие схеме соединения трансформатора У/Д -11. На сто-
роне высшеrо напряжения, rде обмотки соединены в звезду, между-
Фазные напряжения в уЗ раз превышают фазные напряжеНIIЯ.
На стороне же низшеrо напряжения, rде обмотки соединены в тре-
уrольник, междуфазные и фазные напряжения равны. Векторы
междуфазных напряжений стороны низшеrо напряжения .опере-
жают на 300 аналоrичные векторы междуфазных напряжений сто-
роны высшеrо напряжения, что и соответствует схеме соединений
У/Д-ll.
Для рассматриваемой схемы соединений обмоток трансформатора
можно построить и векторные диаrраммы токов, проходящих с обеих
ero сторон. При этом следует иметь в виду, что на основании при-
нятых нами условий определяются только положительные направ-
ления токов в обмотках трансформатора. Положительные же напра-
вления токов в линейных проводах, соединяющих выводы обмоток
низшеrо напряжения трансформатора с шинами, MorYT быть приняты
произвольно независимо от положительных направлений токов,
проходящих в треуrольнике.
Так, например, если принять положительные направления токов
в фазах на стороне низшеrо напряжения от выводов, соединенных
21
t и А
(;e (;8
t iA
jc j8
. . W2
11==I2W";' (1.11)
Соrласно последнему равенству векторы i 1 и i 2 имеют одинако-
вые знаки и, следовательно, будут совпадать по направлению (см.
рис. 1.12, 6). Таким образом, условно принятые положительные
направления токов в обмотках трансформатора удобны тем, что
А А А
r' r' j,
ui
х х х
U( Ш "
а а а
j(1. j6 it
а)
i U(t t j(1.
ис (;ь jC b
. о) 8)
Рис. 1.14. Включение трансформатора по схеме У/У.12:
а схеМа соедииеиия обмоток; б векторная днаrрамма напряжений; 8 веКТUрНаЯ
диаrрамма токов
20
Соответствующая векторная диаrрамма токов показана на
рис. 1.15,8.
Аналоrично можно построить векторную диаrрамму токов и
для случая, коrда положительные направления токов приняты от
шин к выводам треуrольника (рис. 1.16, а). Этому случаю соответ-
ствуют следующие равенства:
i ==jb ja; jb==ic jb; j ==ja ic (1.13)
и векторные диаrраммы, приведенные на рис. 1.16,6.
Сравнивая диаrраммы токов, приведенные на рис. 1.15,8 и
1.16, 6, можно сделать вывод, что векторы фазных токов, проходя-
щих в проводах, соединяющих выводы обмоток низшеrо напряжения
трансформатора и шины, находятся в противофазе. Конечно, как те,
так и друrие диаrраммы верны.
Таким образом" при наличии в схеме обмоток, соединенных
в треуrольник, необходимо задаваться положительными направле-
ниями токов как в самих обмотках, так и в линейных проводах,
соединяющих треуrольник с шинами.
В рассматриваемом случае при определении rруппы соединений
СИЛОБоrо трансформатора удобно за положительные принимать
направления от выводов низшеrо напряжения к шинам, тю, как при
этом векторные диаrраммы токов совпадают с принятым обозначе-
нием rрупп соединения силовых трансформаторов (см. рис. 1.15,6 и 8).
Аналоrично MorYT быть построены векторные диаrраммы токов и
для друrих rрупп соединения силовых трансформаторов.
Сформулированные выше правила построения векторных диа-
rpaMM токов и напряжениЙ в схемах с трансформаторами действи-
тельны и для измерительных трансформаторов тока и напряжения.
1,3, ПОВРЕЖДЕНИЯ И НЕНОРМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ
В ЭНЕРrОСИСТЕМАХ
Основные сведения о коротких замыканиях. Короткие
замыкания, возникающие в электрических сетях, машинах и аппа-
ратах, отличаются большим разнообразием как по виду, так и по
характеру повреждения. u u
Для упрощения расчетов и анализа поведения релеинои защиты
при повреждениях исключаются отдельные факторы, не оказываю-
22
а
Рис. 1.16. Векторная диаrрамма токов
при изменении положительных направле-
ний токов на выводах обмоток, соединен-
ных в треуrолыIкK на стороне низшеrо
напряжения
(2) I:! (1,1) а
. K(
о)
. ;'$?> ';#>
8) а)
в треуrольник, к шинам (рис.
1.15, а), можно записать следую-
щие равенства:
i ==ia i b ;
i == ic ia.
Рис. 1.17. Основные вИДЫ коротких замыканий:
а трехфазное; б двухфазное; в двухфазное на землю; 2 однофазное
ib==jb ic;
(1 . 12)
щие существенноrо влияния на значения токов и напряжениЙ.
В частности, как правило, не учитывается при расчетах переходное
сопротивление в месте К3 и все повреждения рассматриваются как
непосредственное (или, как rоворят, «rлухое» или «металлическое»l
соединение фаз между собоЙ или на землю (для сети с заземленнои
нейтралью). Не учитываются токи намаrничивания силовых транс-
форматоров и емкостные токи линий электропередачи напряжением
до 330 кВ. Сопротивления всех трех фаз считаются одинаковыми.
Основн ые виды К3 показаны на рис. 1.17. Межлуфазные К3
tJ,вухфа3'ные и трРУфаЗ UhТР возникают в сетях как с заземле нно Й,
'т ак и ..s... З9л !! оваН!iОЙ J:!. й.I.Q аль . О нофазные К3 MorYT происходи
'l'БЛ'Ько в сетях с заземленнои неитралью.
-------с5ёновными причинами, в ызьшающ ими повреждения на линиях
электропередачи, являются перекрытия изоляции во время rрозы,
схлестывания и обрывы проводов при rололеде, набросы, перекры-
тия заrрязненной и увлажненноЙ изоляции, ошибки персонала и др.
Трехфазное короткое замыкание. Симметричное трехфазное К3
наиболее простой для расчета и анализа вид повреждения. Он харак-
терен тем, что токи и напряжения всех фаз равны по значению как
в месте К3, так и в любоЙ друrоЙ точке сети:
IA==IB==Ic; иА==ив==и с . (1.14)
Векторная диаrрамма токов и напряжений при трехфазном К3
приведена на рис. 1.18. Поскольку расc:v!атриваемая система сим-
метрична, ток, проходящий в каждой фазе, отстает от создающей erJ
ЭДС на одинаковый уrол <Рк, определяемыЙ соотношением актив-
Е А
Ё .
а)
Е tJ и хп
jRn j
. tJuxт
IRт
8)
Рис. 1.18. Трехфазное кз:
а расчетная схема; б ДНаrрамма токов и напряжений в месте 1(З; в BeKNpHaJt
диаrрамма для определения напряженнй в промежуточных точках сетн
23
и А
Рис. 1.19. Двухфазное К3 между
фазами В и С
а векторная диаrрамма ТОКОВ И
напряжениЙ; 6 схеыа сеТII
иА
Horo и реактивноrо сопро
тивлениЙ цепи KopOТKoro
замыкания:
X L
{fl; === arctg R .
L
Для линиЙ 110 кВ этот уrол равен 60 780; 220 кВ (один провод
В фазе) 73 820; 330 кВ (два провода в фазе) 80 850; 500 кВ
(три провода в фазе) 84 87C; 750 кВ (четыре провода в фазе)
86 880 (большие значения уrла соответствуют большим сечениям
проводов).
Напряжение в месте К3 равно нулю, а в любоЙ друrоЙ точке сети
может быть определено, как показано на рис. 1.18, в. Так как все
фазные и междуфазные напряжения в точке трехфазноrо KopoTKoro
замыкания равны нулю, а в точках, удаленных от места К3 на не-
большое расстояние, незначительны по значению, рассматриваемыЙ
вид повреждения представляет наиБО/IЬШУЮ опасность для работы
энерrосистемы с точки зрения устоЙчивости параллельноЙ работы
электростанциЙ !I узлов наrрузки.
Двухфазное короткое замыкание. При двухфазном К3 токи и
напряжения разных фаз неодинаковы. Рассмотрим соотношения
токов и напряжениЙ, характерные для двухфазноrо К3 между фа
зами В и С (рис. 1.19). В поврежденных фазах в месте К3 проходят
одинаковые токи, а в неповрежденноЙ фазе ток отсутствует
i A === о; j в === ic.
Междуфазное напряжение {j ве в
напряжения
. . Ё
ив===ие===т; ивс===о. (1.16а)
Так же как и при трехфазном К3, токи, проходящие в повреж-
денных фазах, отстают от создающеЙ их ЭДС (в данном случае от
ЭДС Ё ве или параilлельноrо ему вектора lJ ве) на уrол <р,,, опре
деляемыЙ соотношением активных и реактивных сопротивлений
цепи.
Соответствующие векторные диаrраммы для места К3 построены
на рис. 1.19, а. ПО мере удаления от места К3 фазные напряже
ния (j В, О е и междуфазное напряжение О ве будут увеличиваться,
как показано на рис. 1.19, а штриховыми линиями для точки п.
С точки зрения влияния на устоЙчивость параJ1лельноЙ работы
reHepaTopoB и на работу электродвиrателей рассматриваемыЙ вид
повреждения представляет значительно меньшую опасность, чем
трехфазное К3.
Двухфазное короткое замыкание на землю в сети с заземленной
нейтралью. Этот вид повреждения для сетеЙ с изолированноЙ неЙ-
24
п
I
08 Oc=O
"
"
'"
о)
(1 .15)
Рис. 1.20. Векторная диаrрамма токов
и напряжений в месте двухфазноrо К3
между фазами В и С на землю
Рис. 1.21. Векторная диаrрамма токов
и напряжений в месте однофазноrо К3
на землю фазы А
тралью практически не отличается от двухфазноrо К3. Токи, про
ходящие в месте К3 и в ветвях рассматриваемой схемы, а также
междуфазные напряжения в разных точках сети имеют те же самые
значения, что и при двухфазном К3.
В сетях же с заземленноЙ нейтралыо двухфазное К3 на землю
значительно более опасно, чем двухфазное К3. Это объясняется
более значительным снижением междуфазных напряжений в месте
К3, так как одно междуфазное напряжение уменьшается до нуля,
а два друrих до значения фазноrо напряжения неповрежденной
фазы (рис. 1.20).
Соотношения токов и напряжений в месте К3 дЛЯ этоrо вида
повреждения имеют следующий вид:
1 А ===0; ив===ис===о, (1.17)
Однофазное короткое замыкание в сети с заземленной нейтралью.
Однофазное К3 может иметь место только в сетях с заземленной
неЙтралью (в Советском Союзе, как правило, с заземленной ней-
тралью работают сети напряжением 110 кВ и выше). Векторные
диаrраммы токов и напряжениЙ в месте однофазноrо К3 фазы А
приведены на рис. 1.21, а формулы, определяющие соотношения
между ними, даны ниже:
и А === о; 1 в ===l с ===0. (1.18)
Однофазные К3, сопровождающиеся снижением до нуля в месте
повреждения только одноrо фазноrо напряжения, представляют
меньшую опасность для работы энерrосистемы, чем рассмотренные
выше междуфазные К3.
Однофазное замыкание на землю в сети с малым током замыка
ния на землю. В сетях с малыми токами замыкания на землю, к ко-
торым относятся сети 3 35 кВ, работающие с изолированноЙ ней-
траJ1ЬЮ или с неЙтралью, заземленноЙ через дуrоrасящиЙ реактор,
замыкание одноЙ фазы на землю сопровождается значительно мень-
шими токами, чем токи К3.
При замыкании на землю одноЙ фазы фазное напряжение повреж-
денноЙ фазы (О А fja рис. 1.22, а) относительно земли становится
равным нулю, а напряжения неповрежденных фаз (; в и и е увели-
чиваются в 1,73 раза и становятся равными междуфазным ((;13[)
25
( 1.16)
месте К3 равно нулю, а фазные
и l.;P) на рис. 1.22, б). Под действие.м напряжений Ujj> и (;р) через
место повреждения проходит ток l з , А' замыкающийся через ем-
кости неповрежденных фаз В и С. Емкость поврежденной фазы
зашунтирована местом замыкания, и поэтому ток через нее не про-
ходит. Значение тока в месте замыкания на землю определяется
следующим выражением:
. (1) . (!)
. Ив и с
lз.А== + '
1: 2:
[де Xl; суммарное сопротивление цепи замыкания на землю.
Поскольку активные и индуктивные сопротивления [енераторов,
трансформаторов и кабельных линий мно!'о меньше, чем емкостное
сопротивление сети, ими можно пренебречь. Тоrда
1 1
Xl;==X C == юС == 2лfС ' (1.19)
[де f частота сети, равная 50 rц; с емкость одной фазы сети
относительно земли.
Поскольку при замыкании фазы А на землю напряжения фаз В
и С относительно земли равны по значению междуфазному напря-
жению и сдвинуты на уrол 600, то
I (; ) + (; ) I == 3И ф, А.
В результате
13 == 3И ф wС == 3И ф 2лfС. (1.20)
Емкость сети в основном определяется длиной присоединенных
линий, в то время как емкости относительно земли обмоток [енера-
торов и трансформаторов сравнительно невелики. Для расчета ем-
KocTHoro тока (А/км), проходящеrо при замыкании на землю в сети
с изолированной нейтралью, можно воспользоваться следующими
выражениями, определяющими ток на 1 км кабельной линии:
для линии 6 кВ
95 +- 2,845
13 == 2200 +- 65 ином;
для линии 10 кВ
1 95 +- 1,445 и
3 == 2200 +- 0,235 Н()М,
[де S сечение кабеля, мм 2 ; Ином номинальное междуфазное
напряжение кабеля, кВ.
Для воздушных линий можно принимать следующие удельные
значения емкостных токов: 6 кВ 0,015 А/км; 10 кВ 0,025 А/км;
30 кВ 0,1 А/км.
Для снижения тока замыкания на землю применяются специаль-
ные компенсирующие устройства дуrоrасящие катушки, которые
подключаются между нулевыми точками трансформаторов или [е-
нераторов и землей. В зависимости от настройки дуrоrасящей ка-
26
Рис. 1.22. Однофазное замыкание на землю фазы А в сети с малым током замыка-
ния на землю (изолированная нейтраль)
тушки ток замыкания на землю уменьшается до нуля или до неболь-
шоrо остаточноrо значения.
Поскольку токи замыкания на землю имеют небольшие значе-
ния, а все междуфазные напряжения остаются неизменными
(рис. 1.22), однофазное замыкание на землю не представляет непо-
средственной опасности для потребителей. Защита от этоrо вида
повреждения, как правило, действует на сиrнаJJ. Однако длительная
работа сети с заземленноЙ фазоЙ нежелательна, так !(ак длительное
прохождение тока в месте замыкания на землю, а также повышенные
в J, 73 раза напряжения неповрежденных фаз ОТНОСИl ельно земли
MorYT привести к пробою или повреждению их изоляции и возник-
новению двухфазноrо КЗ. Поэтому допускается работа сети с за-
землением одноЙ фаЗbl только в течение 2 ч. За :.([0 время оператив-
ный персонал с помошью устроЙств сиrна.lизаЦIIИ должен обнару-
жить и вывести !!з схемы поврежденныЙ участок.
J3 сетях, питающих торфонредприятия и пеr;едвижные строи-
тельные механизмы, для обеспечения УСJlОВИЙ безопасности обслу-
живающеrо персонала защита от замыканий на зеЫJIЮ ВЫПО.lняется
с действием на отключение.
1.4. РАСЧЕТ ТРЕХФАзноrо KOPOTKOrO ЗАМЫКАНИЯ
Изменение тока при 1\3. Рассчитать трехфазно(> К3 это, значит,
определить токи и напряжения при этом виде повреждения как в точке К3, так
и в отдельных ветвях и узлах схемы.
Ток в процессе 1\3 не остается постоянным, а изменяется, как показано на
рис. 1.23: ток, увеличившийся в первый момент времени, затухает до l!eKOTOporo
значения, а затем под действием автоматическоrо реrулятора возбуждения (АРВ)
достиrает установившеrося значения. Промежуток времени, в течение KOToporo
происходит изменение значеНI!Я тока К3, определяет продолжите,lЬНОСТЬ пер е-
х о Д н о r о про Ц е с с а. Пос.те Toro как из :енение значения тока прекра-
щается, до момента отключения К3 продолжается у с т а 11 о в И в ш и й с я ре-
жим К3. В зависи lОСТИ от назначения ВЫПО.1няемоrо расчета (высор уставок
релейной защиты или проверка электрооборудования на термическую 11 :-.1ектро-
динамическую стойкость) нас MorYT интересовать значения тока в разные моменты
времени К3.
Из-за наличия в сети индуктивных сопротивлений, препятствующих MrHoBeH-
ному изменению тока при возникновении К3, значение то](а наrрузки i п не изме-
няется скачком, а нарастает по определенному закону от нормальноrо до аварий-
Horo значения. Для упрощения расчета и анализа ток, проходящий во время пере-
ходноrо процессе 1\3, рассматривают как состоящий из двух составляющих: а п е-
р и о Д и ч е с к о й и пер и о Д и ч е с к о Й.
27
i K
"аО
1/210>0
'нО
,
I 'mo=I:h
Нормальный-
режим
j
б)
/
/
I
: Уст но8и8
> I jf' иися режим
а)
Рис. 1.24. Расчетные схемы трехфаз-
иоrо К3:
а трехфазная; 6 расчетная однофаз-
ная
В сетях, питающихся от [енератора или энерrосистемы оrраниченной мощности,
напряжение на шинах в процессе К3 изменяется в значительных пределах, вслед-
ствие чеrо значения начальноrо и установившеrося токов не равны (рис. 1.23, а).
Однако и в этом случае для расчетов релейной защитЫ можно использовать началь-
ное значение тока К3. Это не приводит к большой поrрешности, поскольку, как
показывает опыт эксплуатации, на значение установившеrося тока К3 значительно
большее влияние, чем на значение начальноrо тока, оказывают увеличение пере-
ходноrо сопротивления в месте повреждения, токи наrрузки и друrие факторы, не
учитываемые обычно при расчете токов К3.
Принимая во внимание все сказанное выше, можно считать целесообразным
и в большинстве случае вполне допустимым использование для расчета и анализа
поведения релейных защит, действующих с любой выдержкой времени, значения
начальноrо тока К3. При этом возможное снижение тока в процессе К3 следует
учитывать для защит, имеющих выдержку времени, введен.ием в расчет повышен-
ных коэффициентов надежности по сравнению с быстродеиствующими защитами.
Определение начальноrо тока К3 в простой схеме. Поскольку при трехфаз.
ном К3 (рис. 1.24) ЭДС и сопротивления во всех фазах равны, все три фазы на.
iКодятся в одинаковых условиях. Векторная диаrрамма для TaKoro К3, к,?торое
называется симметричным, приведена на рис. 1.18, б. Расчет симметричнои цепи
может быть существенно упрощен: поскольку все три фазы находятся в одинаковых
условиях, достаточно произвести расчет для одной фазы и результаты "I O зате:'v\
распространить нз две друrие. Расчеrная cxeMil при этом буд<;т им' ть B,iд, пока.
в;;ниый на рис. 1.24, 6.
Расчет начинается с составления схемы замещения, в которой отдельные эле.
менты расчетной схемы заменяются соответствующими сопротивлениями, а д.ля
источников питания указываются их ЭДС или напряжения на зажимах. Каждый
элемент вводится в схему замещения своими активными и реактивными сопро.
тивлениями. Сопротивления [енераторов, трансформаторов, реакторов опреде-
ляются на основании паспортных данных и вводятся в расчет, как указано ниже.
Реактивные сопротивления линий электропередачи рассчитываются по спе-
циальным формулам пли MorYT приниматься приближенно по следующему выра-
жению:
Неустано8и8ший-ся процесс
'к
1 пт = Y21o>o
....(.
/
'а
iaO
i HO
1
I
1
"п I
НеУfтано8и8 I
шиися процесс I
б)
УстаноlJи8шuй.ся
режим
Нормальный.
режим
Рис. 1.23. Кривые изменения тока трехфазноrо К3:
а в сети, пвтаlOщейся от reHepaTopa с АРБ; 6 всетв. питаlOщейся от системы Heorpa<
НИtlеННоЙ МОЩНОСТИ
Апериодической называется постоянная по знаку составляющая тока i a , кото-
рая возникает в первый момент К3 и сравнительно быстро затухает до нуля
(рис. 1.23).
Периодическая составляющая тока К3 в начальный момент времени /п то
называется н а ч а л ь н ы м т о к о м К3. 3начение начальноrо тока К3 исполь-
зуют, как правило, для выбора уставок и проверки чувствительности релейной
защитЫ. Начальный ток К3 называют также с в е р х пер е х о Д н ы м i п , так
как для ero определения в схему замещения вводятся сверхпереходные сопротивле-
ния [енератора х:! и ЭДС E .
Установившимся называется периодический ток К3 после окончания переход-
Horo процесса, обусловленноrо затуханием апериодической составляющей идей.
ствием АРВ.
П о л н ы м током К3 называется ero значение, равное сумме периодической
и апериодической составляющих в любой момент переходноrо процесса. Макси-
мальное мrновениое значение полноrо тока называется у Д а р н ы м током К3
и вычисляется при проверке электротехническоrо оборудования на электродинами-
ческую стойкость.
Как уже отмечал ось выше, для выбора уставок и проверки чувствительности
релейной защиты обычно используется начальное (сверхпереходное) значение тока
К3, расчет Koтoporo производится наиболее просто. Допустимость TaKoro решения
объясняется, с одной стороны, быстрым затуханием апериодической составляющей
в сетях BbIcoKoro напряжения (за время 0,05 0,2 с), что обычно меньше времени
срабатывания рассматриваемых защит, а с друrой неизменностью периодической
составляющей при К3 в сети (см. рис. 1.23,6), питающейся от мощной энерrо-
системы, reHepaTopbI которой оснащены АРВ, поддерживающими постоянным на-
пряжением на ее шинах.
28
Х л == Худl,
rде 1 длина участка линии,
линии, Ом/км, которое можно
при напряженни, кВ:
для воздушных линий:
6 220. . . . . . . . .
330 (два провода в фазе)
500 (три провода в фазе)
для 1 рехжильных кабелей:
3 . .
6 1O
35. .
и с а). к(3)
с\ 1"
!
Хсист=О б) Х рез
Рис. 1.25. К расчету тока трехфазноrо
К3 при питании от системы неоrрани-
ченной мощности:
а расчетная схема; 6 схема замеще-
ния
км; Худ удельное реактивное сопротивление
принимать равным:
(1.21)
Худ, Ом/км
0,4
0,33
0,28 0,3
0,07
0,08
0,12
29
Рис. 1.26. К расчету тока трех-
фазноrо К3 при питании от системы
оrраниченной мощности: Прнмер 1.2. Определить ток трехфазноrо
а расчетная схема; б схема за- К3 за сопротивлением 15 Ом линии 110 кВ.
мещения питающ йся от шин подстанции. Ток трехфах-
Horo К3 на шинах подстанции, приведенный к напряже.нию 115 кВ, равен 8 к .
Реш е н и е. Соrласно (1.26) определяется Х еиет .
115
Х == 8,3 Ом.
еиет VЗ.8
в месте К3 в соответствии с (1.25):
Определяется ток
115000
/и ==
V З (8,3 + 15)
Сопротивление системы при расче ах токов Mo o :a:ь B:: ::"
!!остью К3 на ШИllах подстанции. ощность
Активные сопротивления медных и алюминиевых проводов можно подсчитать
по известному выражению:
1 1
R == уТ' (1.22)
K(3)
Система
а)
и и ост j )
Q шJХ J - K J
о) Х рез
rде '\' удельная проводимость линии
аЛЮМИI!i' я 34 м/(Ом, M",J).
При расчетах токов К3 допускается не учитывать активноrо сопротивления
и вводить в схему замещения только реактивные СОПротивления элементов, если
суммарное реактивное сопротивление больше чем в 3 раза превышает суммарное
активное сопротивление:
R'j; < X'j;/3' (1.23)
В дальнейшем будем считать, что УСловие ).23), КОТорое, как правило, выпол-
няется для сетей напряжением 110 кВ и ВЫше, действительно, и в расчеты будем
вводить только реактивные СОпротивления расчетной СХ"мы.
Определение тока КВ при питании от системы неосраниченной мощности.
Ток К3 в расчетной схеме (рис. 1.25) определится по следующему выражению, кА:
/ , и е
K
Vз Х рез
rде Х рез реЗультирующее сопротивление до точки К3, равное сумме сопро-
тивлений трансформатора и линии, Ом:
Х ррз == Х Т + Х л ;
и е , междуфазное напряжение на Шинах Системы неоrраниченной мощности, кВ.
С и с т е м о й н е о r р а н и ч е н н о й м о Щ н о с т и наЗывается мощный
источник питания, напряжение на шинах KOToporo остается постоянным независимо
от места К3 ЕО внешней сети. Сопротивление СИСтемы неоrраниченной мощности
принимается равным нулю. Хотя в действительности каждая система имеет orpa-
ниченную мощность. понятие о системе неоrраниченной мощности широко исполь-
зуется при расчете К3. 2\о10ЖНО считать, что рассматриваемая система имеет не-
оrраниченную мощность в тех с. учаях, коrда ее внутреннее СОПротивление MHoro
меньше сопротивлений внешних элементов, включенных между шинами системы
и точкой К3.
Пример 1.1. Определить ток, проходящий при трехфазном К3 за реактором
сопротивлением 0,4 Ом, который подключен к шинам reHepaTopHoro напряжения
10,5 кВ мощной электростанции.
Реш е н и е. Поскольку сопротивление реактора значительно больше, чем
Сопротивление электростанции, можно считать, что 011 ПОДКлючен к шинам си-
стемы неоrраниченной мощности. Тоrда
/ 0 == U с 10,5 5
n == 1 ,2 кА.
Vз Х рез VЗ- .0,4
Определение тока КВ при питании от системы Оi!раНИ'lенной JJОЩf/ости. Если
сопротивление системы, питающей точку К3, сравнительно велико, ero необхо-
димо учитывать при опреде. ении тока К3. В этом случае в схему замещения вво-
ДИТСЯ сопротивление Х еИСТ и принимается, что за этим сопротивлением находятся
шины неоrраниченной мощности. Ток К3 определяется по следующему выра-
жению (рис. 1.26):
/== и с и с
VЗ- Х рез VЗ (Х сис1 ' + Х ВН )
rде Х,ш СОпротивление цепи К3 м!;'жду шинами и точкой повреждения; Х еиет
сопротивление системы, приведенное к шинам источника.
Сопротивление системы можно определить, если задан ток "('рехфазноrо К3
на ее шинах /к, зад:
равная для меди 57 M/(OM'M ) и для
(1 .24 )
r:
Рис. 1.27. Сх!;'ма к примеру 1.5
== 2850 А.
а ыощ-
равная
( 1 .27)
Sи == VЗ- U ер / и '
/ . К3 ' U С р еДllее расчетное напряжение ступени трансформатора,
rде и ТО,( , ср
на которой вьпнстн'т(п ток К3. Ф Q о К3 за реактором сопротивлеиием
Пример 1.3. Определить ток T e; аВН дстанции, мощность К3 на которых
0,5 Ом. Реактор питается от шин , к
"авна 300 М.Б.А. .
" Реш е н I! е. Определим сопротивление системы.
и2 == 6,32 == 0,13 Ом.
Х спет Sи 300
Определим ток в месте К3:
6,3
/j{ ==
VJ (0,13 + 0,5) . 1 26
я В схеме приведеннои на рис. . ,оста-
Определение остаточноrо l1апряжени . , следующим выражениям:
точное напряжение на шинах определяется соrласно
и оет == VJ JиХ и ,
кото р ых определяется остаточное
rде Х" СОПРОТIшление от шин подстанции, на
напряжение, до места К3, или
и оет == и е Vз JиХ,
rде Х СОПl'отивление от шин IIсточника
деляется остаточное напряжение, ," епи принято чисто реактивным,
Посколь-ку сопротивление" рассматрив е ' Iе Цвеличины, а не векторы.
в выражения (1.28) и (1.29) ходят абсо.r кд фазное напряжение на шинах под-
Пример 1.4. Определить остаточное м J
станции в примере 1.2.
. Реш е н и е. По первому выражению (1.28):
и оС1 == 2,85.15 VЗ- == 75 кВ.
(1 .25)
и е
Х еИеТ ==
VЗ /1{, зад
(1.26)
30
== 5,75 кА.
( 1.28)
(1 .29)
питания до точки, в которой опре-
Зl
По второму выражению 11.29):
и ост == 115 2,85.8.3VЗ ==75 кВ.
Таблица 1.1
Схемы
Сопротивления элементов
преобраЗ0ваиной схемы
Расчеты токов К3 и наnряжениii в разветвленноЙ сети. В сложной разветвле j!
ной ссти д.'lя тото. чтuбы определить ток в месте КЗ, необходимо предварительно
преобразовать СХСМУ замещения так, чтобы она ние.та простой вид, по возмож
насти с одним источником питания и одной ветвью сопротивления. С этой целью
про изводится сложение пос.:Jедоватс.тыl() и параJlлелыIO включенных ветвей, треу-
тольник сопротив.1ений преобразуется в звезду и наоборот.
Пример 1.5. Преобразовать схему за :ещения, приведенную на рис. 1.27, опре
делить резулыирующсс сопротивленне и ток в месте КЗ. Значения сопротивле.
ний указаны на рнс. 1.27.
Реш е н и е. Преобразование cxeillы замещения производят в следующей
послсдов,! 1 ельности.
Складывают нараллельно ВКЛЮ'Iенные сопротивления Х 2 и X j :
Х 2 Х а
Х 6 == Х 2 +Х з
I после преоб-
раЗQвания
До преоб-
pa30Ba
ния
11 Х, .
I2
Х]Х 2
Х рез == Х] + Х 2
Х рез
{
I
20.40
:ю + 40 13,3011.
XL ==
XMLXLN
XML + Хи, + XNM
XMLXNM
Хлп + XLN + XNM
XNMXLN
XML. + Хи..; + XNM
Складывают последовательно включенные сопротивления Х 5 и Х 6 :
Х 7 == Х;, + Х 6 == 5 + 13,3 == 18,3 Ом
Пронзводят СJlOжение параллельно включенных сопротивлений Х I и Х 7:
Х Х 4 Х, 20.18,3
8 Х 4 + Х; 20 + 18,3 == 9,6 Ом.
Определяют резулы нрующее сопротивление как сумму сопротивлений X i
и Ха:
м
..т"м
ХМ ==
XN ==
Х Ре3 == Х] + Х 8 == 10 + 9,6 == 19,6 Ом.
м
N
После подсчета резулыирующеrо сопротивления определяют ток в месте КЗ:
I,,== !!C 15 == 3,4 кА.
Vз Х[1ез Vз .19,6
Распределение токов КЗ производят последовательно в обратном порядке,
начиная с последнеI'О этапа преобразования схеыы замещения. Для распределения
токов по ветвям схемы можно воспользоваться формулами, приведенными в табл. 1.1.
Пример 1.6. Раснределить ток КЗ по ветвям схемы, приведенной на рис. 1.27.
Реш е н и е. Определим токи в параллельных ветвях 4 и 7 в соответствии
с формулами табл. 1.1:
Х 8
14 == I сум Х 4 == I суМ
XLXM
XML == XL + Хм +
Х L )(у
XLN == XI. + XN + хм
XNXM
XNM == XN + ХМ + XL
м
Ха
17 ='-' I сум Х == I сум
7
18,3 1 А
== 3,4 18,3 + 20 == ,63 к ;
20
== 3,4 18,3 + 20 == 1,77 кА;
I;;M
Х 7
Х 7 +Х 4
Х 4
Х, + Х 4
15 == 17 == 1,77 кА.
м
Распределение тОКОВ в схеме
до ее преобразования
i i Х рез i
1
i? == i Х рез == i
Х 2
Х 2
Х 1 + Х 2
Х 1
Х 1 + Х 2
. iMxM Ii.XL
lлп XML
. ILxL iNXN
I LN == Х
. LN
. iNXN iMXM
INM XNM
i L == iLN i ML
i M == I"щ i NM
i N ==)NM i LN
Реш е н и е.
Иб 1 5 Х 5 VЗ == 15,2 кВ;
И а Иб + 12Х2 Vз == 15,2 + 1,18.20 Vз == 56,2 кВ.
Ток 17 проходит по сопротив.1ению Х 5 и затем разветв.1яется по паралле.'lЬ
ныы ьетвям Х 2 иХ;,:
I I Х 6 Ха 40 А
2 7 Х 2 17 Х 2 +Х з 1,77 20+40 ==1,18к ;
13 == 17 : == 17 Х 2 Х 3 1,77 20 10 == 0,59 кА.
Остаточное напряжение в любой точке разветвленной схемы можно определить
последовательным СУМlIированием или вычитанием падений напряжений в ее
ветвях.
Пример 1.7. Опредедить остаточное напряжение в точках а и б схемы, при-
веденной на рис. 1.27.
32
Напряжения в точках а и б ;ожно определить и друrим путем;
Иа==ИС I 1 Х] Vз == 115 з,4.10VЗ ==56,2 кВ;
r
Иб== И а 1 2 Х 2 VЗ == 56,2 1,18.20 '3 == 15,2 кВ.
Если в схему замещения входят две или. нескольКО ЭДСи'
жения объединяются и они заменяются однои эквивалентнои
2 Беркович М. А. и др.
точки их прило.
ЭДС (рис. 1.28).
33
к
(;\ !L 4 J';\
а;
f(
Хрез
Е .
3 ,,)
Рис. 1.28. Преобразованне схеМБ1
с двумя ЭДС:
а до преобразования: 6 после пре-
образования
Ес.ТИ ЭДС источников равны, то эквивалентная ЭДС будет иметь такое же зна.
чение:
(1.30)
Номинальный ток трансформатора на С10роне 6,3 кВ равен;
3] 500
I и о м == == 2880 А.
У3.6,3
ПО (1.34) находим:
I нОМ 2880 1 27 4 О А
I H , тах == ..............,100% == 10 5 00 == О .
И К % ,
По (1.35) определяем:
5 ном 31,5 МВ
5 и , та." == И и % 100% == 10,5 100 == 300 .А.
При К3 за трансформатором с изменяющимся под наrрузкой коэффициентом
II'рансформации ток может изменяться в широких пределах в зависимости от поло-
жения реrулирующеrо устройства. Это обстоятельство необходимо учитывать при
расчете токов К3 [5].
Пример 1.10. Определить максимальное и минимальное значения тока К3 при
повреждении за трансформатором 115/11 кВ, мощностью 10 МВ.А, подключенным
к шинам неизменноrо напряжения. Известны значения ин: минимальное 8,7 %;
среднее 10,5 % и максимальное 12,36 %. Эти значения отнесены к номиналь-
ной мощности трансформатора, а также к соответствующему напряжению край-
них ответвлений и среднеrо. Для рассматриваемоrо трансформатора: ИЕН шlп ==
== 96,58 кВ; ИЕН шах == 133,42 кВ; ИЕН ср == 115 кВ .
Реш е н и е. Определим сопротивления трансформатора, соответствующие
разным коэффициентам трансформации:
8,7.96,582
Х т , min == 100.10 == 80 Ом;
10,5.1152
X. r , Ср == 100.10 == 139 Ом;
12,36.1332 ')
Х т , тах 100. 1 О 39 Ом.
Определим максимальное значение тока кз:
I H , тах ЕН == 110000 == 795 л-
УЗ.80 '
5 96,58 8 А
I H , тах НН == 79 11 == 69 О .
Определим минимальное значение тока К3:
I H , min ЕН == 126000 == 305 А;
УЗ.239
126000
I H min НН == == 3688 А.
, У3.239
Е э == Е! == Е 2 .
Ес.ти же ЭДС не равны, значение
юшей формуле:
Е E j X 2 + E2X
3 Х ! + Х 2
эквивалентной ЭДС подсчитывается по следу.
(1.31)
Расчет токов К3 по паспортным данным реакторов и трансформаторов. Во всех
примерах, расс!\оютренных выше, единицей измерения сопротивления ОТДeJIЬНЫJli
элементов схемы принят Ом. Наряду с этим сопротивления отдельных элементов
часто задаются в относительных единицах. Так, например, в относительных еди-
ницах обычно указываются параметры реакторов: они задаются в процентах как
относительное значение падения напряжения в реакторе при прохождении в нем
номинаЛЫIOI'О тока, Х р %. Сопротивление реактора, Ом, можно определить по
следу!Сшему выражению:
Х ХР%И IIОМ (1.32)
р 100% У3 Iиом
rде Ином и 'ном номинальные значения напряжения и тока реактора.
Сопротивление трансформатора также задается в процентах как относительное
значение падения напряжения в ero обмотках при прохождении тока, paBHoro но-
минальному, Ин %
Сопротивление двухобмоточноrо трансформатора, Ом, можно определить по
следуюшему выражению:
И к %И ОМ
Х Т == , (1.33)
100%5 пом
rде 5 ном номинальная мощность трансформатора, МВ.А.
При К3 за реактором или трансформатором, подключенными к шинам системы
неоrраниченной мощности,
I == 'ном 1000/' , == I HOM 100<)1' ( 1.34 )
н Х О/ /0 , Н И О/ О ,
Р /0 Н /0
S 5 иом 1 0 00/' S == SHOM 1000/ ( 1.35 )
. и Х 0/ /0, . Н И О/ 70'
р/О Н/О
rде I ПОМ номинальный ток соответствующеrо реактора или трансформатора.
Пример 1.8. Вычислить максимально возможное значение тока трехфазноrо К3
за реактором РБА-6-600-4 (ИНОМ == 6 кВ. I HOM == 600 А, Х р == 4 %).
Реш е н и е. Поскольку требуется определить максимально возможное
значение тока К3, считаем, что реактор подключен к шинам системы неоrраничен-
ной мощности. В соответствии с (1.34):
I flOM 1 . 600 100 15000А
lи тax== ОО}'. 4 ,
, Х р %
Пример 1.9. Определить максимально возможные значения тока и мощности
трехфазнorо К3 за траНСфОРМЗ10РОМ: 5 пом == 31,5 МВ.А, ИВН == 115 кВ, ИНН ==
== 6,3 кВ, ИН == 10,5 %.
Реш е н и е. Принимая, как и в предыдущем П]Jимере, что трансформатор на
стороне 115 кВ подключен к шинам системы неоrраниченной мощности, определим
значеине тока К3.
34
При расчете минимальноrо значения тока К3 напряжение на стороне высшеrо
напряжения принимается равным максимально допустимому для сети 110 кБ.
В сетях 0,4 кВ, работающих с заземленной нейтралью, необходимо рассчи-
тывать токи К3 не только при трехфазном, но также и при однофазных К3 на землю.
3начения этих последних зависят не TO. ЬKO от параметров питающеrо трансформа-
тора, но и от схемы соеДlIнения ero обмотск [5]. Для трансформаторов со схемой
соединения обмоток Д/У О значение 10ка в месте однофазнorо К3 за трансформатором
практически равно току тrехфазноrо К3 в этон же точке. .
Для трансформаторов со схемой соединения обмоток У;УО ток в месте одно-
фЭЗЕоrо К3 за трансформа10j.ом значите,тьно меньше тока при трехфазном К3
в Э'I и! же точке.
2*
35
( 1.36)
н у л е в о й п о с л е Д о в а т е л ь н о с т и, в которой векторы всех фаз
совпадают по направлению.
В нормальном симметричном режиме, а также при симметричном КЗ полные
токи и напряжения равны току и напряжению прямой последовательности. Со-
ставляющие обратной и нулевой последовательностей в симметричном режиме
равны нулю.
Составляющие обратной последовательности возникают при появлении в сети
любой несимметрии: однофазноrо ШIИ двухфазноrо КЗ, обрыва фазы, несимметрии
наrрузки. Наибольшие значения ток и напряжение обратной последовательности
имеют в месте несимметрии.
Составляющие нулевой последовательности появляются при КЗ на землю
(однофазных и двухфазных), а также при обрыве одной или двух фаз. При между-
фазных КЗ без земли (двухфазных и трехфазных) токи и напряжения нулевой по-
следовательности равны нулю.
Ток однофазноrо металлическоrо КЗ за трансформатором
ния у/уо, А, можно определить по следующей формуле [5]:
1(1) == ИФ
к Z<l) ,
3 тр
rде ИФ == 230 В фазное напряжение для сети 0,4 кВ; ZTP полное сопротив-
ление трансформатора с соединением обмоток у/у о при однофазном КЗ на стороне
0,4 кВ, Ом, отнесенное к напряжению 0,4 кВ.
Расчетные значения ZTp для трансформаторов, выпускаемых с 1967 r., отне-
сенные к напряжению 0,4 кВ по [6]:
со схемой соедине-
STP' кВ. Д .
1
З--Zтр' Ом
100
0,26
160
0,16
250
0,1
400 630 1000 1600
0,065 0,042 0,027 0,018
Существенное влияние на ток КЗ в сетях 0,4 кВ может оказать переходное со-
противление в месте повреждения; это влияние сильнее при повреждениях за
сравнительно мощными трансформаторами (1600 2500 кВ. А). Значение переход-
Horo сопротивления при этом принимается порядка 0,15 мОм. При повреждеНИЯJl
за маломощными трансформаторами (например, 160 кВ. А) влиянием переходноrо
сопротивления можно пренебречь.
rлава вторая
ЗАЩИТА ПРЕДОХРАНИТЕЛЯМИ
И АВТОМАТИЧЕСКИМИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ
1.0. ПОНЯТИЕ О СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ
2.1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ
При однофазном или двухфазном КЗ, коrда трехфазная система ста-
новится несимметричной, нельзя выполнять расчет только для одной из фаз, как
это делается при трехфазных симметричных повреждениях.
Для определения токов, проходящих при несимметричных КЗ, потребовалось
бы составлять несколько уравнений Кирхrофа для мноrих контуров и узлов,
образующихся в рассматриваемой несимметричной трехфазной системе. Решение
этих уравнений с учетом индуктивных связей между фазами даже при сравни-
тельно простой схеме сети является весьма сложной задачей.
С целью упрощеиия расчетов несимметричных режимов в трехфазной сети
предложен метод симметричных составляющих. Сущность этоrо метода состоит
в том, что любую трехфазную несимметричную систему векторов токов или напря-
жений можно заменить суммой трех симметричных систем:
i A == iAl+iA2+iAO; UA==U A1 +UA2+ U Ao; )
i в == i в1 + i в2 + i во; U в == Li в1 + Li В2 + U во;
i G == i C1 + i C2 + ico; ис == иСl + йС2 + исо.
(] .37)
С помощью плавких предохранителей защита электрических установок
осуществляется наиболее просто и дешево. При их использовании не требуеl ся
устанавливать трансформаторы тока и напряжения, реле и автоматические вы-
ключатели, необходимые при осуществлении релейной защиты.
В сетях до]1000 В плавкие предохранители являются основным видом защиты.
Применяются плавкие предохранители и в сетях более высоких напряжений
до 110 кВ, коrда они удовлетворяют требуемым параметрам и условиям эксплуа-
тации.
Принцип работы плавких предохранителей основан на тепловом действии
электрическоrо тока, проходящеrо по проводнику. В нормальных условиях все
тепло, выделяемое проводником, рассеивается в окружающей среде. При увели-
чении же тока количество выделяемоrо тепла увеличится, возникнет избыток тепла,
который не будет успевать отводиться в окружающую среду; температура провод-
ника при этом иачнет повышаться. При значительном увеличении тока температура
проводника достиrает значения температуры плавления металла, из ltOToporo он
ВЫПО.J1нен.
Таким образом, если в определепном месте сети сделать вставку из проводника
меньшеrо сечения или друrоrо материала, имеющеrо большее сопротивление, то
при увеличении тока этот проводник, называемый п л а в к о й в с т а в к ой,
будет наrреваться сильнее, чем друrие участки сети, и при достижении опасных
значений тока расплавится (переrорит) и прервет цепь тока. Очевидно, чем больше
'fOK, проходящий по плавкой вставке, тем быстрее она переrорит. На этом явлении
и основано действие плавких предохранителей.
Плавкий предохранитель состоит из плавкой встаВ!ш, патрона или конструк-
ции, в которой закрепляется плавкая вставка, и иноrда устройства, облеrчающеrо
rашение дуrи.
Затем производится расчет этих трех симметричных систем с учетом уже \'по
минавшеrося нами упрощения, т. е. по расчетным схемам, составленным для одной
из фаз, и соrласно (1.37) определяются полные фазные токи и напряжения. Таким
образом, вместо одной схемы рассчитьшаются три, но значительно более простые,
что в конечном итоrе существенно упрощает вычисления. На рис. 1.29 привеJ!ены
векторные диаrраммы систем симметричных составляющих:
п р я м о й п о с л е Д о в а т е л ь н о с т и, в которой векторы, вращзющиеся
против часовой стрелки, следуют друr за друrом в чередовании А, В, с;
обратной последов а-
vl 4 , " I / ВО / С" : :::; ,: ;; :::
С1 в а прямой последовательности; б об-
а) '1 '2 "" ) С2 8) ратной последовательности; в нулевой
') последоватеЛЬНОСТl1
Предохранители и плавкие вставки характеризуются следующими
параметрами:
н о 1\1 И Н а л ь н ы м н а п р я ж е н и е м предохранителя, для
ДЛlIтельной работы при котором он предназначен;
н о 1\1 И Н а л ь н ы м т о к о 1\1 П Л а в к о й в с т а в к и 1 не, нам'
который вставка выдерживает неоrраниченно долrое время;
36
37
номинальным током пре-
Д охр а н и т е л я Iп,нам, равным наи
большему номинальному току плавкой
вставки, которая может быть YCTaHOB
лена в данный предохранитель;
минимальным испыта-
тельным током плавкой
в с т а в к и 1 пеп , шiп, при котором
ВСтавка переrорает за время бо
лее 1 ч;
максимальным испыта-
тельным током плавкой
в с т а в к и 1 иеп , шах, при котором
вставка переrорает за время менее
1 ч.
Соответственно к р а т н о с т ь ю м и н и м а л ь н о r о и с-
п ы т а т е JI ь н О r о т о к а называется отношение
1
I
!
I
,...
{,С
'1
10
9
8
7
6
s
'1
3
2
о 1 Z J '1 S S 7 8 9 10 1112131'115
lв,/1 Ве,Н."
k исп , miu ==
Рис. 2.1. Защитная характеристика плавкой
вставки
2.2. ВЫБОР ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ
Номинальное напряжение предохранителей
вок иве, нам должно выбираться равным номинальному
сети и с:
(2.1)
и их вста-
напряжению
иве, пам === и с'
lисп
IHe, нам'
Действительное напряжение сети не должно превышать номи
нальноrо напряжения предохранителя больше чем на 10 %. Уста-
новка предохранителей на меньшее номинальное напряжение, чем
напряжение сети, не допускается во избежание КЗ, так как IВОЛЯ.
цИЯ каждоrо предохранителя рассчитана на опреде.lенное напря-
жение. Установка предохраните.lеЙ на большее номинальное напря-
жение, чем напряжение сети, также не рекомендуется. Дело в том,
что длина плавкой вставки для обеспечения надежноrо rашения
дуrи, ВОЗНIIкающей при ее переrорании, тем больше, чем выше Ha
пряжение. С увеличением ДJ1ИНЫ плавкой вставки, имеющей тот же
номинальный ток, изменяются УС.l0ВИЯ rашения дуrи и ухудшается
защитная характеристика вставки.
Предельно отключаемый ток плавкой вставки 1 ве, пр должен
быть равен И.1И больше максимальноrо расчетноrо тока КЗ 1 н, шан
проходящеrо по цепи, защищаемой предохр,шителем. Если это
условие не будет выполнено, дуrа, возникающая при переrорании
плавкой вставки, может не поrаснуть, а предохранитель в резуль-
тате ее длительноrо rорения разрушится
1 nс , пр 1", "ах' (2.2)
Номинальный ток плавкой вставки следует во всех случаях выби
рать минимаЛЬНЫ 1 [7,8]. При этом плавкая вставка l,Ie должна перс
ropaTb при прохождении по неЙ максимальноrо Д.lитеЛЫIШО тока
наrрузки 1 н, шах, что обеспечивается при собюодешIИ слеДУЮЩtТО
условия: (2.3)
1 ве, нам === kfJ н, тах'
Коэффициент k и зависит от характера наrрузки. Так, при по
стоя иной наrрузке (например, при освещении) kl[ == 1'1....;.--1.2.
При переменной наrрузке плавкая вставка не должна такж:
переrорать при кратковременных переrрузках. ко:да в защищаеМОI!
сети проходит ток, превышающий максимальныи ток длительнои
наrрузки. Кратковременные переrрузки MorYT быть вызваны пуском
или самозапуском электродвиrате.Т]ей, технолоrическими переrруз
ками механизмов, вращаемых электродвиrателями, и друrими при-
чинами.
Для выполнения этоrо условия номинальный ток плавкой вставки
выбирают таким, чтобы при прохождении по ней тока переrрузки 1 ПеР
время ее переrорания было больше времени переrрузки. Это тре;
6ование удовлетворяется при выборе номинальноrо тока плавкои
вставки COrJlaCHO следующему выражению [7]:
кратностью максимадьноrо испытательноrо
т о к а отношение
Предельным откдючаемым током иди разрывной мощностью
называется соответственно ток иди мощность КЗ, которые спосо-
бен разорвать (откдючить) предохранитель.
Защитной характеристикой плавкой вставки называется зави-
симость времени с момента Возникновения тока до ero отключения
IIдавкой вставкой от значения тока, проходящеrо через BCTaBI<Y,
иди от кратности этоrо тока по отношению к номинадьному току
нставки 1 ве, нам (рис. 2.1).
Предохранители применяются для защиты от КЗ и от переrрузки
динии электропередачи, трансформаторов, электродвиrатедей и дру-
roro электрооборудования при условии, что их номинадьные напря-
жение и ток, а также предельный отключаемый ток соответствуют
параметрам сети, если при Этом обеспечиваются необходимые чув
Ствительность и селективность их действия и использование пре-
дохранитедей не препятствует применению автоматики (АПВ,
АВР и др.). Предохранители устанавдиваются на трех фазах между
выключателем наrрузки иди разъединитедем и защищаемым эле-
ментом, для Toro чтобы замену переrоревших вставок можно было бы
производить со снятием напряжения.
38
k ilсп , тах ===
lиеп, тах
1 не, нам
/ не, нам === 1 пер/ k п ,
rде k n коэффициент отстройки от тока переrрузки.
(2.4 )
39
3начение этоrо коэффициента принимается:
при 'пер 2 +- 3 с (леrкие условия) k п 2,5; }
при t пер 10 с (тяжелые условия) k 1,5 +- 2. (2.5)
При частых пусках электродвиrателей с леrкими условиями
пуска выбор плавкой вставки производят по коэффициенту для
тяжелых условий.
Номинальный ток плавкой вставки, выбранный соrласно (2.4),
получается, как правило, завышенным, вследствие чеrо предохра-
нитель не защищает оборудование от переrрузки и является только
защитой от К3.
В жилых домах, бытовых и общественных помещениях, т. е.
там, rде сети не находятся постоянно под наблюдением квалифи-
цированноrо персонала, плавкие вставки должны удовлетворять
следующему условию [7]:
/ ве, нам === 0,8/ доп, пр,
(2.6)
lj(,',I,A
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
А
1
rде / доп, пр длительно допустимый ток провода.
После выбора номинальноrо тока необходимо убедиться, что
плавкая вставка надежно защищает участок сети, на котором она
установлена. При К3 в наиболее удаленной точке сети плавкая
вставка должна надежно и быстро переrорать. Кратность тока одно-
фазноrо К3 в сетях с заземленной нейтралью и двухфазноrо К3
в сетях с изолированной нейтралью должна быть не менее 3 по от-
ношению к номинальному току плавкой вставки.
В сетях, защищенных только от К3, допускается не выполнять
расчетной проверки тока KopoTKoro замыкания для оценки надеж-
ности переrорания плавкой вставки, еС'.ли ее номинальный ток пре-
вышает длительно допустимый ток защищаеМоrо участка сети не
более чем в 3 раза.
Особенности выбора плавких вставок в сетях 380 500 В. К вы-
бору предохранителей, защищающих электродвиrатели напряжением
380 и 500 В, предъявляется дополнительное требование, чтобы время
переrорания плавкой вставки не превышало 0,15 0,2 с. Это тре-
бование определяется следующими соображениями. На электро-
двиrателях 380 и 500 В последовательно с плавкими предохрани-
телями устанавливаются контакторы и маrнитные пускатели, с по-
мощью которых осуществляются пуск и останов электродвиrателей.
Эти аппараты удерживаются во включенном положении специаль-
ными электромаrнитами (см. rл. 10), которые питаются от напря-
жения сети. При исчезновении или понижении напряжения, напри-
мер, вследствие К3 маrнитные пускатели и контакторы отпадают.
При К3 в электродвиrателе плавкая вставка должна переrореть
раньше, чем отпадет маrнитный пускатель или контактор. В про'
тивном случае контакты маrнитноrо пускателя или контактора будут
размыкать ток К3, на что они не рассчитаны. Как показали испы-
тания и опыт эксплуатации, если время переrорания плавкой вставки
не превышает 0,15 0,2 с, то может происходить лишь небольшое
40
о 40 80 120 I,M
I , , ,., I
О 50 100 150 Iвс,ном> Д
Рис. 2.2. Зависимость токов трехфаз-
Horo КЗ от длины кабеля (с медными
жилами) в цепях 380 В при питании
от трансформатора 750 кВ. А (Ин "'"
"",8%)
оплавление контактов, позволяющее вновь. включить контактор.
3амены контактов при этом не требуется.
По защитным характеристикам плавких вставок можно опреде-
лить, что они переrарают за время 0,15 0,2 с при токах К3, пре-
вышающих в 10 15 раз номинальный ток плавкой вставки:
/ /н 10 +- 15. (2.7)
НС, нам
Ток К3 на выводах электродвиrателя зависит от мощности пи.
тающеrо трансформатора, длины и сечения соединительноrо ка-
беля.
На рис. 2.2 в качестве примера построены кри ые для опреде-
ления тока трехфазноrо К3 в сети 380 В, питающеися от трансфор-
матора мощностью 750 кВ .А, при разной длине и сечении кабеля,
имеющеrо медные жилы.
В случае если электродвиrатель питается от rрупповОЙ сборки,
расчетная длина кабеля определяется по следующему выражению:
Рис. 2.3. Размещение предохраните-
лей и релейной защиты в сети:
Рl P3 предохраиители; РЗ релей.
ная защита
Sи, ДВ
[рас'! === [н, дв + [н, сб s б '
н, с
(2.8)
rде [н. дв длина кабеля, питающеrо электродвиrатель; [Н, еб
длина кабеля, питающеrо сборку; 'н, ДВ' SH, сб сечение кабелей,
питающих электродвиrатель и сборку соответственно.
На тех же rрафиках (рис. 2.2) построена прямая 1 для опреде-
лениЯ допустимых номинальных токов плавких вставок (типов
41
НПН, НПР, ПР1) соrласно (2.7) в заВI СИМОСТИ от тока К3 при
t п , IJ -< 0,2 с.
С помощью кривых, приведенных на рис. 2.2, выбор плавкой
вставки для электродвиrателей 380 В, удовлетворяющей усло.
вию (2.7), можно выполнить в следующей последовате.ТJЬНОСТИ:
а) по известной длине и сечению кабеля, питающеrо электродви-
rатель, определяется ток трехфазноrо К3 на ero выводах. При нали-
чии rрупповой сборки определяется расчетная длина кабеля cor-
ласно (2.8);
б) из точки А (см. рис. 2.2), определяющей значение тока К3,
проводится линия до пересечения с прямой 1. Точка Б определяет
номинальный ток плавкой вставки, удовлетворяющий условию (2.7).
Если значение тока К3 превышает 2000 А, I Bc , нам следует выби-
рать максимально допустимым по условию соrласования действия пре-
дохранителя с маrнитным пускателем или контактором (I вС, нам ===200 А).
Таким образом, значение номинальноrо тока плавкой вставки,
устанавливаемой на электродвиrателях 380 500 В или на линии,
питающей rруппу электродвиrателей, выбирается по условиям (2.3),
(2.4), (2.7) и принимается ближайшим большим по шкале стандарт-
ных номинальных токов.
Следует отметить, что для электродвиrателей 380 500 В можно
считать, что условие (2.4) выполняется, если номинальный ток
плавкой вставки не менее чем в 3 раза превышает номинальный ток
электродвиrателя с леrким пуском и не менее чем в 2 раза номи-
нальный ток электродвиrателя с тяжелым пуском.
Если I Bc , нам, определенный по УС.10ВИЮ отстройки от тока пуска
и самозапуска электродвиrателя, превышает 200 А, необходимо
устанавливать автоматические выключатели, так как плавкая вставка
с номинальным током 200 А является предельной по условию селек-
тивности работы контактора и предохранителя.
При однофазном К3 в сети 380 В, работающей с заземленной
нейтралью, контактор останется включенным, так как междуфаз-
ное напряжение, к которому он подключен, не снизится до напря-
жения возврата контактора. Как показали расчеты, плавкие встаВI\И,
выбранные по условию (2.8), при однофазном К3 переrорают за
время 2,5 3,5 с, что следует учитывать при выборе уставки за-
щиты питающеrо трансформатора от внешних К3 на землю.
Селективность. Одно из условий выбора предохранителеЙ
обеспечение селективности их деЙствия между собоЙ и с релейноЙ
защитоЙ. ЭТО означает, что в случае повреждения, например, одноrо
из электродвиrателей (в точке К на рис. 2.3) должен переrореть
ТОЛько предохранитель F3 и не должны переrорать предохрани-
тели F 1 и F2, а также не должна срабатывать релеЙная защита РЗ,
установленная на выключателе. Иначе rоворя, для правильной
ликвидации повреждений все последовательно установленные пре-
дохранители и релеЙная защита должны быть селективны. Для
проверки селективности необходимо сопоставить характеристики
плавких вставок во всем диапазоне токов, возможных как при пере-
rрузках, так и при К3.
42
i 1, 5f z t
t з tY
I
I
1 11
11,5tf 11
"[
t z +j-.
11 t!J 1
11
t 1 11 I I I
t1 1:: 1 I
m rl
111 1 1
1 5t1
[2 [1 I
Рис. 2.4. Построение расчетных ха- Рис. 2.5. Пострсею!е расчетных ха-
рактеристик предохранителей на на- рактеристик преnохраните. ей на на-
пряжение ниже 1000 В пряженне выше 1000 В
3ащитная характеристика предохранителя может быть зад:ша
заводом-изrотовителем в двух видах: либо как полное время ОТК,,1Ю-
чения, равное сумме времен плавления вставки и rорения дуrи,
либо отдельно как время плавления и время rорения дуrи. CTporo
rоворя, при проверке селективности двух последовательно уста-
новленных предохранителей следовало бы сравнивать время плав-
ления вставки, установленной ближе к источнику питания, с пол-
ным временем отключения вставки, установленноЙ дальше от источ-
ника питания. На практике же обычно используют одинаковые
характеристики полноrо времени отключения, поскольку время
rорения дуrи невелико, а разбросы времени плавления и отклю-
чения перекрывают неточность расчетов.
При выполнении расчетов следует учитывать возможныЙ разброс
характеРИС1ИК из-за отклонений размеров вставки, состояния кон-
тактов и поверхностеЙ вставок, температуры окружающей среды и
друrих факторов. Разброс защитных характt'ри тик пр дохрани-
телеЙ на напряжение ниже 1000 В достиrает 50 Ус,. Такои разброс
и следует принимать при проверке селективности плавких вставок.
Для проверки селективности заводские характеристИlШ плавких
вставок перестраивают в расчетные, как показано на рис. 2.4. Воз-
можные времена отключения при определенных значениях токов
находятся в пределах области, оrраниченноЙ построенными кри-
выми. В соответствии с возможной поrрешностью ::1::50 % селектив-
ность между двумя смежными предохранитеЛЯ jJJ обеспечивается,
если определенное по заводской характеристике nремя переrорания
большеrо предохранителя не менее чем в 3 раза превышает время
переrорания меньшеrо предохранителя [7].
Разрешается принимать пониженное значение разброса врб1СН
отключения + 25 %, имея в виду допустимость в редкиХ случаях
неселективноЙ работы предохранителей. При этом селективность
между смежными предохранителями обеспечивается, если опреде-
лен ное по заводскоЙ характеристике время переrорания большer'о
43
Т а б л и ц а 2.1
При проверке селективности вставок по их защитным харак-
теристикам в сети напряжением выше 1000 В следует иметь в виду,
что разброс характеристик per ламентируется следующим образом:
для любоrо времени отключения отклонения в значении 'Тока не
должны превосходить + 20 %. Пример построения расчетных харак-
теристик для таких предохранителей показан на рис 2.5.
Проверяя селективность предохранителей, vстановленных на
разных сторонах трансформатора, следует учитывать, что по предо-
хранителям будут проходить разные по значению токи. С учетом этоrо
условие селективности (2.9) приобретает следующий вид:
Металл плавкой Вставки
предохранителя Р2, расположенноrо ближе к наrрузке
Металл ПЛавкой I Серебро I Цннк I - Медь I Се- I I
вставки предохра - Медь реб- Цннк СВИ-
нителя Рl для любо-
ro типа преДохра- ро Иец
Ннтеля
Предохранитель Р2 заКРытоrо Предохраните.,ь Р2
типа с заполнителем OTKpbIToro типа или
закрытоrо без заполнителя
Медь 1,55 1,33 0,55 0,2 1,15 1,03 0,4 0,15
Серебро 1,72 1,55 0,62 0,23 1,33 1,15 0,46 0,]7
Циик 4,5 3,95 ],65 0,6 3,5 3,06 1,2 0,44
Свинец 12,4 10,8 4,,5 1,6,5 9,5 8,4 3,3 1,2
а ===- ..!l К.
82
(2.10)
2.3. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВОЗДУШНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
предохранителя не менее чем в 1,7 раза превышает время переrора-
ния меньшеrо предохранителя [8].
При анализе характеристик однотипных предохранителей се-
лективность следует проверять при максимальном токе трехфазноrо
к.3. Если селективность при этом токе обеспечена, она будет обес-
печена и при всех меньших значениях токов. У разнотипных пре-
дохранителей селективность следует проверять во всем диапазоне
токов от тока трехфазноrо к.3 в месте установки дальнеrо предо-
хранителя до номинальноrо тока вставок.
Если защитные характеристики плавких вставок неизвестны,
рекомендуется метод соrласования характеристик предохранителей,
основанный на сопоставлении площадей сечения плавких вставок
с учетом материала, из KOToporo они изrотовлены. Для проверки
селективности по этому методу необходимо знать тип, материал и
площадь сечения плавких вставок, между которыми производится
соrласование. Если площадь сечения плавкой вставки, располо-
женной ближе к источнику питания, равна 81, а вставки, располо-
женной дальше от источника питания, 52, то определяется отно-
шение этих площадей:
а == 81/52. (2.9)
Полученное значение а сравнивается с данными табл. 2.1. Если а
равно или больше значения, приведенноrо в табл. 2.1, то селек-
тивность между рассматриваемыми предохранителями обеспечи-
вается.
Для оценки селективности действия двух последовательно вкЛю-
ченных предохранителей можно также руководствоваться следую-
щим правилом. Для двух однотипных предохранителей, установлен-
ных в сети напряжением до 1000 В, селективность будет обеспе-
чена, если их вставки отличаются не менее чем на две ступени шкалы
номинальных токов.
Селективное действие последовательно установленных вставок
BbIcoKoro напряжения типа пк. обеспечивается, если их номиналь-
ные токи отличаются не менее чем на одну ступень шкалы.
44
Наряду с плавкими предохранителями в сетях напря-
жением ниже 1000 В для защиты от к.3 и переrрузки широко при-
меняются автоматические воздушные выключатели. Автоматические
выключатели представляют собой аппараты, которые состоят из
выключателя с мощной контактной системой для отключения тока к.3
и реле защиты, действующих на ero отключение при возникновении
повреждения или переrрузки. Из-за подrорания контактов автома-
тические выключатели допускают отключение не более чем 2 3 раза
в час, вследствие чеrо они не MorYT применяться для частых опера-
ций в цепях управления.
Автоматические выключатели имеют ряд преимуществ по срав-
нению с плавкими предохранителями. Одно из них состоит в боль-
шей оперативности автоматических выключателей, хоторые всеrда
[отовы к быстрому включению немедленно после отключения защи-
щаемой цепи. Блаrодаря этому с помощью автоматических выклю-
чателей MorYT быть выполнены схемы АПВ и АВР. Друrим суще-
ственным преимуществом автоматических выключателей является то,
что они одновременно отключают все три фазы защищаемоrо при-
соединения, в то время как переrорание предохранителя лишь
в одной из фаз может привести к опасному для электродвиrателей
режиму работы на двух фазах.
В зависимости от типа автоматическоrо выключателя в нем уста-
навливаются различные реле защиты прямоrо действия, так назы-
ваемые расцепители.
Э л е к т р о м а r н и т н ы й расцепитель для защиты от к.3
представляет собой электромаrнит, который при определенном токе
MrHoBeHHo притяrивает якорь, вследствие чеrо происходит отклю-
чение автоматическоrо выключателя.
Т е п л о в о й расцепитель представляет собой тепловое реле,
принципиальная схема KOToporo показана на рис. 2.6. Тепловое
реле реаrирует на количество тепла, выделяемое в ero наrреватель-
ном элементе 6 при про хождении тока. Под действием этоrо тепла
наrревается биметаллическая пластинка 1, выполненная из двух
различных металлов а и б, которые при наrревании удлиняются
45
в разной степени. Поскольку металл б удли-
няется больше металла а, пластинка 1 изrи-
бается в сторону металла а и, выходя из
зацепления, освобождает защелку 2, кото-
рая, поворачиваясь под воздействием пру-
жины 3 BOKpyr оси 5, производит отключе-
ние автоматическоrо выключателя и замы-
кание контакта 4. Время срабатывания
тепловых расцепителей, с помощью которых осуществляется за-
щита от переrрузки, тем больше, чем меньше переrрузка.
К о м б и н и р о в а н н ы й расцепитель, осуществляющий З3-
щиту от пер<:.rрузки и от КЗ, представляет собой комбинацию из двух
расцепителеи: тепловоrо и электромаrнитноrо.
Существуют автоматические ВЫК.'Iючатели, в которых действие
электромаrнитноrо расцепителя замедляется до O,18 0,63 с, что
позволяет осуществлять с их помощью селективную защиту отдель-
ных участков сети.
В автоматических выключателях MorYT устанавливаться расце-
пите,1И м и н и м а л ь н о r о н а п р я ж е н и я, срабатывающие
при исчезновении напряжения или при снижении el'o до уставки
срабатывания расцепителя, а также независимый р<!сцешпель для
отключения автоматическоrо выключателя при подаче импульса
от ключа или кнопки управления.
Автоматические выключатели характеризуются следующими па-
раметрами:
н о м и н а л ь н ы м т о к о м la, нам, прохождение KOToporo
допустимо в течение неоrраниченно длительноrо времени;
11 о м И н а л ь н ы м н а п р я ж е н и е м, при котором может
применяться аптоматический выключате:rь данноrо типа;
п р е Д е л ь н ы м о т к л ю ч а е м ы м т о к о м lПРед' т. е.
током КЗ, который может быть отключен автоматическим
выключателем.
Расцепители характеризуются следующими основными пара-
метрами:
н о м и н а л h н Ы М т о к о м 1 рас!!, нам, прохождение KOToporo
в течение неоrраниченноrо времени не вызывает срабатывания рас-
цепителя;
т о к о м у с т а в к и lycr наименьшим значением тока, при
прохождении KOToporo расцепнтель срабатывает.
.
It
3
"
Рис. 2.6. Принципиальиая схема тепловоrо реле
Предельный допустимый ток автоматическоrо выключателя дол-
жен быть больше максимальноrо тока КЗ, который может прохо-
дить по защищаемому участку сети:
la, пред:'? lJ{,lnUX' (2.12)
Номинальный ток расцепителя должен быть не меньше расчет-
Horo тока, paBHoro максимальному току, который может длительно
проходить по защищаемому участку цепи с учетом возможной пе-
реrрузки:
lрасц,пам:,?lрасч' (2.13)
Автоматический выключатель с таким расцепителем способен,
не переrреваясь, как уrодно долrо пропускать расчетный ток на-
rрузки.
Ток уставки lycT электромаrнитноrо расцепителя, с помощью
KOToporo осуществляется защита от КЗ, определяется по выра-
жению
lуст===kрkнl п , (2.14)
rде kp коэффициент разброса срабатывания электромаrнитных рас-
цепителей, равный 1, 15 1 ,2; k H коэффициент надежности, кото-
рый принимается равным: для защиты электродвиrателей 1 ,8 2,
для защиты цепей напряжения не менее 2; для остальных цепей 1,5;
1 п максимально возможный кратковременный расчетный ток
переrрузки.
Для цепей постоянноrо тока расчетный ток уставки прини-
мается на 30 % больше определенноrо по выражению (2.14).
у ставка тока MrHoBeHHoro срабатывания (отсечка), кратная
номинальному току автоматическоrо выключателя (расчетная крат-
ность тока срабатывания электромаrнитноrо расцепителя), опре-
деляется из выражения
k yCT === 1 уст/ 1 нам, (2.15)
rде lиом номинальный ток автоматическоrо выключателя.
За действительную уставку отсечки k ycT , д принимается ближай-
шее большее значение по паспортным данным соответствующеro
автоматическоrо выключателя. При этом действительный ток сра-
батьшания электромаrнитноrо расцепителя будет равен:
lyCT, д === kуст,ц1пом, (2.16)
Ток уставки тепловorо расцепителя lyCT, т выбирается по выра-
жению
1 уст. т === kpkHl н' (2.17)
rде kp == 1,1; k H принимается равным: 1 1,1 для непереrружае-
мых цепей (наrревательных элементов, оперативных цепей постояв-
Horo тока и т. п.), 1, 1 1,3 для цепей, в которых возможны кратко-
временные переrрузки (например, при пуске электродвиrателей),
О, 15 O,25 Д.'Iя цепей, в которых ток проходит кратковременно
(например, цепи электромаrнитов включения выключателей); lи
ток наrрузки или номинальный ток цепи, А.
2.4. ВЫБОР АВТОМД ТИЧЕСКИХ
ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
Номинальное напряжение автоматическоrо выключателя
должно быть выше или равно напряжению сети [9]:
Ин, lIuM :,? И с .
46
(2.11 )
47
срабатывание электромаrнитноrо расцепителя без выдержки Bpe
мени. Практически возможен разбросуставок срабатывания (заштри
хованная область б). Эта возможная поrрешность, которая COCTaB
ляет для автоматических выключателей серии А3I00 15 30 %.
должна учитываться при выборе уставок и соrласовании их харак-
теристик.
Полное время отключения автоматических выключателей А3I00
при срабатывании электромаrнитноrо расцепителя составляет при
мерно 0,015 с (прямая 2). Прямая 8 определяет время, необходимое
для удара якоря электромаrнитноrо расцепителя по рейке,
порядка 0,005 с, после чеrо отключение автоматическоrо выключа-
теля происходит независимо от Toro, будет продолжаться прохож-
дение тока КЗ или нет.
И з б и р а т е л ь н ы е автоматические выключатели, действую
щие с выдержкой времени при переrрузках и КЗ (серии АВС), снаб-
жены специальными часовыми механизмами, блаrодаря чему при
токах, превышающих уставку срабатывания электромаrнитноrо
расцепителя, их отключение происходит с выдержкой времени 0,25;
0,4; 0,6 с. Избирательные характеристики, обеспечивающие Tpex
четырехступенчатую защиту сети, имеют также автоматические
выключатели серий АС и АМ (рис. 2.8).
Для осуществления защиты минимальноrо напряжения, отклю-
чающей автоматический выключатель при исчезновении или значи-
тельном снижении напряжения на ero зажимах, в нем может быт
ДОполнительно установлен минимальный расцепите,'JЬ. Минимальныи
расцепитель отключает автоматический выключатель при напря-
жении 50 % номинальноrо и ниже и не препятствует ero включению
вручную при напряжении 70 % и выше.
Время срабатывания тепловоrо расцепителя для определенноrо
значения тока 1 Ii определяется по защитной характеристике анало-
rичнО плавким предохранителям.
Для обеспечения селективной защиты характеристики aBTOMa
тических выключателей, установленных последовательно в защищае-
мой сети, не должны пересекаться.
Расцепители должны обеспечивать надежную защиту от КЗ,
что необходимо проверить по току, проходящему через расцепите,%
при КЗ в са,vlOЙ удаленной точке защищаемой цепи.
Чувствительность электромаrнитных расцепителей проверяется
у автоматических выключателей, установленных в сетях с "изоли-
рованной нейтралью, по двухфазному КЗ в конце защищаемои зоны,
а у автоматических выключателей, установленных в сетях с rлухо-
заземленной нейтралью, по однофазному и двухфазному К3.
Кратность тока КЗ к уставке электромаrнитноrо расцепителя,
определяющая ero чувствительность, должна быть не меньше 1,5.
Допускается не проверять чувствительность защиты от КЗ, по-
скольку она, как правило, обеспечивается в следующих случая х:
если ток уставки автоматическоrо выключателя, имеющеrо ТОЛЬЕО
электромаrнитный расцепитель, действующий MrHoBeHHo, не более
чем в 4,5 раза превышает длительно допустимый ток наrрузки за
щищаемой линии;
если ток уставки расцепителя автоматическоrо выключ те.Т]я
(с реrулируемой обратно зависимой от тока харак::еристикои) i!e
более чем в 1,5 раза превышает длительно допустимыи ток наrрузки
защищаемой линии.
10
:;; 5
Е
'"
'" 1
" ,
'<.50
f;L= -
а
Шi
ill
О c.lW1 2 ==
! IIV//I ;--8
1111 I
, 10
5
.i 1
tO,5
;:;
0,1
0,05
О,т
0,005
0,001
1 2 3 5 10 20
50 100 200 5001000
I/IH'"
Рис. 2.7. Защитная характеристика
автоматическоrо выключателя АЗ120
а комбинированным расцепителем
2,5. ЗАЩИТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕИ
Защитной характеристикой автоматическоrо выключателя
называется зависимость полноrо времени t с момента возникновения
тока до момента срабатывания расцепителя от значения тока, про-
ходящеrо через расцепитель.
Наиболее простые характеристики имеют автоматические B
ключатели, снабженные электромаrнитными расцепителями, деи-
ствующими на отключение без выдержки времени при КЗ и при пе-
реrрузке. Эти автоматические выключатели не обеспечивают селек-
тивности. К ним, в частности, относятся автоматические выклю-
чатели серии АВБ, полное время отключения которых составляет
0,06 0,095 с.
Н е и з б и р а т е л ь н ы е автоматические выключатели, на-
пример, серий АВН, А3I00 и друrие обеспечивают защ ту от КЗ
без выдержки времени, а от переrрузки с выдержкои времени,
обратно зависимОЙ от величины переrрузки. В качестве примера на
рис. 2.7 приведена средняя характеристика автоматическоrо выклю-
чателя типа А3120 с комбинированным расцепителем. При переrруз
ках кратностью (l ,3 10) 1 расц, НОМ срабатывает тепловой расцепи-
тель (кривая а). При кратности тока больше 10/ расц, ном происходит
48
t,c
2
\
,\
\\ ....... ........ O,6Jc
,........ ....... O,J8c
............... О, 18 c
1;6
t2
0,8
О/I
D
6 I/IHoM
2
'1
Рис. 2.8. Защитные характеристнки
расцепителей автоматических выклю-
чателей серии АС при уставке сра-
батывания 2,21 поы
49
2.6. cor ЛАСОВАНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
С ПРЕДОХРАНИТЕЛЯМИ, ЗАЩИЩАЮЩИМИ
ТРАНСФОРМАТОРЫ
При соrласовании релейной защиты с предохранителями
необходимо учитывать разброс их характеристик. На рис. 2.9, а
показано, как соr,тrасовывается максимальная токовая защита,
имеющая независимую характеристику, с характеристикой предо-
хранителя типа ПК, защищающеrо трансформатор. Соrласование
начинается с построения заводской характеристики предохрани-
теля t п == f (/). Затем на вертикальной оси откладывается величина,
равная t з t p f..t, [де t з выдержка времени соrласовываемой
защиты; t p разброс реле времени защиты, принимаемый в зави-
симости от типа реле времени (0,12 с дЛЯ ЭВ 124, 0,25 с дЛЯ ЭВ 134);
f..t ступень селективности, необходимая для учета времени [оре-
ния дуrи в предохранителе, принимается 0,2 с.
Проводится rоризонтальная линия до пересечения с характери-
стикой предохранителя. Точка пересечения определяет ток / вС'
при котором вставка предохранителя cropaeT за время, равное
t э t p f..t.
Ток срабатывания релейной защиты с учетом разброса харак-
теристик предохранителя и реле защиты принимается равным:
/С,з 1,3/ 11с , (2.18)
Соrласование характеристик токовой зависимой защиты и предо-
хранителя показано на рис. 2.9, 6.
Поскольку характеристики реле типов РТВ и РТ-85 идут более
полоrо, чем характеристики предохранителей, их соrласование по
времени следует ПРОИЗВQДИТЬ при токе срабатывания защиты.
Обычно защиты линий 6 10 кВ имеют в независимой части
характеристики выдержки времени 0,6 1,4 с, что соответствует
выдержке времени при токе срабатывания 5 10 с. Поэтому за рас-
четное принимается t == 5 с. Эта величина и откладывается по вер-
тикальной оси (рис. 2.9, 6). Точка пересечения rоризонтальной
линии, проведенной из точки, соответствующей 5 с, с заводской
характеристикой предохранителя, определяет / вС' Ток срабаты-
вания защиты выбирается по условию:
/С,з 1,4/ вс , (2.19)
Точка с координатами 5 с И/С, 3 определяет начало зависимой
характеристики защиты. Остальные точки характеристики строятся
по данным завода, а при налаk
ке по данным измерений. При
наладке следует обязательно изме-
рить время срабатывания защиты
и убедиться, что оно не меньше 5 с.
18с 1,318, 1
а.)
50
t
, . .
5,
rлава третья
РЕЛЕ
3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Соrлаено принятой терминолоrии наименование ре.1е
присвоено больш й rруп е автоматических приб)ров управления,
обладающих релеиным деиствием, под которым понимаетея скачко-
образное изменение состояния упраВ.1яемой цепи (например, е;;
замыкание или размыкание) при заданных значениях величин,
характеризующих определенное отклонеtше режима I\О;ПРОЛИРУ;;-
Moro объекта.
Релейная защита и автоматика ВК.1ючают в себя КШ.IП.1( к: р('л
раз,Т[ичноrо назначения, которые действуют совместно в заданной
последовательности и зависимости друr от друrа или, как принят)
rоворить, по заданной проrрамме. В устройствах релейной защиты
и аВтоматики реле замыкают или размыкают различные э.1еКТрlI-
ческие цепи или иным способом скачкообразно из !еняют их состоя-
ние (например, скачкообразно изменяют их соп ротивленИt). 11.1 iI
механически воздействуют на силовые аппараты (ВЫК,lючате.1И и д) ).
В устройствах релейной. защиты ПРИl\lеняJOТСН ЭЛСКТрИЧЕСК"JС,
механические и тепловые реле.
Э .1 е к т р jj ч е с к и е р е л е реаJ'ИРУЮТ lIа Э.1ектрические
величины: ток, напряжение, мощность, частоту, СОПРОТИВ.1ение,
yro.'J между током и напряжением или ДВУl'МJ токами, ВЛIi двумя
напряжениями.
л1 е х а н и ч е с к и е реле реаrируют на неэлектрические ве-
личины: давление, скорость истечения ЖИД!<ОСТИ или rаза, частоту
вращения, уровень жидкости и т. д.
Т е п л о в ы е реле реаrируют на количество выделеllноrо тепла
или изменение температуры.
Наибо.'lЬшее распространение в релейной защите получили
электрические реле, которые ВЫПО.1Няются rлаВIIЫМ образом на
электромаrнитном и индукционном принципах. Все более ШII]:окое
распространение получают поляризованные и ма!'нитоэлектричес Rire
реле, включаемые в цепи переменноrо то!{а через выпрямите.1ft,
а также полупроводниковые pe:re на Э.1ектронной элементноЙ б з .
3.2. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАrнитных РЕЛЕ
1
Рис. 2.9. Соrласование релейиой защИТЫ
с предохранителем:
а нез;шисимая защита; б заВИСИ Iая за
щита /
Основные типы электромаrнитных реле. На электромапштном прин-
ципе выполняются ре.те трех основных типов: с втяrивающимся якоре11, с пово-
ротным якорем и с псперечным движением ЯКОР5I.
Реле с втЯ?UlJalUц,uмся ЯКОрС\1 (рI1С. 3.1) состоит из неlIОДВИЖl!оrо сердеЧШIКа
(полюса) 1, ка1УШКИ (обмотки) 7, CTaJ!bHoro якоря 2. подвижноrо контакта 4,
укрепленноrо на якоре с помощью изоляционноЙ планки, неподвижных КОlJтактов 3
упора б и противодеЙствующей ПРУЖИНЫ 5. При отсутствии тока в реле якор
под влиянием пружины и собснкнной массы нахолится в нижнем положении, на
упоре. При подаче тока в !,атуш!<у реле возникает маrНlIТНЫЙ поток. который
намаrничивает се!,Дl:ЧНИК 1 и яко[,ь 2. В результате этоrо якорь притяпшается
[{ сердечнику и УI\:'l:плеНI!ЫЙ на нем KOHraKT 4 замыкает кшпакты З.
51
(з.2)
Отношение тока возврата к току срабатывания называется к о э Ф Ф и ц и е H
'l' О М В О З в р а т а реле:
k B == f в, р/ f с, р' (з.3)
Выше были рассмотрены электромаrннтные реле, которые срабатывают при
увеличении тока, проходящеrо в обмотке реле. Такне реле называются реле увели
чения тока (напряжения), или реле тока (напряжения) м а к с и м а л ь н ы е.
у максимальных реле ток (напряжение) срабатывания больше тока (напряжения)
возврата, поэтому коэффициент возврата у этих ре.1е всеrда меньше единицы.
Электромаrнитные реле этих же конструкциЙ :>iюrут работать с нормально
притянутым якорем. В этих случаях обмотка ре.1е постоянно обтекается током
такой величины, при котороЙ F э превышает рм 11 CXOДHЫM рабочим положением
реле является положение, коrда якорь реле притянут к сердечнику и связанныЙ
с ним контакт 4 (рис. 3.1, 3.2) замыкает неподвижные контакты 3.
Реле срабатывает, коrда ток в обмотке уменьшается до значения, при KOTO
ром F э становится меньше р м . Наибольшее значение этоrо тока называется т о-
к о м с р а б а т ы в а н и я. Реле возвращается в исходное положение, коrда
ток в обмотке опять возрастет и F э превысит р м . Наимеиьшее значение этоrо тока
называетси т о к о м в о з в р а т а реле.
Таким образом, рассмотренные реле срабатывают при уменьшении тока в об
мотках и поэтому называются реле уменьшения тока (напряжения), или реле
тока (напряжения) м и н и м а л ь н ы е. У минимальных реле ток срабатывания
меньше тока возврата, поэтому коэффициент возврата у этих реле БО,1ьше единицы.
Способы реrулирования тока срабатывания. Из выражения (3.2), показываю
щеrо, от каких факторов зависит ток срабатывания, видно, что значение тока
срабатывания можно реrу,лировать (изменять) следующими способами:
1) изменением противодействующей механической силы, что достиrается изме
нением натяжения противодействующей пружины 5 (рис. 3.1 и 3.2). Чем сильнее
натянута пружина, тем б льший ток нужно про пустить через обмотку реле для
создан я электр.?маrнитнои СИ,1Ы, достаточной для преодоления увеличенной про
тиводеиствующеи силы пружины. Следовательно, при увеличении натяжения пру
жины ток срабатывания реле увеличивается;
2) изменением расстояния 1 (рис. 3.1) между якорем и неподвижным сердеч
ником. Чем больше 1, тем больший ток необходим для создания электромаrнитной
силы, достаточной для притяжения якоря. Следовательно, при увеличении перво
начальнрrо расстояния между якорем и сердечнико:\! ток срабатывания реле увели-
чивается;
3) изменением числа витков обмотки реле. Чем БО,lьше витков будет иметь об
мотка реле, тем меньший ток необходим для создания той же электромаrнитной
силы, начение которой пропорционально произведению тока на ЧИС.10 витков.
Раоота электромаrнитных реле на переменном токе. При периодичеСКО 1 изме-
нении направления переменноrо тока, проходящеrо по обмотке электромаrнитноrо
реле, также периодически изменяется полярность намаrничивания сердечника
и якоря реле. Поэтому сердечник и якорь всеrда обращены друr к друrу разноимен-
ными полюсами и притяrиваются. Следовательно, направление силы притяжения
якоря не зависит от направления тока в обмотке реле, и поэтому электромаrнит
ные реле MOI"YT применяться в цепих как постоянноrо так и пеоеменноrо тока
Однако при включении обмотки электромаrнитноrо' реле в цепь переменноr
тока сила притяжения якоря также будет переменной по величине и, как показано
на рис. 3.3, будет ИЗ lеНЯl ься с двойной частотой от нуля до наиБО.1ьшеrо значения.
Таким образом, еС,1И частота переменноrо тока составляет 50 rJj, то сила притя-
жения икоря будет. 100 раз в течение 1 с достиrать наибольшеrо значения и 100 раз
сншовиться раJJНОИ нулю.
Вс,lедствие этоrо, коrда э ектрома нитная сила притяжения F э , уменьшаясь,
ст новится меньше противодеиствующеи силы рм, создаваемой пр ужиной и Mac
сои якоря, якорь будет отходить, а затем вновь притяrиваться при нарастании
силы нритяжения. Эти колебания якоря (вибрация) ухудшают работу контактов
реле, вызывают их подrорание. Особенно нежелательна вибрация у реле, рабо
тающИХ fюрмально с притянутым якорем (например, маrнитные пускатели).
Для устране ия вибрации на часть полюса сердечника насаживается медный
короткоззмкнутыи виток, называемый экраном (рис. 3.4). Блаrодаря этому маrнит
53
Рис. 3.1. Принцип действия электромаrнитноrо реле с втяrи.
вающимся якорем
1/ F M l 2
1 с, р == v kw2 '
С помощью электромаrнитной системы TaKoro типа вы-
полняются реле прямоrо действия (см. рис. 3. 7 3.11), от-
ключающие и включающие электромаrниты приводов выклю-
чателей и друrие аппараты.
Реле с поворотны'м якоре'м (рис. 3.2, а) и реле с попе-
речны'м движение,М якоря (рис. 3:2, б) состоят из стальноrо
сердечника (маrнитопровода) 1, катушки (обмотки) 7, сталь-
Horo якоря 2, ПОДвижноrо контакта 4, укрепленноrо на
якоре (рис. 3.2, а) или на оси якоря (рис. 3.2, б), непод
вижных контактов 3, упоров 6 и противодействующей пру-
жины 5. Действие этих реле аналоrично действию рас-
cMoTpeHHoro выше реле с втяrивающимся якорем. Сила притяжения, воздейству-
ющая на якорь. электромаrнитных реле, определяется выражением
f 2 w 2
Fэ==k , (3.1)
тде k коэффициент пропорциональности, учитывающий маrнитные свойства
стали и особенности конструктивноrо выполнения реле.
Ток срабатываиия и ток возврата реле. Момент притяжения якоря реле к непод
движному сердечнику называется моментом срабатывания реле, а наименьший ток,
при котором оно срабатывает, называется т о к о м с р а б а т ы в а н и я реле
и обозначается 1 с, р' Поrраничное условие срабатывания реле наступает, коrда
электромаrнитная сила F э , с которой якорь притяrивается к неподвижному сердеч
нику.. становится равной противодействующей механической силе рм, складыва
ющеися из силы пружины И массы якоря, т. е. коrда F э == р м . Подставляя это
условие в Iражение (3.1), получаем:
f2 ш 2
k с, р F
[2 == м'
Если после срабатывания реле постепенио уменьшать ток в ero обмотке, то
электромаrиитиая сила будет уменьшаться и, коrда она станет меньше противо
действующей механической силы, якорь реле вернется в исходное положение. Мо-
мент возвращения якоря в исходное положение называется моментом возврата реле,
а наибольший ток, при котором происходит возврат реле. называется т о к о м
в о з в р а т а реле и обозначается 1 в'р'
а.)
б)
откуда
t
1
I
5
6
Ф
.........
Рис. 3.2. Принцип действия электромаrнитных реле:
а с поворотным якорем; 6 с поперечным движением якоря
52
Рис. 3.3. Характер изме-
нения маrнитноrо потока
сердечника Ф р и силы
притяжения якоря F э во
времени при включении
обычноrо электромаrнит-
Horo реле на напряжение
переменноrо тока
t
I p
F..
Рис. 3.4. Электромаrнит-
ное реле с поворотным
якорем и короткозамкну-
тым витком (экраном)
.<1>1
5
t
3
I
'f
Рис. 3.6. Принцип действия индукционноrо реле с диском
люсов. Вследствие этоrо в экранах индуктируется ЭДС и проходит ток, который
создает BOKpyr себя маrнитное поле. В результате сложения маrнитноrо ПОТОК1
ar этоrо индуктированноrо в экране тока с маrнитным потоком маrнитопровода Ф
СУ 1МарныЙ маrнитный поток 13 экранированной части полюсов Фl ОТШ1'lается по
фазе от маrнитноrо потока 13 неэкранированной части полюсов Ф2 на уrол 1f.
Таким образом, образуются условия, необходимые для работы индукционноrо реле,
а именно; наличие двух пересекающих подвижный диск маrНИТilЫХ потоков, сдви-
нутых один относительно друrorо в пространстве и по фазе.
В результате взаимодействия маrнитноrо потока Фl с током 1 2' индукти-
рованным в диске маrнитным потоком Ф2' и взаимодействия мапштноrо потока Фt
с током iAl' индуктированным в диске маrнитным потоком ФJ' на диск, который
является подвижной частью реле, действуют силы:
Fl kФJ Д 2
t
Рис. 3.5. Характер изме-
нения маrнитных потоков
сердечника Ф 1 и Ф 2 И сил
притяжения F э1 , F э 2,
F э , сум электромаrнитно-
ro реле с экраном
ный поток, создаваемый током, проходящим по об-
мотке реле, расщепляется на два потока Ф 1 и <1>2'
сдвинутые между собой на некоторый уrол. Каждый маrнитный поток будет соз-
давать силу притяжения якоря F Э1 и F э2 . В результате суммарная сила при-
тяжения F э сум, равная F ю + F Э2 (рис. 3.5), будет иметь незначительные ко-
лебания и всеrда будет превышать противодействующую силу пружины и массы
якоря F".
3.3. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ИНДУКЦИОННЫХ РЕЛЕ
п
Р 2 kФ 2 i д1 .
Суммарная сила F э , равная rеометрической сумме сил Fl и j.' , всеrда направ-
лена от неэкранированной части полюсов к экранированной. Под воздействием
этой силы на оси диска образуется в р а Щ а ю Щ и й м о м е н т Мир. диск на-
чинает вращаться и с помощью подвижных контактОв 2 замыкает неподвижные
контакты 6.
Общее выражение для вращающеrо момента индукционноrо реле имеет ВИД
и з]:
На индукционном принципе выполняются реле Д13ух основных типоl3:
с вращающимся диском и с вращающимся цилиндрическим ротором. Первый тип
используется для изrотовления максимальноrо реле тока с зависимой от тока
характеристикой выдержки времени, а второй широко применяется для изrотов. е-
ния реле направления мощности и реле сопротивления.
Индукционное реле состоит из неподвижноrо маrнитопровода с обмотками,
подключенными к контролируемой цепи, и подвижной части, выполняемой в виде
металлических, хорошо проводящих ток диска или цилиндра, расположенных на
оси, к которой присоединены подвижные контакты реле. При подаче в обмотки
реле переменных токов в маrнитопроводе возникают переменные маrнитные потоки,
которые индуктируют токи в подвижном диске или цилиндре. В результате взаимо,
действия этих индуктированных токов и маrнитных потоков 130зникает вращающий
момент на оси реле, под влиянием Koтoporo подвижная часть может вращаться
или поворачиваться на определенный уrол. Очевидно, что инцукционные еле
MorYT работать только на переменном токе.
Для получения вращающеrо момента на оси подвижной части индукционноrо
реле необходимо создать [1 3, 10] не менее двух маrнитных потоков, сдвинутых
относительно друr друrа в пространстве и по фазе. Большинство индукционных реле
выполняется с двумя маrнитными потоками. В этих реле вращающий момент на
оси подвижной части возникает в результате взаимодействия каждоrо мапштноrо
потока с током, индуктированным в диске или цилиндре реле вторым маrнитным
потоком.
На рис. 3.6 показан принцип устройства индукционноrо реле с вращающимся
диском, реаrирующеrо на одну электрическую величину. например на ток. Реле
состоит из алюминиевоrо диска 1 с укрепленной на ero оси контактной системой 2
и маrнитопровода 4 с обмоткой 3. На часть сечения полюсов маrнитопровода
насажены массивные медные короткозамкнутые витки (экраны) 5.
При прохождении по обмотке реле переменноrо тока возникает маrllитr!ый
поток Ф, который замыкается по экранированной и неэкранированной частям по-
54
М вр kФIФ2 sin 'Р,
(3.4)
rде k коэффициент пропорциональности; Фl и Ф2 маrнитные потоки, воздей-
ствующие на подвижную часть реле; 1jJ уrол сдвиrа фаз между маrнитными па-
токами.
И.1 выражения (3.4) следует, что коrда отсутствует сдвиr шаз между пото-
ками Фl и Ф2, т. е. коrда уrол 1jJ О, то sin 1jJ о и все выраж ние обращается
В.НУ.%, т. е. Мир О. Вращающий момент максимален при 1jJ 900, коrда
SlП 1jJ 1.
На рис. 3.27 показан принцип устройства индукционноrо реле с цилиндри-
ческим ротором, у KOToporo маrнитные потоки Фl и Ф сдвинуты в пространстве
на" уrол 900 за счет специальной конструкции маrнитной системы реле, а фазо-
выи сдвиr между ними достиrается соответствующим включением обмоток. Ма-
rнитные потоки Фl и Ф2 индуктируют В стенках цилиндрическоrо ротора ЭДС
и ТОЮI, которые, взаимодействуя с этими маrнитными потоками, создают на ро-
торе вращающий момент так же, как на диске paccMoTpeHHoro выше реле.
3.4. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РЕЛЕ
Все реле делятся по назначению на три rруппы:
основные реле, непосредственно реаrирующие на изменение контролируемых
величин, например 10ка, напряжения, мощности, частоты, сопротивления и т. Д.;
55
.)
2
1
з
4-
5
вспомоrательные реле, управляемые друrими реле и выполняющие функции
введения выдержки времени, размножения контактов, передачи команд от одних
реле к друrим, воздействия на выключатели, сиrналы и Т.П.;
сиrнальные (указательные) реле, фиксирующие действие защиты и управляю-
щие звуковыми и световыми сиrналами.
Все реле имеют в о с при н и м а 10 щи Й opraH, который непосредственно
воспринимает изменения электрических величин, подведенных к реле, и произво-
дит соответствующие им изменения в друrих opraHax или частях реле, и и с п о л-
н и т е л ь н ы й opraH, который, воздействуя на внешние цепи, производит отклю-
чение выключателей, подачу предупредительных сиrналов или запуск друrих реле,
Исполнительным opraHoM являются контакты реле. Кроме Toro, некоторые реле
нмеют о р r а н з а м е Д л е н и я или в ы Д е р ж к и в р е м е н и.
В зависимости от э. ектрической величины, на которую реаrирует воспри-
нимающий opraH, электрические реле бывают: т о к а, н а п р я ж е н и я, м о щ-
н о с т и, с о про т и в л е н и я и ч а с т о ты, а по характеру изменения
воздействующей величины делЯIСЯ на реле увеличения величины, или м а к с н-
м а л ь н ы е, и реле уменьшения величины, или м и н и м а л ь н ы е.
Максимальные реле срабатывают, коrда значение воздействующей величины
превосходит заданную, а минимальные коrда значение воздействующей вели-
чины снижается ниже заданной.
По способу включения воспринимающеrо opraHa различаются реле пер в и ч-
н ы е, у которых воспринимающий opraH включается непосредственно в цепь
защищаемоrо элемента, и в т о р и ч н ы е, у которых воспринимающий opraH
включается через измерительные трансформаторы тока и напряження.
По способу воздействия исполнительноrо opraHa различаются реле п р я -
м о r о Д е й с т в и я, у которых исполните, ьнЫЙ opraH отключает выключатель
путем механическоrо воздействия, и rеле к о с в е н н о r о Д е й с т в и я, испол-
нительный opraH которых воздействует на привод выключателя с помощью опера-
тивноrо тока.
Практическое применение получили следующие три rруппы реле:
1) первичные реле прямоrо действия. В эту rруппу входят максимальные
реле тока, действующие MrHoBeHHo и с замедлением, реле минималыюrо напря-
жения MrHoBeHHoro действия и электротепловые реле. Первичные реле прямоrо
действия встраиваются непосредственно в выключатели, автоматические выключа-
тели и маrнитные пускатели (см. rл. 2);
2) вторичные реле прямоrо действия. В эту rруппу также входят максималь-
ные реле тока и напряжения, действующие MrHoBeHHo и с выдержкой времени. Реле
выполняются на электромаrнитном принципе и встраиваются в приводы выклю-
чателей;
3) вторичные реле KocBeHHoro действия. В эту основную и наиболее мноrочис-
ленную rруппу входят реле всех типов тока, напряжения, мощности, сопротив-
ления и частоты, а также промежуточные реле времени и сиrнальные реле.
2
ll/ ч
Рис. 3.7. Принципиальная схема вклю-
чення вторичноrо реле максимальноrо
тока прямоrо действия
Рис. 3.9. Схема включения переклю'Jч
чателя числа витков поворотноrо тнпа
реле прямоrо действия
J.
7
11
1/
3
8
Рис. 3.8. Вторичное реле максималь-
Horo тока прямоrо действия, MrHOBeH-
ное, типа РТМ, устанавливаемое в при-
вод ПРБА
Рис. 3.10. Реле типа РТ М с плав-
ной реrулировкой тока срабатывания
3.5. ВТОРИЧНЫЕ РЕЛЕ пРямоrо ДЕЙСТВИЯ
Максимальное реле тока MrHoBeHHoro действия типа РТМ. Устройство максималь-
Horo реле тока MrHoBeHHoro действия типа РТМ показано на рис. 3.8. Реле встраи-
вается непосредственно в привод выключателя и поэтому называется встроенным
[11, 12]. Внутри. обмотки 5, намотанной H цилиндрическом каркасе 13, рас-
положен стальн.ои сердечник (якорь) 1 сбоиком 11, который может перемещаться
вдоль латуннои r льзы 3 к неподвижному полюсу 6. Латунная шайба 4, распо-
ложенная в верхнеи части якоря, предотвращает ero прилипание к неподвижному
полюсу. Реле устанавливается в корпусе привода 7 н в нижней части закрывается
крышкой 2 с прокладкой 9. Отпайки обмотки 10 выведены на переключатель числа
витков 8. При увеличении тока в реле до тока срабатывания якорь притяrивается
к неподвижному полюсу и, ударяя rоловкоЙ бойка 12 по рычажку отключа-
ющеrо валика привода, производит отключение выключателя.
Ток срабатывания реле реrулируется ступенями изменением числа витков
обмотки. Переключение витков обмотки производится специальными переключа-
телями различных конструкций. Схема переключателя поворотноrо типа приве-
дена на рис. 3.9. Обмотка реле 2, подключенная к ТТ 1, имеет контактные
кнопки 3, на которых YKa aHЫ значения I с, р (5 1O). Переключения осуществ-
ляются контактнои щеткои 4, перемещающейся по контактной шинке 5.
Друrая конструкция реле типа РТМ показана на рис. 3.10. Реле состоит из
обмотки 3 без отпаек, якоря 5 с короткозамкнутым витком 4, неподвижноrо по-
люса 1, бойка 2, реrулировочноrо винта 7 с rайкой 8 и стакана 9. Реле уста-
навливается в корпусе привода 6. В отличие от реле первой конструкции якорь
этоrо реле не имеет жесткой связи с бойком. Ток срабатывания реле реrулируется
57
Схема включения. Принципиальн ая схема включения вторичноrо реле
максимальноrо тока прямоrо действия приведена на рис. 3.7. Обмотка реле 1,
подключенная к вторичной обмотке трансформатора тока 5, обтекается вторич-
ным током и OTдe. eHa от BbIcoKoro напряжения и токоведущих частеЙ. При уве-
личении тока в реле до тока срабатывания якорь 2 преодолевает усилие пружины 6,
втяrивается и ударяет бойком 3 по защелке 4, удерЖИВ3Iсщей механизм привода
выключателя во включенном положении. Защелка, поворачиваясь, освобождает
механизм привода выключателя и выключатель отключается под действием пру-
жины 7.
После отключения выключателя прохождение тока в обмотке реле прекращается
и сердечник с бойком и защелка возвращаются в исходное положение. Таким
образом, реле при срабатывании производит непосредствеНJ;ое отключение выклю-
чателя путем механическоrо воздействия на ero привод, раЗВI:ная при этом зна-
чительное усилие порядка 4,9 9,8 Н и более. Для создания TaKoro усилия
реле потребляет от трансформаторов тока большую мощность, достиrающую 50 В. А
и более.
56
. t,c
16
1'1
12
Скорость движения якоря до момента pac 10
цепления с часовым механизмом зависит от 8
значения тока в реле. Поэтому с изменением 6
тока выдержка времени реле также изменя , '1
ется. Чем больше ток в обмотке реле, тем 2
быстрее выводится якорь из зацепления с ча-
совым механизмом и тем с меньшей выдержкой
времени срабатьшает реле. Поэтому с увели-
чением тока выдержка времени реле уменьшается, образуя зависимую часть ха-
рактеристики. Начиная с тока, примерно paBHoro трехкратному току срабатьша-
ния, электромаrнитная сила, воздействующая на якорь, достиrает TaKoro значе-
ния, что якорь сразу притяrивается к неподвижному полюсу, сжимая пружину б.
При этом работа часовоrо механизма будет происходить под воздействием си,ты
сжатой пружины, которая не зависит от значения тока в реле. Поэтому независимо
от значения тока реле будет срабатывать с одной и той же неизменной выдерж-
кой времени, образуя независимую часть характеристики. Типовые характери-
стики времени срабатывания реле типа РТВ приведены на рис. 3.12.
Реле минимальноrо напряжения типов РИМ и РИБ. Устройство BCTpoeHHbIXi
реле минимальноrо напряжения прямоrо действия показано на рис. 3.13 [11. 12].
Реле MrHoBeHHoro действия типа РНМ показано на рис. 3.13, а. Обмотка ре.те 1
постоянно находится под нормальным напряжением, вследствие чеrо якорь 3 при
тянут к неподвижному полюсу 2. Пружина б, связанная с бойком 4, находится
в сжатом состоянии и удерживается системой рычаrов 5. Вторая пружина 7,
11 .
.
1\
1\ \
1\ \
...... .....
r--. .....1--.
Рис. 3.12. Характеристики зависимости времени
срабатывания реле РТВ от кратности тока в об-
мотке J p к току срабатывания Jc,]J
7
$
4.
6
I
Рис. 3.11. Вторичное реле максимальноrо тока прямоrо действия с зависимой харак-
теристикой времени срабатывания типа РТВ
плавно изменением начальноrо расстояния между якорем и неподвижным полюсом
при помощи реrулировочноrо винта 7. У некоторых реле такой конструкции об-
мотка выполняется с тремя-четырьмя отпайками. У этих реле ток срабатыванин
реrулируется отпайками и плавно реrулировочным винтом.
Максимальное реле тока с зависимой характеристикой времени срабатывания
тнпа РТБ. На рис. 3.11 показано максимальное реле тока прямоrо действия
типа РТВ [11, 12], имеlCщее оrраниченно зависимую характеристику времени
срабатывания. Это реле также встраивается в приводы выключателей.
Реле состоит из следующих основных частей: обмотки 1 с ответв.lениями, ко-
торые выведены на поворотный переключатель 2, для изменения тока срабаты-
вания; якоря 3 с бойком 4; неподвижноrо полюса 5; спиральной пружины б,
которая в иижней части связана с якорем, а в верхней упирается в стопорное
кольцо 7, находящееся на бойке; часовоrо механизма 8, расположенноrо в отдель-
ном корпусе 9 и связанноrо с якорем тяrой 10.
При увеличении тока в реле до тока срабатывания якорь притяrивается к He
подвижному полюсу. При этом усилие, возникающее на якоре, передается на боек
через пружину б. Пружина выбирается таким образом, чтобы при токе в реле, paB
ном трехкратному значению тока срабатывания, она не сжималась и действовала
как жесткая связь. Поэтому при указанных значениях тока в реле пружина при
движении якоря к неподвижному полюсу толкает боек и перемещает ero вверх.
Однако поскольку якорь связан с часовым механизмом, то якорь и боек движутся
замедленно по мере хода часовоrо механизма. При истечении определенной вы-
деРЖIШ времени якорь и вместе с ним боек освобождаются и, получив возможность
свободнorо движенин, с силой ударяют по рычажку 11 отключающеrо валика 12,
чем производят отключение выключатели.
58
о
2
3,5 1 р Лс,р
2,5
1,5
3
Рис. 3.13. Ре.те иlIималыlrоo напряжения прямоrо действия:
о MrHOHf>HHurO деЙСIВИЯ типа PHi\1; б с зависимой характернстикой времени срабаТЫ 4
В3НИя тИпа РНВ
59
3.6. ВТОРИЧНЫЕ РЕЛЕ ТОКА, НАПРЯЖЕНИЯ
И МОЩНОСТИ KOCBEHHOrO ДЕЙСТВИЯ
Схема включения. Принципиальная схема включения вто-
ричноrо реле максимальноrо тока KocBeHHoro действия на оператив-
ном постоянном токе приведена на рис. 3.14. В отличие от реле пр я-
Moro действия реле KocBeHHoro действия не производят сами отклю-
чение выключателя. Для этой цели в при.воде имеется специальный
отключающий электромаrнит 2, а реле 1 имеет вместо бойка кон-
такты, которыми оно при срабатывании замыкает цепь обмотки
отключающеrо электромаrнита на аккумуляторную батарею, яв-
ляющуюся источником оперативноrо тока.
Для облеrчения конструкции реле ero контакты не рассчиты-
ваются на размыкание цепи обмотки отключающеrо электромаr-
нита, в которой проходит большой ток до 10 А. Размыкание этой
цепи производит специальный вспомоrательный контакт привода 3,
который размыкается при отключении выключателя. Поэтому при
возврате реле в исходное положение ero контакты размыкаются
при отсутствии тока.
Вторичные реле производят незначительную работу и поэтому
MorYT быть выполнены весьма точными и чувствительными при
небольших размерах. Кроме Toro, их леrко соединять в различные
схемы. Блаrодаря этим положительным свойствам вторичные реле
KocBeHHoro действия являются основным типом реле и получили
наиболее широкое применение для релейной защиты и автоматики.
Недостатком реле KocBeHHoro действия является необходимость
источника оперативноrо тока (см. rЛ. 5) и прокладки контрольноrо
б)
связанная с якорем, растянута и тянет якорь вниз. При понижении напряжения
электромаrнитная сила уменьшается и, коrда она становится меньше противодей-
ствующей силы пр ужины 7, якорь опускается. При этом система рычаrов 5 осво-
бождает пружину 5, под действием которой боек 4 движется вверх и производит
отключение выключателя.
На рис. 3.13, б показано реле минимальноrо напряжения с выдержкой вре-
мени типа РНВ, которое отличается от paccMoTpeHHoro реле типа РНМ наличием
часовоrо механизма, аналоrичноrо реде типа РТВ.
13
Рис. 3.16. Конструктивное выполнение реле типов РТ-40 и РН-50:
а общий вид; б крепление неподвижных контактов; 1 электромаrнит; 2 катушки
обмотки; , якорь; 4 спиральная пружииа; 5 ПОДВИЖНЫЙ контакт; б левыЙ упор;'
7 правая пара неподвижных контактов; 8 левая пара неподвижных контактов; 9 ....-.<J
изоляционная колодка; 10 держатель пружнны; 1/ алюминиевая стойка; 12 шести.
rранная втулка; 13 шкала уставак; 14 указатель (поводок); 1Б верхняя полуось;
16 хвостовик; 17 пластина; 18 rасИТелЬ Rибрации
+
кабеля для соединения реле с источником оперативноrо тока и с при-
водом выключателя.
Электромаrнитное реле MrHoBeHHoro действия типов РТ-40 и
РН-50. Электромаrнитные реле типов РТ-40 и РН-50 выполнены
на электромаrнитной системе с поперечным движением якоря.
Принцип устроЙства реле РТ-40, РН-50 показан на рис. 3.15, а кон-
структивное выполнение на рис. 3.16 [2, 13 J.
Реле состоит из следующих основных частей (деталей): электро-
маrнита 1 с обмоткой 2, состоящей из двух катушек, расположен-
ных на верхнем и нижнем стержнях Э.1ектромаrнита; стальноrо
якоря 3, жестко укрепленноrо на оси 10; подвижных контактных
мостиков 5, укрепленных на якоре с помощью изоляционной KO
лодки; спиральноЙ противодействующей lIРУЖИНЫ 4, связанной
внутренним концом с осью якоря; неподвижных контактов 7, 8
и упорных винтов 6, оrраничивающих ход якоря.
На якорь действуют ЭJIеlПромаrнитная сила F э [см. (3.1) J и
противоположная по направлению механическая сила пружины F пр .
Якорь притяrивается к электромаrниту, и реле, срабатывая, раз-
мыкает контакты 7 и замыкает контакты 8 при токе в реле, при KO
тором F з > F пр .
Рис. 3.14. Принципиа.1Iьная схема ВК.1Iючения вторич-
Horo реле максима.1Iьноrо тока KocBeHHoro действю;
на оперативном постоянном токе
Рис. 3.15. Принцип устройства Э.1Iектромаrнитноrо
TOKoBoro реле типа РТ-40 и реле напряжения типа
РН-50 1:1'.
60
61
о) .
I
а)
ED <!> ED
8) t
Рис. 3.17. Схема включения обмоток реле максимальиоrо напрнжения типа PH 53
и минимальноrо напряжения типа PH 54 через выпрямитель:
а....... схема включения; 6 переменный ТОК На входе выпрямителя; в выпрямленныil
OK в обмотке реле
1
t
При прохождении по обмоткам электромаrнита тока электро-
маrнит стремится притянуть якорь к полюсам, т. е. повернуть ero
вместе с осью по часовой стрелке. Этому препятствует спиральная
пружина. Усилие, воздействующее на якорь от электромаrнита
(электромаrнитный момен.т), зависит от числа витков обмотки, зна
чения тока в обмотке и уrла поворота якоря [см. формулу (3.1) J,
а усилие от пружины (противодействующий момент) от началь
ной затяжки пружины, уrла и поворота якоря.
При отсутствии тока в обмотке или ero малом значении якорь
под воздействием пр ужины находится в крайнем левом положении.
С увеличением тока электромаrнитный момент возрастает и, коrда
он превысит противодействующ й момент пружины, якорь втяrи-
вается под полюсы и поворачивает ось с подвижным контактным мо-
стиком, который при этом замыкает неподвижные контакты. Момент
замыкания контактов называется моментом ' рабатывания реле.
Наименьший ток, при котором реле срабатыва т, называется то-
ком срабатывания I c , 1" а наибольший ток, при котором реле воз-
враЩ2ется в исходное положение, током возврата I B . Р'
Отношение
ОР
lI'
k === 18, p/lc, р
(3.5)
ника, условно обозначающеrо диод). К одной диаrонзли моста
(точки а, в) подводится переменное напряжение, а к друr,С'!I
(точки б, с) подключается обмотка реле с последовательно соеА[!-
ненными катушками.
Процесс выпрямления происходит сле ующи,М образом: в пер-
вый, положительныЙ полупериод переменныи ток 1 подходит к точкеа,
далее проходит через диод 1, затем через обмотку реле в направ-
лении указанном сплошной стрелкой, затем через диод 8 и выходит
обрат о в сеть через точку в. Во второй (отрицательный) полупериод
переменный ток 1" имеет обратное направление, т. е. подходит
к точке в далее проходит через диод 2, затем через обмотку pe.r.e
в том же ;Iаправлении (пунктирная стрелка), что 11 во время первоrо
полупериода, затем проходит через диод 4 и выходит в сеть через
точку а. .
Таким образом, несмотря па то, что переменныи ;ок ю:е(' в Te
чение периода различное направление, ВЫПрЯМЛСIIНЫИ ток В оо:\ютке
реле проходит в одном и том же направлении, т. е. имеет ПУ.1ЬСНРУЮ-
щий характер, как показано на диаrрамме рис. 3.17, в.
Реле типа РН-53 имеет коэффициент возврата не ниже 0,8, а
реле типа РН-54 не выше 1,25. Уставки реле РН-53, РН-54 pe
rулируются изменением натяжения пр ужины с помощью поводка 14
(рис. 3.16) и с помощью включения ОДНОI'О или двух дополнительных
резисторов R1, R2 в цепи обмотки реле (рис. 3.17, а), что изменяет
предел шкалы уставок в 2 раза.
Кроме рассмотренных, выпускаются реле напряжения ПОСТ051 !
Horo тока типа РН Бl и специальные pe.'le переменноrо тока Tы a
РН-58 с повышенным коэффициентом возврата 0,95 [10, 131.
Комбинированные токовые реле типов РТ-80 и РТ-90. Реле
типов РТ-80 и РТ-90 по принципу действия являются комбинирован
ными и состоят из двух элементов: индукционноrо и электромаrнит
Horo. Конструктивное выполнение реле РТ -80 и РТ -90 показано на
рис. 3.18 [2 J. -
так же, как у реле прямоrо действия, называется коэффициентом
возврата.
Уставки срабатывания токовых реле РТ-40 реrулируются изме
нением натяжения пружины с помощью поводка 14 (рис. 3.16) и
изменением соединения катушек обмотки реле (последовательно или
параллельно), что изменяет пределы шкалы в 2 раза. Нанесенные
на шкале уставки соответствуют последовательному соединению
катушек. При параллельном соединении уставки шкалы удваи-
ваются. Коэффициент возврата у максимальных реле не менее 0,8,
у минимальных не более 1,2.
Для rашения вибрации контактов при ударах якоря об упоры.
у токовых реле РТ-40 имеется специальное механическое устрой-
ство rаситель вибрации 18 (рис. 3.16). rаситель вибрации преk
ставляет собой небольшой полый цилиндр, укрепленный на одной
оси с якорем 11 заполненный песком. При срабатывании реле песок
поrлощает энерrиlO удара якоря об упоры, чем предотвращается
ero отскакивание и вибрация контактов.
Реле напряжения переменноrо тока типов
РН-53 и РН-54 выполнены конструктивно так же, как реле РТ-40.
Отличием яВляется отсутствие rасителя вибрации и иная схема вклю-
чения обмоток. У этих реле, которые постоянно находятся под Ha
пряжением, для снижения вибрации подвижной системы обмотка
реле ОР включена в сеть переменноrо тока не непосредственно, а
через выпрямитель VS, как показано на рис. 3.17. Выпрямитель
выполнен по схеме двухполупериодноrо выпрямления, получившей
название однофазноrо моста. В плечи моста включе!:IЫ полупровод-
никовые диоды 1 4 (rерманиевые или кремниевые), которые пропус-
кают ток только в одном направлении (в сторону острия TpeyrO.'Ib-
62
63
Рис. 3.18. Устройство комбинированноrо TOKoBoro реле с зависимой характери-
стикой времени срабатывания и отсечкой типа PT 80:
а конструктивное выполнеНИе реле; б силы, деЙСТВУЮlцие На диск
контактными винтами 28; контакты ре;;е 18, замыкающиеся изоля-
ционным упором якоря 17, и механический указатель срабатыва-
ния, который на рис. 3.18 не показан.
При прохождении тока по обмотке реле в зазоре между полю-
сами создаются маrнитные потоки, сдвинутые в пространстве и по
фазе, которые пронизывают находящийся в зазоре диск II создают
на нем вращающий момент (см. рис. 3.6). При токе, равном 2a
за % тока срабатывания, диск начинает вращаться и вращать ук-
репленныЙ на ero оси червяк 4. Но так как рамка 8 оттянута пр ужи-
ной 9'в краЙнее положение, то червяк не входит в зацепление с зуб-
чатым сектором. С момента, коrда диск начинает вращаться , на Hero,
кроме силы, создаваемой электромаrнитом Р] (рис. 3.18, 6), начи-
нает действовать сила Р,], создаваемая тормозным ПОСТОЯIшым Mar-
нитом 7, маrнитный поток KOToporo пересекает вращающиЙ я диск.
Эта сила препятствует вращению диска, и значение ее тем больше,
чем больше частота вращения диска. С увеличением тока в обмотке
реле увеличиваются сила Р] и создаваемыЙ ею вращающиЙ момент
на диске, вследствие чеrо возрастает частота ero вращения, что
в свою очередь приводит к увеличению силы FII постоянноrо маrнит .
При определенном значении тока в реле суммарная сила, воздеи-
ствующая на диск и через Hero на рю\шу, равная Р, + FII' превы-
сит СIIЛУ пружины 9. В этот момент рамка с диском повернется и чер-
вяк воЙдет в зацепление с зубчатым сектором.
Н а и м е н ь ш и й т о к, при к о т о р о м про и с х о Д и т
з а цеп л е н и е ч е р в я к а с з у б ч а т ы м с е к т о р о м, н а-
зывается током срабатывания индукционноrо
э л е м е н т а р е л е.
С момента зацепления зубчатый сектор начинает подниматься и
по истечении HeKoToporo времени, достиrнув своим рычаrом 6 ко-
ромысла 16, поворачивает ero вверх вместе с .Т]евым концом якоря
электромаrнитноrо элемента. Правый конец якоря при этом опус-
кается, что приводит К уменьшенИ!р зазора между якорем и маrнито-
проводом. Блаrодаря этому правыЙ конец якоря притяrивается
к маrнитопроводу, и упор 17 зю.'!ыкает (или размыкает) контакты
реле 18.
С момента соприкосновения рычаrа зубчатоrо сектора с коро-
мыслом на рычаr начинает действовать масса коромысла и частота
вращения диска уменьшается. Для Toro чтобы при этом не прои-
зошло расцепление червяка с зубчатьш сектором, установлена
стальная скоба 14, которая, притяrиваясь к э ектромаrниту, уси-
ливает зацепление червяка с зубчатым сектором.
Время, через которое проис;{одит замыкание контактов реле,
зависит от начальноrо положения зубчатоrо сектора и частоты
вращении диска. Начальное положение зубчатоrо сектора может
реrулироваться перемещением движка 32, на котором ле,?IШТ рычаr
зубчатоrо сектора, вдоль шкалы уставок врe:v!ени сраоатывания.
Частота же вращения диска зависит от значении тока в обмотке
реле. Чем больше ток, тем больше частота вращения диска и тем
быстрее будет подниматься зубчатыЙ сектор и, С.'1едовательно, тем
и н Д у к ц и о н н ы й э л е м е н т состоит из электромаrнита 1
с двумя короткозамкнутыми витками (экранами) 2 на ero верхнем
и нижнем полюсах; подвижной рамки 8, которая может поворачи-
ваться на своеЙ оси на небольшой уrол в подпятниках 30 и 31; алю-
миниевоrо диска 3, укрепленноrо вместе с червяком 4 на оси, вращаю-
щеЙся в подпятниках, расположенных в теле рамки; стальной
скобы 14, укрепленноЙ на рамке; зубчатоrо сектора 5, свободно ле-
жащеrо на движке 32; тормозноrо постоянноrо маrнита 7; устроЙ-
ства для реrулировки времени срабатывания, состоящеrо из
шкалы 25, винта 20 и движка 32; пружины 9, закреПJlенноЙ на
уrолке 10 и удерживающей рамку в начальном положении; вин-
тов 11, 12 и 13 для реrулировки уrла поворота рамки; сиrна.1ЬНЫХ
контактов 19, замыкающихся рычаrом зубчатоrо сектора (ТОЛЬКО
у реле типов РТ-83, РТ-84, РТ-86).
Э л е к т р о м а r н и т н ы й э л е м е н т, представляющий со-
боЙ токовое реле MrHoBCHHoro действия, состоит из стальноrо якоря 15
с укреШJеННЫ;,I на нем коромысло;..'! 16 для поворота якоря и коротко-
замкнуты',,! БИТКОМ 26 для устранения вибрации; заl\IЫкающеrо
стержня L7, который вместе с якорем образует маrнитопровод элек-
тромаrнитноrо элемента; реrулировочноrо винта отсечки 22 со шка-
лой 23 и упорной пластинкой 24.
Кроме Toro, общими для обоих элементов ЯВJJЯЮТСЯ: обмотка 29
с отвеТВJJениями, выведенными на контактную колодку 21 с двумя
64
3 Беркович М. Л. и др.
65
TA & TA
КА а) КА о)
быстрее, т. е. с меньшим временем, будет происходить замыкat.;ие
контактов реле.
Таким образом, время действия реле зависит от значения тока в
ero обмотке, т. е. реле имеет з а в и с и м у 10 О Т Т О К а х а р а K
т е р и с т и к у в р е м е н и с р а б а т ы в а н и я. При увеличе-
нии тока в обмотке реле до (6+8) I с, р наступает насыщение стали
электромаrнита, вследствие чеrо при дальнейшем увеличении то]<а
маrнитный поток остается почти неизменным и реле начинает рабо
тать с одним и тем же временем. Поэтому при указанных значениях
тока зависимая часть характеристики переходит в пезависимую
(рис. 3.19).
Характеристика времени срабатывания реле в зависимости от
тока, состоящая из зависимой и независимой частей, называется
о r р а н и ч е н н о з а в и с и м о Й.
Если к обмотке реле подвести сразу большой ток, достаточный
для притяжения якоря электромаrнитноrо элемента к маrнитопро
воду, то реле будет срабатывать без выдержки времени MrHo
венно. Таким образом, электромаrнитный элемент может действо
вать как совместно с индукционным элементом, так и самостоя-
тельно, отсекая часть характеристики при больших токах. Поэтому
электромаrнитный Э.пемент называется о т с е ч к о й.
Ток срабатывания электромаrнитноrо элемента рerУШlруется путем
изменения числа витков обмотки (одновременно с индукционным
элементом) и, кроме Toro, с помощью реrулировочноrо винта 22
(см. рис. 3.18, а).
Реле типа РТ -90 имеет характеристику вреыени срабатывания,
мало зависящую от тока. Ее независимая часть начинается при-
мерно при трех-четырехкратном токе срабатывания.
Ранее выпускавшееся реле ИТ-80 имеет конструкцию, ана.'10rич-
ную реле РТ-80, и такие же характеристики.
Реле типов РТ -85, РТ -86 и РТ -95 имеют контакты спеЦИDЛЬНОЙ
усиленной КОнструкции и предназначены для выполнения защиты
на оперативном переменном токе, как показано на рис. 3.20. При
срабатывании реле вначале замыкается замыкающий контакт 1 1,
66
"
\l
l'
!
к<. Р/ 1
......
f'... 1. / \
1'... I
t}c
12
10
8
6
/f
2
о
2 Lf 6 11 10 12 1/f
Ip II с ,р
Рис. 3.19. Х сПiJктеРИСТJo!КI! времени сраGзты-
вания pe.iC РТ-80 !lI'H J c , р 4А и раз.111'!-
ных уставках вре:'IСНИ ср"uатьшаШНl:
1 3.5 с; 2 3 с; 3 2 с; 4 I с 5 0,3 с
Рис. 3.21. Изменеlll!е IIlЩУIЩИИ в серд('tI-
нике Б НТ при прохождеllИИ тока в ero
перВИЧIiОй обмотке:
а тока К3; б НЮ.1аrllУ.чинающе[о ТОКА сп-
JlOBOI'Q ТРnНСфОРМатuра ИJlli тш<з небаЛВIIса
в
в
if ax
I I (на"
В;ах I
а затем размьшается размыкаю- I I
щий контакт 2 2, чем обеспечи- 1: I
вается подключение отключаю- E; _ Ена,,'
щей катушки выключателя У А Т l
без разрыва цепи трансформа- ' . о'
тора тока. Контакты этих реле t а) yt)
рассчитаны на шунтирование и
дешунтирование цепи отключаю-
щей катушки с сопротивлением до 4,5 Ом при токе до 150 А.
Электр()маrнитное токовое реле с быстронасыщающимся TpaHC
форматором. Токовые peJJe с быстронасыщающимся трансформато-
ром (БНТ) предназначены для выполнения дифференциальных
защит [енераторов, трансформаторов и шин. Кроме Toro, реле
С БНТ используются в отдельных случаях для быстродействующих
защит от однофазных К3. Реле с БНТ состоит из токовorо реле
типа РТ -40 и специальноrо промежуточноrо быстронасыщающеrося
трансформатора. .
Быстронасыщающийся трансформатор работает как обычныи
промежуточный трансформатор, если .через ero первичную об отку
ПРОХО,4!lТ переменный ток нормально и частоты с симметричнои си-
нусоидальноЙ форrv:оЙ кривой, т. е. ток, каждый период KOToporo
состоит из симrvrеТDИЧНЫХ положительноrо и отрицательноrо полу
периодов. В этом 'случае, как показано на рис. 3.21, а, маrнитный
поток и пропорцrюнзльная ему мar'НИТ,ная индукция в сердеЧНl, ке
БНТ изменяются от положительноrо Вшах до отрицательноrо Вшах
максимальных значениЙ, создавая большую эд,с на вторичной об-
мотке БНТ и достаточныЙ для р боты реле ток.
Иначе работает БНТ, если через ero первичную обмотку прохо-
дит ток с несимметричной формой ](ривоЙ, т. е. ток, у которorо
каждыЙ период состоит из одних положительных или одних отри-
цательных полупериодов или же из положительных полупериодо
с большоЙ амплитудой и отрицательных полупериодов с малои
амплитудой (или наоборот).
Такое смещение кривой тока относительно оси времени проис-
ходит из-за Toro, что переходные процессы сопровождаются прохож-
дением ПОСТОЯlIноrо быстро затухающеl'О то]<а, который в отличие
от периодическоrо переменноrо тока называется апериодическим.
Таким образом, ПО.ТlНый ток во время переходноrо процесса со-
СТОИТ из периодической и апериодической составляющих и раве!!
их сумме.
Длительность переходноrо процесса зависит от соотношения ин-
дуктивноrо и аКТИlJноrо СОПРОТl-шлений [енераторов, трансформато-
ров и линий электропередачи и может составлять 0,05 0,5 с. В этом
случае, K3I, ПОЕазаr:о на рис. 3.21, 6, маrиитный поток и маrнит-
Ы
Рис. 3.20. ПРШЩИП устройства l(oHT i(ТOB
реле типов РТ-85, РТ,86, РТ-95:
а положение КОНТактов в ИСХОДНОМ !10.Т"JОЖС.
нии; б то ж:е в положении после сраБZ:ТЫВ,1НИЯ;
т А трансформатор тока; У А Т ОП';:,,'1ючающая
катушка пыключаТСJIЯ
Рис. 3.23. Устройство БНТ реле PHT 565 И
РНТ.567:
с сердечннк БНТ; р рабочая обмотка; В
вторичная обмотка: К! и К 2 короткозамкнутые
обмоткн
с
5 2
Рис. 3.22. Внешний вид реле типов РНТ.565, PHT 567 (со снятой штепсельной
колодкоЙ):
J цоколь; 2 кожух; 3 и 4 реrулировочные сопротивления; 5 реле РТ-40; 6 БВТ
РНИ-566, РНТ-567 выпускаются вза-
мен выпускавшихся ранее реле типов
РНТ-562, РНТ-563, РНТ-564 и имеют
аналоrичное устройство [14 16].
Все реле РНТ (рис. 3.22) состоят
из смонтированных в одном кожухе
электромаrнитноrо TOKoBoro pe e типа
РТ-40 и промежуточноrо быстронасы-
щаЮЩЕrося трансформатора.
Реле РНТ (рис. 3.23) выполняется
на трехстержнt:'вом сердечнике С и имеет следующие обмотки:
первичную рабочую обмотку Р, распо,'!оженную на среднем стерж-
не к которой ПОДВОДFТСЯ то!< от трансформаТОРОБ тока; ВТОРИЧНУЮ
об отку в, расположенную на левом стержне, к которой подклю-
чено токовое реле КА типа РТ-40, и короткозамкнутые обмотки К 1
и К2' расположенные на среДНб! и правом стержнях БНТ,
Принцип работы БНТ TaKoro типа состоит в следующем. При
прохождении по рабочей обмотке симметричноrо периодическоrо
тока 1р маrнитный поток в среДl'ем стержне наводит в обмотке К 1
ток 1", которыЙ, проходя по обмотке К 2 , создает в правом стержне
маrнитный поток Ф". Маrнитный поток Фр и маrнитный поток Ф Ю
замыкающийся через левый стержень, наводят во вторичной обмотке
ток 12' который проходит по обмотке реле КА и вызывает ero сраба-
тывание. Таким образом, ток из рабочей обмотки Р трансформируется
во В10f'ЕЧНУЮ обмотку В как непосредственно, так и путем двойноЙ
трансформации из обмотки Р в обмотку К 1 и затем из обмотки К 2
в обмоткv В. При этом чем больше число ЧlТков короткозамкнутых
обмотт. или чем меньше их сопротивление, тем больше маrнитныЙ
ПОТОЕ и тем, следовательно, сильнее проявляется действие двойноЙ
трансфсрмации.
При прохождении по рабочей обмотке БНТ несимметричноrо
тока ero трансформация во ВТОРИЧНУЮ обмотку как непосредственная,
так и особенно двойная существенно ослабляются (см. рис. 3.21, б),
БЛ&rGдаря ЧfМУ ток во вторичной обмотке не достиrает значения,
paBHoro току срабатывания реле.
Рассмотренное выполнение БНТ обеспечивает более эффектив-
ную отстройку от токов намаrничивания, а также токов небаланса
трансформаторов тока.
Схема реле типа РНТ-565 приведена на рис. 3.24, а. Из схемы
видно, что кроме рассмотренных обмоток (Р, в, К 1 , К 2 ) на среднем
стержне БИТ этоrо реле расположены уравнительные обмотки Уl
и У2, которые предназначены для выравнивания маrнитодВИЖУЩИХ
сил в БНТ при использовании реле в схемах дифференциальных за-
щит трансформаторов (см. rл. 8). В отличие от реле РНТ-565 реле
69
[2
К I
К 2
КА
8
Ipt
ТА
ная индукция в сердечнике БНТ будут изменяться только от положи-
тельноrо максимальноrо значения в:пах до во. Поэтому на вторич-
ной обмотке БНТ будет создаваться небольшая ЭДС и недостаточ-
ный для работы реле ток. Это своЙство БНТ используется для Toro,
чтобы отличать токи К3 от токов намаrничивания силовых трансфор-
маторов и токов небаланса в первые периоды К3, сопровождаю-
щихся переходным процессом.
Токи К3 MorYT иметь несимметричную форму лишь в первый мо-
мент времени и по истечении нескольких периодов, коrда затухает
переходныЙ процесс, становятся симметричными, как показано
на рис. 3.21, а. Поэтому токи К3 хорошо трансформируются через
БНТ и приводят в действие реле.
Токи намаrничивания силовых трансформаторов при включе-
нии их под напряжение, а также при восстановлении напряжения
после отключения К3 имеют несимметричную форму кривой, как
показано на рис. 3.21, б, и поэтому плохо трансформируются через
БНТ и не приводят в деЙствие реле.
Токи небаланса достиrают больших значений в первые периоды
К3, коrда они в результате переходноrо процесса имеют, как пра-
вило, несимметричную форму кривоЙ и поэтому также плохо транс-
формируются через БНТ. После затухания переходноrо процесса
токи небаЛaIICа MorYT иметь симметричную форму кривеЙ, но их
значение к этому времени значительно снижается.
Таким образо!\!, из paccMoTpeHHoro следует, что при включении
токовых реле через БНТ они становятся нечувствительными к токам
намаrничивания силовых трансформаторов и токам небаланса при
переходных процессах, что дает возможность повысить чувстви-
тельность защиты. В то же время реле с БНТ надежно срабаты-
вает при К3 в зоне защиты.
Электромаrнитные токовые реле с БНТ типов PHT 565, PHT 566
и РНТ-567. Электромаrнитные токовые реле с БНТ типов РНТ-565,
68
PHT 566 имеет три (рис.
3.24, 6), а реле PHT 566/2,
PHT 567 и PHT 567/2 по
две независимые рабочие об
мотки.
С целью реrулирования
тока срабатывания реле РНТ
рабочие и уравнительные об
мотки имеют отпайки для изменения числа включенных витков.
Включение необходимоrо числа витков ПРОИЗВОДIIТСЯ установкой
штепсельных винтов в соответствующие rнезда контактных Пластин.
Цифры около rнезд указывают ЧИСJlО включенных витков.
Число витков рабочей обмотки wраб определяется по q:ормуле
10
Р2
8
11 12
12
.Р,
К2
а)
К,
Wраб === 100/!е,р,
Рис. 3.24. Принципиальные схемы
БНТ реле РНТ:
а PIIТ 565: б PHT 566
КА
Рис. 3.25. Модифицироваииое реле
PHT 565
W ч рl
' O)J.))
'r'i"I' Ш р
. ,1,),.),
J 6
Ш чр 2
TV
Рис. 3.26. Принципиальиая схема вклю
чения реле направления мощности
к;
ТА
ш ,
о)
9
ШS т
ш"
К1
(3.6)
ление дифференциальноrо реле при прохождении несинусоидаль-
Horo тока, показана на рис. 3.25.
Устройство измеряет ток в дифференциальной цеПII, для чеrо ис-
пользуются короткозамкнутые обмотки реле PHT 565. При появ-
лении несинусоидальной слаrающей в дифференциальной цепи уст-
ройство отбирает часть тока из вторичной обмотки промежуточ-
Horo трансформатора реле PHT 565, тем большую, чем больше от-
личие дифференциальноrо тока от синусоиды. Этим как бы шунти-
руется обмотка реле КА, подключенноrо к той же вторичной обмотке
промежуточноrо трансформатора.
Индукционное реле направления мощности типа РЕМ имеет две
обмотки (рис. 3.26). Одна из них подключается к трансформаторам
тока Т А и обтекается вторичным током Ip, а вторая к трансформа-
тору напряжения TV и обтекается током I H , пропорциональным на-
пряжению Ир на зажимах обмотки. Каждый из токов создает Mar-
нитный поток. Поскольку один из маrнитных потоков пропорциона-
лен току I р, а второй напряжению И п, то вращающий MOJ\IeHT,
возникающий на подвижной части реле f(W, оказывается пропор-
циональным мощности на зажимах реле, а ero направление (знак)
зав!:ситот направления этой мощности.
В схемах релейной защиты используются rлавным образом одно-
фазные индукционные реле направления мощности с цилиндриче-
ским ротором типов РБМ- 1 70 и РБМ-270. Реле РБj\;1-270 имеют дву-
стороннее действие и предназначены для поперечной направленной
диффренциальной защиты параллельных ЛИНИЙ [1, 2, 18].
Ре е л е н а п р а в л е н и я м о Щ н о с т и т и п а РБМ-170,
как показано на рис. 3.27, состоит из замкнутоrо стальноrо маrнито-
провода 1 с четырьмя выступающими внутрь полюсами, на которых
расположены обмотки реле. Токовая обмотка 2 расположена на двух
противоположных полюсах 3 и 4 и создает проходящий через них
маrнитный поток Ф /. Обмотка напряжения 5 расположена на ярме
и состоит из четырех секций, которые соединены между собой так,
чтобы создаваемый ими маrнитный поток Фи проходил через по-
люсы б и 7. При таком выполнении обмоток маrнитные потоки Ф[
и Фи оказываются сдвинутыми в пространстве относительно друr
друrа на уrол 900,
[де Ре, р ==о 100 маrнитодвижущая сила срабатывания реле РНТ,
А; может в некоторых пределах реrулироваться шунтирующим со-
противлением (рис. 3.24); I е Р заданный ток С р абатывания Р еле
РНТ. '
Число витков уравнительных обмоток определяется из условий
равенства маrнитодвижущих сил, создаваемых этими обмотками
в условиях сквозноrо К3 (см. rл. 8).
Короткозамкнутые обмотки отпаек не имеют. Степень отстройки
реле РНТ от несимметричных токов переходных процессов реrули-
руется с помощью сопротивления R H (рис. 3.24). Наибольший эф-
фект имеет место при R и ==о О.
В [17] предложен способ усовершенствования реле дифферен-
циальной защиты с насыщающимися промежуточными трансформа-
торами тока типов PHT 565, Д3T 11 и др. Этот способ, ПОЗВО,1jЯЮ-
щий выполнить дифференциальную защиту трансформаторов с то-
ком срабатывания (0,3-7-0,5) Iиом и дифференциальную защиту re-
нераторов с током срабатывания (0,1-7-0,2) I HOM ' основан на исполь-
зовании свойства, xapaKTepHoro как для броска тока намаrНИЧII-
вания, так и для тока небаланса в дифференциальной цепи при внеш
нем К3. Это свойство заключается в значительном отличии по форме
от синусоиды, которое имеет вторичный дифференциальный ток в наз-
ванных режимах. При К3 в зоне действия защиты форма вторичноrо
тока близка к синусоиде. Составляющая полноrо тока, вызывающая
искажение синусоидальной формы тока, выделяется специальным
устройством и используется для автоматическоrо заrрубления за-
щиты при бросках тока намаrничивания или внешнем К3. При вну-
треннем К3, коrда ток в дифференциальной цеп: близок к rину(,о
идальному, это ус'Т'ройство не заrрубляет защиту, что обеспечивает
ее высокую чувствительность. Упрощенная принципиалыlяя схеыа
включения реле РНТ -565 с устройством, осуществляющим заrруб
70
71
ФI
В этом выражении I рИ р Sil1 (Ун (Рр) == Sp мощность па за-
жимах реле; следовате. ьно, вращающиЙ момент рассматриваемоrо
реле пропорционален мощности: Мир == kS p , т. е. "реле реаrирует
па мощность. В зависимости от параметров цепи напряжения реле
направления мощности делятся на три типа.
Так, если цепь напряжения ре:lе (включая ero обмотку) выпол-
нить таким образтl, чтобы ее активное сопротивление было MHoro
меньше реактивноrо R Х, то ток в об:VlOтке напряжения реле / н
будет отставать от ПРИJJоженноrо напряжения Ир на уrол, близкиЙ
к 90°, т. е. в этом случае Ун == 900. Подставляя это значение Ун в вы-
ражение (3.8), по.lучаем:
М ВР == klрИ р siп (900 (Рр),
или, учитывая, что siп (90° СРр) == cos СРр,
М п !) == klj/J p cos (Рр. (3.9)
В выражении (3.9) /рИ р cos СРр == Р р активная мощность на
зажимах реле и, следовательно, М вР == kP p '
Такие реле, реаrирующие на активную мощность, называются
р е л е а к т и в н о Й м о Щ н о с т и, или к о с и н у с н ы м и.
Наоборот, если цепь напряжения реле (включая ero обмотку)
выполнить так, чтобы ее активное сопротивление было MHoro больше
реактивноrо R » Х, то ток в обмОтке напряжения реле I H будет
почти совпадать по фазе с напряжением Ир и, следовательно, уrол
между ними будет Ун == О. Подставляя это значение Ун в выражение
(3.8), получаем:
М ВР == kllJИ р siп (О СРр),
или, учитывая, что sil1 ( CPp) il1 СРр,
М вр == - klрИр siп СРр' I
Для Toro, чтобы и в этом случае момент реле был положительным,
выводы цепи напряжения у реле этоrо типа выполняются с обратной
полярностью по сравнению с рассмотренным выше реле активнОЙ
мощности. С учетом этоrо
М"р==klрИрsiпсрр. (3.10)
В выражении (3.10) IрИ р siп СРр == Qp реактивная мощность
на зажимах реле и, следовательно, М вр == kQp.
Такие реле, реаrирующие на реактивную мощность, называются
р е л е р е а к т и в н о й м о Щ н о с т и, или с и н у с н ы м и.
При промежуточных значениях уrла Ун реле реаrируют на обе
составляющие мощности и называются реле смешанноrо типа. Эти
реле имеют наибольшее распространение в .схемах релеЙной защиты:
Соrласно выражению (3.8) вращающии момент на подвижнои
системе реле достиrает максимальноrо значения Мвр,mах == klрИ,,,
коrда sil1 (Y(j CPp) == 1,. что имеет место при YH CPP == 90°, т. е. при
cpp == 90° ун' (3.1/)
73
17
1
'12
:1
16
1ч
9
10
Рис. 3.27. УстроЙство индукционноrо реле направ-
ления ШЩIIОСТИ с цилиндрическим ротором типа
РБЛ1-170
15
1З
1
2
Рис. 3.28. Векторная днаrрамма индукционноrо реле
направления мощности
5
Фи
Между полюсами расположены внутренний стальной сердечник 8
и алюминиевыЙ ротор 9, имеющий форму стакана, укрепленный на
оси 10. Полированные концы оси 11 вращаются в верхнем подшип-
нике 12 и нижнем подпятнике 13. На оси 10 на изоляционной ко-
лодке укреплен подвижноЙ контактный мостик 14, которыЙ при
срабатывании реле замыкает неподвижные контакты 15 и 16. Возврат
реле в исходное положение происходит под воздействием спираль-
ной противодействующей пружины 17.
ВзаимодеЙствие маrнитных потоков Ф[ и Фи с индуктированными
ими токами в стенках ротора создает на роторе вращающий момент.
Соrласно (3.4) вращающиЙ момент на роторе рассматриваемоrо реле
определяется выражением
М вр == kФ[Фи Sil1 ф, (3.7)
rде Ф[ маrнитный поток, создаваемыЙ токовой обмоткой реле;
Фи маrнитный поток, создаваемый обмоткой напряжения реле;
'1' электрический уrол между маrнитными потоками Ф[ и Фи.
На рис. 3.28 приведена векторная диаrрамма, поясняющая прин-
цип действия рассматриваемоrо реле. На диаrрамме Ир и i p век-
торы напряжения и тока, подведенных к соответствующим обмот-
кам реле; СРр уrол сдвиrа между Ир и i p , определяемый пара-
метрами сети и схемой включения реле; i!! вектор тока в обмотке
напряжения реле; Ун уrол между С1' и i(! (внутренний уrо.п реле),
определяемый соотношением активноrо и реактивноrо сопротивле-
ниЙ цепи напряжения, которая включает в себя как обмотку, так и
внешние сопротивления и конденсаторы.
Заменив в выражении (3.7) маrнитные потоки Ф[ и Фи пропор-
циональными им током I р и напряжением ИР' а уrол 'Р равным ему
уrлом YH CPP (рис. 3.28), получим общее выражение для вращаю-
щеrо момента на подвижной части индукционноrо реле с цилиндри-
ческим ротором:
М вр == klрИ р Sil1 (Ун СРр). (3.8)
72
Ир
М I H
" CP p = rpм,ч
. ,
Ip "
,
;,r
/ "
Линия "
мансималь -',
Hj,lX "
моментоВ ) ',
Q 'М
и р
Ир
ЗОНQ
раооты реле
иве, Q)
Рис. 3.29. Векторные диаrраыыы реле направления ЫОЩIIOСТИ смешаllноrо типа
при разлнчных уrлах между током lp и напряжением Ир ПО)lВОДИМЫ Ш к реле:
а Прll 'Ун Фр== 900; 6 при l'и ЧJ р --:;;;; О и 1800; в ЗОНЫ работы и ЗШ{ЛИIIиваНJJЯ
реле
Рис. 3.30. Изменение направления тока
в токовоЙ обмотке реле направления
мощности при изменении направления
первичноrо тока:
а соrласНое направление. при котором
враЩ8lСЩИЙ МОМеНТ Имеет ПОЛОЖИТельный
знак; б противоположное направление,
при котором вращающий момент имеет OT
рнцательный знак
и ве
Рис. 3.31. Изменение направления то-
ков в обмотках реле направления мощ-
ности при изменении схемы ПОдключе-
ния их к трансформатору тока (а) или
к трансформатору иапряжения (6)
Знак минус у уrла СРр показывает, что этот уrол откладывается
относительно вектора Ир в сторону, противоположную уrлу '\'т
и что. следовательно, равенство (3.11) имеет место, коrда вектор
тока Ip опережает вектор напряжения Ир (рис. 3.29, а).
Уrол СРр, при котором вращающий момент имеет максимальное
значение, называется у r л о м м а к с и м а л ь н о й ч у в с т в и-
т е JJ ь Н О С Т JI И обозначается (Ры, Ч' Заменяя в выражении (3.11)
СРр на Ч1ы, Ч, получаем выражение, устанавливающее соотношение
между внутренним уrлом реле ,\,,, и уrлом максимальной чувстви-
те,'1ЬНОСТИ: '\'11 (jJм,ч =со 90°, откуда
СРм, ч =со ,\,,, 90°. (3.12)
Линия, расположенная под уrлом СРм, ч К вектору напряжения (;1"
называется л и н и е й м а к с и м а л ь н ы х м о м е н т о в (ли-
ния M M на рис. 3.29, а).
В каталоrах и справочниках yroJI максимальной чувствитель-
ности может задаваться двумя способами.
По первому способу задается величина СРы, ч с указанием ПО,'10же-
ния вектора тока i р (опережает или отстает) относительно вектора
напряжения Ир. По второму способу задается значение и Знак
yr,'1a СРы, ч' При этом знак «+» со.ответствует отставанию, а знак
« » опережению вектора тока I р относительно вектора напря-
жения (; р'
Вращающий момент на подвижной системе реле становится рав-
ным нулю, коrда siп ('\'н СРР) =со О, что имеет место при ,\", СРр ==
== 0° и ,\,,, СРр == 180°. Из этих соотношений следует, что вращаю-
щий момент равен нулю при уrлах <Рр == у" в сторону отставания и
СРр == 180 '\'н в сторону опережения относительно вектора на-
пряжения Ир.
Линия, расположенная под указанными выше уrлами к век-
тору Ир (линия o o на рис. 3.29, б), называется л и I И е й н у л е.
74
в ы х м о м е н т о в или л и _
нией изменения зна-
к а м о м е н т а.
Из рассмотрения векторных диаrрамм на рис. 3.29, а и б сле-
дует, что вращающий момент на подвижной системе реле, реаrи-
рующеrо на мощность, имеет положительное значение (положитель-
ный знак), коrда вектор тока, проходящеrо в токовой обмотке реле i p ,
находится в одной зоне с вектором напряжения Ир, подведенноrо
к обмотке напряжения. Эта зона, оrраниченная линией o o, назы-
вается з о н о й р а б о ты р е л е (рис. 3.29, в).
При переходе вектора i p за линию o o знак вращаЮЩЕ:rо момента
изменяется на обратный, т. е. становится отрицательным. Поэтому
ес.'1И раньше вращающий момент был направлен на замыкание кон-
тактов реле, то теперь он будет иметь противоположное направле-
ние и подвижная система реле будет отклоняться в сторону размы-
кания контактов, т. е. в сторону заклинивания. Соответственно зона,
расположенная на рис. 3.29, в ниже линии изменения знаков момента
(линии O O), называется з о н о й з а к л и н и в а н и я . р е л е.
Таким образом, рассмотренное реле реаrирует не только на зна-
чение мощности, но и на ее направление. Поэтому такие реле назы-
ваются р е л е н а п р а в л е н и я м о Щ н о с т и. Изменение зна-
ков момента происходит при изменении направления тока в токовой
обмотке или обмотке напряжения реле.
Направление тока i p в токовой обмотке реле может изменяться
при изменении направления прохождения тока в первичной сети,
как паказано на рис. 3.30, и при изУ!енении схемы подключения то-
ковой обмотки реJlе к трансфор '!атору тока, как показано на
рис. 3.31, а. Изменение направления тока в обмотке наrряжения
реле происходит при изменении схемы подключения этой обмотки
к трансформатору напряжения, как показано на рис. 3.31, б.
Таким образом, знак вращающеrо момента на подвижной системе
реле зависит от относительноrо направления токов в ero обмотках
15
ной чувствительности, коrда вектор тока
отстает от вект()ра напряжения на уrол
(Ры, ч == 700. При принятом заводом обозна
чении однополярных зажимов обмоток
тока и напряжения фактический уrол
максимаЛЬНО:1 чувствительности этих реле
повернут на уrол 1800 относительно YKa
заНIIоrо в каrалоrе и равен: Ч'ы, ч ."'-.
=== 700 1800 == 1100. Соответственно Внутренний уrол этих реле
составляет: Ун == 90° 1100 === 20°.
Аналоrично предыдущему формула для вращающеrо момента
реле указанных типов имеет вид:
EJ
Рис. 3.33. Вольт аы[]ерная характеристика реле Ha
правления мощности
К1
],
]/1
Рис. 3.32. Действие реле направления мощности при изменении напраВJIевин ТОКа К3
и имеет положительное значение при их соrласном направлении,
т. е. от начала к концу или, наоборот, от конца к началу в обеих
обмотках. Зажимы реле, на которые выведены начала обмоток, Ha
зываются о Д н о п о л я р н ы м и и обозначаются точками (или
звездочками) на схемах внутренних соединений реле. В каталоrах
и справочниках указываются номера однополярных зажимов." "
Реле направления мощности используются в схемах релеинои
защиты для выявления линии, на которой произошло КЗ, что иллю
стрируется на рис. 3.32. Реле KW включено так, чтобы при прохож
дении тока J' от шин подстанции к месту КЗ в точке Кl (рис. 3.32)
вращающий момент на подвижной системе реле был направ.']ен на
замыкание контактов реле. Если же произойдет КЗ на друrой ли-
нии в точке К2, то через токовую обмотку реле KW будет проходить
ток J", имеющий противоположное направление. Поскольку направ-
ление прохождения тока в обмотке напряжения реле не изменилось,
то вращающий момент во втором случае буде1 иметь противополож
ное направление на заклинивание и рассматриваемая защита по-
действовать не сможет.
Промышленностью выпускаются реле направления мощности
двух основных типов.
1. Реле типа РБМ-171 одностороннеrо и РБМ 271 двустороннеrо
действия. Эти реле в зависимости от схемы подключения цепи напря
жения [5, 18] имеют уrол максимальной чувствительности, коrд
вектор тока опережает вектор напряжения на уrол ерм, q === 30
или ерм, q === 45°.
Внутренний уrол этих реле соrласно выражению (3.12) paBeНi
1, == 90° ({) == 900 300 == 600, или 900 450 == 45°.
IH м,ч (3 7)
Подставляя полученные значения Ун в выражение . ,полу-
чаем формулу для вращающеrо момента реле этоrо типа:
М вр == kJpU p sin (60° ерр),
2
о
5
25l p ,A
М вр == kJ ри р sin (200 ерр) == kJ ри р sin [ (200 + ерр)] ==
== kJ pLi р sin (200 + ерр),
или окончательно с учетом Toro, что реле этих типов включается
обратной полярностью
М вр == kJ ри р sin «(Рр + 200). (3.14)
Реле направления мощности имеют две основные характеристики:
1) ха р а к т t' Р И С Т И К У Ч У в с т в и т е л ь н о (' т И, ко-
торая характеризуется мощностью, при которой оно срабатывает,
т. е. мощностью срабатывания Ре, р' измеряемой в вольт амперах
(В .А). Мощность срабатывания peile определяется как произведение
тока на напряжение, подводимых к реле, т. е. Ре,р == JpU p , и,
следовательно, в заВИСИ!\10СТИ от значения тока реле будет срабаты
вать при разных напряжениях. Поэтому чувствительность реле
принято изображать так называемой в о л ь т -а м пер н о й х а
р а к т е р и с т и к о й, которая показывает зависимость напря
жения срабатывания реле от тока (рис. 3.33). Характеристика сни
мается при неизменном уrле между током и напряжением, равном
уrлу максимальной чувствительности;
2) у r л о в у ю х а р а к т е р и с т и к у, показывающую за
висимость мощности срабатывания реле от уrла между током и напря_
жением и определяющую рабочую и нерабочую зоны реле. rрафиче
ские уrловые характеристики изображаются либо в виде зависи.
мости Ре, рОТ уrла ерр между током i p и напряжением Ир (рис. 3.34, а).
либо в виде круrовой диаrраммы, на которой наносится направле-
ние действия реле или знак вращающеrо момента (рис. 3.34, 6).
На рис. 3.34 в качестве примера приведены уrловые характери-
стики реле направления мощности типа РБМ-178/1, вращающий мо-
мент KOToporo определяется формулой (3.14).
Из характеристики и круrовой диаrраммы видно, что при ерр == О,
коrда вектор тока i р совпадает по фазе с вектором напряжения (; р
(точка а), Ре, р == 3 В .А. Рассмотрим теперь, как будут изменяться
77
или
М HP == kJ ри р sin (900 300 ерр) ==
== kJ ри р sin [900 (300 + ерр)],
или окончательно
MBP==kJpUpcos(epp+ 30:); }
MBP==kJpUpcos(epp+ 45).
2. Реле типов РБМ 177, РБМ 178
РБМ-278 двустороннеrо действия. Эти
76
(3.13)
одностороннеrо и РБМ 277,
реле имеют уrол максималь-
ii
:5
2
Напоа8ление 8ращения
, 8ектора jp
JЧО О и р
О (8) (а)
jp
3) зона работы реле расположена со стороны полОжительных
вращающих моментов и оrраничивается линией o o и полуокруж-
ностью дабв. Вторая полуокружность вед оrраничивает зону закли-
нивания.
Полезно запомнить, что уrлы максимальных моментов п уrлы
изменения знаков момента чередуются через 900. Под таким же yr-
лом расположены друr к друrу линии изменения знаков момента
и максимальных моментов. Зная уrол максимальной чувствитель-
ности реле, нетрудно построить KpyroBYIO диаrрамму и определить
зоны работы и заклинивания. Для этоrо откладывается относительно
вектора напряжения Ир уrол максимальной чувствительности ЧJм, q
в заданном направлении и через этот уrол и центр диаrраммы прово-
дится линия максимальных моментов. Да,пее перпендикулярно этой
линии проводится через центр диаrраммы линия изменения знаков
момента. Со стороны отложенноrо <рм, ч будет расположена зона ра-
боты реле.
Кроме описанных выше индукционных реле направления мощ-
пости, электропромышленностыо выпускаются с т а т и ч е с к и е
р е л е н а п р а в л е н и я м о Щ н о с т и типов PM-11 и P2Vt-12.
Эти реле заменяют индукционные реле РБМ-l71 и РБМ-178. Реле
типов р M-11 (12) изrотовлены на базе микроэлектронных полупро-
водниковых приборов. Принцип действия этих реле основан на спо-
собе определения значения уrла ) между электричес!{ими величи-
нами El и Е 2 путем измерения длительности интервалов времени,
в течение которых обе эти величины имеют одинаковый знак.
На рис. 3.35 показаны диаrраммы изменения во времени электри-
ческих величин переменноrо тока Е 1 и Е 2 при разных значениях уrла
сдвиrа фаз между ними. На рус. 3.35, а Е 1 опережает Е 2 на уrол :.
Этому уrлу при частоте переменноrо тока, с которой изменяются Е 1
и Е 2 , равной (о, соответствует время совпадения знаков этих электри-
ческих величин (. На рис. 3.35, б и в Е 1 отстает по фазе от Е 2 на уrол
соответственно " и "', чему соответствуют времена совпадения t
и t . Время совпадения измеряется в течение каждоrо полупериода.
При увеличении уrла сдвиrа фаз время совпадения уменьшается.
Наибольшее возможное время совпадения знаков равно половине
периода. При этом электрические величины Е 1 и Е 2 совпадают по
фазе N О). При t e О электрические величины Е 1 и Е 2 находятся
в противофазе. При t e 0,005 с уrол между Е 1 и Е 2 состаВ.'Iяет + 90
(для f 50 [ц).
Таким образом, измеряя время совпадения знаков двух электри-
ческих величин t c и сраВНИБая ero с выбранной уставкой t y , осуществ-
ляют фазосравнивающую схему, условием срабатывания которой
является t e t y .
В реле РМ-11(12), упрощенная структурная схема KOTOporo при-
ведена на рис. 3.36, а, измерение t c производится по отдельным кана-
лам для положительных и отрицательных значений двух электри-
79
Рс,р,В'А
Зона
Jаклинu8ания
реле
I
I Зона
I раооты
реле
О 70 160 250 ЗЧО 3600 'Рр 1800 I (8) 160.
(а) (о) (8) а) (z)' (д) (а) о) О
Рис. 3.34. Уrловые характеристики реле направления мощности типа РБМ-178/1:
а зависимость мощности срабатывания реле от уrла между током и напряжением; б ......
зависимость зНака вращающеrо момента от уrла между током и напряжением
М вр , Ре, р И поведение реле при изменении уrла <рр вращением век-
тора тока i p в направлении, указанном стрелкой на рис. 3.34, б.
При (Рр 700 (точка б) М"р k/pV p sin (700 + 200)
== k/ р V р sin 900, и так как sin 900 1, то вращающий момент дости-
raeT максимальноrо ПОЛОжительноrо значения: М"р k/)JV p , При
максимальном вращающем моменте мощность срабатывания реле
имеет минимальное значение: Ре, р 1 В. А.
При дальнейшем увеличении <рр вращающий момент начинает
уменьшаться и при <рр 1600 (точка в) М вр k/pV p sin (1600 +
+ 200) k/pV p sin 1800, и так как sin 1800 О, то и М вр О.
Мощность срабатывания при этом достиrает бесконечно большоrо
значения.
При уrле <рр 1600 вращающий момент изменяет знак и до <рр
3400 (точка д) имеет отрицательное значение. В этой зоне, заштри-
хованной на рис. 3.34, реле действует на заКJlинивание. В част-
ности, при уrле <рр 2500 (точка е) М вр k/ ри р sin (250 С + 200)
k/pV p siп 2700, и так как sin 2700 1, то вращающий момент
имеет максимальное отрицательное значение: M ur k/ ри р. Мощ-
ность срабатывания при этом имеет минимальное значение: Ре. р
1 В.А.
При да.lJЬнейшем увеличении уrла <рр вращающий момент вновь
изменяет знак и становится положительным.
Из рассмотрения уrловой характеристики реле направления мощ-
ности типа РБМ-178/1 следует:
1) момент вращения М вр дважды, при (j)r 1600 и 3400, меняет
знак, и, следовательно, эти уrлы являются уrлами нулевых момен-
тов или уrлами изменения знаков момента, а линия o o, проведен-
ная через эти уrлы, является линией изменения знаков момента;
2) момент вращения М нр при <рр 70 и 2500 достиrает макси-
мальноrо значения, чему соответствует минимальное значение мощ-
ности срабатывания: Ре,р 1 В.А. Следовательно, указанные уrлы
являются уrлами максимальных моментов или максимальной чув-
ствительности, а линия M M, проведенная через эти уrлы, яв-
ляется линией максимальных моментов (максимальной чувстви-
тe.rIЬНОСТИ);
78
ческих величин. Это усложнение конструкции обеспечивает более
высокое быстродействие по сравнению со способом измерении t c
только положительных (или только отрицательных) значениЙ.
Кроме Toro, параметры фазосравнивающей схемы реле PM 11 (12)
выбраны так, что увеличение сиrнала на выходе только одноrо Ka
нала (например, измерения t c положительных значений Е ] и Е 2 )
не приводит к срабатыванию пороrовоrо элемента. Для этоrо необ-
ходимо одновременное увеличение сиrнала и по ДРУI'ОМу каналу.
Этим предотвращается срабатывание реле от апериодических со-
ставляющих в измеряемых электрических величинах.
Входные блоки 1 и 2 реле (рис. 3.36, а) преобразуют ток и на-
пряжение, подводимые к реле, в пропорциональные им электриче-
(кие величины Е] и Е 2 , которые подводятся к фазосравнивающей
схеме 3. Положительные значения этих величин поступают в из-
мерительный канал 4, отрицательные в измерительныЙ канал 5.
В этих элементах фазосравнивающей схемы производится измерение
времени совпадения соответственно положительных и отрицательных
значений Е 1 и E . Наличие оrраничителя BepxHero и нижнеrо уровня 6
и сумматора 7, а также выбор их параметров обеспечивают отстройку
реле от апериодических процессов. На выходе схемы 3 имеются по-
роrовый элемент 8 и исполнительное реле 9.
Во входных блоках реле осуществляется также формирование
определенных yr ловых сдвиrов между [ р и V р, необходимых для
получения реле с тем или иным
значением BHYTpeHHero уrла
реле. В реле PM 11 предус
t-.
Е 2
.J>'
8)
а)
{2ffl
7:-'1'''
t
о)
ш
[2 .
tyJl
Рис. 3.35. BpeMeHHble диаrраммы из
менения синусоидадьных величин Е]
и Е 2
80
Ip
и р
,ме I
I
I=I HJ
и=5В
tc,p
50
2
J
26
18
120 -60 О '1', 'род
2)
мотрена возможность путем переключения во входных цепях
напряжения устанавливать значение BHYTpeHHero уrла реле, paB
ное 60 ШJИ 450 (как у реле типа РБiV\ 171). В реле PM 12 вну-
тренниЙ УI'ОЛ реле равен 200 (как у реле РБМ 178). На рис.
3.36, 6 д приведены уrловые характеристики напряжения, тока
и времени срабатывания для реле РМ-l1 (6, с) и вольтамперная
характеристика Срабатывания для реле PM 12 (д). Реле имеют
ток срабатывания O,05l HCM ' Напряжение срабатывания реле PM 12
устанавливается (ступенчато) равным 1, 2 или 3 В. Напряже-
ние срабатывания реле PM 11 не реrулируется и составляет при-
мерно 0,2 В. Реле этой серии, как показали испытания, обладают
стабильностью зоны срабатывания и не имеют самоходов.
Выходной блок реле Р M 11 (12) содержит быстродеЙствующее
repKoHOBoe реле рпr-5 и промежуточное реле РП 13. Время срабаты
ванин и возврата этих реле составляет 30 40 мс (при использовании
быстродеЙствующих выходных реле). опытные образцы реле испыты
ва.11:СЬ в диапазоне температур 40-+- +55 ос. Блок питания реле
Р M 11 обеспечивает возможность использовать в качестве источника
оперативноrо тока этих pe,1Je переменные напряжение и ток.
3.7. РЕЛЕ ВРЕМЕНИ,
ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ И УКАЗА ТЕЛЬНЫЕ РЕЛЕ
Реле времени. Реле времени предназначены для замедле
ния действия релейной защиты или, как принято rоворить, для соз-
дания в ы Д е р ж к и в р е e н и. В СССР получили наиболее
широкое распространение и изrотовляются промышленностыо реле
времени с часовыми механизмами для работы на постоянном и пере-
менном оперативном токе.
П рИ1iцип устройства и работы часовОёО Jиеханизма реле времени
показан на рис. 3.37. Под воздействиеl\I ведущей пр ужины, кото-
рая заводится пусковым устроЙством реле времени (на рис. 3.37
не показано), ведущая шестерня начинает вращаться в направле-
нии, указанном стрелкой. Ее вращение передается на трибку 8,
С котороЙ жестко связана храповая шестерня 2, имеющая косые
.
Ведущая )
шестерня /
Рис. 3.36. Упрощенная структурная
схема реле РМ-ll (12) (а). и характе-
ристики реле (б д)
Рис. 3.37. УстроЙство часовоrо механизма реле времени
81
зубья. При I3ращении по часовой стрелке зубья храповой шестерни
зацепляются за выступ храповой пр ужины 3 и тянут ее и связанную
с неЙ анкерную шестерню 1. Непосредственной связи между храпо
вой и анкерноЙ шестернями нет.
Анкерная шестерня 1 образует с анкерноЙ скобой 4 так называе
мыЙ анкерный или спусковоЙ механизм, создающиЙ Выдержку
времени. В показанный на рис. 3.37 момент палец анкерноЙ скобы 7а
вошел между зубьями анкерной шестерни и остановил ее. B;\IeCTe
с анкерной шестерней остановятся храповая шестерня 2, трибка 8,
ведущая шестерня и ее ось, на котороЙ она укреплена вместе с ПОk
вижным контактом peJle времени.
Палец 7а, остановив анкерную шестерню, С31\I получает удар,
вследствие чеrо анкерная скоба 4 ПОI30рачивается на своей оси,
Выводит палец 7а из зубьев анкерноЙ шестерни и освоБС)кдает ее.
При этом аю<ерная шестерня и сцепленная с ней храповая шестерня,
трибка, ведущая шестерня и подвижный контакт свободно повора-
чиваются до тех пор, пока анкерная скоба не повернется и впедет
свой второй палец 76 между зубьями анкерной шестерни, чем вновь
остановит ее.
Таким образом, движение анкерноЙ шестерни и подвижноrо KOH
такта происходит не непрерывно, 3 прерывисто. Частота вращения
анкерной шестерни, от которой зависит ВыдерЖI<а времени реле,
определяется моментом инерции анкерноЙ скобы, которыЙ можно
реrулировать изменением положения rрузиков 5 на коромысле б.
При удалении rрузиков от центра коромысла время действия ре.'1е
увеличивается, а при приближении уменьшается.
При снятии с обмотки реле напряжения оперативноrо тока оно
MrHoBeHHo возвращается в исходное положение возвратноЙ пружи-
ной реле. При возврате реле ведущая шестерня, трибка и храпован
шестерня вращаются в обратном направлении. При этом зубья
храповой шестерни СКО.'1ьзят скошенноЙ поверхностью по выступу
храповой пр ужины, не зацепляясь за Hero. Блаrодаря этому анкер-
ная шестерня остается неподвижноЙ и, следовательно, чаСОЕОЙ Me
ханизм не препятствует l\!rHOBeHHoMY возврату реле в ИСХОДЕое по
ложение.
Устройство реле вреhlени типов ЭВ lOО и ЭВ-200 показано на
рис. 3.38 [2, 19 J. В этом реле времени ведущая пружина 8 нор-
мально растянута (заведена) и удерживается в таком положении
тем, что палец 4 упирается в верхнюю часть якоря 2. При подаче
напряжения на обмотку реле 1 якорь 2, втяrиваясь, сжимает воз
вратную пружину 3 и освобождает палец 4. Блаrодаря этому под
воздеЙствием освобожденноЙ ведущеЙ пружины 8 зубчатый сектор 9,
укрепленныЙ на оси 12, начинает вращаться и вращать сцепленную
с ним шестерню 7, которая в свою очередь вращает валик с укреп
ленноЙ на нем контактной траверсой 10.
В самом начале вращения валика происходит ero сцеП.'1ение с ве-
дущеЙ шестернеЙ 5 посредством фрикционноrо устроЙства 11 на оси б,
которое в данной конструкции реле ВЫПОJшяет функции храповой
шестерни и храповоЙ пружины (см. рис. 3.37). Ведущая шестерня 5
82
r
Рис. 3.38. Устройство реле времени типов ЭВ-I00, ЭВ-200
через трибку 13 и промежуточные шестерн 14 и 15 СВЯЗ2на с часо-
вым механизмом 1б 18, имеющим устроиство, аналоrичное рас-
смотренному на j}ИС. 3.37. ЧасовоЙ механиз обеспечивает движе
ние контактноЙ траверсы 10 с определеннои скоростью. Поэтому
выдержка времени от начала работы реле до замыкания контактов
определяется расстоянием между начальным положением подвиж
Horo контакта 20 и неподвижны\lи контаКТ2l\Ш 21 или проскальзы-
вающими контактами 22, которые для изменения YCTaB K можно
перемещать по шка.'1е реле. Кроме контактов с реrулируемои выдерж
коЙ времени, реле времени имеют переКJ1Iочающие контакты MrHo
BeHHoI'o деЙствия 19. Переключение MrHoBeHHbIx контактов проис-
ходит при втяrивании якоря.
Реле времени типа ЭВ 100 выпускаются для раооты на постоян-
ном оперзтивном токе 24, 48, 110 и 220 В, а реле типа ЭВ 200 на
переменном оперативном токе 100, 127, 220 и 380 В. Реле времени
переменноrо тока типов ЭВ-215 ЭВ-245 выпускаются на напря-
жении 100, 127 и 220 В. В исходном положении обмотки этих реле
находятся постоянно под напряжением. При этом ведущая пру-
жива растянута и ре.'1е [отово к деЙствию. При снятии напряжения
с реле контактами пусковых peJle (или при ero снижении и.'1 исчез
новении по друrим причинам) якорь реле отп дает и осв оождает
ведущую пружину, под воздеЙствием которои реле сраоатывает
так же, как рассмотренное на рис. 3.38. При подаче напряжения
реле l\!rHOBeHHo возвращается в исходное положение.
Схема внутренних соединений реле вреАШШ переменносо тока
типов РВМ-12 и РВМ-13 приведена на рис. 3.39, а конструктивная
83
3
о-.........
Рис. З.39. Схема внутренних соединений
реле времени типа РВМ
Рис. 3.40. Устройство реле времени типа
РВМ
Рис. 3.41. Изменение напряже!IIIЯ на конден.
саторе реле времени:
1 при напряжении питания U 1 И парамt'трах
cxer-.ibI R и с: 2 при напряжении питаНИЯ и 1
11 параметрах схемы R' н С' (R' >R IIЛН с' > С);
в при напряжении питанИЯ и и Пfф3l1!е1рCiХ
схемы R 11 С
и1 1
r,
\)\ ,\t,
которую набрало реле времени, и
КВlпирующей кнопкой б.
Реле времени типа РВМ-12 имеет
наибольшую выдержку времени 4 с, t1 tz t
а реле времени типа PBlv\-13 10 с.
При последовательном соединении секций первичных обмоток прс-
межуточных насыщающихся трансформаторов ток начала работы
составляет менее 2,5 А, а при параллельном менее 5 А. Потреб-
ляемая МОЩНОСТЬ реле не более 10 В. А.
В настоящее время используется несколько типов п о л у про -
в о Д н и к о в ы х р е л е в р е м е н и. В этих реле выдержка вре-
мени образуется за счет времени заряда конденсатора через резистор
до определенноrо значения напряжения. Как известно, напряже-
ние на конденсаторе в такой схеме (рис. 3.41) плавно изменяется со
скоростью, прямо пропорциональной питающему напряжению и
обратно пропорциональной емкости конденсатора или сопротивле-
нию резистора. Выдержка времени заряда конденсатора до напря-
жения и ср будет тем больше, чем ниже напряжение питания и чем
больше величину R и С.
Функциональная схема реле времени типа ВЛ-27 показана на
рис. 3.42. Аналоrичные функциональные схемы имеют реле ти-
пов ВЛ-37 и ВЛ-29.
Выдержка времени реле ВЛ-27 начинается при подаче через
выпрямитель VS напряжения питания на схему, При этом сраба-
тывает входное реле KLl и размыкает свой контакт KL1.l, начинает
работать [енератор импульсов 0/, подключенный через стабилиза-
тор TS, импульсами с выхода О/ через резистор Rl заряжается кон-
денсатор Сl. Коrда напряжение на конденсаторе достиrнет уровня
опорноrо напряжения, определяемоrо делителем напряжения на
резисторах R2 и R3, открывается диод VD1, импульсы [енера-
тора О/ проходят через С2 на вход трипера DS и устанавливают ero
в положение, при котором подается напряжение на выходное реле
KL2. Реле KL2 срабатывает 11 переК,lючает выходные контакты.
KL2.1
СЕ
KL2.3
vs
схема на рис. 3.40. Реле содер-
жит промежуточные насыщаю.
щиеся рансформаторы 1 и 2, син-
хронныи электродвиrатель 3 и
контактную систему 8 1O. Вто-
ричные обмотки промежуточных насыщающихся трансформаторо.
аашунтированы конденсаторами 4, 5 с последовательно включенIЗ
ными резисторами б, 7 для улучшения формы кривой напряжения,
подводимоrо к обмотке электродвиrателя. Первичные обмотки про.
межуточных насыщающихся трансформаторов включаются в цепь
трансформаторов тока защищаемоrо элемента.
Конструктивно электродвиrатель реле состоит из статора 1
(рис. 3.40) с обмоткой 2, втяrивающеrося ротора 9 и замедляющеrо
редуктора 10. При подаче напряжения на обмотку статора электро-
двиrателя ero ротор втяrивается в междуполюсное пространство
и начинает вращаться с постоянной частотой, зависящей от частоты
переменноrо тока. При втяrивании ротора 9 происходит сцепление
трибки, находящейся на ero оси, с редуктором 10, через который
вращение ротора передается рамке 14 с подвижными контактами.
По мере перемещения рамки 14 происходит замыкание подвижных
конта кто в с неподвижными контактами: проскальзывающими 12
и 13 и упорными (конечными) 11.
После отключения поврежденноrо элемента исчезает ток в пер-
вичных обмотках промежуточных насыщающихся трансформаторов
и, следовательно, напряжение на обмотке статора электродвиrа-
теля. При этом ротор двиrателя опускается и расположенная на
ero оси трибка выходит из зацепления с редуктором. В результате
этоrо под воздействием возвратной пружины 3 контактная рамка
возвращается в исходное положение.
Реле <;:набжены u указателями выдержки времени 4 на шкале 5,
буксирнои стрел кои 8, показывающей на шкале 7 выдержку времеНII,
84
Рис. 3.42. Функциональная схема ре.'!е времени типа В.1.27
85
OCHoBHoro реле не рассчитаны. В этих
случаях основное ре,1е замыкает цепь
обмотки промежуточноrо реле, а по
следнее своими более мощными I<OH
ПIктами замыкает или размыкает COOT
ветствующие цепи.
Промежуточные peJ!e ВЫПОЛНЯЮТСЯ
на элеlпромаrНИТНО I принципе для ра-
бuты на операТJ1I3НОМ ПОСТС5;ННОМ и пере
MeHHOi\l токе. В зависи ю(;ти от назначе
ния промежуточные реле выполняются
с обмотками напряжения или обмотками тока или теми и друrими
01l,HOBpei\leHHO. Промежуточные реле с обмотками напряжения вклю-
чаются на полное напряжение источника оперативноrо тока. Про-
межуточные реле с обi\ютками тока включаются последовательно
в ЦfПЬ об;;IОТОК друrих аппаратов (например, отключаю их катушек
Rыключателей) и работают от тока, проходящеrо по ЭТОИ цепи. Реле
постоянноrо тока изrотовляются на напряжения 24, 48, 110 и 220 В,
а переменноrо тока на 127, 220 и 380 В.
Лро/уtежуточ.НblrYреле типов РЛ 23 и РЛ 24 выполняются для ра-
боты на ПОСТОЯННОi\l токе. Устройство реле типа РП-23 "показано на
рис. 3.4З. Реле состоит из электромаrнита 1 с обмотко 2, якоря
с ХВОСТОВИКG:I.1 4, неподвижных контактов 5, ПОДВИЖНОИ КОНТ КТНОИ
СlIстемы б, возвратной пружины 7, упора 8, реrулировочнои пла-
стины 9. Все Э,'1ементы реле крепятся па цоколе 10 и закрыв ются
кожухом 11. При подаче напряжения на обмотку реле якорь 3 BT
П!ВL1СТСЯ И XBOCTOIНIКOM 4 перемещает вниз подвижную контактну
систему, переключающую I,oHTaKTbl реле. _
Реле РП-24 отличается от реле РП 23 наличием BCTpoeHHoro ме
ханическоrо указателя срабатывания реле с ручным возвратом.
Ана rlОrичное ре/!е РП 23 и РП-24 устройство имеют промежуточ-
ные pe e типов РП-25 и РП-26, которые выполняются ДЛЯ работы
на переменном оперативном токе. Для предотвращени вибрац :
подвижной системы эти реле имеют КОрОТКОЗ3\1Кнутыи виток
сердечн ике эле КТрО1\1а [н ита.
Все реле рассматрнваеыых типов имеют по пять контактов,
которые MorYT быть использованы в различных комбинациях. Время
срабатывания этих реле состаВ,'1яет примерно 0,06 с. Потребляемая
мощность при номинальном напряжении порядка 6 Вт у реле РП-23,
РП-24 и порядка 8 В.А у реле РП-25, РП-26.
Напряжение от выпрямителя на схему заряда подается через стаби-
лизатор TS.
При снятии напряжения питания обесточивается ре.lе KLl
и разряжает конденсатор С1. Трипер DS возвращается в исходное
состояние. Реле Kl, отпадает, выходные контакты реле возвра
щаются в исходное состояние.
Реле времени серии ВЛ выпускаются для работы на постоянном
оперативном токе напряжением 24 и 110 В, а также на переменном
оперативном токе напряжением 110 и 220 В. Реле типов ВЛ-27
(шесть исполнении диапазона выдержек времени от 0,1 10 с до
2 200 с) и ВЛ-29 (один диапазон 0,1 10 мин) выпускаются на Ha
пряжение питания 110 В постоянноrо, 110 и 220 В переменноrо опе-
ративноrо тока. Реле ВЛ 37 выпускаются на те же диапазоны, что
и реле ВЛ-27, но на напряжение ПОстоянноrо оперативноrо TOl<a 24 В.
Минимальное время подrотовки реле к очередной работе
0,3 с, максимальное время возврата реле 0,2 с. Мощность, потреб-
ляемая от сети, не превышает 8 В .А. Выходные контакты реле дли
тельно выдерживают ток 4 А, коммутационная их способность: на
постоянном токе 25 Вт индуктивной наrрузки с постоянной Bpe
мени 0,01 с; на переменном токе 250 В.А при коэффициенте мощ-
ности 0,4.
Принцип заряда конденсатора до определенноrо уровня исполь-
зован также в реле типа РВ-Оl. Эти реле имеют диапазоны выдержек
времени О, 1 1 с; 0,3 3 с; О, 1 10 с и О,З ЗО с. Выдержки вре-
мени реrулируются ступенчато при помощи )1Вух переключателей:
одноrо через 10 % и друrоrо через 1 % м3!(симальной уставк!!
по шкале реле. Управление работой реле осуществляется подачей
напряжения питания. Реле РВ-Оl Выпускаются для работы на по
стоянном оперативном токе напряжением 48, 60, 110, 220 В и пере-
менном 100, 127, 220 и 380 В. Реле имеют два переключающих
контакта, которые срабатывают с одинаковой выдержкои времени.
Время возврата реле не более 0,06 с на постоянном токе и 0,075 с
на переменном, время подrотовки к повторной работе не более
0,1 с на постоянном и переменном токе.
Выпускаются также полупроводниковые реле времени РВ-03.
Эти реле осуществляют реrулируемую ВЫдержку времени после сня-
тия с них напряжения питания (аналоrично ЭJlектромеханическим
реле времени серии ЭВ-200). Реле PB 03 имеют один контакт, пере-
ключающийся без выдержки времени, и два контакта снезависимо
реrулируемой выдержкой на их замыкание. Выдержки времен!! ре-
rулируются ступенчато в пределах от 0,15 до 20 с.
ПромеЖУТО4ные реле. Основным назначением промежуточных
реле является:
размножение контактов OCHoBHoro ре.1е в тех случаях, коrда
при срабатывании последнеrо требуется одновременно замкнуть или
разомкнуть неско,'1ЬКО цепей. Одним из таких случаев является од-
новременное отключение от защиты нескольких выключателей;
разrрузка контактов OCHOBHoro реле при необходимости замы-
кания или размыкания цепей такоЙ мощности, на которую I<OHTaKTbl
86
Рис. 3.43. Промежуточное реле типа РП 23
б
7
Ш
9
Промежуточные АШЛОi!абаритные кодовые реле типа КДР по конструкции
маrнитной системы электромаrнита делятся на три типа: реле KДP 1, име те
неразветвленную маrнитную систему r образной формы (ри<;,. 3.44, а); реле кд 4" б:
имеющие разветвленную маrнитную систему П образнои формы (рис. 3.4 , ),
реле KДP 5M и KДP 6M, также имеющие резветвленвую маrнитную систему, но
увеличенноrо размера и снабженные дополннтельно короткозамкнутыми витками
в виде медных шайб (pl;C. 3.44, в).
81
8
ч 5 6
Время деЙствия реле составляет 0,01 с.
ПотреБJIенпе обмоток напряжения около в
5 Вт для реле РП 21 1 и РП 215; 6 Вт для
реле РП 212 и 8 ВТ ДЛЯ реж: РП 213 и РП 214.
Потребление токовых удерживающих обмо-
ток не превышает 1,2 ВТ ДЛЯ реле РП 213
и 2 ВТ ДЛН реле РП-214. Удерживающие об-
мотки выполняются на НОМIIнальные токи 1,2
и 4 А, а об;-,ютки l!аПРЯЖl'Н!!Я I!а 110 и 220 В.
ПрОАtежутОЧНbtf' реле типов РП-251 РП 25б, устроЙство кото-
рых по]<азано на рис. 3.46, состоят из разветвленноrо М31'нитопро-
в(ща, на среднем стержне 1\0TOpOro расположены обмотка 4 и медные
шаЙбы 14; стальноrо ЯКОрЯ 10 с реrулировочным винтом 12, укреп-
ленным на маrнитопроводе с помощыо скобы 11; контактноЙ системы,
состоящеЙ из колодки 9 с неподвижными контактами 8 и подвиж-
ных контактов 7, укрепленных на штоке б; возвратноЙ пружины 5.
Медные шаЙбы крепятся КОЛЬЦОМ 13.
При подаче напряжения на обмотку реле якорь 10, притяrиваясь
к сердечнику маrнитопр() ода, упирается в выступающую часть
штока б и перемещает eru вместе с подвижными контактами, чем
производится замыканиt и размыкэяие соответствующих контактов.
Медные шаЙбы, располuженные перед обмоткоЙ (рис. 3.46, а), соз-
дают некоторое замедление на срабатывание реле, а расположенные
за обмоткоЙ (рис. 3.46, 6) замедление на возврат реле в ИСХОД-
ное положение после снятия напряжения с ero обмотки. Время за-
меДления может реrулироваться изменением КОличества шаЙб.
Основные параметры реле приведены в табл. 3.2.
7
6
Рис. 3.45. УСТРОЙСТВО промеЖУ10чноrо реле типа
РП-21!
12
11
2
1
Рис. 3.44. Промежуточные реле
типа КДР:
а кдР-!; б КДР-ЗМ; в КДР-Оl"1;
1 МаrНИ'lОПрОRDД; 2 обмотка; 8
якорь; 4 неподвижные КОНТаКТНые
пластины; 5 подвижные KOHTRKТlJbIe
пластины; 6 изоляционная Il '1аНка
ДЛ5-f переl{лючеиия контактов' 7
упорная скоба: ({ упорные пла тииы;
.9 упор и УllOрныЙ винт; 10 I'ClЙ.
ка; 11 медиые шаЙбы; 12 упор
якоря; 13 крепленис шаЙб
Все кодовые реле имеют наборные контактные системы из контактных пла-
стин различноrо типа, собираемых в элементарные контактные rруппы для полу-
чения требуемых комбинаций замыкающих, размыкающих и переключающих кои-
тактов. Кодовые реле имеют различное, реrулируемое время срабатывания и отпа-
даиия, которое зависит от ТИпа маrнитной системы и количества контактных rРУ1Ш
(табл. 3.1). Потребление реле ие превышает 3 Вт.
ПромежутОЧ1iblе реле типов РП-21l РП 215 относятся к серии
малоrабаритных быстродеЙствующих реле постоянноrо тока. КОН-
структивно реле всех указанных типов выполнены аналоrично и
отличаются друr от друrа типом и количеством контактов и обмоток.
УстроЙство реле типа РП 211 показано на рис. 3.45. PeJ;e состоит
из: шихтованноrо Э.lектромаrнита 1, на котором расположены об-
мотки 2; стальноrо якоря 3, к которому при креплена алюминиевая
рамка 4; изоляционноЙ рамки б; контактной системы, состоящеЙ из
подвижных контактных пружин 7, неподвижных контактных пру
жин 8 и упорных пластин 9; Дополнительноrо сопротивления 10,
включенноrо последовательно с обмоткоЙ.
При подаче напряжения на обмотку реле якорь притяrивается
к полюсу электромаrнита и поворачивается вместе с рамкой 4 во-
Kpyr оси 5. При этом изоляционная рамка б, перемещаясь, откло-
няет подвижные контактные пружины, чем ПРОIJЗВОДИТСЯ замыкание
и размыкание соответствующих контактов.
т а б л и ц а 3.1
кдр-!
КДР-6М
Времена, с
ТИН реле
кдр-зм
КДР-5М
Срабатываиия 0,01 0,12 0,02 0.I5 O,OI 0,25 0.08 0,35
Отпадания 0,OO2 0,02 0,07 O,25 O,OI 0.65 O,25 1,0
88
Рис. 3.46. Промежуточное peJle типа РП-250:
а РП-251; б РП-252
б)
89
Таблпца 3.2
Потребление обмоток. ВТ Время замедления. с
Тнп реле напряжения I на срабатывание I
ТОКа на БО3Dрат
РП-251 6 0,06 0, 12
РП-252 7 1,1
РП-253 15 1 0,04 0,07
РП-254 3 6 0,05 0,5
РП-255 6 1 0,05
РП-256 8 1,1
о
а
7
10
11
]
L (Ld
7 в
в
. 8 . .' f r
.. 'I
t.cшL....j
G I W 'iТ ТI
. I
4
2
'5
1
Fj
а)
Рис. 3.4Н. Схемы внутренних сuедине-
ний промежуточных реле перемеНliоrо
TOK :
а РП.311; 6 РП.32\
При м е ч а н и е. Поскольку реле РП.256 предназначено для работы на переменном
оперативном токе, потребление ero обмотки дано в БОЛЬт аМ:lсрах (В.А).
Рис. 3.47. Устройство IIромежуточнOIО
реле типа !JП.341
Промежуточные реле типов РП-321 и РП-341 предназначены
для питания непосредственно от вторичных обмоток трансформа-
торов тока в схемах защиты и автоматики на оперативном пере-
менном токе. Реле отличаются выполнением контактной системы.
Реле РП-321 имеет контакты нормальноЙ мощности, а реле РП-341
кроме контакта нормальной мощности имеет усиленные переключаю-
щие контакты, предназначенные для шунтирования и дешунтиро-
вания отключающих катушек ВЫКЛючателей при переменном токе
до 150 А в цепи с сОпротивлением не более 4,5 Ом.
Устройство реле РП-341 показано на рис. 3.47, а схемы внутрен-
них соединений на рис. 3.48. Первичная обмотка насыщающе-
rося трансформатора 1 включается в цепь трансформаторов тока,
а на вторичную обмотку через выпрямители 2, расположенные на
панели 11, включено электромаrнитное реле, состоящее из шихто-
BaHHoro маrнитопровода 3, обмотки 4 и шихтованноrо якоря 5.
ПараЛо'lельно обмотке реле включен конденса'IОр б для сrлажива-
ния Быпрямленноrо тока. Выпрямители, соединенные в схему одно-
фазнOI'О моста, обеспечивают ДЕухполупериодное ныпрямление пере-
MeHHoro тока (см. рис. 3.17).
Контактная система усилеНIiоrо типа состоит из трех пластин
с контактами. В нормальном состоя нин контакт а пластины 7 замк-
нут с контактом б ПJIастины 8, а контакты в и с разомкнуты. При по-
даче в реле тока, превышающеrо ток срабатывания, якорь 5 притя-
rивается к маrнитопроводу и через изоляционную пластину и тол-
катель 10, упирающийся в пластину 9, про изводит переключение
контактов. При этом вначале за счет проrиба пластины .9 замы-
каются КОнтакты в и с, а затем за счет проrиба пластин 8 и 9 раз-
мыкаются контакты а и б. Следует обратить внимание на то, что
контакты б и 2 являются общей точкой электрической цепи, переклю-
чение которой осуществляется с контакта а на контакт в.
Включение обмотки реле может производиться замыкающим
или размыкающим контактом пусковоrо реле. В первом случае кон-
такт пусковоrо реле включается на зажимы 11 13 (рис. 3.48, а)
и при ero срабатывании замыкается цепь обмотки реле. Во втором
случае зажимы 11 13 соединяются перемычкой, а КОнтакты пуско-
90
Boro реле подключаются к зажимам 7 9 (рис. 3.48, а), шунтируя
вторичную обмотку насыщающеrося трансформатора. При срабаты-
вании пусковоrо реле обмотка дешунтируется.
Реле имеет ,уставки тока срабатывания 2,5 А при послеДOI>атель-
ном соединении первичных обмоток насыщающеrося трансформа-
тора и 5 А при их параллельном соединении. Потребление реле
составляет около 6 В, А, время Cf абатывания около 0,05 с.
Промежуточные реле типов РП '351 и РП-352 применяются в це-
пях переменноrо (РП-351) и постоянноrо (РП-352) тока в качестве
вспомоrательных двух Позиционных реле в схемах автоматики. Об-
щий вид реле приведен на рис. 3.49.
Реле имеет две маrнитные системы б, между которыми располо-
жен якорь 5, вращающийся на призме. В верхней части якорь имеет
толкатель 4, переключающиЙ контакты реле при притяrивании якоря
к одной из маrнитных систем. Последовательно с катушками реле
включены блокирующие контакты таким образом, что питающее нап-
ряжение может попасть только на катушку маrнитной сист:мы, про-
тивоположной той, к которой притянут якорь реле в данныи момент.:
При подаче питающеrо напряжения на катушку подrотовленн и
к работе маrнитной системы якорь перекидывается, переходя неи-
тральную точку, определяемую положение.м наибо ьшеrо сжатия
пружины 3. После прохождения якорем неитральнои точки размы:
каются контакты, включенные в цепи катушки данной маrнитно
системы, и замыкаются контакты в цепи катушки противоположнои
маrнитной системы, подrотавливая ее к приему команды на перевод
подвижной системы в обратном направлении. При этом кроме тол-
кателя якорь peJle перемещает фиксирующую пружину, имеющую
наибольшее сжатие при среднем положении якоря. Реле помещается
в пластмассовом корпусе, состоящем из цоколя 1 и кожу а с застек-
ленной передней степкой 2. Реле имеют один замыкающии, один раз-
мыкающий и два переключающих контакта. Кроме Toro, в цепи каж-
дой катушки последовательно включен один KOHTRKT.
91
o
10 9 В 7 о 5
4 11
5
6
12
1 2 3 4-
система реле крепится между ИЗОЛИ РУЮЩ!JМИ проклаДl(ами 9 I( Mar.
нитопроводу реле, а маПIИТОПрО130Д к основанию 10, в котором
на снеЦИDiIЫIЫХ изоляторах закреплены выводы I,OHTaKTOB 11 и
ВЫВОДЫ катvшки 12. На ОСНОl3ание надевается МСТЙJ1JIическиII KO
жух реле, предохраШllOЩИЙ ыеханизм реле от заrрязнений. Кожух
этоrо реле не rерметизирован. Реле РЭС22 предназначены для pa
боты при температурах 607 +85 ос.
В зависш"юсти от параметров обмотки эти реле срабатываю
пр!! то!{ах 10 40 мА (или напряжениях 5 15 В). rарантируется 10
срабатываниЙ реле при переКЛlOчении ТОI<.а 50 мА и при напряже-
нии 60 В, нлп 104 срабатьшзнни при токе 0,3 А и том же напряжении,
или 101 срабатываний при токе 1 А и напряжении 30 В. Время сра-
батывании 15 мс.
Реле PMyr имеет I'ермеТИЗИРОl3анный кожух прямоуrольной
формы. Реле имеет приыерно те же параметры, что и реле РЭС22,
кроме времени срабатывания, которое составляет 25 40 ыс в завиСИ-
мости от обмоточных данных и количества контактных rрупп, ко-
торые у реле Р Myr MorYT содержать от одноrо размыкающеrо до че-
тырех переключающих контактов в зависиuмости от модифик ции реле.
Реле РЭС8 имеет rерметизированныи цилиндрическии корпус.
Параметры реле примерно такие же, как у реле РЭС22, кроме диа-
пазона рабочих температур, которыЙ для реле РЭС8 составляет
607 +50 0 с. Реле РЭС8 различаются по обмоточным данным ка-
тушки и имеют одно исполнение контактов: шесть переключаю
щихся. у всех малоrабаритных реле подсоединение внешних прово-
ДОВ осущеСТВJIяется пайкой.
repKoHbI. Наряду с описанными выше электромаrнитным про-
межуточными реле в современных полупроводниковых устроиствах
релейной защиты широкое применение получили rерметизированные
маrнитоупраВJIяемые контакты, или [ерконы, которые по пршщипу
действия как бы объединяют в себе функции элеIприческоrо контакта
и подвижноrо якоря электромеханическоrо реле. Это обеспечи
вается за счет Toro, что контактные пружины [ерконов изrотовлены
из маrнитных металлов и MorYT перемещаться при воздействии на
них маrнитноrо поля и переключать при этом электрическую цепь,
которая проходит через них. Части контактных пружин [ерконов,
осуществляющие непосредственныЙ электрический контакт, имеют
специальное покрытие из хорошо проводящеrо металла. К нтактная
система [еркона заключена в rерметичный корпус из стекла ИJIИ реже
из керамики), заполненныЙ инерТНЫМIi rазовыми смесями или,
наоборот, вакуумныЙ, что обеспечивает хорошее искроrашение.
Существует MHoro видов !аПIИтоуправляемых [ерконов, отли-
чающихся способами воздеЙствия маrнитноrо поля на их подвиж
ную систему, конструкцией и количеством контактных систем в одном
rерметизированном корпусе. На рис. 3.51 по казаны конструкции
простеЙших [ерконов. Большинство [ерконов допускает переклю
чение цепей с мощностыо от десятков до сотен ватт при напряже
ниях до 200 500 В и токах до 0,5 А. Есть [ерконы, осуществляющие
переключение цепеЙ с напряжением до 5000 В и током до 10 А.
93
1 2
t
Рис. 3.49. Промежуточное реле типа Рис. 3.50. Промежуточное реле РЭС22
РП 351 (РП 352)
Реле типа РП 351 ВЫПОЛНЯlOтся на номинальные напряжения 100,
127 и 220 В переменноrо тока; реле РП 352 на номинальные напря.
жения 24, 48, 110 и 220 В постоянноrо тока. Мощность, потребляе.
мая катушками в момент срабатывания (при отпущенном якоре),
не превышает 35 В. А для реле переменноrо тока и 25 Вт для реле
постоянноrо тока. Катушки реле не рассчитаны на длительное про
хождение тока, так как включаются только на время, достаточное
для срабатывания реле. Время срабатывания реле при номинальном
напряжении не более 0,06 с.
Такое же назначение имеют двухпО3ИЦИОННblе реле типов Р П-ll
и РП 12. У этих реле подвижная система удерживается в том или
друrом краЙнем положении при помощи постоянных маrнитов, дей-
ствие которых при переключении реле преодолевается усилием,
создаваемым соответствующеЙ (одной из двух) управляющей катуш
кой. Эти реле также выпускаются для цепеЙ постоянноrо и IIереыен
Horo тока, напряжение их срабатывания составляет 70 80 % номи.
нальноrо, катушки реле термически неустойчивы и содержат в своих
цепях б.l0кировочные контакты, предотвращающие длитеJlьное ПОk
ключение напряжения питания. Время срабатывания не более
0,06 с. Реле имеют по четыри контакта; два переключающих, один за
мыкающиЙ, один размыкающий.
МалосабаритНblе промежутОЧНblе реле типов Р МУ Т, РЭС8,
РЭС22 применяются в основном в таких устройствах релеЙной
защиты и автоматики, в которых наряду с реле используются ПО.тJу
проводниковые приборы и снижены рабочие напряжения и токи.
На рис. 3.50 показано устройство промежуточноrо реле РЭС22.
Якорь 1 реле, притяrиваясь к сердечнику 2 с размещенноЙ на нем
обмоткой 3, перемещает кверху рЫЧаr 4. В рычаrе 4 запрессована
ИЗОлирующая пластина толкатеJIЬ 5, которая перемещает кверху
пружинные контактные пластины б подвижных контактов. При этом
подвижныЙ контакт переКJIючается с нижнеrо на верхниЙ неподвиж.
ный контакт, которые размещены на неподвижных контактных П.тJа
СТИнах 7. Начальное положение контактов реrулируется упорами 8.
Реле имеет четыре пары переключающих контактов. Контактная
92
" '
РИС, 3.51. КОНСТРУIЩИИ repl{OI!OB
о
подаваемоrо на обмоТI<И реле или аппаратов, ФИКСИРУЮТ фаю появ
ления напряжения в этой точке электрической cxe 1Ы.
УстроЙство у!<азательно!'о реле типа PY 21, Ш 1РОКО распростра
HeHHoro в настоящее время, показано на рис. 3.ь2. Реле включает
в себя электромаrнит, состоящий из сердечника 4 с обмоткой 3,
якорь 5, сиrнальный флажок 10, контактный мостик 6, контактные
пластины 8, возвратную пружину 9, скобу 11 и возвратную кнопку 7.
В исходном положении сиrнальный флажок заведен и удержи
вается упором якоря в таком положении. При прохождении тока
по обмотке реле якорь, притяrиваясь к электромаrниту, освобож-
дает флажок, который под собственным весом поворачивается про-
тив смотровых окошек. Одновременно с флажко!\! повора:,ивается
и изоляционный цилиндрик С контактным мостиком, которыи произ
водит замыкание или размыкание контактных пластин, Реле смон-
тировано на цоколе 1 и закрыто кожухом 2.
После прекращения тока в обмотке реле ero якорь возвращается
в исходное положение, а сиrнальный флажок и Iюнтакты остаются
в сработанном положении, указывая и сиrнализируя о срабатывании
данноrо устройства защиты или автоматики. Возврат сиrнальноrо
флажка и контактов реле в исходное положение производится об-
служивающим персоналом путем поворота флажка и цилиндрик
с контактным мостиком с помощью фиrурной кнопки 7, выведен нои
на лицевую сторону кожуха реле.
Применяются также указательные реле типа РУ-1. Принцип
действия этих реле такоЙ же, как и у реле PY 21. Реле РУ-1 имеет
П образный сердечник с двумя катушками, соединеннымИ последова-
тельно. Якорь реле РУ-1 поворотныЙ, а указатель срабатывания
перемещается в прямолинеЙных направляющих. При срабатывании
реле указатель, окрашенный в красный цвет, приближается к про-
зрачному окну в пластмассовом корпусе и становится видимым че-
рез это окно. Возврат реле PY l осуществляется нажатием на
кнопку.
Перемотка реле времени, промежуто'IНЫХ и указательных реле.
Обмотки однотипных реле на разные номинальные напряжения и токи
отличаются числом витков и диаметром обмоточноrо провода. При
необходимости измен!!ть номинальные напряжение или ток произ-
водится замена их обмоток. В С,lJучае отсутствия необходимых за-
пасных обмоток производится их перемотка. При этом необходимое
число витков и диаметр обмоточноrо провода определяются по сле-
Дующим выражениям:
а) для пара.тлельной обмотки
U 2 . d d 1/17;.
Ш 2 === Ш1 17;' 2 === 1 r и 2 '
б) для пос.тIедователыюЙ обмотки
/[ . V /2
Ш 2 === Ш 1 1;' d 2 === d 1 7;'
[де Ш 1 число витков обмотки на напряжение и 1 или ТОК /1 (до
перемотки); d 1 диаметр провода обмотки па напряжение U 1 или
95
1
РИС. 3.52. УказатеJJЫlOе реле типа
PY 21
Время срабатывания и возврата для большинства [ерконов нахо-
дится в пределах О, 1 3 мс. Наиболее быстродеЙствующие [ерконы
срабатывают за 0,02 мс. Размеры большинства [ерконов таковы:
диаметр корпуса порядка 3 5 мм, Длина корпуса 30 50 мм.
Количество срабатываний [ерконов без их повреждения зависит от
переключаемоr'j !l1СЩНОСТИ. Диапазон рабочих температур 60+-
+- + 125 ос.
На основе [ерконов применяются промежуточные реле, имеющие
катупш.у управления, в маrнитном по.тIе которой размещают стеКJ1Я--r!.
ный баллон с контактной системой. Разные исполнения [ер конов
РП 5 имеют один два замыкающих ](онтакта пли один размьшаю
щии. Контакты реле рассчитаны на 106 срабатываний при токе 30 мА
и напряжении 220 В или 104 срабатываний при токе 1 А и напряже
нии 30 В. Испытательное напряжение изоляЦ!ш 500 В. Реле
Рпr 5 210100 содержит постоянныЙ маrнит, СОЗД ЮЩI!Й нача:!ьное
на {атие в контактах.
Кроме репе рпr 5 в устроЙствах релейноЙ защиты и автоматики
применяются реле на основе более мощных [еРКОЕОВ типа
MKC 52201. ЭТИ [ерконы MorYT коммутировать токи до 2,5 А в це-
пях постоянноrо тока. Количество переключениЙ без повреждений
контактноЙ системы этоrо [еркона СОСТ<1ВJIяет не менее 2.106 опера-
ций. 2\1аrнитодвижущая сила срабатывания 2\1КС52201 составляет
200 А, а отпускания не менее 60 А. Время срабатывания не
более 1 О мс, возврата не более 8 ыс. Стеr<JIЯННЫЙ баллон имеет
диаметр 7 и длину 52 мм.
У"каз тельнЬ!е реле. Указательные реле используются в схемах
релеинои защиты и автоматики в качестве указателей срабатьша
ния этих устроЙств. Указательные pe.'le бывают последоватеЛЬНОI'О
и параллельноrо включения. Обмотки реле последовательноrо вклю-
чения включаются в цепь обмоток друrих реле и аппаратов (напри-
мер, в цепь отключающих ](атушек выключателеЙ) и, срабатывая
от тока, прохоДящеrо по этой цепи, фиксируют факт ее замыкания.
Обмотки реле параллелыюrо включения включаются параллельно
обмоткам друrих реле или аппаратов и, срабатывая от наПfНIжения,
94
ток 11 (до перемотки); W 2 число витков обмоТIШ ко
намотать для напряжения и, или тока 1 . d' , торое нужно
мотки на напряжение и 2 или OK 12. 2, 2 диаметр Пр080да об
[ра5
При положении якоря у левоrо полюса левый зазор меньше пра
Boro и, следовательно, Ф п , лев> Ф п . прав' Если теперь подать на
обмотку реле напряжение постоянноrо тока U рвб указанной на
рис. 3.53, б полярности (минус на зажим «+» и плюс на зажим « »),
то под влиянием тока 1 раб В воздушном зазоре появится маrнитный
поток Ф раб , направленный от правоrо полюса электромаrнита к ле-
вому. При этом суммарные маrнитные потоки в правом и левом воз-
душном зазорах будут равны:
<1 J cyM ,'leB == Фп,лев + Ф раб ;
Ф сум , прав == Ф п . прав Ф раб '
В результате Toro, что маrнитныЙ поток в левом зазоре увели-
чился, а в право:.! уменьшился, якорь будет еще сильнее притяrи-
ваться к ileBoMY полюсу, замыкая левыЙ контакт.
ЕСJIИ изменить полярность напряжения U раб , как показано на
рис. 3.53. в (плюс на зажим «+» и минус на заЖЮl « »), то направ-
ление тока 1 раб И маrнитноrо потока Ф Ра5 изменится на противо-
положное. В этом случае суммарные маrнитные потоки в правом и
левом воздушных зазорах будут равны:
Ф сум . "ев == Ф п , лев Ф раб ;
Ф сум , прав == Ф п . прав + ФР3б'
в результате Toro, что маrнитиый поток в левом зазоре умень-
шился, а в правом увеличился, якорь притянется к правому по-
люсу электромаrнита. При ЭТО:'.I раЗО:VIКнется левыЙ и замкнется
правыЙ контакт реле.
При снятии рабочеrо напряжения якорь реле останется у пра-
вorо полюса электромаrнита, продолжая замыкать правыЙ кон-
такт. Для Toro. чтобы реле переКJ!ЮЧИЛОСЬ и замкнуло левыЙ KOH
такт, необходимо подать на ero рабочую обмотку напряжение обрат-
ной полярности (как в случае, показанном на рис. 3.53, б). После
снятия этоrо напряжения якорь останется у левоrо полюса, замы-
кая левыЙ контакт.
Из paccMoTpeHHoro принципа деЙствия следует, что ПО.ТlЯризо
ванное реле срабатывает при определенноЙ полярности рабочеrо
напряжения. Поляризованные реле MorYT применяться для работы
только на постоянном токе. При подаче переменноrо тока якорь
реле будет попеременно притяrиваться то к правому, то к левому
полюсу электромаrнита, т. е. вибрировать с частотой приложен-
Horo напряжения.
у paccMoTpeHHoro выше поляризованноrо реле неподвижные
контакты были расположены по обе стороны неЙтральноЙ линии и
на равном расстоянии от нее. Такая настройка контактов назы-
вается н е Й т р а л ь Н О Й. Особенностью неЙтральноЙ настроЙки
контактов является то, что при снятии рабочеrо напряжения якорь
реле остается в том же положении, в которое перемеСТИJ!СЯ при по-
даче этоrо напряжения, и что для переключения контактов реле
необходимо подать на ero обмотку напряжение обратноЙ поляр-
ности.
3.8. ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ РЕЛЕ
О Поляризо анные реле работают на электромаrнитном П р ин-
ципе. тличительнои особенностыо их явля ется
Р е е " то, что на яко р ь
. ,л , деиствуlOТ два независимых маrнитных потока' п "
Ф П , создаваемыЙ постоянным маrнитом, и рабочиЙ Ф оляризующи
током, проходящим по обмоткам реле Различа р, создаваемыи
ляризованных Р еле' Д и фф . '.. ют две системы по-
Н ..еренциальную и мостовую.
а рис. 3.53 оказан принцип деЙствия поляризованноrо еле
дифференциальнои системы. Реле состоит из постоянноrо маrни!а' l'
оздающеr.? поляризующ Й маrни!ныЙ поток Фп> электр маrнита ;2
,-,обмоткои 3, создающеи рабочии маrнитныЙ поток Ф 4
с укрепленными на нем ПОДВИжными I(онтактами 5 и р' якоря.
KOHTaI(TOB 6. неподвижных
При отсутствии тока в обмотке Р еле ( ClV ! рис 3 5 ') а)
но" " . .. о, В маrнит-
по окс те с лпе р , :1 e T место только поляризующиЙ маrнитныЙ
п' т м якорь реле установить в cTporo неЙтраль
ное положение, то ПОJ1ЯРИЗУЮЩИЙ маrнитныЙ поток будет разветв
ляться на две равные части, левую и правую, т. е.
Фп, прав == Фи, JleB === О,БФп.
В этом случае на якорь деЙствуют равные по величине но
ТИВоположно направленные силы притяжения к левому 'прав мО r
полюсам электромаrнита. Поскольку результирующая сила, дейсi-
:У ;а :о Р; л ;е::IО: равна нулю, то якорь будет оставаться
неб Н TaKO положение является неустоЙчивым. Достаточно
смеща несимметрии . воздушных зазорах или внешнеrо толчка,
ни;ны к О Ьп а:еитралыюrо положения, как равенство м 31'-
воздеЙствующих на як р мьи левом зазора в х, а следовательно, и сил,
, нарушится. результате якорь притя-
I o:ObMJ П ( олюс у электромаrнита, сила притяжения к которому
е например, к левому на рис. 3.53, б).
5
4Jfp
Фп,лев=1/ 2Ф п ; 't Фп,праJ=1/ 2Ф п
2
+
Фп,Ае8 Фраi5 I ФП,ПfX!В
;+;/ра5 8)
Рис. 3.53. ПРИНЦИП YCTpoiicIBa и действия ПОЛЯ Р ИЗ0ванноrо
96 реле
4 БеРl<ОВПЧ М. А. и др.
97
Наибольшее распространение получили в релейной .защите оля
ризованные peJle мостовоЙ системы типов: P -4 с неи:ра.;ьнои на-
стройкоЙ контактов, РП-5 с трехпозиционнои настроикои и РП-7
с настройкой «на преобладание». Устройство по яризованноrо реле
типа РП показано на рис. 3.55 и внешний вид на рис. 3.56.
Широкое применение поляризованные реле получили блаrодаря
их высокой чувствительности и быстродействию. Вследствие Toro,
что усилие на якоре создается как постоянным маrнитом, так и элек-
тромаrнитом, реле потребляет при срабатывании небольшую мощ-
ность. Так, реле РП-4 и РП-5 имеют мощность срабатывания 0,01
0,15 мВт, реле РП-7 0,l5 1 мВт. Время срабатывания составляет
у реле РП-4 и РП-7 порядка 5 мс (0,005 с) и у реле РП-5 10 15 мс.
Поляризованные реле имеют весьма высокую кратность терми-
ческой стойкости, составляющую 20 50 против примерно 1,5 у
электромаrнитных ре.lе постоянноrо тока.
Блаrодаря высокой чувствительности и малому потреблению
поляризованные реле широко применяются для выполнения чув-
ствительных реле тока, напряжения, мощности и друrих с включе-
нием через выпрямители. В зависимости от требований к характе-
ристикам реле и условий работы используются различные схемы
выпрямления. Наиболее широкое распространение получила схема
ДВУХПOJIупериодноrо выпрямления (см. рис. 3.17).
3.9.ПРИI-ЩИП ДЕЙСТВИЯ мдrНИТОЭЛЕКТРИЧЕскоrо РЕЛЕ
Маrнитоэлектрическое реле (рис. 3.57) состоит из непод-
вижной части включающей в себя постоянный маrнит 1, стальной
цилиндр 2, y op 3 и неподвижНЫЙ контакт !' и подвижной части,
которая выполнена в виде рамки с обмоткои 5 и подвижным кон-
тактом б на общеЙ оси. При отсутствии тока в об 1Отке рамка под
влиянием противодействующих ПРУЖИII находится в исходном ПОJIО-
жении. Эти пружины используются одновременно как токоподводы
а)
'FO
I
'
Рис. 3.55. Устройство поляризованноrо реле
мостовой системы типа РП:
1 постоянНый маrнит; 2 рабочая обмотка; 3
9лектромаrиит; 4 якорь; 5 подвижиые кон-
'l'aKTbl; 6 неподвижные контакты; 7 винты;
8 полюсные наконечиики; 9 рамка; 10
пружина; 11 надставка якоря; 12 реrулиро-
вочные винты; 13 фарФоровая или керамиче-
ская колодка; 14 винты; 15 изоляционные
стержии
б)
е)
Рис. 3.54. Виды настройки контактов поляризованных реле:
а неi1тральиая; б с преобладанием; в трехпозиционная
Применяется также друrая настройка контактов «на преобла-
дание». Для этоrо один из контактов, например правый (рис. 3.54, б),
выдвиrается за неЙтральную ЛИнию. При такой настройке левый
зазор между якорем и полюсом электромаrнита всеrда меньше пра-
Boro и, следовательно, Ф п , лев> Ф п . прав' Поэтому при снятии
рабочеrо напряжения якорь реле будет всеrда возвращаться к ле-
вому полюсу.
На рис. 3.54, в показана еще одна так называемая трехпози-
ционная настройка контактов: при подаче напряжения одной поляр-
Ности замыкается один контакт, друrоЙ полярности друrоЙ кон-
такт, а при снятии напря-
жения якорь возвращается
пружиноЙ в неЙтральное
положение.
7
9 IH/ 8
{j
6 j
14 5
9 13
3 8 4
11 7 7
2
IS
98
Рис. 3.56. Внешний вид поля-
РИЗ0ванноrо реле типа РП-7
1 обмотки; 2 неподвижиые
коитакты; 3 якорь; 4 электро-
маI'НИТ; 5 полюсные наконечники;
6 рамка; 7 коитактные пружи.
НЫ с ПОДВИЖНЫМИ коНтактами; 8 .......
керамическая колодка
Рис. 3.57. Принцип деЙствия маrнитоэлектрическоrо реле
4"
99
к обмотке рамки и подвижноС'.1У контакту. При подаче в обмотку по.
стоянноrо тока возникают силы взаимодействия между током в рамке
и маrнитным полем постоянноrо маrнита, под влиянием которых соз-
дается вращающий момент на оси рамки, с которой скреплен под-
вижныЙ контакт реле.
Направление поворота рамки зависит от направления тока
в ее обмотке. При одном определенном направлении тока рамка
поворачивается в сторону замыкания подвижноrо контакта 6 и
неПОДВИЖllоrо контакта 4, а при обратном в сторону заклини-
вания, и реле таким образом срабатывает только при определен-
ной полярности тока в ero обмотке.
Маrнитоэлектрические реле MorYT применяться для работы только
на постоянном токе. При подаче переменноrо тока реле работать не
будет. При необходимости использования lI!аrнитоэлектрических
реле в цепях переменноrо тока они включаются через выпрямители.
Общим выражением для вращающеrо момента маrнитоэлектри-
ческоrо реле является
М вр == kBI, (3.15)
[де k коэффициент пропорциональности, зависящий от rеометри-
ческих размеров и числа витков обмотки рамки; В маrнитная
индукция в воздушном зазоре; 1 ток в обмотке рамки реле.
Отличительной особенностью маrнитоэлектрических реле яв-
ляется их высокая чувствительность; мощность, потребляемая peJ!e
при срабатывании, составляет примерно 10 6 Вт. Время срабаты-
вания реле O,05 O,1 с.
В процессе эксплуатации выя вились серьезные недостатки Mar-
нитоэлектрических реле. Обнаружилась, например, возможность за-
стревания подвижной части реле из-за корродирования меташJИЧ('-
ских деталеЙ внутри кожуха реле. Были С,'1учаи повреждения изо-
ляции этих реле. У маПШТОЭJIектрических peJJe мала коммутацион-
ная способность контактов, особенно ухудшаемая тем, что пр!]
малом тормозном токе возвратныЙ момент незначителен. Большю!
недостатком является невозможность восстановительноrо ремонта.
По этим причинам в новых панелях защит в качестве исполни-
тельных opraHoB схем сравнения применяется нуль-индикатор,
разработанный на основе полупроводниковых приборов.
r l
I ОВ I 8ыходной. олок I
J 15B I
I +5В I
i R3/ I
I I
J R1 RЧ I
1 I
1 I
1 Вход I
I I
J I
I I
I С1 R3 2 I R7 R8 I
I I I
L
Рис. 3.58. Принципиальная схема нуль-индикатора устройства Д3-2
ложных по знаку значениЙ Е(+) или E( ). Значение ЕС+! соответствует
условию, коrда на входе нуль-индикатора тормозной сиrнал пре-
вышает Р абочий Е :> Е р ' а значение E( J коrда рабочий сиrнал
т ,
превышает тормозной Ер > Е т . Резисторами R3 и R3 задается 110-
por чувствительности нуль-индикатора.
Через резистор R2 осуществляется заряд конденсатора С2 то-
ком, полярность KOToporo определяется полярностью сиrнала на
выходе А1. Диоды VD1, VD2 служат для оrраничения уровня за-
ряда конденсатора. Микросхема А2 по цепи обратноЙ связи R6
имеет заданныЙ отрицательный потенциал срабатывания и с, р, А 2'
При достижении потенциалом на конденсаторе С2 значения этоrо
напряжения отрицательная полярность напряжения на выходе ми-
кросхемы А2 изменяется на положительную. При этом по цепи об-
Е
Е
t
3.10. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ НУЛЬ-ИНДИКАТОРА
На рис. 3.58 приведена принципиальная схема, а на
рис. 3.59 BpeMeHHbIe диаrраммы, поясняющие работу нуль-ин-
дикатора, примененноrо в комплектном устройстве дистанционноЙ
защиты типа ДЗ-2. Принцип действия нуль-индикатора основан на
сопоставлении длительностей рабочеrо и тормозноrо сиrналов на
выходе полупроводниковой схемы сравнения (см. 7.6). В нуль-
индикаторе использованы две микроэлектронные схемы (операциои-
ные усилители), конденсаторы, резисторы и друrие элементы.
В зависимости от сиrнала на входе микросхемы А1 сиrнал на ее
выходе имеет одно из двух одинаковых по величине и противопо-
100
t
Е Ем
Е Е(+)
Е(+)
t
Е Н ЕНI
Е Е
t
t
и с ,р,А2
Рис. 3.59. BpeMeHHbIe диаrраммы работы нуль-индикатора
101
ратной связи (через резистор Rб) знак опорноrо напряжения на
входе А2 изменяется на положительный, что обеспечивает надежное
удерживание микросхемы А2 в состоянии после срабатывания даже
при последующем некотором уменьшении отрицательноrо потенциала
на друrом ее входе. Этим создается «релейный эффект» работы А2:
дЛЯ возврата схемы в исходное состояние сиrнал на входе А2 дол-
жен стать меньше напряжения возврата микросхемы. Положитель-
ный потенциал на выходе А2 через диод VD3 отпирает триод Т вы-
ходноrо блока, блаrодаря чему срабатывает ИСПО.ТIНительное реле KL
Нуль-индикатора. Это реле, изrотовленное по типу реле РП-13,
имеет надежную и достаточно мощную контактную систему. Цепи
нуль-индикатора и исполнительное реле питаются от специальноrо
блока питания.
с
KV
.........
[1
Х(К)
А (Н)
KV
rлава четвертая
Рис. 4.1. Устройство и схема включе-
.ЕИЯ трансформатора напряжения
Рис. 4.2. Маркировка (обозначение)
выводов обмоток трансформатора на-
пряжения
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ.
ФИЛЬТРЫ СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ
4.1. НАЗНАЧЕНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
обмотки, индуктирует в ней ЭДС Е, которая при разомкнутой вто.
ричной обмотке (холостой ход ТН) равна напряжению на ее зажи-
мах U ZX '
Напряжение U ZX во столько раз меньше первичноrо напряже-
ния и 1 , во сколько раз число витков вторичной обмотки Ш2 меньше
ЧИС.lа витков первичной обмотки Шl:
и 1 2
u 2Х W2 .
Отношение чисе.1J витков обмоток называется коэффициентом
трансформации и обозначается Ки:
Ки == Шl/ Ш 2'
Введя такое обозначение, можно написать:
.!!..L== Ки. (4.1)
и 2Х
ЕС.1JИ ко вторичной обмотке ТН подключена наrрузка в виде
реле и приборов, то напряжение на ее зажимах и 2 будет меньшеuЭДС
на величину падения напряжения в сопротивлении вторичнои об-
мотки. Однако поскольку это падение напряжения невелико, оно
не учитывается и пересчет первичноrо напряжения на вторичное
производится по формулам:
и 1 == и 2 к и ; и 2 == U1/Ku. (4.2)
На паспортах ТН их коэффициенты трансформации указываются
дробью, в числителе которой номинальное первичное напряже-
ние, а в знаменателе вторичное. Так, например, надпись на пас-
порте 6000/100 означает, что данный ТН предназначен для установки
в сети с номинальным напряжением 6000 В и имеет коэффициент
трансформации 60.
Трансформаторы напряжения для сетей напряжением вь!ше
35 кВ изrотовляются с двумя вторичными обмотками: основнои и
103
Включение измерительных приборов и реле в установках
BbIcoKoro напряжения переменноrо тока производится обычно через
измерительные т р а н с фор м а т о р ы н а п р я ж е н и я для
измерения напряжения и т р а н с фор м а т о рыт о к а для
измерения тока [1, 2, 21 25]. Назначение измерительных транс-
форматоров состоит в том, чтобы изолировать измерительные при-
боры и реле от цепей BbIcoKoro напряжения и уменьшить напря-
жение (тысячи вольт) и токи (сотни и тысячи ампер) до величин,
удобных для измерения. В СССР трансформаторы напряжения
изrотовляются с номинальным вторичным напряжением 100 В,
а трансформаторы тока с номинальным вторичным током 5 и 1 А.
4.2. ТРАНСФОРМАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ
. Трансформатор напряжения (ТН) по принципу действия
и конструктивному выполнению аналоrичен силовому трансфор-
матору. Как показано на рис. 4.1, трансформатор напряжения TV
состоит из стальноrо сердечника (маrнитопровода) С, собранноrо
из тонких пластин трансформаторной стали, и двух обмоток
первичной и вторичной, изолированных друr от друrа и от сердеч-
ника.
Первичная обмотка W 1 , имеющая большое число витков (несколько
тысяч) TOHKoro ПрОБода, включается непосредственно в сеть BЫ
cOKoro напряжения, а к вторичной обмотке Ш2, имеющей меньшее
количество витков (несколько сотен), подключаются параллельно
реле и измерительные приборы. Под воздействием напряжения сети
по первичной обмотке проходит ток, создающий в сердечнике пере-
менный маrнитный поток Ф, который, пересекая витки вторичной
102
11] m ' х АХ А Х А ХА Х АХ
I' "rh)r tr1x I' " I :
a 17 a 17 c a b, c 1: ) с N a b , c . ) с
а) о) 8 2
Рис. 4.3. Схемы соединения обмоток однофазных трансформаторов напряжения
с одной вторичной обмоткой
На рис. 4.3, б приведена схема соединения двух ТН в о т к р ы
ты Й т р е у r о л ь н и к, или в н е п о л н у ю з в е з Д у. Эта
схема, получившая широкое распространение, применяется, коrда
для защиты или измерениЙ нужно иметь два или три междуфазных
напр яжения.
На рис. 4.3, в приведена схема соединения трех ТН в з в е з Д у.
Эта схема также получила широкое распространение и применяется,
коrда для защиты или измерениЙ нужны фазные напряжения или же
фазные и междуфазные напряжения одновременно.
На рис. 4.3, с приведена схеМа соединения трех ТН т р е у r о л ь
н и к з В е з Д а. Эта схема обеспечивает повышенное напряжение
на вторичноЙ стороне, равное И 1/3 ИНОМ 173 В. Такая схема,
в частности, используется для питания электромаrнитных коррек-
торов напряжения устроЙств автоматическоrо реrулирования воз
буждения [енераторов.
. На рис. 4.4 представлена схема соединения трансформаторов
напряжения, имеющих две вторичные обмотки. Первичные и BTO
ричные основные обмотки соединены в звезду, т. е. так же, как
в рассмотренноЙ выше схеме на рис. 4.3, в. Дополнительные вторич
ные обмотки соединены в схему раз о м к н у т о r о т р е у r о л ь -
н и к а (на с у м м у фазных напряжениЙ). Такое соединение при
меняется для получения напряжения нулевоЙ последовательности
(см. 4.7), необходимоrо для включения реле напряжения и реле
направления мощности защиты от однофазных К3 в сети с зазем-
ленными нулевыми точками трансформаторов и для сиrнализации
при однофазных замыканиях на землю в сети с изолированными
нулевыми точками трансформаторов. Как известно, сумма трех
фазных напряжениЙ в нормаль- С
ном режиме, а также при двух- В'
и трехфазных К3 равна нулю. А
Поэтому в указанных условиях
А\А A B АС
xUЬ TV
ХА ХА
дополнительноЙ. На табличках таких ТН коэффициент трансформа-
ции указывается двоЙноЙ дробью, например: 110 000/y3/100/y3/100
Эта запись обозначает, что коэффициент данноrо ТН на основноЙ
обмотке равен 1100, а на дополнительноЙ 1100/УЗ.
ДЛЯ правильноrо соединения между собоЙ вторичных обмоток ТН
и правильноrо подключения к ним реле направления мощности,
ваттметров и счетчиков заводы-изrотовители обозначают (марки
руют) выводные зажимы обмоток определенным образом: начало
первичноЙ обмотки А, конец Х; начало основноЙ вторичноЙ
обмотки а, конец х; начало дополнительноЙ вторичноЙ об
мотки ад, конец Х д '
При включении однофазных ТН на фазные напряжения начала
первичных обмоток присоединяются к фазам, а концы соединяются
вместе, образуя нулевую точку. При включении ТН на междуфаз
ные напряжения начала их первичных обмоток подключаются к Ha
чальным фазам в порядке их электрическоrо чередования. Так,
например, на рис. 4.3, б показана схема подключения двух ТН на
междуфазные напряжения АВ иве.
При маркировке выводов вторичных обмоток трансформатора
напряжения за начало а принимается тот вывод, из KOToporo ток
выходит в то время, коrда в первичноЙ обмотке ток проходит от Ha
чала А к концу Х. Иными словами, если на первичноЙ стороне ток
входит в начало обмотки А, то однополярным выводом, т. е. началом
вторичноЙ обмотки а, будет ее вывод, из KOToporo в этот момент ток
выходит. При маркировке обмоток по такому правилу направление
тока в реле, как показано на рис. 4.2, при включении реле через ТН
останется таким же, как и при включении реле непосредственно
в сеть.
Трансформаторы напряжения бывают трехфазные и однофазные.
Последние в зависимости от назначения соединяются между собоЙ
в различные схемы. На рис. 4.3 и 4.4 приведены основные схемы
соеДИНения обмоток однофазных ТН.
На РИG. 4.3, а дана схема включения одноrо ТН на междуфаз-
ное напряжение. Эта схема применяется, коrда для защиты или изме.
рений достаточно одноrо междуфазноrо напряжения.
104
11
х
7V
а
а Ь
02
01
а
ь
с
N
02
Рис. 4.4. Схема соединений обмоток
трансформатора напряжения с двумя
вторичными обмотками
Рис. 4.5. Схема соединений обмоток
трехфазноrо трансформатора напряже-
ния с дополнительной обмоткой, рас-
положенной на крайних стержнях
105
напряжение между точками 01 02 на рис. 4.4 равно нулю (практи-
чески между этими точками имеется небольшое напряжение 0,5
2 В, которое называется н а п р я ж е н и е м н е б а л а н с а).
При однофазном КЗ в сети с заземленными нулевыми точка:"ли
трансформаторов (сети 1]0 кВ и выше) фазное напряжение повреж-
денной фазы становится равным нулю, а rеометрическая сумма фаз:
ных напряжений двух неповрежденных фаз оказывается равнои
фазному напряжению. В сети с изолированными нулевыми ТОЧI<;jМИ
трансформаторов (сети 35 кВ и ниже) при однофазных замыканиях
на землю напряжения неповрежденных фаз относительно земли
становятся равными междуфазному напряжению, а их rеометри-
ческая сумма оказывается равной YTpoeHHO 1Y фазному наПРЯЖЕНИЮ.
Для Toro чтобы в последнем случае напряжение на реле не пре-
восходило номинальноrо значения, paBHoro 100 В, У ТН, предназна-
ченных для сетей, работающих с изолированными НУ.'Iевыми точ-
ками трансформаторов, вторичные дополнительные обмотки, соеДli:
няемые в схему разомкнутоrо треуrольника, имеют увеличенныи
в 3 раза коэффициент трансформации, например 6000/]00/3.
Напряжение нулевой последовательности может быть также
получено от специальных обмоток трехфазных ТН. В конструкци ,
показанной на рис. 4.5, специальные обмотки расположены на краи-
них стержнях пятистержневоrо сердечника и соединены между собой
последовательно. В нормальном режиме, а также при двух- и трех-
фазных КЗ, коrда сумма фазных напряжений равна нулю, маrнит-
ный поток в крайних стержнях отсутствует, и поэтому напряжения
на специальных обмотках нет. При однофазных КЗ или замыканиях
на землю сумма фазных напряжений не равна нулю. Поэтому Mar-
нитный поток замыкается по крайним стержням и индуктирует
напряжение на специальных обмотках. В друrой конструкuии,
показанной на рис. 4.6, имеются дополнительные вторичные обмотки,
расположенные на основных стержнях и соединенные в схему ра-
зомкнутоrо треуrольника.
При включении первичных обмоток ТН на фазные напряжения
они соединяются в звезду, нулевая точка которой обязательно
соединяется с землей (заземляется), как показано на рис. 4.3, в,
4.4 4.6. Заземление первичных обмоток необходимо для Toro,
чтобы при однофазных К3 или замыканиях на землю в сети, [де
установлен ТН, ре.'1е и приборы, включенные на ero вторичную
обмотку, правильно измеряли напряжение фаз относительно земли.
Вторичные обмотки ТН подлежат обязательному заземлению
независимо от схемы их соединений. Это заземление является за-
щитным, обеспечивающим безопасность персонала при попадании
BbIcoKoro напряжения во вторичные цепи. Обычно заземляется нуле-
вая точка звезды (рис. 4.3, в и С?) или ОДИН из фазных ПРОВОДОВ
(рис. 4.3, а и б, 4.4). В проводах, соединяющих точку заземления
с обмотками ТН, не должно быть коммутационных и защитных ап-
паратов (рубильников, переключателей, автоматических вьшлю-
чателей, предохранителей и т. д.). Сечение заземляющеrо провода
должно быть не менее 4 мм 2 (по меди) [26 J. Заземление допускается
106
Рис. 4.6. Схема соединений обмоток трехфазноrо
пятистержневоrо трансформатора напряжения с до-
полнительноЙ сбмоткой, расположенной на основ-
ных стержнях
11
выполнять через пробивной предохрани-
Te.'IЬ, что, в частности, рекомендуется
ПУЭ дЛЯ ТН, питающих (теративные
цепи релейной защиты и автоматики. TV
Первичные обмотки тв до 35 кВ под-
ключаются к сети черсз предохранитсли
BbJcoKoro напряжения и оrраничивающие
сопротивления (R o на рис. 4. ]). Назна-
чением этих предохранителей является
быстрое отключение от сети поврежден- 01 а Ь с N Oz
Horo ТН. Оrраничивающие сопротивле-
ния устанавливаются для снижения тока КЗ, если отключающая
способность предохранителей недостаточна. В тех случаях, коrда
возникновение КЗ в цепи первичной обмотки маловероятно или
последствия TaKoro К.3 не представляют особой опасности для
электроснабжения потребителей, предохранители на стороне ВН
ТН MorYT не устанавливаться.
Для защиты обмоток ТН от длительноrо прохождения тока КЗ
при повреждениях во вторичных цепях устанавливаются предохра-
нители низкоrо напряжения или автоматические выключатели.
Конструкuии предохранителей и автоматических выключателей
должны быть надежными, ИСКJIючаЮЩIШИ обрывы, потерю контакта
и друrие повреждения, приводящие к исчезновению напряжения
в цепях защиты. Предохранители MorYT устанавливаться только
в цепях ТН, не питающих быстродействующих релейных защит,
которые MorYT неправильно сработать при нарушении испраВНОСТlI
цепей напряжения. При наличии таких устройств для защиты ТН
должны применяться автоматические выключатели.
Предохранители или <:втоматичеСКllе выключатели должны вклю-
чаться во все незаземленные провода вторичных uепей ТН. Исклю-
чение составляет лишь uепь ЗU о , в которую защитные аппараты
ДОЛЖНЫ включаться только на ТН, работающих в сетях с изолиро-
ванной нейтралью. Вторичные uепи двухобмоточных ТН и соеди-
ненные в звезду основные обмотки трехобмоточных ТН должны
защищаться трехполюсными автоматическими выключателями
с электромаrнитными и тепловыми расuепите.'1ЯМИ. Основные и до-
полнительные обмотки трехобмоточных ТН должны защищаться
отдельными автоматическими выключателями.
Предохранители и автоматические выключатели должны быть
выбраны с учетом отстройки от максимальноrо тока наrрузки, кото-
рый может через них проходить. Наrрузка ТН определяется по дан-
ным о потреблении отдельных реле и приборов, подключенных
к uепям напряжения. При этом потребление отдельных реле, при-
боров и устройств определяются измерением. Потребление аппа-
ратуры, выраженное в волы-амперах, приводится к расчетному
107
напряжению U расч : 100 В для наrрузки, включенной на между-
фазное напряжение; 100/У3 на фазное. Пересчет потребления
на расчетное напряжение Sрасч производится по выражению
5 ( Uрасч ) 25
расч == И и,
(4.3)
ТН допускаются следующие упрощения: не учитывается индуктив-
ное сопротивление вторичных цепей, питающихся от ТН; и активное
сопротивление обмоток ТН (кроме емкостных делителей напряже-
ния НДЕ). Значения токов КЗ при этом получаются завышенными
на 5 10 %, что не вносит существенных поrрешностей.
Максимальный ток, отключаемый автоматическим выключателем
или предохранителем, определяется при трехфазном КЗ на выводах
ТН. При соединении обмоток ТН в открытый треуrольник ток
в фазах а и с (см. рис. 4.3, б), в которые включается аппарат защиты,
равен:
rде 5и потребление, заданное при напряжении и.
Если известно только сопротивление реле или прибора, то потреб-
ление определяется по выражению
5 расч == U асч/Z. (4.4)
HarpY3Ka наиболее наrруженной фазы вторичных обмоток транс-
форматоров напряжения, соединенных в звезду, определяется по
выражению
5 н ,ф == J у ю + к + 1 + 5 ф , (4.5)
rде К === 51/52; 51 и 52 две наибольшие И3 трех междуфазных
HarpY30K; 5 ф наибольшая фазная HarpY3Ka. При отсутствии
HarpY30K, включенных на фазные напряжения, 5 ф === о.
Для ТН, соединенных по схеме pa30MKHYToro треуrольника,
Harpy3Ka также определяется по выражению (4.5). Наиболее широкое
распространение для защиты трансформаторов напряжения полу-
чили автоматические выключатели А50 с электромаrнитным и теп-
ловым расцепителями. Уставки срабатывания расцепителей авто-
матических выключателей, устанавливаемых в цепях основных об-
моток, выбираются соrласно выражениям (2.11) (2.14). При этом
необходимо также принимать во внимание следующие особенности.
Для электромаrнитных трансформаторов напряжения типа НКФ,
подключенных к линиям электропередачи BbIcoKoro и cBepxBbIcoKoro
напряжения, должна учитываться необходимость отстройки уставки
электромаrнитноrо расцепителя от бросков eMKocTHoro тока, возни-
кающих при снятии напряжения с линии. Как показывает опыт
эксплуатации, эти токи, замыкающиеся по вторичным цепям напря-
жения дистанционных и направленных защит, MorYT достиrать
50 60 А:
/ уст == k П / 2 емК! (4.6)
rде k R === 1,3.
Значение eMKocTHoro тока /2емн И надежность отстройки расце-
пителя проверяются экспериментально.
Номинальный ток неселективноrо автоматическоrо вык" юча-
теля, устанавливаемоrо в цепи удаленных наrрузок, рекомендуется
принимать 2,5 А. Номинальный ток автоматическоrо выключателя,
устанавливаемоrо в проводах и, Ф дополнительных обмоток ТН,
соединенных по схеме pa30MKHYToro треуrольника (см. рис. 4.4),
также принимается равным 2,5 А.
Выбранные автоматические выключатели и предохранители про-
веряются по максимальному (отключаемому) и минимальному (для
оценки чувствительности) т(шам КЗ. При расчете токов К3 в Ilепях
108
/(3) == 100/Z]{,
rде ZH сопротивление ТВ, определяемое по выражению
Ток в фазе Ь при этом больше в -,/з раз.
При схеме соединения обмоток ТН звезда зда:
/(3) == U Ф ,
Vз ZH
rде U мф номинальное междуфазное напряжение, равное в боль-
шинстве случаев 100 В.
Минимальный ток КЗ дЛЯ проверки чувствительности защит-
ных аппаратов рассчитывается при повреждении в наиболее уда-
ленной точке вторичных цепей. При соединении вторичных обмоток
ТН по схеме звезда с выведенной нейтралью (см. рис. 4.3, в) мини-
мальное значение тока будет при однофазном КЗ:
/(1)== IООVЗ (4.9)
у/ Z + (.2; R пр + .2;RN. по)2 ,
(4.7)
(1.33) .
(4.8)
rде 'L.R пр и '22RN, пр суммарные значения активных сопротивлений
проводов в фазе и в нейтральном проводе соответственно.
При друrих схемах соединения вторичных обмоток ТН (открытый
треуrольник, звезда звезда без нейтральноrо провода, разомк-
нутый треуrольник) минимальный ток будет при двухфазном КЗ:
/(2) == UмФ ( 4 10 )
2УZ +('22Rпр)2 .
ДЛЯ ТН типа НДЕ (см. ниже) минимальное значение тока КЗ
через автоматический выключатель, установленный в проводах u ф
(см. рис. 4.4) дополнительных обмоток, можно подсчитать по вы-
ражению
/(2) UмФ
2 (Z]{ + R пр ) ,
(4.11 )
а через автоматический выключатель в цепи основных обмоток
по выражению
/(1) == 100/VЗ-
Zн+( Rпр+ R"'.ПJ1)'
(4.12)
109
Однако из за насыщения
реактора L (см. рис. 4.9)
вычисление тока К3 по этим
выражениям с приемлемой
точностью может произво
диться лишь при токах в oc
новной И дополнительной
обмотках до 60 и 30 А COOT
ветственно. Если для обес
печения необходимой чувст-
вительности электромаrнит-
ных расцепителей (k ч 1,5)
токи должны быть больше указанных, их значения необходимо
уточнять измерением. Исчезновение напряжения от ТН вследствие
неисправности предохранителей или автоматических выключателей
воспринимается релейной защитой так же, как понижение напряже
ния при К3 в защищаемой сети, и приводит к ее неправильному
действию. Поэтому защиты, реаrирующие на понижение или исчез
новение напряжения, либо выполняются так, что отличают К3
в первичной сети от неисправности во вторичных цепях, либо
снабжаются специальными блокировками.
На рис. 4.7 приведена схема включения специальной блокировки,
предотвращающей ложное действие защиты при нарушении цепей
от трансформатора напряжения TV. Блокировка АКВ КРБ-ll co
стоит из трех конденсаторов С одинаковой емкости, реле напряже-
ния KVO и TOKOBoro реле КАО. Конденсаторы С соединены в звезду
для создания искусственной нулевой точки и включены на фазные
напряжения. В ПРОВОД, соединяющий нулевую точку конденсаторов
с нулевой точкой вторичной обмотки TV, включена обмотка реле
напряжения KVO, через размыкающий контакт KOToporo подается
оперативный ток на комплект защиты АК.
Цепь обмотки реле KVO проходит через размыкающий контакт
TOKoBoro реле КАО, обмотка KOToporo включена в нейтральный
ПРОВОД трансформаторов тока Т А, питающих комплект защиты АК
от междуфазных К3.
Нормально, коrда сумма фазных напряжений равна нулю,
напряжения нулевых точек звезды конденсаторов и вторичноЙ об-
мотки TV также равны нулю и поэтому ТОК в обмотке реле KVO
отсутствует. При переrорании одноrо или двух любых предохрани
'[елеЙ напряжение нулевоЙ точки звезды конденсаторов станет
равным сумме напряжений оставшихся фаз, а напряжение нулевой
точки звезды вторичной обмотки TV останется равным нулю. В ре-
sультате под воздействием напряжения, возникшеrо между нуле-
выми точками, через обмотку реле KVO пойдет ток и реле, сработав,
нижним контактом снимает оперативныЙ ток с комплекта защиты АК,
а верхним подает сиrнал. При переrорании предохранителеЙ всех
110
{ н
N
а
Ь
с
w J;U2нал
АК8 =.J I
: + l
1 KVO 11 I
I 11 I
'; 1 КАО 11 А!( I
1 1, I
I с" 1
, 11 1
J
Рис. 4.7. Схема включения блоки-
ровки от переrораIIИЯ предохрани-
телей
Таб.лица 4.1
Наименова- Допустимая Допустимая
ние класса ПСJrрсшность поrрешность ПО Область прнменения
в напряже-
Тuчноетн НИИ, % уrлу
0,2 ==0,2 == 10' Точные лабораторные измерения
0,5 ==0,5 ==20" Приборы учета электроэнерrии ( счет-
чики)
1,0 == 1,0 ==40' UЦитовые приборы
3,0 ==3,0 Не нсрмирует Контроль изоляции и друrие виды сиr
ся нализации. Цепи релейных защит
трех фаз блокировка рассматриваемоrо типа не раб т, что яв
ляется ее орrаническим недостатком.
При двухфазном К3 на землю на защищаемой линии симметрия
фазных напряжений. подводимых к звезде конденсаторов, нарушается
и блокировка может сработать и вывести защиту из действия. Для
предотвращения TaKoro неправильноrо действия блокировки преду-
смотрено токовое реле КАО, которое в рассматриваемом случае
срабатывает и, размыкая цепь обмотки реле I(VO, препятствует ero
срабатыванию.
Для сетей, работающих с изолированными нулевыми точками
трансформаторов, выпускается блокировка типа КРБ 12, работаю
щая на аналоrичном принципе (см. 4.7). Для сетей напряжением
500 кВ выпускается более сложная блокировка, действующая при
переrорании также и трех предохранителей [2].
· Трансформаторы напряжения имеют две поrрешности:
1) поrрешность в напряжении (или в коэффициенте трансфор
мации), под которой понимается отклонение действительноrо коэф
фициента трансформации от номинальноrо;
2) поrрешность по yr лу, под !<оторои понимается уrол сдвиrа
вторичноrо напряжения относительно пеРВИЧНОI'О.
В зависимости от поrрешностей ТН подразделяются на классы
точности. Допустимые поrрешности в зависимости от класса точ-
ности приведены в табл. 4.1. u
Один и тот же ТН в зависимости от наrрузки, подключеннои
к ero вторичной обмотке, может работать с различным классом
точности. Поэтому в каталоrах и паспортах на ТН указываются
два значения мощности: номинальная мощность в вольт амперах,
с которой ТН может работать в rарантированном классе точности,
и предельная мощность, с которой ТН может работать с допустимым
HarpeBoM обмоток. Предельная мощность ТН в несколько раз пре
вышает номинальную. Так, у ТН типа HOM 6 с коэффициентом транс-
формации 6000/100 для класса точности 1 номинальная мощность
составляет 50 В .А, а предельная 300 В .А.
Кроме рассмотренных выше основных поrрешностей, возникаю
щих при трансформации первичноrо напряжения на в::оричную
сторону, на работу релейной защиты и точность измерении ВЛИЯЮТ
также дополнительные поrрешности от падения напряжения в цепях
111
напряжения от ТН дО места установки панелей защиты или изме-
рений. Поэтому соrласно требованиям ПУЭ 127] сечение жил J{a-
белей должно выбираться так, чтобы падение напряжения в ука-
занных цепях не превышало: 3 % для релейной защиты; 2 %
для фиксирующих измерительных приборов; 1,5 % для щитовых
измерительных приборов; 0,25 0,5 % для счетчиков. Следует
заметить, что заземленные точки обмоток ТН, соединенных в звезду
и разомкнутый треуrольнИк, должны выводиться разными жилами.
Потери напряжения определяются по известным сопротивлениям
жил контрольных кабелей и значениям проходящих по ним токов
наrрузки:
l'
и 1 ("
{ Т ВЧ3
с1 ' ЦS
КВ; c:y L Jr
,ащит,: l :;\ [
L J ? С
Рис. 4.9. Схема eMKocTHoro делитеЛII
flапряжения типа НДЕ (ДЛЯ одной:
фазы)
". "'Н'
"'р а,
.-=
!!И === k 1 / 1 R 1 + k 2 / 2 R 2 + . .. + kn/nR n>
( 4.13)
Рис. 4.8. Принцип устройства емкост-
Horo делителя напряжения
4.3. ЕМКОСТНЫЕ ДЕЛИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ
Кроме рассмотренных выше электромаrнитных трансфор-
маторов напряжения все более широкое применение находят ем-
костные делители напряжения. Принцип действия eMKocTHoro дели-
теля напряжения (рис. 4.8) заключается в следующем. Если между
проводом линии электропередачи и землей включить несколько
последовательно соединенных конденсаторов, то напряжение линии
относительно земли (фазное напряжение) распределится между кон-
денсаторами обратно пропорuионально их емкости: на конденсаторы
с меньшей емкостью придется большее напряжение, а на конден-
саторы с большей емкостью меньшее.
Обычно емкость конденсаторов выбирается таким образом, чтобы
при номинальном фазном напряжении на линии И Ф напряжение на
нижнем конденсаторе С3 составляло ИЗ (0,05-70,1) И ф . Если
к конденсатору С3 подключить первичную обмотку трансформатора
напряжения TV, то напряжение на ero вторичной обмотке будет
пропорционально фазному напряжению ЛИНИИ.
На рис. 4.9 показана принципиальная схема еМКОСПЮI'О дели-
теля напряжения типа НДЕ-500, который устанавливается на линиях
электропередачи напряжением 500 кВ. Конденсатор С 1 соСтоит
из трех элементов типа СМР-166/iз-о,014 емкостью по 14000 пФ,
каждый из которых рассчитан на фазное напряжение 97 кВ. Кон-
денсатор отбора С2 типа OMP-15-0,107 имеет емкость 107000 пФ
и рассчитан на напряжение до 15 кВ.
Номинальное фазное напряжение в сети 500 кВ равно 290 кВ,
а допустимое напряжение на три элемента конденсатора Сl состав-
ляет 3.97 == 291 кВ. Суммарная емкость трех элементов конден-
112
сатора Сl равна 14000: 3 == 4660 пФ, а суммарная емкость кон-
денсаторов Сl и С2 составляет:
С с у м === 107000.4660 4500 пФ.
107 000 + 4660
Фазное напряжение линии распределится между конденсаторами
следующим образом:
И И yы === 290 4500 === 278 кВ ( 95 о/с)'
Сl Ф С 1 4660 О ,
И И С"УМ " 90 4500 12 В (5 0/ )
С 2 === Ф L 107 000 к 70 .
Обычно емкостные делители напряжения СОВ Jещаются с конден-
саторами связи высокочастотной защиты. Устройство отбора напря-
жения, подключаемое в точку А, состоит из следующих аппаратов:
разъединителя QS дЛЯ включения и отключения устройства отбора,
высокочастотноrо заrрацителя ВЧЗ дЛЯ запирания пути токам вы-
сокой частоты, аппаратов защиты, связи и телемеханики, дросселя L
для настройки контура отбора напряжения в резонанс с конден-
сатором С2 и TV с двумя вторичными обмотками. Одна обмотка
соединяется с обмотками друrих фаз в звезду, а вторая в разомк-
нутый треуrольник.
При настройке контура отбора напряжения в резонанс с кон-
денсатором С2 напряжение на вторичных обмотках в определенных
пределах не зависит от наrрузки.
Показанный на рис. 4.9 фильтр присоединения Z предназначен
для подключения высокочастотных постов защиты.
rде k 1 , k z , k n коэффициенты для пересчета фазноrо падения на-
пряжения на междуфазное (при питании наrрузки по трем фазам
k == уЗ, а при питании по двум жилам наrрузки, включенной на
междуфазное напряжение, k == 2).
Значения активных сопротивлений соответствующих участков
кабеля измеряются или определяются по формуле (1.22).
4.4 ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА
Устройство и принцип действия. Принципиальным отли-
чием трансформатора тока (ТТ) от трансформатора напряжения
является то, что ero первичная обмотка включается последовательно
в цепь измеряемоrо тока и, следовательно, через нее проходит весь
ток наrрузки или К3. Этот ток является дЛЯ ТТ при н у ж Д е н-
н ы м 11 проходит по ero первичной обмотке независимо от состоя-
113
фо == Ф1 Ф2'
(4.14)
Разделив все члены выражения
V'l Wl
/1 ==/2+/иам или
Ш2 Ш 2
Отношение витков W 2 /Ш 1 == К 1
Ц И е н т о м и н фор м а Ц и и.
Поскольку при значениях первичноrо тока, близких к номи
нальному, ток намаrничивания не превышает 0,5 3 % номиналь
Horo тока, то в этих условиях можно с некоторым приближением
считать l иам == О. Тоrда из выражения (4.16) следует:
== к l' (4. 17)
Cor ласно действующему стандарту отношение номиналыюrо пер
вичноrо тока к номинальному вторичному току называется номи
нальным коэффициентом трансформации. Номинальные коэффи-
циенты трансформации указываются на щитках ТТ, а также на схемах
в виде дроби, в числителе которой номинальный первичный ток,
а в знаменателе номинальный вторичный ток, например: 600/5
или 1000/1. Определение вторичноrо тока по известному первичному
и наоборот производится по номинальным коэффициентам TpaHC
формации в соответствии с формулами:
12 == /1/К 1 ; 11 == 1 2 /К 1 . (4.18)
Для правильноrо соединения ТТ между собой и правильноrо
подключения к ним реле направления мощности, ваттметров и счет-
чиков выводы обмоток ТТ обозначаются (маркируются) заводами-
изrотовителями следующим образом: начало первичной обмотки
Л 1 , начало вторичной обмотки 111; конец первичной обмотки Л 2 ,
конец вторичноЙ обмотки 112' При монтаже ТТ они обычно рас-
полаrаются так, чтобы начала первичных обмоток Л 1 были обра-
щены в сторону шин, а концы Л 2 В сторону защищаемоrо обо
рудования.
При маркировке обмоток ТТ за начало вторичной обмотки fl
принимается тот ее вывод, из KOToporo ток выходит, если в этот
момент в первичноЙ обмотке ток проходит от начала Н к концу К,
как показано на рис. 4.11. При включении реле КА по этому пра
вилу ток в реле, как показано на рис. 4.11, при включении ero через
ТТ сохраняет то же направление, что и при включении непосред-
ственно в первичную цепь.
Поrрешности трансформаторов тока. Коэффициент трансформа-
цИИ ТТ так же, как у ТН, не является cTporo постоянной величиной
и может из-за поrрешностей отличаться от номинальноrо значения.
Поrрешности ТТ зависят rлавным образом от кратности первичноrо
тока по отношению к номинальному току первичной обмотки и от
наrрузки, подключенной к вторичной обмотке. Классификация ТТ
по допустимым поrрешностям приведена в табл. 4.2.
Допустимые поrрешности, приведенные в табл. 4.2, соответствуют
uаrрузкам Вторичной обмотки, не превышающим номинальной,
при вторичном токе, не превышающем 120 % номинальноrо. При
115
(4.15б) на Ш 2 , получим:
1 1
/1 К1 == /2 + l иам К1 ' (4.16)
н азы в а е т с я к о э Ф Ф и
КА
Рис. 4.10. Устройство и схема включения
трансформаторов тока:
а с одннм сердечннком; б с двумя сердечни-
ками
Рис. 4.11. l'ilаркировка (обозначе-
ние) выводов обмоток трансформа-
торов тока
ния вторичной обмотки, т. е. от Toro, замкнута ли она на наrрузку,
закорочена или разомкнута [15, 21, 23 25].
Устройство и схема включения ТТ показаны на рис. 4.10. Так же
как ТН, ТТ состоит из стальноrо сердечника С и двух обмоток:
первичной (с числом витков Ш 1 ) и вторичноЙ (с числом витков ш 2 ).
Часто ТТ изrОТОВ.1ЯЮТСЯ с двумя и более сердечниками. В таких
конструкциях первичная обмотка является общей для всех сердеч-
ников (рис. 4.10, б). Первичная обмотка, выполняемая толстым
проводом, имеет несколько витков и включается последовательно
в цепь Toro элемента, в котором производится измерение тока,
или защита KOToporo осуществляется. К вторичноЙ обмотке, выпол
няемой проводом меньшеrо сечения и имеющей большое число вит-
ков, подключаются последовательно соединенные реле и приборы.
Ток, проходящиЙ по первичноЙ обмотке ТТ, называется первич
ным и обозначается 11, а ток во вторичноЙ обмотке называется BTO
ричным и обозначается 12' Ток 11 создает в сердечнике ТТ маrнит
ный поток Ф1' который, пересекая витки вторичноЙ обмотки, индук-
тирует в ней вторичныЙ ток 12, также создающий в сердечнике Mar-
нитныЙ поток Ф2, но направленный противоположно маrнитному
потоку Ф1' Результирующий маrнитныЙ поток в сердечнике равен
разности
Маrнитный поток зависит не только от значения создающеrо
ero тока, но и от количества витков обмотки, по которой этот ток
проходит. Произведение тока на число витков F == lш называется
м а r н и т о Д в и ж у щей с и л о й и выражается в амперах (А).
Поэтому выражение (4.14) можно заменить выражением
РО == Р 1 Р 2 (4.15а)
или
1 0 Ш 1 == l 1 ш 1 12ш2, (4.156)
rде 10 ток намаrничивания, являющийся частью первичноrо тока,
обеспечивает результирующий маrнитныЙ поток в сердечнике (в даль-
нейшем обозначается l иам ); ш 1 , Ш2 число витков первичной и
вторичной обмоток.
114
Т а б л и ц а 4.2
наимеиова- I Допустимая I Допустимая I
ине класса поrрешность поrрешность по
точности в токе. % уrлу
Область примеиеиия
,;,"""
l!1 /z
Н ......... ,.. ................
'\
I
ZH rIz
I 17 Z"aM К I
r: 1
+11
ф
0,2 :!: 0,2 :!: 10'
0,5 :!: 0,5 :!: 40'
1,0 :!: 1,0 :!: 80'
З,О :!: З,О Не нормирует-
ся
Д Не нормируется
Точные лабораторные измерения
Приборы учета электроэнерrии (счет-
чики)
Все типы защит и щитовые при-
боры
Токовые защиты и амперметры
к
Специа.%ные для дифференциальноЙ
защиты
Рис. 4.12. Схема замещения трансфор-
мат{)ра тока
Рис. 4.1З. Упрощенная векторная дна.
[рамма трансформатора тока
весь ток I HaM , ПРОХОДЯЩИЙ ПО этой ветви, т о к о м н а м а r -
н и ч и в а н и я.
Таким образом, схема замещения показывает, что во вторичную
обмотку ТТ поступает не весь трансформированный первичный ток,
равный 1/ K J , а ero часть, и что, следовательно, процесс трансфор
мации происходит с поrрешностями.
На рис. 4.13 приведена упрощенная векторная диаrрамма ТТ,
из которой видно, что вектор вторичноrо тока 12 меньше значения
первичноrо тока, деленноrо на коэффициент трансформации 11/ KJ,
на величину 111 и сдвинут относительно Hero на уrол 8.
Таким образом, соотношение значений первичноrо и вторичноrо
токов в действительности имеет вид:
i i 1 i наи (4.19)
2 К/ .
Различают следующие виды поrрешностей ТТ.
Т о к о в а я п о r реш н о с т ь, или поrрешность в коэф-
фициенте трансформации, определяется как арифметическая раз.
ность первичноrо тока, поделенноrо на номинальный коэффициент
трансформации 1/ К/, и измеренноrо (действительноrо) вторичноrо
тока 12 (отрезок 111 на диаrрамме рис. 4.13):
М === : 12' (4.20)
Токовая поrрешность, %,
м
f === /l/ К / 100. (4.21)
У r л о в а я п о r реш н о с т ь определяется как уrол 8
сдвиrа веКlОра вторичноrо тока i 2 относительно вектора первичноrо
10ка i 1 (см. рис. 4.13) и считается положительной, коrда i 2 опере-
жаеl i l'
О Т Н О С И Т е л ь н ы й т о к н а м а r н и ч и в а н и я опре-
ДЕ'Jlяется как выраженное в процентах отношение численноrо зна-
чения вторичноrо тока намаrничивания 1 нам к первичному току 11/ К/,
I пащ === :l K 100, (4.22)
117
увеличении наrрузки или тока выше указанных значений поrреш-
ность возрастает и ТТ переходит в друrой класс точности.
Требования к работе ТТ, питающих защиту, существенно отли-
чаются от требований к ТТ, питающим измерительные приборы.
Если ТТ, питающие измерительные приборы, должны работать
точно в пределах cBoero класса при токах наrрузки, близких к их
номинальному току, то ТТ, питающие релейную защиту, должны
работать с достаточной точностью при про хождении токов К3,
значительно превышающих номинальный ток ТТ.
Правила устройств электроустановок [27] требуют, чтобы ТТ,
предназначенные для питания релейной защиты, имели поrрешность,
как правило, не более 10 %. Большая поrрешность допускается
в отдельных случаях, коrда это не приводит к неправильным дей-
ствиям релейной защиты. Поrрешности возникают вследствие Toro,
что действительный процесс трансформации в ТТ происходит с за-
тратой мощности, которая расходуется на создание в сердечнике
маrнитноrо потока, перемаrничивание стали сердечника (rистерезис),
потери от вихревых токов, HarpeB обмоток.
Процесс трансформации тока хорошо иллюстрируется схемой
замещения ТТ, приведенной на рис. 4.12. На этой схеме Z1 и Z2
сопротивления первичной и вторичной обмоток, а ZHaM сопро-
тивление ветви намаrничивания, которое характеризует указанные
выше потери мощности.
Из схемы замещения видно, что первичный ток /1, входящий
В начало первичной обмотки Н, проходит по ее сопротивлению Z1
и в точке а разветвляется по двум параллельным ветвям. Основная
часть тока, являющаяся вторичным током 12, замыкается через сопро-
'тивление вторичной обмотки Z2 и сопротивление наrрузки ZH' со-
стоящее из сопротивлений реле, приборов и соединительных про-
водов. Друrая часть первичноrо тока I HUM замыкается через сопро-
тивление ветви намаrничивания и, следовательно, в реле, подклю-
ченное к вторичной обмотке ТТ, не попадает. Поскольку из всех
затрат мощности наибольшая часть приходится на создание маrнит-
Horo потока в сердеЧнике, то ветвь между точками а и б схемы за-
мещения ТТ называется в е т вью н а м а r н и ч и в а н и я и
116
rде I i' I3M 1== I i 1 /K 1 izl численное значение вектора тока на-
маrнич вания (1 нам на векторной диаrрамме рис. 4.13). Относи-
тельныи ток намаrничивания характеризует общую поrрешность ТТ
как по току, так и по yr лу.
П о л н а я п о r реш н о с т ь определяется как выраженное
в проце тах Отношение действующеrо значения разности MrHoBeHHbIx
значении первичноrо и вторичноrо токов к действующему значению
первичноrо тока:
1 00 r 1 f T ( . К . 2
е /1/К/ JI т о [1/ 1 (2) dt. (4.23)
При СIlнусоидальных пе р вичном и вто р ичном тока х ' е == /
И . нам*'
з. paccMoTpeHHoro следует, что причиной возникновения поrреш-
ностеи у трансформаторов тока является прохождение тока HaMar-
ничива ия, т. е. то:-о caMoro тока, который создает в сердечнике ТТ
рабочии маrнитныи поток, обеспечивающий трансформацию пер-
вичноrо тока во вторичную обмотку. Чем меньше ток намаrничи-
вания, тем меньше поrрешности ТТ.
Как ВИДl10 из схемы замещения (рис. 4.12), ток намаrничивания
зависит от ЭДС Е 2 И сопротивления ветви намаrничивания ZaaM' т. е.
/ нам == Е 2/ ZHaM'
Электродвижущая сила Е 2 может быть определена как падение
напряжения от тока /2 в сопротивлении вторичной обмотки Z2 и
сопротивлении наrрузки ZH' т. е.
Е 2 == /2 (Z2 + ZH)' (4.24)
Так как вторичный ток /2 зависит от первичноrо тока /1, то Е?,
а следовательно, и ток намаПiИчивания /"нм возрастают при уве-
личении ток"а /2 или сопротивления наrрузки Z", подключенной
ко В10рИ чнои обмотке.
Сопротивление веТЕИ намаrничивани я ZHHM зависит от конструк-
ции трансформаторов тока и качества стали, из которой выполнен
сердечник. Это сопротивление не является постоянным, а зависит
от характеристики намаrничивания стали. При насыщении стали
сердечника ТТ ZHaM резко уменьшается, что ПрИRОДИТ к возраста-
нию / HdM И как следствие этоrо к возрастанию поrрешнuстей ТТ.
Таким образом, условиями, определяющими поrрешности транс-
форматоров тока, яВляются: отношение, т. е. кратность, первичноrо
тока, проходящеrо через ТТ, к ero номинальному току и Н3Iрузка
ПОдключенная к ero вторичной обмотке. '
Схемы соединения трансформаторов тока. Для подключения
реле и измерительных приборов вторичные обмотки ТТ соединяются
в различные схемы. Наиболее распространенные схемы приведены
на рис. 4.14.
На рис. 4.14, а дана основная схема соединени я в звезду, кото-
рая применяется для включения защиты от всех видов однофазных
и межnvft';19НЫХ кз: H<J РВС. 4.14, б схема соединения в неПОJlНУЮ
118
КАА
ТА
ja
а)
ja jb
8)
I A Л ТА Л 1
2
jB Л Л I КА
2
Л2 ЛI . .
ИZ Иf IN Ia + Ib + Ie
о)
ТА Л1 I<АА
ja.
Л I КАс
КА"
Ie
.............. о)
jN=ja + je
ТА Л I КА
ja je
i!)
И 2 И I Л I
-=-
ТА
'"""'1
IИZ ИI ИZ И,
КА
ch
е)
КА
ch
ж)
ТА
Рис. 4.14. Схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока
звезду, используемая r лавным образом дл я включени я защиты от
междуфазных К3 в сетях с изолированными нулевыми точками;
на рис. 4.14, в схема соединения в треуrольник, используемая
для получения разности фазных токов (например, для включения
дифференциальной защиты трансформаторов); на рис. 4.14, е
схема соединения на разность токов двух фаз. Эта схема исполь-
зуется для включения защиты от междуфазных К3, так же как
схема на рис. 4.14, б; на рис. 4.14, д схема соединения на сумму
токов всех трех фаз, используемая для включения защиты от одно-
фазных К3 и замыканий на землю.
Практически из-за Toro, что трансформаторы тока имеют неоди-
наковые поrрешности, в реле и при симметричных токах в фазах
проходит небольшой ток, называемый т о к о м н е б а л а н с а.
Рассмотренная схема Называется также схемой фильтра Нулевой
ПОСJlедовательности.
На рис. 4.14, е дана схема последовател!>ноrо соединения двух
трансформаторов тока, установленных на одной фазе. При таком
соединении наrрузка, подключенная к ним, распределяется поровну,
т. е. на каждом из них умеI1ьшается в 2 раза. Происходит это по-
тому, что ток в цепи, рзвный 12 == 11/ К l' остается неизменным,
а напряжение, приходящееся на каждый ТТ, составляет 1 2 Z//2.
119
Рассмотренная схема применяется при использовании маломощ-
ных ТТ (например, встроенных в вводы выключателей и трансфор-
маторов).
На рис. 4.14, ж дана схема параллельноrо соединения двух ТТ,
YCTaI-lOвленных на одной фазе. Коэффициент трансформации этой
схемы в 2 раза меньше коэффициента трансформации одноrо ТТ.
Если коэффициент трансформации каждоrо ТТ равен К] == /1//2'
то коэффициент трансформации схемы равен Ксх == /1/2/1'
Схема параллельноrо соеди нени я используется для получени я
нестандартных коэффициентов трансформации. Например, для полу-
чения коэффициента трансформации 37,5/5 соединяют параллельно
два стандартных ТТ с коэффициентом трансформации 75/5.
4.5. ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА
Исходные данные. Все трансформаторы тока выбираются,
как и друrие аппараты, по номинальному току и напряжению уста-
новки и проверяются на термическую и электродинамическую стой-
кость при К3. Кроме Toro, ТТ, используемые для включения релей-
ной защиты, проверяются на значение поrрешности, которая, как
указывалось выше, не должна превышать 10 % по току и 70 по
уrлу [27 J. Для проверки по этому условию в информационных
материалах заводов поставщиков ТТ и в друrой справочной
литературе [9, 25 J даются характеристики и параметры ТТ:
1) кривые зависимости 10 % -ной кратности т от сопротивле-
ния насрузки ZR> подключенной к вторичной обмотке ТТ. Десяти-
процентной кратностью т называется ОТI10шение, т. е. кратность,
первичноrо тока, проходящеrо через ТТ, к ero номинальному току,
при которой токовая поrрешность ТТ [см. (4.21) J составляет 10 %
при заданной наrрузке ZH' Уrловая поrрешность при этом дости-
[ает 70 (рис. 4.15).
Таким образом, зная кратность первичноrо тока, проходящеrо
через ТТ т == /1II1HOM' можно по кривым 10 %-ной кратности для
даНноrо типа ТТ определить допустимую наrрузку ZH, ДОП, при кото-
рой поrреШRОСТЬ ТТ не будет превышать 10 %. И, наоборот, зная
действительное значение наrрузки, которая подключена (или должна
быть подключена) к вторичной обмотке ТТ ZH' можно по кри-
вым 10 %-ной кратности определить допустимую кратность пер-
вичноrо тока т доп , при которой токовая поrрешность ТТ также
не будет превышать 10 %. При этом допустимый первичный ток
будет равен:
11 ДОП == т ДОП / 1 ном;
2) кривые зависимости предельной кратности К 10 от сопротив-
ления наерузки ZH' подключенной к вторичной обмотке (для транс-
форматоров тока, выпущенных в соответствии с rOCT 7746-78 *Е).
Соrласно указанному rOCT предельной кратностью К 10 назы-
вается наибольшее отношение, т. е. наибольшая кратность, первич-
&oro тока, проходящеrо через ТТ, к ero номинальному току 11/11НОМ'
при которой полная поrрешность ТТ в по (4.23) при заданной вто-
120
Рис. 4.15. Кривые 10 % -НОЙ поrрешности для сердечника
первоrо класса трансформатора тока типа ТПФ
ричной наrрузке не I"!ревышает 1 О %. При
этом rарантируемая предельная кратность при
номинальной вторичной наrрузке ZH, НОМ назы-
вается номинальной предельной кратностью
К10ном'
Аналоrично рассмотренному выше, можно,
пользуясь кривыми предельной кратности,
определить либо допустимую наrрузку по
известной кратности первичноrо тока, либо
допустимую кратность первичноrо тока по из-
вестной наrрузке, при которых полная по-
rрешность ТТ не будет превышать 10 %.
3) типовые кривые намаеничивания, представляющие собой зави-
симость максимальных значений индукции в сердечнике ТТ Вшах
от действующих значений напряженности маrнитноrо поля Н при
средней длине маrнитноrо пути; определенном сечении сердечника;
номинальном значении Мaf'нитодвижущей силы (А).
Как известно, максимальное значение индукции (Т) и напря-
женность маrНИ1ноrо поля (А/см) выражаются формулами:
В == Е 2
таХ 4,44fw 2 S '
(4.25)
[де Е 2 вторичная ЭДС ТТ, В; f частота переменноrо тока,
равная 50 rц; W2 число витков вторичной обмотки; S сечение
сердечника ТТ, см 2 ;
Н == lHa;,W 2 , (4.26)
[де / наМ намаrничивающий ток, А; 1 средняя длина маrнит-
HOI'O пути, см.
Пользуясь указанными формулами и типовыми кривыми HaMar-
ничивания, можно определить ток намаrничивания / нам, затем
определить вторичный ток ТТ:
/2 == } 1 нам (4.27)
и оценить допустимость полученной поrрешности ТТ.
4) действительные характеристики намаенuчивания (называются
также вольт-амперными), представляющие собой зависимость напря-
жения на зажимах вторичной обмотки ТТ и 2 от проходящеrо по этой
обмотке тока намаrничивания / намо т. е. и 2 == f(/ нам)' Пользуясь
действительными характеристиками намаrничиваhИЯ, можно также
определить 1 нам и 12 И оценить допустимость полученной поrреш-
ности.
Порядок расчетов с использованием рассмотренных выше спе-
циальных характеристик приводится ниже.
121
HarpY3Ka вторичной обмотки трансформаторов тока. Наrрузка
вторичной обмотки ТТ складывается из последовательно включен-
ных сопротивлений: реле, приборов. жил контрольноrо кабеля !I
переходноrо сопротивления в месте контактных соединений:
ZH == Zp + Zпр + RRаб + R пер , (4.28)
rде Zp, Zпр, RRаб, RпеР сопротивления реле, приборов, кабеля,
переходных контактов соответственно.
Для упрощения расчетов производится арифметическое, а не
rеометрическое сложение полных н активных сопротивлений. На-
rрузка вторичной обмотки ТТ зависит также от схемы их соединеfiИЯ
и вида К3. Поэrому наrрузка должна определяться для наиболее
заrруженноrо тт с учетом схемы соединения и для TaKoro вида К3,
при котором получаются наихудшие результаты. В общем виде
наrрузка вторичноЙ обмотки ТТ определяется как
ZH и 2 // 2 ,
Напряжение на зажимах вторичноЙ обмотки ТТ и 2 равно па-
дению напряжения в подключенноЙ к неЙ наrрузке:
и 2 == /2 (Zp + RRаб + R пер ), (4.29)
rде /2 /l/K j ток, проходящиЙ ПО вторичноЙ обмотке.
Для определения ZH необходимо по формуле (4.29) вычислить и 2
с учетом действительноrо прохождения токов во вторичных цепях
при ДaI1НОЙ схеме соединения вторичных обмоток и расчетном
виде К3.
Сопротивление жил КОНТРОЛЬhЫХ кабелей и проводов опреде-
ляется по формуле
1
RRаб == vS ' (4.30)
rде 1 длина кабеля, м; v удельная проводимость, равная
57 Ом/м для меди и 34 Ом/м для алюминия; S сечение жилы
кабеля или провода, мм 2 .
СОПРО1ивление реле и приборов определяется по их потребле-
нию:
Zp == ; , (4.31)
р
rде Sр потребление реле и приборов, В.А; /p TOK, при кото-
ром задано потребление, А.
Расчетные формулы ДJIЯ наиболее распространеНhЫХ схем соеди-
нения вторичных обмоток ТТ и при различных видах К3 прнве-
дены в табл. 4.3.
Определение допустимой наrрузки на трансформаторы тока.
Допустимая наrрузка на ТТ определяется, исходя И3 следующих
требований: обеспечения точности измерительных opraHoB релей-
ной защиты при К3 в расчетных точках электрической сети (полная
поrрешность ТТ е не должна превышать 10 %); предотвращения
отказа срабатывания защиты при наибольших значениях тока К3
122
т а б л и ц а 4.3
Схема соединений
трансформаторов тока
и реле
Формулы для определения
сопротивления наrрузки на
зажимах вторичных обмоток
1. Соеднненпе в звезду
R H Zp
R H Zp
R H Zp
R H Zp
2. Соединение в непол-
ную звезду
: H
R K
3. Соединение на раз-
ность токов двух фаз
A RK 'Zp
8 R K
С
4. Соединение в треуrоль-
ии к
5. Последовательное сое-
динение двух ТТ одной
фазы
ZH
r
I Вид короткосо замыкания I
Трехфазное и двухфаз-
ное
Однофазное
Трехфазное
Двухфазное АВ или
ВС
Двухфазное АС
Трехфазное
Двухфазное АС
Двухфазное АВ или
ВС
Трехфазное и двухфаз-
ное
Однофазное
Zи == RR + Zp + R пер
Zи == 2R K + Zp + Zp, о +
+ R пер
/
Zи == VЗR п + Zp + R пер
Zи 2R R + Zp + R пер
Zи == RR + Zp + R пер
Zи == Vз (2R R + Zp) +
+ R пер
Zи == 4R R + 2Zp + R пер
ZП == 2R R + Zp + R пер
Zи == 3 (RR + Zp) + R пер
Zи = 2 (RR + Zp) + R пер
Z == О,5Z и
6. Параллелыюе соедине-
ние двух ТТ одной фа-
зы
Z == 2Z п
При м е ч а н н я: 1. В формулы по пп. 1 4 ДОЛЖIIО подставляться нанбольшее зиа.
чение (для нанболее заrруженной фазы).
2. В формулах по пп. 5 и 6 значение Zп подсчитывается по формулам пп. 1 4.
123
в месте установки защиты вследствие чрезмерноrо увелнчения УI'ЛО-
вой поrрещности ТТ или вибраuнн конта!<Тов электромеханическнх
реле, оБУСДОВ lенной искажением формы кривой тока; оrраничения
напряжения ВО вторичных цепях ТТ допустю1ЫМИ значеннями 125 J.
Расчетный первичный ток для проверки ТТ по условию обеспе-
чения нсобходшlOЙ чувствительности. Расчепraя проверка ТТ на
допус.тимую поrреШl10СТЬ ПРОИ3ВОДИТСЯ при значениях nервичноrо
TOKa которые зависяТ от условий работы защиты и от значения
тока К3. В общем виде расчетный первичный ток равен:
1 [IRC'I::::=: 11 тап (4.32)
rде 11 Ш1lХ маКСИМ3JIЫIЫЙ ТОК, ПРОХОДЯЩИЙ через тт при К3
в таких точках защищаемой сети 1 коrда уве..'1Jичение поrрешностей
тт сверх допустимоrо значевня может вызвать непраВН '1ыtOе Дей-
ствие защиты.
Для практическнх расчетов поrрешностей ТТ принимаются
следующие ЗJlзчеhИЯ максимаЛЬНоrо тока /lШЗХ для разных типов
защит 121, 251.
Отсечки и максимальные токовые защиты
с независимой характеристикой выдержки
времеии
l'тax 1,110" k ' (4.33)
rne [с,. вторичный ток срабатывания защИТЫ; /([ коэффиuиент
трансформаuии ТТ; 1,1 коэффициент, учитывающий возможное
уменьшение ВторичноТО ТОКа на 10 % из-за поrрешностей ТТ; kc
коэффициент схемы (см. 96.3). .
М а к с и м а J1 ь н ыI е т о к о в ы е 3 а Щ и т ы с з а в н с и
мой хара1<теристикой выдержки времени
,
тде IH,J.JiaY. мзю.:ималыюе значение 'Тока КЗ, проходящеrо через
ТТ при К3 в ТОЧI{ах, в которых производится соrласование даиной
защиты с защитами смежных участков сети.
Т о к о в ы е н а п р а в л е н н ы е з а Щ и т ы и Д и с т а н-
ционные направленныe защиты с отде.r:IЬНЫМ
о р r а н о м н а п р а в л е 11 и я 11 О Щ Н О С Т и. Максимальный
ток 1, то< определяется по формуле (4.34) для двух случаев: при К3
в Нзчu.:'lе ззщищаемой линии и при К3 вз шинах подстанции, от
КО'l'ОрОИ ОТХОДИТ ззщнщаемэя JП1НИН, и принимаеlСН равным бо.fJЬ-
шему значению тока К3, проходящему через нроверяемый ТТ в УКа-
занных С.1)'чаях.
Д и L: Т а н П и о н н ы е за Щ и т ы. lу1аксима lьныIй ток 11mз""
определяется по формуле (4.34) IIрИ К3 в конце нервой зоны За-
щиты. Ест! схема дистанционной э8щитыI ВЫПQ.IJнена так, ЧТО.. при
ОДнОфазных К3 защита выводится из деЙствия, то 11 mзх прини
Мается при К3 в начале первой зоны.
Д и Ф Ф е р е н ц и а л ь И ы е з а Щ и 1 ы. Максимальный
ток 11 о'" определяется по формуле (4.34) при кз вне зоиы защиты
124
(сквозное КЗ) в ус"овиях, котда через ТТ проходит иаиболь.
ший ток.
П роперха трансфор.\iшпоров тока по Kptl%t 1t 10 % НQЙ крат-
ноет" прОИЗЕОДИТСЯ В следующ м порядке.
1. По форму'шм (4.28), (4.30), (4.31) и 1аб.1. 4.3 опреде,тяется
фаI<Тическая наrрузr'а Z", котор"я IIOД1<Jlючепа и.'НI ДО.1жиа быть
подключена к ВТОРИЧJlОЙ обмотке ТТ.
2. По формула" (4.32} (4.34) опредеJlяется расчетный первич-
ный ток, при котором должна производиться пронерка naHHoro ТТ.
3. Определяется расчетная кратность первичноrо ТОКа по фор-
муле
11 РА.сч
I11 расч О " 1 .
,о lНОМ
(4.35)
в этой формуле коэффициент 0,8 учитывает то, что кривые 10 %-
нои кратности построены по средним (типовы)) характернстикам
lIа IаrIlИ4иваН:ня стали, используемой Д '1П И31'ОТQвления: t:ердеtI.
ников трансформаторов тока, и что отклонение деЙствительных
хараК'lерПС'1 ик от тпповых может достиrать 20 %. РаБОта ТТ при
10 % -ной поrрешпости прОИСХОДИТ В тоЙ части хэрактеРИС11-1I<И
намаrничивания, коrда близко насыщение сердечника. В этих yc.1l0
ВИ их даже небольшое 01КДОНflIие деi)С1'ВИ rеЛЬ!lоru тока 01' расчет
Horo может вызвать резкое увеличение тока IIзма)'ничивани Я И Н:ш<
С.теДСТБие этоrО увеличение поrрешиости ТТ. Поэтому, для TOIU
чтобы при расчетах по ЗаВОДСКИМ кривым 10 %,ной краТlIОСТИ пе
допустпть значитеЛhНУЮ ошпбку, рекомендуется УЧlIТывать ука-
ЗапПЫй выше разброс характеР"СТИ1< и ВВОДИТЬ в формулу (4.35)
1<оэффициент 0,8.
4. По кривым 10 %-ной I,ратности для naHHoro типа ТТ и да,,-
HorO коэффициента трансформации опреде.чяется по расчетноЙ крат-
НОС1И 111 ра с:'1 ДОПУСТJ1мая наrруэка llI, доn на вторичную обмотку ТТ.
5. Сраннинаются фактическая и допустимая наrРУЗI<И. Если
Z" ..;; Z", дои, ТО ТР3IIеформатор тока УДОВJlетворяет требонаниям
10 % hОЙ поrреШl10СТИ. Если Zи> Zlf,ДОПl ТО необходимо. Y)1eНl.
ШllТЬ ZII путем y-мrш>шеН1IЯ количества подключаемых pe.rle 11 при
боров илИ увелllчеЫIЯ ссчения контрольноrо кабеля (ИJ1И умень-
Ulения ero д,тины). Уменьшение ZH может быть также достиrну;1O
путем IJоследовательноrо соединения двух вюричных обмоток ТТ.
6. Если иаrрузку уменьшнть нельзя, то по тем же кривы"
10 % ной кратности по определенной В п. 1 фактической наrрузке Z"
определv.еiСЯ допустимая I\paTHOCTb пер.нИ(]Нt)jQ тока Пl доn и про-
веряется возможность снижения расчетной кратности тра.;:ч так,
чтобы БЫПОЛНЯЛОСЬ условие tnpUCq <. т дDп .
'. Снижение расчетной кратности может бьiТЬ ДОСТИТНУтО путем
увеличения номинаJIЬНОrО п"рвичноrо тока ТТ. т. е. путем перехода
на ТТ с БОJIЬШИМ коэффициентом трансформauни.
Проверка трансформаторов тока по крнвым предельной кратности.
Пронер1<а I1РОИЗВОДИТСЯ в точно таком же порядке, что и рассмотрен.
ная выше HpOBepK но I(РИВЫМ 10 %-ной кратности, при этом рас-
125
четнан кратность пеРВИЧllоrо тока определяется по формуле
m р 8.СЧ;::::::; 11 ра.,',ч/IJ пол!. (4.36)
которая отлнчаетсл от фОрМУJIЫ (4.35) отсутствием коэффициента 0,8.
Проверка трансформаторов тОка по ТIIПОВЫМ характеристикам
намаПlИчиваннн. ДJIЯ расчетноЙ проверки трансформаторов тока
этим методом необходимо иметь с.чедующне данные: типовые xapal<'
тернстнки намаПlrIчиванил Ста,l11 сердеЧНИl<ОВ ТТ Вт.. t (Н);
ЧИСJfO ВИ1'КОВ ВТОрИЧНОЙ обмотки W 2 ИЛИ номинальное значение l\шr..
JiИТQДБижущей СИ.fJЫ IltOMW; сечение стали сердечника ТТ S, см 2 ;
среднюю длину MarHHHlOro пути 1, С"; активное сопротивление
В'!оричноЙ обмотки R" Ом.
Нсе эти данные ДОЛЖНЫ указываться в информационных мате-
pHaJlaX заводов 1I0ставщнков ТТ.
Проверка ЛРОН3ВОДится в следующем порядке:
1. По фОРМУJlам (4.28), (4.30), (4.31) и таБЛ.4.3 определяется
фактическая юirрузка, IIOДКJlючаемал к вторичной обмотке Z".
2. По формулам (4.32) {4.34) определяется первичныЙ расчет.
НЬrЙ ""ОК 1] ра.с'! Н ЕТОРИЧНЫЙ расчетный ток:
1,""., /, "ac.,IKJ' (4.37)
3. Определяется вторичная ЭДС по формуле
Е, --с- 1, рос., (Z, + ZH)' (4.38)
Для практических расчетов можно прннимать следующие значе.
ния Z,: для ТТ с кольцевым сердечником и paBIIO!'o1epllO распреде-
ленной вторичной 06мотко" Z, R" дда тт друrих ИСПОЛllений
приБЛllженно Z, 1,25R, [231.
4. По формуле (4.25) олределяеТСI! I1НДУКЦIIЯ в сердеЧНИl<е Вт,.
при расчетных условиях. При этом если известно не lШ'.'!. а Jяо:w.
ТО Оllреде...1яется количество витков вторичной обмонш как
JН(lМ Ш
W2-== '
I'l.HQM
5. По типовым харщ(теристика:.l lIамаrинчиваиил и нзвестному
значению В mюr ' определяется соответствующее' ей 3tlаченис наl1рЯ
Ж ННОС'IИ МаrЮПНоrо ПОЛЯ Н. Прн этом С учетом Toro, что типовые
характеристИ!{и намаrlIИЧИВЗн.ня M()rYT 01"Jшч-аться ОТ деiicТВИ'lель-
jlЫХ на 20 % I ТИlIовые характеристики снижаются на эту веJЩЧННУ.
Снижение характеристик ПРОI1ЗВОДИТСЯ llYTeM уменьшения на 20 %
соответс',венно ОРДИllат и 2Сс!lисс.
6. Из формуды (4.26) опреде"яется ток намаrНИЧИВЗНlIЯ
Н/
IBfiM ш\: .
Если f <; 10 %, то ТТ удовлетворяет ]0 %-IIОй поrрешностн.
Расчетная проверка ТТ по типовым характернстикам намаrни-
чиванин может производиться и в ДРУI'ОМ порядке:
1 и 2. Выполпяются Tal( же.
3. Определяетсл ток lIамаrничивания из услоuия, чтобы поrреш-
наСтЬ Т Т не преВЬНЩJ. '1а 1 О %:
I"а" O,Il,p"". (4.41)
. 4. По формуле (4.26) определяеТСI! Н.
5. По сниженным иа 20 % ТИпОВым характернстикам иамаrflll-
чивапия и известному ff.. определяется соответствующее значе-
ние Втах'
6. 110 формуле (4.25) опреде"яется ЭДС Е,:
Е, B m ,,4,44fw,S.
7. Определяется ДОllустююе СОПрОТIIвление вторичноЙ цепи ТТ,
равное Z,," Z, + Z". <or.. IIрИ котором поrреШl!осrь ТТ lIе будет
превышать 1 О %:
Z Е,
В,ц О.9/:!расч'
8. Определяется допустимое сопротивление I!аrрузки на вто-
ричную обмотку
ZB, цМ == 2 D , Ц 22.
(4.39)
(4.40)
Если ZH";: ZH,AOп, то ТТ удовлетворяеr 10 %-ной поrрешностн.
Проверка трансформаторов тока по деllствительным харзктерll
еТНкаМ намаrничиван:ия производится В следующем порпдке: .
1) по формулам (4.28), (4.30), (4.31) и табл. 4.3 опреде. яется
фактическая наrрузка Zю подключеllная К ЕТоричной 06мотке;
2) 110 формулам (4.32) (4.34) определяется расчетный "ервич-
иыЙ ток 1, ра" и по формуле (4.37) расчетный ВТОРНЧIIЫЙ
ТОК '2 рас..;
З) 110 формуле (4.41)
при 01lределеJlllОМ выше
сти тт lО %;
4) строится наиболее низкая характеристика намаrllичивания
Проверяемых тт и, f (l н.м) И по этой характеристике и полу-
ченному выше току намаrliИЧИВ3НИЯ 'нам определпется соответ-
ствующее ему значение напряжения и 2 ;
5) определяется допусrимое сопротивление наrРУЗ!{I!, при кото-
ром Поrрешпость ТТ не будет превышатЬ 10 % по Зllачению 11 7'
по уrлу, по формуле
и 2 '2 Dnечl%
0'':]/2 раеч
определяется ТОК намаrничивания I HiiM
расчетном вторичном токе п 11O,'решно-
7. Опреде,тяется действительный вторичный
тт прн уrловой поrрешности б О.
1 2д == /2 рас.... II,aM;
f IOO.
/2 ра;.;ч
ТОК И поrрешность
ZJI,дол
(4.42)
126
Формула (4.42) ВЫВОДится иа основании следуюших соотноше-
нии. Из выражения (4.19) следует, что коrда при расчешых УСЛОВliЯХ
тт работает с поrрешностью 10 %, т. е. косда ер) ток намаrl1ИЧИ'
127
Расчетная эдс ССР.1.ечника класса 3 со-
С1аВ.'Iяеr 70 В, Однако ИЗ характеристики
,.'1tамаrничивзния этоrо сердеЧНI1КfI I!ИДНО,
что починая с 10K<i намаrJlичивания. paill '\)ro
примерно 5,5 А, ПРОИСХОДИТ ето нас.ыше-
ине. вследствие ч.еrо напряжение На В'.т-
ричной обмотке ОС1ается неиЗменным и равным примеl'"Q 51 В. Поэтому 11З({.
большпй деЙСТВlIте.Т[ЬНЫЙ ВТОРИЧНЫй ток, RОТСрЫЙ МОЖ!.'Т прсход.ить по ВТОРИЧ.
ной о()мотке и ПО.1К.rJЮ 1 Iенной к неЙ Ilэrрузи.е 1 Ом, СОJ.:тавJtяет;
и 2тilХ 51
!,. Z + z О --Т::-Т 36.5 А.
. -2 11 '.
При ЭТОМ паrреlIlНQСТЬ сердечнвка КJ]зсса 3 COCTaB,l>t.;':!;
f .>о ЗG,5 100 27'"
50 ,1)'
ванин состаВ 1яет 'IIJ I == 0,1/1 Расч' ТО д йствительный вторичны»
ток равен:
120 1, "".,il(1 O.1l, p",I1(, 0.9/, Р8с,/1(1
Рис. 4.16. ХарЗКtериС'Тика наМаrничивзния
траJlсформатсрз Т(JI<a 'tИI1a ТПФ-I13,200/5:
1 с рдечНИк пер&о..о класса: 2 ссрДе'lltИК
-rpe1bero K.'li1CCa
ИЛИ
12;Т. == 0,91:.] r r:q'
Подставляя это значение 1, в форму.1У (4.24). подучаем:
Е, O.91, ""'''' (Z" + ZH. оои) , (4.4З)
С друrоЙ стороны, ЭДС Е" определенная по характеРИСТИI{е
намаrничивания при ТОМ же токе намаrничивани я f нам, равна;
Е',! :-:-:: и2- lиа:'IZ2'
или
Е, и2 . 0.11, pac,Z,. (4.44)
ПРИРЗDlIНвая правые части уравнений (4.4З) и (4.44), получаем:
0,912 РRVЧZ2 + 0,9/2 расчZн. дои::::::: и 2 0)11:1, pat;'1Z2,
Uz,S
1fJ
to
50
.0
'О
20
10
I 2
I
,
I
о
z
J
.
s 1/t;::M,A
l U2 /'JР;:н',:!l'J
..н, !ton Q,9/'i рас'! .
Таким образом. для .rOrO чтобы ноrрешнос1'Ь 1'раIlсформаторов
тока не превышала допустнмых 10 %, на,'рузка на ero вторичную
обмотку не должна ПРfвышать значени я Zll. ДОПt определеllноrо ПО
фОРМУJ1е (4.42). Пользуясь этой же методикой. можно пронзвести
обратную проверку. т. е, по нзвестной наrрузке Z" определить
поrрешность ТТ. Ннже расс,ютрен "рнмер ,.акой проверки.
Пусть требуется onpcдe H1.Tb П()J'реuнJClСТИ 1Т типа ТПФ 1 3,200/5 при OДHHa
новой наrрузке на ero ВТОРИ'Jliые OO!l-ю'rКI1 Zи ""'".1 O . СuпрОТИDление ВТОрИ1ШЫХ
обмоток Z 0,3 O I Дс'lЯ обмотки К.1э.ссз 1 И Z'1 0.4 Ом дЛЯ 06МО1КИ J{.1Iilcca 3.
Рас.чстный перВИ4НЫЙ ток '1 рас'! .... 2000 А.
1. Опреде.1яется расqетный вrори q l1"1Й TOK
J 1 Pac't 2000
1, рас. К1 200/5 50 А.
2. Строятся :хараКтеристики намаПЩЧИВВJJИЯ обоих сердечников ТТ (рнс. 4.16).
3. ОлрепелЯ!отся эде D10рИЧНЫХ обмоток по формуле
E'J:::::' /2 p.!t q (Zi + 211)'
Для ,ерде""и а класса 1 Е, 50 (0,3 + ') 65 В.
Для сердечника класса 3 Е, 50 (0.4 + J) 70 В.
4. ПрИIlн аJ1 Е 2 и!, ЛОСКQ.'lЬКУ знаqеНия I1Х ot.1ИЧJЮТСЯ неЗt!:ot ительно.
ПО характеристикам нзl\tаrНП'IИВ8I1ИЯ, ЛРИВСДЕЮНЫМ на рис. 4.16, ОliрсдеJIfiЮТ ТОКИ
намаrничивзния.
Д.1Я сердечника Юlэс:са 1 ток намаrничивания пр!! папряженин 65 В COCTaB
ляет 11!3.!tf"== 1,1 л. ТаI<ИМ обрззоМ", ВО вторичной обilютке будет ПрОХОДИ1Ъ ток
Ш! 50 Л, а 50 1.1 :::..:. 48,9 А. СJ1еДОВi(те.тн,(ю. поrрешНОСТЬ 3101'0 .;;ердеЧIIИКЗ рав",!:
50 48.9
'.."", 10n == 2,2%,
41'0 fle нревыПIЯСТ доll\'стнмыx 111 %,
128
Проверка возможности нспользовання трансформаторов тока
прн поrрешности более 10 %. В ряде случаев в схемах макснмаль-
ных токовых защит и токовых отсечек можно использовать транс"
форматоры тока. работающие с ИOl.решностью БО.1ее 1 О %. ИСполь-
зование таких ТТ ВDЗ:МОЖJlО, если Знач-ение действительноrо ВТОрИ44
Huro тока, КОТОРbJИ они дают при К3 в зоне действия защиты, до-
.'стаJОЧ:НО ДЛЯ ее над€жноrо действия.
Ilроверка пронзводится по деЙС1.ВПТt'JIЬВЫМ характернстпкам
намаrНИЧИDЗННЯ в следуюшем порядке:
1. Строится характернстнка пзмаrничивання и, f (/ Н,.). За-
тем по формуле Е, и, I""",Z, оиределяется ЭДС ТТ дЛЯ не-
СКОльких проиЗБОЛЪНQ выбраtrНЬJХ значениЙ 1 нам и на 10М же rpa-
фИI<е стронтся характеРНС"Пlка Е 2 f (1 н..).
2. По форму.там (4.28), (4,ЗО). \4.ЗI) н табл. 4.З определяется
фактическая наrрузка Zи. IIOДК.1юченная К вторнчной обмотке.
3. Определяется ЭДС ТТ при прохождении по е,.о иервичноii
обмщке тока КЗ. при котором должно быть обеспечено надежное
действие защиты,
Е 2 l (Z, + Z,,).
4. По хараК1.еристике Е, f (1н,.) И определенному выше зна-
чению ЭДС опрrделяетсн соотвеТ<:1вующее ей знзчеfII'е 10ка нзма,"-
Ничивания IJlM'I'
5. Определяется действ,пеilьныi! вторичныЙ ток
1 1," 1
:щ::::::: К[ lIа:'>.'
6. Опреде.1яеrся коэффициент чувствителыюеlИ заЩН1Ы
k !'А
" ,
1(:, р
rJje 10. р вторнчный ток срабатывания реле защиты.
5 GСРII.ОfНIЧ М. А. и nn. I?с,
OTI<YAa
К,о
70
50
ЧО
30
20
15
10
7
5
Ч
3
2
.1}5
1
0,20,3 0,50,7 1
Рис. 4.1/. 1-'аС'!I.:Тllblе ХJрйК'Н.::рнстики транс.
форматоров 10ка;
1 класс Р: 2 класс 0,5
т а 6 л и ц а 4.4
Тип защиТЫ и реле
f дои ' %
1,52 3 5 ZH10M
Рис. 4.18. ЗЯВИСИМОСТЬ f == (j) (А) для ОПРСДС.
ленин тоКОВЫХ поrрещностей трансформато-
ров тока более 10 %
'1<
80
70
60
50
чо
30
20
10
О
123Ч567В9А
Максимальная токовая З<JЩr1Та с неЗ8ВИСИМОЙ выдержкоЙ
времени н отсечка с реле тока:
PT-4Q (модернизированные, выпуск после 1969 r.)
РТ.40/Р (на базе МQдерНИ3НрОВ:iнноrо РТ-40)
РТ.40 (выпуск до 19б9 r.)
ЭТ"520
Максимальная токсвая защита с оrраНИ'IСННО зависимой вы-
держкой времени на реле РТ-ВО, РТ.90
Направленные максимальные токовые и дистанционные за-
ЩИТЫ от междуфазных К3 с реле:
РБМ с жесткими упорами (выпуск с 1970 r.)
РБМ и ИМ Б (выпуск до 1970 r.)
Направленные 'Токовые защиты HYJ!eBOii ПОСJн'довательнос'Ти
от К3 На землю в сетях 110 кВ и выше с реле:
РБМ с жесткими уПораМИ (выпуск с 1970 r.)
РЕМ и ИМБ (выпуск до 1970 1..)
РБМ с жесткими упорами и конденсаторами
Дистанционная защита с направленными реле сОПрОТИВJlе
НИЯ (индукционными И мапштоэлеКТРНlIескими)
50
о
......
'"
11
Не реrламенти
руется
40
IЗ
50
ЗО
10
Друrой метод определения значення вторичноrо тока С учетом
действнтельной поrрешностн Т1, превышающей 1 О %, предложен
в [251. В соответствии с этим методом 1" определяетси по следую-
щему выражению:
( [% )
/111 1 ""IOO%
/(]
20
10
40
50
12Д
3) определиется отиошение А [(ш,,/ [(10 ДОП;
4) по завнсимостн t 'i' (А), приведешlO Й на рис. 4.18, опре-
деляется значение действительноii поrрешности ТТ. Зависимость,
приведенная на рис. 4.18, еднная для всеХ типов ТТ, построена дли
условий работы ТТ в условиих rлубокоrо насыщения 1251.
Проверка отсутствии вибрации токовых реле при больших по-
rрешностях трансформаторов тока. При работе ТТ с большимн
поrрешностими происходит искажение формы кривой вторичноrо
тока, вследствне чеrо при определенных условиях может возникнуть
liсустраниман вибрации электромаrннтныХ реле, что может вызвать
отказ защиты. Поэтому "рн работе тт с поrрешностью более 1 О %
необходимо проводи rb дополннтельную проверку. ПОСI<ОЛЬКУ иска-
жениеформы кривой тока llO разному влияет на реле разных типов,
дли ииХ MorYT быть допущены разные значення поrрешиостей. Эти
значении, определенные экспеРН},'1€итально, приведены в табл.
4.4 [251.
Расчет допустимоrо значения СОПрО'Iивления наrрузки 1Т в COOT
ветствин с даннымн табл. 4.4 производится по действительным
характернстикам намаrничивания ТТ в следующем порядке:
1) строится наибо.тее ннзкая характеристнка и, f (1 н,м) н,
как было показано выше, ха р акте р истика Е t (1 ) .
2) 2 НаМ'
определяется ток иамаrннчнвання как
1 [ДОП 1
наМ 100 'рас" (4.45)
rде f ДОП допустимое значение поrрешностн по табл 4 4' 1
Р асч . ., 2 РаСч
етное значение вторичноrо тока, определяемое по (4.37);
3) по характеристике Е, t (1 нам) и полученным значениям 1 На.
определяются СОО1Ветствующие значення ЭДС Е,;
4) опреде.тяется допустнмое СОПРОТНВJIенне I1аrрузкн по фор-
муле
rде t значение токовой поrреШНОСТII ТТ, определяемой следую-
щнм образом:
1) по кривой предельных кра1ностей для KOIlKpeTHoro типа,
класса и коэффиниента трансформации тт определиется значенне
предельноЙ кратности K 10 дои, соответствующее Zи,раtч (рис. 4.17);
2) определяется максимальная кратность расчетноrо тока
[( 1 щ .
тах== 180М '
lи. дои ==
Е [дои
2 100 /2 ра(:Ч Z 2
fдоп /
--тоо ? рас'!
(4.46)
4.6. КАБЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА
С КОЛЬЦЕВЫМИ СЕРДЕЧНИКАМИ
Для защиты от замыканий на землIO большое распростра-
нение получили кабельные ТТ с кольцевымн сердечннкамн. Эти тт
наЗывают также трансформаторами тока нулевой последователь-
о'
131
'М
/I. /"
ФА{ jФВIФВ"
\\?с .
5} //
фl/
Рис. 4.20. Маrнитные трансформаторы тока: А '- фв 8
:н; :;'СПт ОаЖТН; ТУ относительно ПрОБО,цов контролируемой установки; б ..... конструк-
Маrнитные ТТ отличаются от обычных электромаrнитных ТТ,
широко применяемых в схемах релейной заЩИТЫj зависимостЬЮ
коэффициеита взаимоиндукции, а следовательно, и коэффициеита
трансформации от конструктивиых особениостей датчика, а также
от Toro, как ОН располаrается относительно ПрОБDда с контролируе
мым током; необходимостью учета влияния «посторонних» ТОКОВ,
ПРОХОДЯЩИХ по соседним проводам и создающих в обмотке датчика
помехи; малой МОЩНОСТЬЮ на выходе, вследствие чеrо маrнитные
ТТ MorYT применяться лишь с УСТРОЙС1Вами РeJlейиой защиты,
имеющими малое потребление. ",
Для умеиьшения влияиия Помех в Союзтехэиерrо разработаны
маrнитные ТТ с дифференциальиыми датчиками типа ТВМ [24].
Подобные ТТ представляют собой стальной сердечник П.образиой
формы с двумя одинаковыми, соединеНliЫМИ встречно последова-
тельно обмотками 1 и 2, иадетыми иа полюсы сердечника (рис. 4.20, б).
Проекция про ода фазы А, дЛЯ контроля за которым предиазиа'
чеи изображенныи a рис. 4.20, б датчик, находится в цеитре сер.
дечника. Маrнитнын ПОТОК ФА' ПРОПорциональный току IA, про.
ХОДИТ по полюсам сердечника в противоположных направлениях.
При этом, поскольку обмоТJ{И ТВМ соединеиы вс речио, ЭДС обеих
06MQTOK су мируются арифметически; ЭДС Е А равна удвоеииой
ЭLLС ка>кдои обмотки.
аrиитиые потоки, создаваемые токами друrих фаз (например, Ф В
и Ф в, пропорциональные току 1 в), проходят по полюсам ТВМ
в одиом иаправлении, и индуктируемые ими ЭДС в обмотках вычи
аются. Блаrодаря этому уменьшаются помехи, создаваемые в ТВМ
оками соседних фаз. Трансформаторы ТВМ устанавливаются иа
разъединителях или отделителях BbIcoKoro напряжения и крепятся
ПОМощью фиксаторов из немаrнитноrо материала. Для повышения
о ощности, отдаваемой трансформатором тока ТВМ, иа ero выходе
бычно подключается конденсатор.
4.8. ФИЛЬТРЫ СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ
В Схемах релейной защиты широко применяются реле реаrирующие
тдельные симметричные состаВЛяющие или на их комбинацию. 'Использование
авляющих тока и напряжения обратной к нулевой последовательностей позво.
I'=I.'
КА
"И"" у
.
к а
,)
Рис. 4.19. Кабельный трансформатор тока
с кольцевым сердечником
D D
l' '1 "
! ,le C,le
k a '.<J'----'---- l1 ' '"
:-у.........., '
1tf: ttb Ее
11)
иuсти. Кабельный ТТ, как показаио
на рис. 4.19, состоит из стальиоrо
сердечника С круrлой или прямо.
уrольной формы, на котором иамо'
тана вторичная обмотка О. Сердеч.
ник надевается на трехфазный кабель защищаемой линии К, кото.
рый И ивлчется первичной обмоткой ТТ.
Ток, проходлщии по каждой фазе ка6 ля, создает в сердечнике
ТТ маrнитный пuток, а ЭДС во вторичнuй обмотке индуктируется
суммарным MarHHТlIЫM ПОТОI{ОМ всех трех фаз. При \:имметричной
трехфаЗfiОЙ ны'ру'ке, а также нри Tpex и двухфазных К3 суммарный
маrнитный поток рапен нулю, так как равна нулю сумма создающих
ero токов. При замыкании на эеМJIЮ одной фазы ток замыкания
проходит только по этой фазс и создае'! в сердечнике маrнитный
ноток, который индуктирует ЭLLС во вторичной обмотке ТТ. Под
влиинием этой ЭLLС во вторичной обмотке и реле КА проходит ток.
Трансформаторы тока с кольцевыми сердечниками имеют более
простую конструкцию и значнтельно меньшие токи небаJlанса по
сравнеиию с обычными ТТ, соединенными на сумму токов трех фаз
по схеме рис. 4.14, д. В кольцевых ТТ ток небаланса возникает только
из-за несимметрии расположения жил кабеля относительно сердеч.
ника. Коэффициент 1рансформации кольцевоrо ТТ в отличие от
обычноrо ие завнСиТ от первичноrо тока. Поэтому число витков
вторичной обмотки подбирается из условия получения иаибольшей
чувствительности защиты.
Кольцевые ТТ для защитЫ от замыканий иа землю кабельных
линий ИЭfОТОВЛЯЮТСЯ либо СО сплошным сердечииком, либо с раэъ.
емным, что облеrчает ero установку на действующей линии. Прн
установке кольцевоrо ТТ вороика кабеля тщательно изолируется
от «земли», а заземляющий провод пропускается через виутрениее
отверстие ТТ, как показаио иа рис. 4.19. Если бы вороика была
ваземлена непосредственно в месте ее крепления, то защита моrла бы
действовать неправилЬНО от токов, проходящих по броне и свнн-
цовой оболочке кабеля. Прн указанном способе заземлеиия вороики
ток, проходящий К вороике по броне кабеля, уходит по заземляю.
щему проводу в противоположном направленни и, следовательно,
ero суммарное действие равно иулю.
4.7. МАrНИТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА
в последние rодЫ в энеРI'осистемах страны получили
распростраиеfiие маrнитные траисформаторы тока типа ТВМ [24],
JI1ш'иитные ТТ представляют собой катуШКУ, расположениую на
определенном расстоянии от провода, по которому проходит контро'
лируемый ток (рис. 4.20). При прохuждении в проводе (например,
фазы А) тока lл в обмотке датчика Э10Й фазы ипдуктируется ЭLLС,
IlВляющаяся функцией тока.
132
VlJ1
VJJ2
KV
Устройство состоит из четырехобмоточноrо промежуточноrотрансформэтора Т/:.,
резисторов R1 R3. R4. R6. R14. R16. реостатов RR6 и RR15. диодов VDI и
VD2, выпрямительноrо моста VS, исполпительноrо реле КУ и нескольких накла 4
док [20]. Резисторы Rl RS, подключенные к фазным ВЫВОДам обмоток Tpaнc
ФОРМ(.Iтора напряжения, соединенным в звезду (а, Ь. С), и обмотка W4 трансфор
матора Т L. подключенная к общей точке резисторов и к нулевой точке тех же
обмоток трансформатора напряжения, образуют ФННП.
Обмотка W2 TL через резисторы R14, Rlб, реостат RR16 подключается к друrf)МУ
ФННП обмcrrкам трансформатора напряжения, соединенным в разомкнутый
ч-реуrольник. Резисторы R4, Rб, реостат RR5 и обмотка W s трансформатора TI;
подключены на напряжение фазы А обмотки трансформатора нанряжения Ту.
соединенной в разомкнутый треуrOJIЬНИК. К обмотке Wt через выпрямительный
мост VS и диоды VDl и VD2 включено ИСПОЛlIителыюе реле КУ. Диоды VDl
и Уй2 улучшают ОТСТР0ЙКУ исполнительноrо реле КУ от напряжения небаланса.
что облеrчает условия возврата блокировки.
Первичные обмотки ШI 2 . W:! И W, трансформатора Т L имеют одинаковое числ@
БИТКОВ, сопротивление резистора R3, вдвое меньшее, чем сопротивления реэисто.
ров Rl и R2. В нормальном режиме по обмотке W 4 проходит ток /4, создающий
в сердечнике Т L маrнитодвижущую силу (МДС) / ,W4' ДЛЯ Toro чтобы при этом не
сработало выходное реле, к обмотке Wз, создающей противоположно действующую
МДС, подводится ток 12' значение Koтoporo устанавливается равным Ч'оку в 00.
мотке W 4 . Это осуществляется подбором сопротивлений резисторов R4, R6 и рее.
стата RR5 в зависимости от коэффициента трансформации трансформатора напря-
окения.
Баланс маrнитных потоков от МДС обмоток Wз и W4 не нарушаеТСЯ также при
любых междуфаЗIIЫХ К3, симметричных или несимметричных. При КЗ, связан-
ных с землей, появляется напряжение нулевой последователЬНОСТИ, под действием
Koтoporo обмотка W2 создает маrнитный поток, компенсирующий неравеНС1ВО МДС
от обмоток Wз и W4'
Суммарное сопротивление резисторов R14, R16 и реостата RR15, включен..
НЫХ в цепи обмотки W2, равно сопротивлению резисторов в цепи обмотки WЗ. так
как обе эти обмотки подключены к измеряемым напряжеНИЯМ через одннаковый
коэффициент трансформации ТН.
Такнм образом, рассматриваемая блокировка не срабатывает при поврежде
ниях в первичной сети. Реле КУ блокировки сработает и разоМКНет контакт в цепи
защи ['Ы, выводя ее из действия, только прн нарушении цепей напряжения.
Фильтр тока нулевой последовательности. Фильтр тока нулевой последователь-
ности состоит из трех ТТ, вторичные обмотки которых включены параллельно
(см. рис. 4.14, д), вследствие чеrо в реле проходит только ток нулевой последо-
ваrелЬНQСТИ:
От TV
11 Ь с N А ЗУ,
R1
RЧ
п
R1Ч
Рис. 4.21. Схсма устройства блокировки дистанционнЫх защит от неисправности
цепей напряжения типа КРБ.12М
ляет выполнить устройства релейной защиты более чувствительными, так как
в ноp1ltальном режиме эти составляющие отсутствуют 11, 2].
Для Быделения симметричных СОСПШЛЯЮЩИХ из полных токов и напряжений
-применяются специальные устройства Ф и л ь т р ы. Фильтром тока или напря-
жения симметричных составляющИХ назывэется э.'Iсктрическая схема, СОСТОЯщаЯ
из разных элементов (трансформаторов, активных и реюпивных сопротивлений),
параметры КОТОрЫХ подобраны таким образом, чтобы ПРОПУСКJТЬ Б подключенное
на выходе фильтра реле только составляющие опредCJIСШЮЙ послеДОВ,ПeJ!ЬНОС'I:И
и не пропуск8ТЬ друrих составляющих. Так, папример, напряжение на выходе
фильтра напряжения обратной последовательности будет равно нулю при пода<Jе
на ero вход напряжений прямой и нулевой последовательностей. При пода'н; Ж
па вход этоrо фильтра напряжения обратной r!ОСЛедователыюсти на ero выходе
I10ЯВ1ПСЯ напряжение определенноП величины, зависящей от параметроп фильтра
и знаЧеНИЯ .подключенной наrрузки. Рассмотрим схемы некоторых фил-ьтров, кота.
рые примепЯiОТСЯ в схемах релейной защиты.
Фильтры напряжения нулевой последовательности. ФИЛhТры нулевой последо.
В8тельн.ости наиболее просты. Выше был рассмотрен фильтр чапряжения нулевой
последовате.тн,ности (ФННП), используемыЙ для rlОДКJIЮЧСПИЯ цепей напряжения
в схемах защит or замыканий па земдю. Для ВЫlЮЛJ-lСНИЯ ФННП обы'lНО исполь-
зуются BTOpll'lHhIe обмотки ТН, которые соединнются на сумму напряжений
трех фаз, или, как rоворят, в схему РЭЗОJl.lкпутоrо треуrольника (см. рис. 4.4.).
Напряжение иа выходе такото фильтра равно утроенному напряжению пул-евой
последовательности:
И А + U в + Ис зи о .
Схема ФННП, которая подключастся к цепям ТН, соединенным в звезду.
показана на рис. 4.7.
Устроиства блокировки при неисправности цепей напряжения типа КРБ-12М.
Фильтры напряжения нулевой последовательности применяются для контроля
исправности цепей напряжения и для блокировки дистанциоННЫХ защит, которые
Mory-r сработать ложно при иеисправности цепсй напряжения. Схема подобной
блокировки тяпа КРБ.12М приведена на рис. 4.21,
'''''
iА+jв+iс зiо.
Токи двух друrих послеДовательностей в реле не ПРОХОДЯТ, так каК СУММЫ токов
!fpCX фаз прямоЙ и обратной lюследователыoстейй равны нулю;
i A1 + i B1 + ic, о;
i A2 + i B2 + i C2 == О,
Фильтром тока нулевой последовательности являС'тся также и кабельный ТТ
с кольцевым сердечником (см. рис. 4.19), в котором осуществдяется суммирование
маПIИ1НЫХ потоков, создавасмых тремя фазными токами.
Фильтр напряжения обратной последовательности. Схема фильтра напряжения
обратной последоватедьности (ФНОП), состонщеrо из активных и емкостных сопро.
тивлений, показана на рис. 4.22. Рассмотрим поведение данноrо фИ.'Iыра при
подаче па ero входные зажимы папряжений разнЫХ последовательностеЙ. Анализ
работы фильтра будем проводить в режиме хо.:юстоrо Хода, коrда l1arpY3K<J к ero
ВЫходным зажимам не подключена. ЕСJJИ фильтр напряжения будет правильно
работать в режиме холостOI'О хода, то подключение наrрузки приведет лишь
к ИЗмененню абсолютноrо значения I3ыходноrо напряжения, не искажая основных.
ношений, характеризующих ето работу.
Напряжения двух l1.руrих последовательностей на выходе фильтра не обра-
зуются, так как суммы напряжений трех фаз прямой и обратной последователь-
ностей равны нулю (см. rл. 1):
И А1 + и в ,+ Ис,' о;
ИА' + Ив, + ИС2 о.
135
.8 С
"'
1 ХСI
ТА
" , :l
' I'. I
[, I
[, I
.
TAV
, l
I I
ь
с
а
r
3
(3)
им (1)
.".
и с1 (з)
и в ,(2)
(2)
иВС
,)
j2b j2c
//
jZa
SX2
в)
i zc i2o.
Рис. 4.22. Фильтр напряжения обратной последовательности:
а схема фильтра; 6 векторная диаrрамМ3 неНаrруженноrо фильтр" при ПОД8'!е на ero
ВХОД напряжеНИЯ прямuй ,юслеДОВ8тельиостИ; 8 веКТорнаЯ ДИl1rрамма ненаrруженноrо
фильтра !фи ПОДачс На ero ВХОД l!апрнжеНИЯ обратной последовательностИ
Рис. 4.23. Фильтр '!'Ока обратной последовательности типа
а схема фильтра; б BCKTopHaSI дпаrрамма токов ненаrруженно('о фильтра прИ rюдаче
На ero вход ТОКОВ прнмuJl IJОCJlеДЩl8тельиости; 8 веКТОрНаЯ диаrрамма непаr'руженнщ"о
фильтра при подаче на ero ВХОД ТОКОВ обратной последоватеЛЬНОСПI
Напряжение нулевой последовательности, как известНо, имеет с:>динаковое эна
челне н направление во' всеХ фазах. Поэтому все входные зажимЫ фильтра, к KOTO
рым В порядке электрическоrо чередования подключены фазы напряжений А, В, С.
будут иметь одинаковый потенциал. Таким образом. напряжение на выходе ФНОП,
определяемое разностью потенциалов на зажимах реле, при подаче на вход фильтра
напряжения нулевой последовательносТИ будет равно нулю. ..
Под действием системы напряжений прямой последоваТеЛЬНОСТИ U Аl' U Вi.
ЬС1! подведеннЫХ соответственно к входным зажимам фильтра 1, 2, 3, по ero
активным и емкостным сопротивлениям будут проходить определенные токи. Век.
торная днаrрамма, на которой показано распределение напряжений по-элементам
фильтра в этом случае, дана иа рис. 4.22, б. Рассмотрим эту диаrрамму, учитыая,,
что 8хтивные и емкостные сопротквления, используемые в фильтре, имеют следу..
ющие СОQТношения:
ХС2
R, уз Хс,; R. УЗ ' (4.47)
Под деЙСТВl!ем напряжения иАВ. приложенноro к плечу фильтра C1 RR1,
Т. е. между зажимами 1 и 2, через эти сопротивления проходит ток j', имеющий
емкостнЫй характер и опережающнй напряжение UAB на уrол 300. Этот ток на
элементах RRl и С1 создает падение напряжения l' R1' совпадающее по напран
лению с вектором jl и jl ХСl' отстающее от этоrо тока на 90" (рис. 4.22, 6). AHa
лоrичный треуrольник напряжений может быть построен и для BTop.oro плеча
фильтра (между зажимами. 2 3), к которому подведено на ряжение l/ ЕС. о Ток,
проходящий в этом плече 1\ будет опережать напряжение U ВС на уrол 60 , так
как емкостное сопротивление больше активноrо:
ХС2 о
arctg :=:: 60.
В результате, как следует из диаrраммы, приведенной на рис. 4.22, б, выходные
зажимы фильтра т и п имеют одинаковый потенциал. Таким образом, напряже..
136
пие на зажимах реле при подаче на вход Ф НОП напряжения прямой последова-
тельности также равно нулю.
Диаrрамма, характеризующая работу фильтра при подаче на ero вход Ilапря
жения обратной последоватеЛЫЮСТИ, показана на рис. 4.22, в. В этом случае
векторная диаrрамма напряжений изменяется, так как изменяется чередование
фазных напряжений на входе фильтра {; А2' c.i В2, йС2, подведеННЫХ соответственно
к зажимам 1, 2, з. При этом мсжду зажимами т и п появляется большое на-
пряжение, пропорциопальное значению напряжения обратной последовательности
на входе ФНОП.
Таким образом, рассмотренный нами ФНОП удовлетворяет сформулированным
выше условиям. При подаче на ero входные зажимы напряжений прямой и нуле-
вой последовательностей напряжение на выходе фильтра равно нулю, а при подаче
на вхоД напряжения обратной последовательности- имеет определенное знаЧение.
Следовательно, ФНОП будет ВЫДелять из полноrо напряжения, поданноrо на ero.
вход, напряжение обратной последовательности, не пропуская напряжений друrих
последовательностей.
Напряжение на выходе фильтра зависит от сопротивления подключенной к нему
наrрузки. Для отдачи максимальной мощНостИ от фильтра напряжения ДО.'Iжно быть
соблюдено следующее условие:
Zф к ZH. (4.48)
rAe Zи сопро ивление наrрузки, подключенной к выходным зажимам фильтра;
lф, к сопротивление KopOТKoro замыкания фильтра, измеряемое со стороны ero
выходных зажимов, коrда входные зажимы ЗRкорочеНbJ. Поэтому обычно на вы-
Ходе фильтра ПОДК.'IJочается реле, имеющее определенное сопротивление, что обес.
печивнет получение от фильтра наибольшей МОЩIlОСТИ. ФИJJьтр-реле напряжения:
обратной последовательности, схема KOToporo приведена на рис. 4.22, называется
РНФ lМ.
Фильтры тока обратной последовательности. Ф и л ь т р - р е л е РТФ.IМ.
Схема фильтра тока обратной пос.'lеДОВ8тельности (ФТОП), используе!\юI"O в реле
РТФ lМ, приведена на рис. 4.23. PeJJe состоит из аКТИБно трансqюрматорноrо
Фильтра, выпрямительноrо моста и исполнительноrо opraHa. В фильтр входят
трансформатор тока Т А и трапсреактор ТА V, каждый из них имеет по две пер..
137
r Ш1 I
I IТAЧ
L \0.)
К ВПУ
Рис. 4.24. Фильтр тока обраТIIОЙ последовательности типа РТФ 6:
а ...... схема фильтра: 6 векторная AHarpal,lMa токов llеааrруженноrо фильтра ври подаче
на ero ВХОД 'l"OKOD прнмой последовательности; 8 ........ векторна!] дИаrрамма НеН8rруженноrо
фИльтра прИ lJода<Jе на ero вхоД токов обратной послеДQваТI:J1ЬНОСТИ
вичные обмотки, включаемые для компенсации токов нулевой последовательности
на разность токав двух фаз. По первич:ным обмоткам Т А ПрОХОДИТ разность TO
ков ic i a , по l1еРВИЧI-IЫМ обмоткам ТАУ разность токов i b ic. К вторич:
НОИ обмотке ТА подключен реостат R,R1, паДение напряжения на котором про
порционаJIЬНО раЭtюсти токов i с j а И совпадает с ней по фазе:
()R' Kl(i, ia)R" (4.49)
rAe Кl коэффициент трансформации ТА.
Вторичная обмотка ТА V также замкнута на реrулируемый резистор R,R2,
падение напряжения на котором пропорционально разности токов jb l и опе-
режает ее по фазе на уrол 600.
Поскольку токи нулевои. последовательности во всех фазах одинаковы по ЗIiа
чению и направлению, разность токов нулевой последовательностИ двух фаз будет
равна нулю. Поэтому во вторичных обмотках Т А И Т А V MorYT проходить только
([оки прямой И обратной последователыIстей..
На рис. 4.23, 6 нриведена векторная диаrрамма токов и напряжений при
подаче на вход фильтра системы токов прямой l10следовательности. Как видно
из диаrраммы, напряжения и Rl и Й Rz противоположны по фазе и равны по зна-
чеНИЮ ПОСЛеднее действительно при условии (ШIТА!Ш 2 ТА) R 1 :=..:0,5 (W 1 TAV!W 2 TAV)X
Х R,2' [де Ш 1 ТА, Ш 2 ТА, W 1 TAV, W2TAV числа первичных и вторичных витков
ТА и ТАУ соответственно. Ток на выходе ФтоП при этом будет равен нулю.
Векторная диаrрамма фильтра при подаче на ero вход системЫ токов обраТНОЙ
последовательности приведена на рис. 4.23, 6. В этом случае равные значения
напряжений на реостатах RRl и RR,2 сдвинуты по фазе на уrол 600, а их сумма
равна Еф, пропорциональной значению тока обраТIlОЙ последовательности на
входе ФТОП.
Так же как при анализе фильтра напряжения обратной ПОCJIсдоватеЛblЮСТИ,
ФТОП рассматривался ненаrруженным, KorAa еJ"O выходнЫе зажимЫ были sако
рочевы. Такое IIредположение допУt.'Тимо, так как подключение пэrрузки принеде'f
138
ТА1 TAV2
r w11 r l
I I ш, I
,
3 I "
j, , I Ш1
I
Ш1
I
I
I
I
L !J
С11
С12
j1a.
JНfШЬ К изменению абсолютною значения тока, проходящеrо на выход€. ФТОП,
.не нокаж.ая ero работы. Абсолютное значение тока на выходе Фтоп зависи от
значения сопротивления подключенной взrрузки. Для маКСИМЭJJЬНОЙ отдачи филь-
тром мощности должно соблюдаться УCJIовие:
4 ,
rlle ZJf сопротивление наrрузки; lф, х сопротивление XOJlOCТoro хода ФТОП.
YQТopoe измеряется с ero входных зажимов пр" разомкнутых выходных. Аналоrич.
ную структуру фильтра, несколько отличающуюся схемой -подключения токовых
цепей, имеют филыры реле РТФ.7!} И РТФ.7/2 [20].
На рис. 4.24 ПОК!JЗ8на схема фильтра для реле РТФ 6 (см. rл. 9), который вклю
чает: трансформаторы тока Т Аl и Т АЗ, трансреактор Т А У2, резистор R13, реостат
RR14 и конденсаторы Сll и С12. Первичная обмотка W] трансформаторз тока ТАl
включена на ток фазы А; дЛЯ компенсации тока нулевой послеДовательноCiИ в HY
левой ПРОБОД включена компенсирующая обмотка WI' Первичпые обмотки транс-
форматора Т А8 и трансреактора ТА У2 (-по две у каждоrо) включены на разность
1'ОКОВ фаз В и С, поэтому компенсация токов нулевой посЛедоватеЛЬнОСТИ не
требуется.
Напряжение на Dыходе Фтоп складывается: -из падения напряжения й Т!
иа подключенных к вторичной обмотке -ТАl резисторе R13 и реостате RR14,
СОВПЗД8ющеrо по фазе с током ia: напряжения й Т2 на вторичной обмотке Т А У2\
падения напряжения и тз на подключенных к вторичной обмотке ТАЗ конденса:
торах СП и CJ2.
Векторная диаrрамма при подаче па ВХОД фильтра симметричных токов пр-ямой
последовательности показана на рис. 4.24, б. Условием равновесия фильтра Я:В.
nяется равенство:
(;Тl == (;Т2 + U Т8 ,
....I1c
'- ' ,
..........I1b Ifr;
/
/
jl'
И,2+ ИТО
j1b
о)
'-'-,-
j2c
i2b j2C....""/ .
j"
j2c
8)
или
( V [ L + Кlo ]
Кl1 R13+R14) 3 (jJ м (jJ(Cl1+ C 12) , (1.51)
тде Kl 1 н К/з коэффициенты трансформации ТА1 и ТАЗ; LM взаимпая ии
дуктивность обмоток ТА V2.
Настройка фильтра на минимум небаланса производится реrулировкой рео-
стата RR14. Члены правой части равенства (4.51) имеют взаимно обратную зависи.
масть от чаСТОТhI. Если при частоте 50 rI.!. соблюсти условие Хм== KI'iI (СП + Ci")
или, что то же, и Т2 == и тз , то частотная зависимость ФТОП будет практически
устранена, так как напряжение иТ1 мало зависит от частоты. Уrловыс поrреш.
ности элементов ФТОП MorYT быть скомпенсированы конденсаторами СВ. С9 и
СЮ. которые в любом сочетании MorYT быть подюпоченЬ! параллельно R1З и R,R,14.
Векторная диаrрамма токов и напряжениЙ ФтоП при подаче на ето вход
симметричной системы токов обратной последовательности приведена на рис. 4.24,0.
Напряжение на выходе ФТОП равно сумме напряжений: и т " иТ2 И UT'iI'
ДЛЯ соrлаСQвания устаnок реле с поминальным током rенеритора, на KO
тором устанавливается токовая защита обратной пuследовательности (см. rл. 9),
иа выходе Фтоп включе!ih! реостаты RR/б и RR1б. Через выходной трансфор""
матор ТА} к ВЫХОДУ ФТОП подключено входное преобраЗОВ8телъное устрой
СТВО (ВПУ) реле РТФ 6 (см. rл. 9).
r лава пятая
ОПЕРАТИВНЫЙ ТОК
0.1, ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Как известно (см. rл. 3), реле КОСВСIllюrо действия воздействуют Н8
ВКлючение и отключеlте выключателей через специальные вклк.чзющие н откдю.
чающие электромаrниты путем подачи в них тока в отличие от реле прямоro
действия, которые при срабатывании ПРОИЗБОДЯТ включение и отключение выклю-
чзtелсй путем HenocpeAcTBeHHoro механическоro воздействия на ПрИ80Д. ТОК, при
139
помощи Koтoporo ПРОИЗВОДИТСЯ управление выключателями, т. е. их включеНИе
и отключение, называется оперативным током, а источники этоro тока и с т о ч-
н и к а м И о пер а т и в н о r о т о к а. Оперативный ток используется также
для питания различных вспомоrательных реле в схемах релейной защиты и авто-
матики (промеЖУТОЧIlЫХ, указательных, времени), а также для работы сиrнали-
Эации (световой, звуковой).
Источники оперативноrо тока должны быть всеrда roтoBbI к действию и обеспе-
чивать необходимое напряжение или ток в обмотках включающих и отключающих
электромаrнитов. Поэтому к их надежНости предъявляются очень высокие требова-
ния. Для управления выключателями и питания устройств релейной защитЫ и
автоматики используются два типа операТИБноrо тока: п о с т о я н Н ы й и п e
р е м е н Н ы Й.
'А
5,2, постоянный ОПЕРАТИВНЫЙ ТОК
ИСТОЧНИКИ и схемы питания. Основными источниками постоянноrо
оперативноrо тока являются аккумуляторные батареи с зарядными устройствами
i12, 28]. Стандартными значениями номинальных напряжений постоянноrо опе-
ративноrо тока прИНЯТbI 24, 48, 110, 220 В.
ДЛЯ питания устройств релейной защиты и автоматики, управления выключа-
телями, авариЙной и предупредительной сиrнализации, а также друrих установок,
требующих питания от независимоrо источника постоянноrо тока, создается спе
циальная распределительная ссть (рис. 5.1). Для заряда аккумуляторных батарей
используются полупроводниковые или ртутные выпрямители или зарядные аrреrзты,
состоящие ИЗ асинхронноrо электродвиrателя М и [енератора постоянноrо тока G.
ДЛЯ обеспечения надежноrо питания оперативным током отnетственных устройств
распрелелите.lJbная сеть делится на отдельные участки, чтобы повреждение на одном
из них не нарушало работу друrих [28].
Все потребите,1И постоянноrо опсративноrо тока делятся по степени их ответ-
ственносrи на несколько катеrорий. Наиболее ответственными потребителями
являются цепи оперативноrо тока релейной защИТЫ, автоматики и управления БЫ-
ключател ми. Эти цепи питаются от отдельных ШИIIОК управления (рис. 5.1), которые
для ПОБышени я надежности делятся на HeCKo.'IbKO секций. Каждая секция шинок
управления питает цепи релейной защиты, автоматики и управления опрсделенноrо
участка, например ВbJКЛЮtlэтелей 110, 35 кВ и т. д. Между секциями установлены
рубильники, пОЗВОЛЯЮlЦие ПРОИЗDОДИТЬ питание от соседней секции при поврежде
нии lIитающей линии. На каждой Линии, отходящей от шин аккумуляторной
батареи, установлеНhI рубильники и плавкие Irрсдохранитеди, исправность которых
непрерывно контролируется сиrна.1ЬНЫМИ лампами или специальными реле (па
РНС. 5.1 не ПОRазаIlЫ).
Питание от шинок управления на це!JИ релейной защитЫ, автоматики и управлс.
ния подается через ОТДельные предохранители F А для каждоrо выключателя.
КОНТРОJlЬ исправности этих предохранителей осуществляется в схемах унраnления
выключателями. Цепи сиrнализации также чаL'ТО питаются от отдельных шинок
сиrналнзации. Однако ввиду меньшей ответствснности они делятся на меныисе
количество секций, например две. В тех случаях, коrда отдельные шинки сиrнали-
зации не предусматриваются, питание цепей сиrнализации производится от цепеи
управления через отдельные предохранитеJ!И.
В цепях управ.пения ток нроходит краТRовремешIO во время ВКДЮ'IСJ!ИЯ или
отключения выключателя и составляет примерно 5 10 А. Номинальный ток плав-
ких вставок предохранителей выбирается по формуле (2.3) и проверяется усло
вие, что ток при К3 в наибщ!ее удаленной точке в 5 10 раз превыuшет номи.
нальный ток плавкой вставки. При определении значения ТОКа, который может
про ходить через предохранитедь, необходимо учитывать все реле защитЫ и авто-
матики, сиrна,'Iьные JlаМПЬJ, отк.пючающие электромаrниты и контакторы вклю-
чения, ток которых может одновременно проходить через предохранитель.
Ток К3 определяется по формуле
+
1
I
I
I
fll'
tjM
,
Ши..нкu ljпраВлеИИI1
FH'
Шиикu.
СU2нализацu.и
УстройстВо
контроля
изоляцuи
-+rl ШЦНЫ
V аККJJМljлятDр
1 ноа батареи
I
:
G8
vV
А Вариuное
осВещение
Шиiош
8КЛЮ'fеНUII
FQ
FQ
Рис. 5.1. Принципиальная схема распределительной сети постоянноrо тока
Тде е ЭДС одното элемента батареи, В; R э внутреннее сопротивление одното
элемента, ом; n число элементов в цепи разряда; R ц сопротивление цепи
от шин батареи до места К3 Б оба конца, Ом.
Средние значения е и R э для одното элемента аккумуляторов типов c 1
и СК-1 составляют: для разряженноrо состояния ер == 1,8 В, R э р == 0,006 Ом;
для эаряженноrо состояния ез == 2,1 В, R э , з:;: 0,0046 Ом. '
Сопротивления элементов аккумуляторов друrих типов определяются деле
нием указанных значений на номер батареи. Сопротивление цепи определяется
по формуле
21
R ц yS ' (5.2)
rдe 1 расстояние по трассе кабеля от ШИН батареи до места К3, м; l' удель-
Ная проводимость, равная 57 для меди и 34 для алюмцния; S сечение жил
кабеля, мм 2 .
Отдельные шинки и цсни выполняются для питания обмоток включающих
электромаrнитов масляных ВЫКJ1Ю1Jателей. Ток в этих цепях проходит кратковре-
менно, но достиrfJет больших значении (до 400 А). Поэтому сечение жил кабелей
выбирается таким, чтобы паДение нанряжения в них не превосходило допусти.
Moro значения и напряжение на обмотках включающих электромаrнитов не сни
жалось Ниже 70 % номинальноrо. Предохранители FQ, устанавливаемые в этих
цепях, преднаЗНачены для отделения повреЖДенноrо участка от батареи и для за.
ЩИты обмоток включающих электромаrнитов от длительноrо прохождения тока,
На которое они не рассчитаны.
ЕВа '1'
JH R
Rбат + ц
не
пRэ+R ц '
(5.1)
140
141
Остальные потребители постоянноro тока: аварийное освещение, мелкие элек
trРОДБиrатели также питаются от отдельных шинок и сети
KOHTpo.IIb ИЗОЛЯЦИИ сети ПОСТОSlнното тока. Нарушение шаляпин относительнО
земли сети поетоянноrо тока может привести к образованию обходных цепей и
ложным отключениям оборудования. Поэтому все установки постоянноrо тока обо-
рудуются устройствами непрерывноrо контроля состояния изоляции сети ПОСТОЯН
Horo тока относительно земли [28]. На рис. 5.2 показэна простейшая схема КОН-
троля, которая состоит из двух вольтметров, включеннЫх между каЖДЫМ по..'IIO-
СОМ И зсмлей.
В нормальных условиях, коrда сопротивления изоляции каждоrо полюса ОТ-
носительно земли R(+J и R( 1 одинаковы, т. е. R(+) == R(w)' напряжение каждоrо
полюса относительно земли равно половине напряЖСНИЯ между полюсами, т. е,
и(+) == и( ) == О,5и. Если один из полюсов, НЭIJример плюс, замкнется на землю,
'1'. е. R(+) == О, то соответственно наПРЯЖСliие и(+) Также станет равным НУЛЮ,
а напряжение и( ) Бозрастет до полноrо напряжения между полюсами, т. е.
и(+) ;:::- О И U( ) == и. Следовательно, при понижении сопротивления изоляции
на одном из полюсов напряжение этоrо полюса относительно земли, нормально рав-
ное О,5и, попижается, а напряжсние друrоrо полюса ОТНОСитео1ЬНО емли увели-
чивается па то же значение.
Для обеспе\lения достаточной чувствительности рассматриваемой схемы КОН-
троля сопротивление вольтметров должно быть соизмеримо с сопротивле.нием изо
JIЯЦИИ сети постоянноrо тока относите.'IЬНО зеМJlИ. Хорошие результаты полу-
чаются при сопротивлении вольтметров 50 IOО кОм.
Для TorO чтобы опреде.lIИТЬ значение сопротивления изоляuии сети относи
ельно земли, поочередно размыкают кнопки 8В(+) и 8B( ) и записывают показанин
вольтметров U( ) и и(+). 110 известному значению сопротивления во.пьтметров Rv
и полуtlеННIJМ IJрИ измерениях показаниям напряжений определяют сопротивления
ИЗОЛЯЦИИ сети относительно земли по формулам:
R,+} Rv ( U U,+) 1 ) . (5.3)
и( ) J
R{ } Rv ( u u{ ) 1 ) . (5.4)
и(+)
В экедлуатации использукrrся различные устройства контроля изоляции сети
постояннОro тока ОТIlОСИТельно земли периодическоrо и непрерывноrо действия.
Схема одноrо из устройств непрерывноrо аВтоматическоrо контроля нриведепа на
рис. 5.3. Устройство состоит из равных сопротивлений R! и R2, маrнитоэлектри,
ческоrо микроамперметра р с двусторонней шкалой и поляризованноrо реле KL.
Сопротивления Rl и R2 образуют с сопротивлениями R(+) и R( ) схему мостика,
в ДиаrОIii:iЛЬ Koтoporo между точками а и 6 включены прибор и реле (на рис. 5.3, б
для упрощения показан только прибор). Если сопротивления изоляции полюсов
142
+
и
I
,l,
IIR(+)
...
Ф
,
,l,
RH"
...
Ф
Рис. 5.2. Схема контроля изоляции це.
пей постоянноrо тока с ПОМОЩЬЮ двух
вольтметров
+
+
V... ж . ,и 12 Т/2
<!I I d.t '1
и о I I 5) I е)
I I It t
, I ' l d' l kkL ' .
L' F4di J I d I I
6)
I- 4 t ж) t
'1 I I 1
"" щ ' i I
t.Rи I
.L.
. , I t _)
.
I
-__ t д)
r '
J
I-=-
I
I
I
,
I
I
I
I
I
"
я(+)у
I I
L-ф!
РИС. 5.3. Схема ус'rройства 8втоматиче-
cKoro контроля и измерения изоляции
цепей постоянноrо тока:
а ..... nринципиаJIЬП<\Я схема устройства; б.....
схема. ПОЯС!!ЯЮЩ1l\l IlрИНЦНП действИя
:I
Рис. 5.4. Схема устройства для определения меСта повреждения сети оператив
ното постояшюrо тока (а) и диаrраммы, поясняющие принuип действия устрой.
crna (б ж)
относительно земли одинаковы, т. е. R(+) == R( j, то напряжение между точками а
и б мостика рюшо пулю и ток через прибор не проходит.
При понижении сопротивления ИЗОляuни на минусе, т. е. при уменьшении R( ),
потенциал тоtlКИ 6 станет ниже потенuиэла точки а и череэ прибор и реле пойдет
iOK в направлении от Q к 6, что вызовет отклонение стрелки прибора и сраба
ывание реле. При по"ижении сопротивления изоляuии на плюсе ток будет про..
х-одить в противопо!'ожном направлснии и ОТКJlOнение стрелки прибора l'акже
будет противоположным. Симметричное ПОI!ижение сопротивления изоляции иа
обоих полюсах можно обнаружить по прибору Р при поочередном нажатии кно.
пок 8В(+) и 8B( ). При этом прибор, отrраДУИрОВ8ННЫЙ непосредственно в кило.
Омах, укажет значе ,ие сопротивления ИЗОЛЯНИИ i10ЛЮСОВ относительно земли.
Описанное УСТРОИС1'БО контроля изоляции сети оперативноrо rюстоянноrо тока
позволяет уста"овнть лишь факт снижения изоляuии. 0611аружеilИС же места
ПОВреждения осуществдяется путем поочередноrо ОТК.'Iючения присоединений и уча
стков сети. Отыскание места нарушения ИЗОЛЯI.!,иИ при ЭТОМ может затянуться
на ПРОДОJ1жите.'1ы:ое время.
Для ускорения этоrо процесс}] в Союзтехэнерrо разработан способ, принци"
Koтoporo поясняется хемой и диаrраммами, приведеННЫМИ на рис. 5.4 129]. Уча
СТОК сети с понижеююи ИЗОЛяцией 1 представлен ЭК}lива.ттентнои наrрузкой zп, а также
емКостью С и COJIr01 ив.lJе ием изоляции R каждоro полюса по отношению к земле.
Уча( :ток сети с lIормалыlии ИЗОЛЯЦИеЙ 2 представлен аналоrИЧlJО участку 1. Осталь
ная часть электрическоЙ сети 3 представлена своей эквивалентной наrрузкой
а также эквивалентными СОПРОТИDлениями изоляции и емкостями каждоrо полюс
ОТНосительно зем.ТТИ. На рис. 5.4, а показан также ВСliомоrательный источник на.
Пряжения смещсния 4, ПОЛКлюtlаемый К одному ИЗ ПОЛЮСОD сети через ключ 5
и персносное измеритеЛЫlOе YCTPOlkTBO 6 с токоизмерительными клещами 7. '
}{ Напряжение смещения и см , rюдавасмоrо на сеть оперативноrо тока, иэме.
яе1СЯ по линейному закону, как покаэа"о lIа рис. 5.4, б. Изменение напряжении
в первом полупериоде может быть представлено как
U СМ ::::: kt+ и о ,
а во
втором
т
иCM=--::2+иo ""
Тде и о начальное значение напряжения смещения; k тэнrеис уrла наклона
DCарактеристики изменения напряжения.
143
максимальные ТOJ<oBbIe, НО и друrие бо."Iее
сложные защитЫ (направленные, диффе-
ренuиальные и др.).
Третий способ состоит в том, что
получаемый m тех же ИСТОЧНИКОВ пере-
менный оперативный ТОК выпрямляется
С помощью специальнЫХ устройств (блоков
питания), при ЭТОМ питание реле и отключающиХ катушек выключателей про-
изводится постоянным (выпрямленным) током, так же как от аккумуляторной
батареи. Этот способ обеспечивает выполнение практиЧССКИ всех видов З<:lЩИТЫ и
автоматики.
Четвертый способ состоит в ТОМ, что питание отключающих катушек выключа-
телей производится от спеuиальных устройств, которые в нормальном режиме за-
пасают энерrиlO путем заряда конденсаторов. При срабатываlIИИ защитЫ энерrия,
запасенная Б предварительно заряженных конденсаторах, используется Аля работы
отключающИХ катушек ВЫКЛючателей.
В ряде случаев применяются комбинированные схемы защиты, в которых ИС-
пользуется не один, а два или три из указанных способов,
Схемы питания переменным оперативным током непосредственно от трансфор-
маторов тока. На рис. 5.5, а показана простейшая схема с дешуптировапием ка-
q-ушки отключающеrо элсктромаrнита выключателя, питаемой непосредственно
от трансформатора тока ТА. В нормальном режиме отключающая катушка .УАТ
зашунтировзна размыкающим контактом реле КА. Поэтому вторичный ток ТА
('ТОк наrрузки) проходит только через обмотку реле. При возпикновении К3 реле КА
срабатывает и, размыкая контакт, дешунтирует отключающую катушку. В резуЛь-
тате ВТОРИЧНhlЙ ток трансформатора тока Т А (теперь ток КЗ) будет проходить через
посдедовательно соединенные обмотку реле и ОТКЛЮ'lающую катушку, которая
при этом ПРОИЗБОДИТ отключение выключателя.
Достоинством такой схемы является ее простота. Однако область ее применения
оrраничена значениями токов во Вl'ОРИЧПЫХ uепях ТТ, которые Moryr дешунтиро-
вать контакты обычных реле. В подобной схеме контакты реле 6ыстро подrорают,
вследствие чеrо ухудшается или даже нарушается электрическая uепь через KOH
такт peJ!e. При этом вторичный ток ТТ будет замыкаться через отключающую ка-
тушку в нормальном режиме, что может привести к отключению выключателя при
отсутствии повреждения. Кроме Toro, при нарушении элсктрцческой uепи на кон-
тактах реде вторичные обмотки ТТ оказЫваются наrруженными не только реле,
но и отключающей катушкой, имеющей значительное потребление. Поскольку ТТ
на такой режим не рассчитаны, опи будут работать с большой поrреШilОСТЫО,
Т. е. будут давать вторичпый ток значительно меньше, чем при допустимой на-
rрузке. В результате этоrо защита с зависимой харзктеристикой времени сраба
тывания будет работать с большей выдержкой времени, чем было предусмотрено,
что может послужить причиной неселективноrо действия.
В связи с этим схемы с дешунтированием отключающих катушек выключателей
ВЫполняются с использованием спеuиальных реле РТ-85, РТ.86, РТ-95, как пока
зано на рис. 5.5, б, а также ре.:1е РП.З41, имеющИХ, спеuиальные мощные переклю
чательные контакты (см. rл. З). В этой схеме отключающая катушка ВЫК.'1юча
теля нормально отключена замыкающИМ контактом КА.2 TOKOBoro реле КА и вто-
ричный ток Т А замыкается только через обмотку реле и ero размыкающий KOH
такт КА.!. При срабатывании реле вначале замыкается контакт КА..?, чем под-
Ключается к трансформатору тока Т А отключающая катушка, а затем размыкается
шунтирующий ее контакт КА.!, создавая uепь через последовательно соединен
Вые обмотку реле и отключающую катушку.
Блоки питания. Для питания цепей релейной защиты, автоматики и отключаlQщИХ
катушек выключателей выпрямленнымтоком выпускаются спениальные блоки питания.
Для определения поврежденноrо присоединения и места повреждения с по.
мощью токоизмерительных клещей измеряется по участкам сети среднее 'З3' период
абсолютное значение первой производной тока. По максимальному измеренному
значению определяется поврежденное присоединение, а затем место повреждения.
Подобныи способ измерения позволяет точно определить место повреждения,
поскольку измеряемая величина обратно пропорuиональна сопротивЛению изоля-
ции Rи и не зависит от еМКОСТИ участка сети. Диаrраммы, представлепные на
ри. с . 5.4, в ж, показывают, что замер прибора на поврежденном участке (сплош-
ная линия) превыша.ет замер на неповрежденном участке (штриховая линия).
На основе описапноrо способа создаНО устройство, состоящее из стаuионарноrо
датчика, обеспечивающеrо на выходе пилообразное напряжение при наrрузке
па сеть постоянноro оперативноrо тока, и переносноrо прибора с токоизмеритель-
ными клещами от прибора ВАФ-85.
Оиенка постоянноrо оперативнorо тока. Аккумуляторные батареи являются
наиболее надежными источниками оперативноrо тока. Поэтому опи широко при
меняются на электростанциях и подстанuиях для питания оперативных цепей
релейной защиТЫ, автоматики и управления выключателями. Однако аккумуля-
'IopHble батареи имеют высокую стоимость, требуют специалыюrо помещеНия и
зарядноrо устройства; обслуживать их должен квалифицированный персонал.
Кроме Toro, выполнение распределительной сети f\Остоянноrо тока требует расхода
большоrо количества контрольноrо кабеля. Поэтому наряду с примеIiеиием аккуму-
ляторных батарей используется питание оперативных uепей от источников перемеи-
Horo тока.
рис. 5.5. ПринuипиалыrJЯ схема питания
отключающей цепи защиты непосредс;:твен.
ПО от трансформаторов тока с ИСJlо.,ьзо
ваиием токовых реле:
а .6ыс.ТрОДействующеrОj б ТИПОВ РТ.85
и pT-86
5.3. ПЕРЕМЕННЫЙ ОПЕРАТИВНЫЙ ТОК
Источники nepeMeHHOrO оперативноrо тока. Источниками переменпоrо
операТИ8Iюrо тока для релейной защитЫ являются в основном Т1, а для автоматики
и частично для релейной защИТЫ ТВ и трансформаторы собственных нужд
подстанuии [12].
Трансформаторы тока являются наиболее наДежными источниками оператив-
Horo тока. При питании операТИllНЫХ цепей от ТТ оперативным током является
ток КЗ, про ходящий по еl"O вторичной обмотке. Значение этоrо тока при пра.
вильно выбранных параметрах элементов схемы BcerAa обеспечивает надежное
действие релейной защитЫ и отключение выключателя.
Трансформаторы напряжения не MorYT служить источником оперативнorо
:rDK3 дЛЯ непосредственнorо Iштания релейной защИТЫ от КЗ, поскольку при КЗ
напряжение снижается н может оказаться недостаточнЫм для отключения выклю-
чателя. Поэтому ТН используются как источники оперативноrо тока для защитЫ
от однофазных замыканий на землю в сети с изолированной нейтралыо, KorAa 'юк
замыкания на землю мал, а междуфазные напряжения имеют нормальные значе-
ния, а также для питания uспей rазовой защитЫ трансформаторов, KorAa при не.
которых видах внутренних повреждений ток КЗ может, иметь недостаточное знаllе-
ние для отключения выкЛ!очателя, а напряжение может остав31ЬСЯ достаточно вы-
соким. Кроме Toro, 1Н можно использовать как источники питания зарЯДНbJ
устройств.
Для выполнения релейной З<JЩИТЫ липий, трансформаторов, reHep3TopoB и
ДРУI'ОI'О оборудования на переменпом оперативном токе примеilяется несколько
способов.
Ilервый способ состоИ1' D использовании реле прямоrо дейстния типов РТМ,
РТВ, PIIM, РНВ (см. rл. 3). Воспринимающиеорrаны этих реле J1итаются o'f Т1' и
ТН, а исполнительные opraHbI действуют непосредственно на оrключение выклю.
чателя без использования оператинноrо тока. С помощью редс прямото действия
выполняются максимальные токовые защитЫ с заПИСИМОli. характеристикой вре-
мени срабатывания и токовые отсеqки мrИОНСlllюrо действиЯ (см. rл. 6), 8 также
защита минимальноrо напряжения. ..
Второй способ состоит в питании ре.lе и ОТКo'lючающИХ катушек выключателеи
переменным TOKO 1 непосредственно от ТТ и ТН, Этот способ реализуется с исполь-
зованием реле KocBeHHoro действия типов РТ-85, РТ-86 , PT 95, ЭВ-215, ЭВ-245.
РВМ-1З, РП.321, РП.З41 (см. rл. З), выпускаемых спеuиа.'lbНО для работы на пере-
мен нам оперативном токе. С помощЬiО переЧИСЛСНf!ЫХ реле можно выполнить не тo,Iт:ько
144
Q
УА Т
ТА
,А
а)
5)
145
ТLA
с
ш}
Рис. 5.7. ПРИllципиальная схема блока
питания типа БПТ-I01/1
с
N
а)
Рис. 5.6. Принципиальная схема блОКОВ питания типов БПТ-Il (а) и БPIН ll (6)
Блоки питания БПТ-l1 и БПН ll (рис. 5.6) предназначены для питания цепей
оперативноrо тока в случаях, коrда потребление этих цепей Не превышает 20 Вт
в длительном и 40 Вт в кратковременном режиме. Блоки Moryr также использоваться
ДЛЯ питания полупроводниковых защит.
Блок питания токовый БПТ-l1 (рис. 5.6, а) СОСТОИТ ИЗ промежуточноrо васы-
щающеrося трансформатора TLA, конденсатора С, 06разующеrо с ветвью намэ-
rничивания TLA феррореЗОН8НСlIЫЙ контур, и Быпрямительноrо моста VS Оди-
наковые первичные обмотки W 1 и w; имеют ОТВОДЫ, ПОЗВОЛЯIOщие ступенчато' изме
НЯТЬ ТОК наступления резонанса. Еслн вторичные обмотки Т LA соеДинены D ЗВ($Ду
i'fO 06мотки wi и W'J' используются раздельно в двух разных фазах. Если блок DКЛЮ:
чается на разность токов двух ТТ, то для уменьшения тока наступления ферро
резонанса обмотки wi и W мотут соединяться последовательно.
Вторичная 06мотка W:::, намотанная проводом большеrо диаметра, чем обмотка W 2 ,
используется для ВЫХОДноrо напряжения 24 В. При этом накладка SXl уставав.
.пивается в положение J. Выходное напряжение 110 В получается при использа.
Бани и обмотки w з совместно с частью обмотки W2 при установке накладки SX 1 в по
ложение 11. Конденсатор С ПОДключается к последовательно соединенным обмот.
иам W 2 и W З на более высокое ютряжение, чем выпрямитель. Такое включение
позволяет снизить требуемое для ПОЛУ'Iения резонанса значение емкости.
Для компенсаllИИ возМожноrо отклонения емкости ,..,а :::f:: 10 % и теХIIолоrиче.
скоro разброса хnрактеристик стали сердечника Т LA обмотка W имеет допоЛНИтель_
ные ОТВОДЫ, с помощью которых накладкой в небольших пределах может ре-
rулироваться ток наступления феррорезонанса.
Блок напряжения БПН ll (рис. 5.6,6) включает в себя Два независимых эле.
мента, каждый из которых состоит из промежуточноrо трансформатора напряже-
ния TI,V и выпрями еЮI VS. Блок БПН 11/1 с I!ОМИЮЩЫ'l>IМ выходным напря
жеIIИ\М 110 В и блок БПН-11/2 с номинальным выходным напряжением 24 В
имеют одинаковую принuипиаЛЫIУЮ схему и отличаются друr от друrа только
uбмоточными данными TI_V и количеством Диодов в плече выпрямительноrо Моста.
Каждый элемент можно исполь:юнать как самостоятсльно, так и в схеме с ДРУ_
тим элементом. СеКllИИ перВИЧI!ЫХ обмоток трансqюрмаrоров TLV соединяются
последовательно при питании от ИС!О'!НИКа 220 В и параллельна при питании
от источника 110 В. Длительно допустимый ток наrрузки составляет при напря.
жении 110 В 0,15 А и при напряжении 24 В 0,6 А на каждый элемент.
При параллельном соеДиненип элементов со CTOrOHbl nepeMeHHoro и выпрям.
JieHHOro напряжения ОТДаваемnя МОЩНОСТЬ блока в 2 paCl8 БОЛhше ОТДаваемой мощ-
JIOСТИ оrдельноrо Элемента. Соединив последователыlO выходы выпрямительных
мостов каждOi'О элемента" можно ПОЛУЧИlh fЮМИН2лыюе выходное напряжение
220 В ДЛЯ блока БПН l1il иЛи 48 В для блока БПН 11/2,
Блоки питания БП 101 раССЧИТ1iНЫ на питание ВЫПрЯМЛеННЫМ током напряже.
lJием 24, 4 и J]O п с наrрузкои, не превышающей кратковременно 249 Вт.
Блок питания токовый БПТ Jоl!l (рис. 5.7\ СОСТОИТ из промеЖУТОlJноrо Hacы
щающеrосятрансформатора ТОКа TLA, конденсаторв С и выпрямитслыюrо моста VS.
Конденсатор С, подключешшй к вторичной обмотке TLA, предназначен для CTa
146
Рис. 5.8. Принципиальная схема блока
питания типа БПН 1О1/1
билизации напряжения. Блоки БПТ.101I2 и БПТ.101/4 рассчитаны на ВЫХОДНОе
напряжение 24 и 48 В.
Блок питания напряжения БПН 101/2 (рис. 5.8) состоит из промежуточноrо
'fрансформатора напряжения TLV, выпрямительноrо моста VS, конденсатора С
ДJJя защиты диодов от перенапряжения и предохранителя F для защиты блока
от К3 в цепях оперативноrо тока. Номинальное вЫходное напряжение блока 24
и 48 В. Блоки питания БП 1О02 предназначены для питания релейной защиты, авто.
матиКИ и цепей управления выключателями с электромаrнитными приводами и
рассчитаны на длительную наrрузку 800 Вт и кратковременную до 1500 Вт при Ha
пряжении выпрямленноrо тока 110 и 220 В.
Блок тока БПТ 1002 (рис. 5.9) состоит из промежуточноrо насыающеrосяя
l!Pансформаrора тока TLA, дросселя L, конденсатора С и выпрямителыюro моста VЗ.
Первичная 06мотка TLA включаетсЯ на отдельные ТА и имеет пять секций для ПОk
бора числа витков с цеЛью изменения тока наступления резонанса. Дроссель и
конденсатор, подключенные параллеЛЬ1l0 вторичной обмотке TLA, прсдназначены
д.rIИ стабилизации напряжения. Длительно допустимый ток наrрузки блока co
стаБЛяет 7 А для номиналыюro выпрямленноrо напряжения 110 В и 3,5 А для
220 В. Кратковременно в течение 5 с блок выдерживает прохождение тока по
ero первичной обмотке до 50 А lТрИ наrрузке 10 Ом для выпрямлеШlOrо напря-
жения 110 В и 40 Ом для 220 н-
Блок напряжеНИЯ БПН-1002, упрощенная схема KOToporo приведена на рис. 5.10,
состоит из rрехфаЗIIоrо промежуточноrо трансформатора напряжения т L V с двуми
птори'IНЫМИ 06мотками и двух трех.
фазных выпрямителеи VS. Секции
первичных обмоток MorYT соединяться
к траНСформаторам тока
rlAUUUUU
I
'"
I
с
+
Рис. 5.9. Принципиальная схема блока
Питания типа БПТ-1О02
nv
мl)
vs
vs
/
+
+
Рис. 5.10. Принципиальная схема бло-
ка питания типа БПН 1002
141
к оператиВным
цепям защиты
и ljпра8ленця
mраНСформаmора,.
+
БПН
БПТ
6.
Рис. 5.11. Схема включения б 'IОКОП
flитания ДЛЯ индивидуальноrо питания
защиты и цепей управления силовоrо
трансформатора
Пита.ющие ЛlJ.нии
Рис. 5.15. Принципиальная схема 'блока KOHI'eH. V1J1 V]2 С'
саТО рОВ БК.400
ковременном, а также для заряда конденсаторш
(блоков конденсаторов БКАОО и др.), энерrия KO 1 Z ;1
торых используется для приведения в дейстВие
электромаrнитов отключения выключателей. В эту серию входит стабилизированное
УСТрОЙСТВО БПЗ-402, подключаемое к ТТ, и нестабилизироnанное устройство
БП3-401, подключаемое к ТН или к трансформаторам собственных нужд. OrMe.
тим. что при подключении блоков типа БП3 к ТТ и ТН их поrрешность рсзко
возрастает.
у стройство БПЗ 402 (РИС. 5.13) состоит из промежуточноrо насыщающеrося
трансформатора тока TLA, конденсатора С и выпрямительноro моста VS, раз
делительных диодов VDl и VD2 и токооrраничивающеrо резистора R. Пере
ключенис одинаковых секций первичной обмотки wi и W с последовате.'Iьноrо
соединения на параллельное позволяет увеличивать ток наступления феррорезо.
нанса в 2 раза_ Наличие отводов в каждой секции дополнительно IЮ3ВОЛяст уве.
личивать ток наступления феррорезонанса в 2 раза и изменять ступенчато этот
70К. Подключая наК.'Iадкой SXl конденсатор С к отводам /, 11 или 11/, можно
изменять в неuольших пределах ток наступления феррорезонанса. С ПОМОЩЬю на.
кладкИ SX2 измсняется номипаЛblюе значение nыходноrо напряжения: в положе.
нии V/ 110 В, в положении /ll 220 В. Orводы llI V предназначены для
получения требуемоrо значения напряжения заряда конденсаторов. Оперативные
цепи релейной защиты подключаются к выводам 9 и 10 а заряжаемые конден-
саторы к выводам 10 и 8 (10 и 7). Диоды VDl и VD2 предотвращают разряд
конденсаторов при исчезновении или понижении напряжения питания.
Устройство БПЗ 401 (рис. 5.14) состоит из промежуточноrо трансqюрм:атора
напряжения TLV, конденсаторов Сl и С2 выпрямительноrо моста VS, дио
дов VDl и VD2, ПОЛяризованноrо реле KL и резистора R.
При включении устройства в сеть с поминальным напряжением 127, 110 или
100 В секции первичных обмоток wj и W соединяются последовательно, а на.
Кладки SXl и SX2 устанавливаются соответственно в положение /, /V или V/.
Orводы //, /// и V вторичной обмотки пОЗВОЛяют устанавливать необходимый
уровень выходноrо напряжения при отклонении входноro напряжения 01' номи-
нальноrо значения. Соединяя секции первичной и вторичной обмоток послеJtова
тельно или параллельно, можно в 2 раза изменять номинальные значения входноrо
и выходноrо напряжений. Напряжение (400 ::!:: 20) В, необходимое для заряда кОн.
денсаторов, получается при номинальном значении входноrо напряжения при по.
следовательном соединении секций вторичной обмотки. Конденсатор Сl предназна.
Чев д.'1.я защиты диодов от кратковременных перенаliряжепий, Dозникающих в цепЯХ
к oпepaml18H 1М
цепям ЗQщиты
и. fjПрQ.8леНJ1.R
оJrрудо8ания
8сей. ПQВста1lци.i1
6ПТ
Рис. 5.12. Схсма включсния 6локон Шl
тания для централизованноrо питания
защитЫ и цепей управления всей nOk
станции
последовательно и параллельно, а сами обмотки в звезду или в треуrо.'lЬНИК.
В зависимости от схемы соединения первичные обмотки MoryT включаться на Ha
пряжение переменноrо тока 100, 110, 127, 220 и 380 В транс4юрматора напря.
жения или трансф:>рматоров собственных нужд. Длительно допустимый ток на.
rрузки составляет 6,4 А для выпрямленноrо напряжения 110 В и 3,2 А для 220 В,
Все рассмотренные блоки питания можно использовать как для индивидуаJ1Ь-
Horo питания УСТрОЙСТВ релейной защиты отдельных видов оборудования (рис. 5.11),
так и для rрупповоro или централизованноrо питания заlllИТ rруппы однотипноrо
оборудования или всей подстапции (рис. 5.12).
У строИ:ства типа БП3.400 предназначены для питания цепей оперативноrо
тока схем релейной защиты, автоматики и управления в тех случа-ях, коrда по.
требление этих цепей не превышает 100 Вт в длительном режиме и 200 Вт в крат.
ПА
+
8 9 10
Рис. 5.13. ПринципиаЛhная сХема б.rIО-
ка питания типа БПЗ 402
148
1 VDI IVD2
СI
IVDI IVD2
СI
+
U зар .
й)
а)
Рис. 5.14. Принципиальная схема блока
питания типа БП3-401
Рис. 5.16. Принципиальпые схемы подключения блоков конденсаторов к заряд.
lЮМУ устройству:
а..... с разделением цепей при помощи ДИОДов: 6 с контактным разделением целей
149
nepeMeHHoro ТОКlI. Оперативные цепи ЗJЩИТЫ подключаются к выводам 7 и 10
а заряжаемые конденсаторы к ВЫВОДам 6 и 10. Диоды VDl и VD2 предmВра
щают разряд заряженных КОНДенсаторов при исчеЗlJовении ИЛ I понижеиии напря.
жения питания. Реле KL (поляризованное реле типа РП.7) служит для сиrнали
3JЦНИ при ИС'JСЗновении напряжения питания. Резистор R и конденсатор С2
уменьшают переменную составляющую тока в оБМО1ке реле К/о.
Блоки конденсаторов БК.400 (рис. 5.15) используются совместно с устройст-
вами БП3-400 и являются накопителями электрической энерrии, которая исполь-
зуется для приведения в действие отключающих катушек выключателей Блок KOH
денсаторов БК 400 состоит ИЗ раЗДЕ".JIительных диодов VDl и VD2 типа Д226Б и
конденсаторов С типа МБrп емкостью 10 мкФ ::!:: 10 %, 400 В, Общая емкость
конденсаторов БК-401 раВНа 40 мкФ, блока БК 402 80 мкФ. блока БК.40З
200 мкФ.
Блоки конденсаторов Moryт ИСПQЛ,hЗоваться как в схеме с диодным, так и с кон-
тактным разделением цепей (рис. 5.16). При замыкании контактов устройств релей
ной ЗВЩИТЫ OAHoro из присоеllннений например, РЗ1) череэ 9лектромаrнит OT
ключения ВЫключателя 9Toro присоединения пройдет ток разряда конденсаторов,
установленных только для этоrо присоединения. Разряд друrих конденсаторов
преДотвращается размыканием раЯМНК-8ющеrо конт.акта РЗ1.l либо блаrодаря
Диодам, уст новленным в блоке БК-400.
Рне-. 6.1. ПрИНЦИП действия максимальной токовой защиты
А
r лава шестая
сверхток /и проходит от источника питания Е к Me
сту поврежде,tИя как по повреждениому участку 1,
так и по иеповреждеииым участкам / / и / / /. ЕеJJИ
сеерхток ире выси т ток срабатывания, то придут
в действие (запустятся) и сработают максимальиые
токовые защиты всех трех участков: МТЗ /, МУЗ //,
МУЗ // /. В результате TaKoro действия будут отклю
чены не толЬко поврежденный, но и неповреж
деы-ные участки электросети, что недопустимо. Правильиая ликви-
дация аварии будет иметь место лишь в том случае, если сработает
только защита МУЗ / и отключит выключатель Ql, ближайший
к месту повреждения.
Таким образом, вторым требованием, которому должна удовлет
ворять максимальная токовая эащнта, является правильный выбор
поврежденноrо участка. Для выполнения этоrо требования, KOTO
рое называется и э б и Р а т е л ь н о с т ь ю или с е л е к т и в -
к о с т Ь Ю, максимальные токовые защиты участков электросети
должны иметь различное время срабатывания, возрастающее в иа
правлеиии к источнику питания.
Время срабатывания защиты от момента возникновения сверх-
тока до воздействия на выключатель называется в ы Д е р ж к о й
в р е м е н и. В рассматриваемом, случае иаименьшую выдержку
времени 1, должиа иметь защита МУЗ /, несколько большую 1,
защита МУЗ // и еще большую 1, защита МУЗ // /. При такой
настройке выдержек времени защит электросети на рис. 6.2 прн
ВОЗИИЮIOвении К3 в точке К запустятся все защиты, но первой
сработает защита МУЗ / и отключит ВЫКJJючатель Q/. После этоrо
прохождеиие тока К3 прекратится и защиты МУЗ // и МУЗ //1
вернутся в исходное положение до Toro, как истечет установлениая
на них выдержка временн. В результате ликвидации аварии будет
отключен только повреждециый участок 1, а неповрежденные участ
ки 11 и 1/1 останутся в работе.
Для выявления момента 130зникновения аварии и обеспечения
действия в рассмо rреllНОЙ выше последовательности максимальная
токовая защита СОстоиТ из двух орrаиов: п у с к о в о r о о р r а н а,
который ВЫЯВJIяет момент возннкновения К3 или друrоrо иарушения
нормальното режима работы и производит пуск защиты, и з а м е д
л " ю Щ е r о о р т а н а (о р r а н а в ы Д е р ж к н в р е м е н н),
который замедляет деЙствие защиты для обеспечения селектив
ности.
Q
ТА
w
МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
6.1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЗАЩИТЫ
Одним из иаиболее характериых признаков возникнове.
ния К3, а также друrих нарушений нормальиото режима работы
электроустановок является резкое увеличение тока (или, как [OBO
рят, появление сверхтока), который становится значительно больше
тока натрузкн (см. тл. 1) [1,2]. На использоваиии этото принципа
основано действие максимальной TOKOBoН защиты, структурная
схема которой приведена на рис. 6.1.
К реле максимаJIЫЮЙ токовой защиты М УЗ через трансформатор
тока У А ПОДВОДИТСЯ ток, проходящий по защищаемому элемеиту
(линии W). При нормальных значениях тока натрузки защита не
действует, но коrда ток увеличится и достиrнет заранее YCTaHOB
леииоrо зиачеиия, защита придет в действие (сработает) и отключит
выключатель Q. Значение тока, прн котором происходит срабаты-
вание защиты, иазывается ТОКОМ срабатывания защиты.
Таким образом, первым требованием, которому должна удовлет
ворять максимальная токовая защита, является правильиое выяв
ление момеита возникновения повреждения в защищаемой цепи,
что достиrается установкой определенноrо значеиия тока срабаты
вания.
Появление сверхтока в каком лнбо элементе не всеrда являетсн
признаком повреждеиии имеНIlО этоrо элемента. Дело в том, ЧТО
сверхток проходит не только по поврежденному элементу, но и по
связаиным с ним неповрежденным элементам электроустановки или
электросети. Так, например, 13 электросети, состоящей из трех
последовательно соединеиных участков (рис. 6.2), при К3 в точке К
150
Е [1Е] t J В0 t 2 Ш t ,
ш л 1
. ЦI
Ц] 1. Ц2 1. 1. К
Рис, 6.2. Работа Максима.'lЬНОЙ ТОКОВОЙ защиты Б радиальной сети с OДHOCТOpOIl
Itим питаНием
151
1
I '"
I "- а.
/
I
t,G
12
8
#
Q
2
#
6 Ip/I"p
ПО линии W 1 питается ПОДС78НЦИЯ П 1 с одним электродвиrат лем М.
а по линии W2 подстанция П2 с электродвиrателем М и TpaHC
форматором Т.
ДЛЯ защиты линий на ннх со стороны подстанции П устанавлн
ваются максимальные токовые защнты МТ3 1 н МТ3 /l. На злек-
тродвиrателе М подстанции П 1 отдельную защиту можно не YCTaHaB
ливать, так как ОН ВХОДИТ В зону защиты М ТЗ 1, а с ТОЧКИ зрения
правилЬНОСТИ ликвидации аварии не имеет значения, каким ВЫКЛЮ
чателем, Q или Q/, будет отключен электродвиrатель I/рИ ero по-
врежденин. Б случае питаиии от I/одстаннии П2 двух и более .эле
ментов максимальна и токовая защита должна устанавливатьс}] как
на линни СО стороны источника питания, так н на всех элементах
электрооборудования, подключенных к шинам приемной подстанции.
На рис. 6.6 рассмотрен пример размещення максимальных TO
КаВЫХ защит в радиальной се']'И с односторuнним lIитанием ОТ элек
тростаниии с rенераторами Gl и 02. Для защиты 9лектродвиrаr'елей М
на каждом Н3 них устанавливается максимальная токовая защита
с действием на отключение своих выключателей Ql.
На трехобмоточных трансформаторах максимальиая токовая за-
щита, как правило, устанавливается со стороны н:аждоЙ: обмотки.
Защита I1 со стороны обмоткн ннзшеrо напряжения Н Н защищает
шины А 1 н, кроме Toro, может действовать при поврежденин элек-
тродвиrателя в случаях, если не подействует (откажет) ero защита I
или выключатель QI. Такнм образом, защнта 1I имеет два защнщае-
мых участка о с н о в н ой, в ко-
торый входят шнны А/, и рез е р -
А1 в и Р у е м ы й, в который входят
электродвиrатели М. В соответствии
П
Рис. 6.3. Характеристики времени срабатывания
максимальной токовой защиты:
а зависимая: 6 ..... независимая
а)
Q
Б качестве пусковых opraHoB макси-
мальной токовой защиты нспользуются
реле увеличении тока (макснмальные TO
ковые реле), а в качестве замедляющеrо
opraHa реле времени (см. rл. 3). Токо-
вые реле типов РТБ, PT 80, PT 90 со-
держат в себе оба opraHa. Поэтому при
выполнении максимальиой токовой защиты с использованием
этих реле отдеJ/ыrые реле временн не устанавливаются. Как из-
вестно ( 3.5), указанные выше токовые реле имеIОТ зависи-
мую характеристику времени срабатывання. Позтому максималь-
ная токовня защита, выполи яемая С помощью этих реле, называется
максимальной токовоЙ защитой с зависимой характеристнкой Bpe
мени срабатыванни (кривая а на рис. 6.3).
При использовании в качестве пусковых opraHoB максиМаЛьиой
токовой защиты токовых реле мrновеиноrо действия тина PT 40
нлн ЭТ-520 выдержка времени создается отдельнымн реле времени
типа ЭБ или РБМ. Бремя срабатывания максимальной токовой
защиты, выполиенной с помощью указаниых реле, не зависит от
тока К3, так как реле времени всеrда срабатывают с одннм и тем же
установленным на них временем срабатывания, Поэтому защнта
TaKoro типа иазывается максимальной токовой защитой с независи
мой характеристикой времени срабатывания (прямая б на рнс. 6.3).
Максимальная токовая защита является иаиболее простой и де-
шевой защитой и поэтому широко применяется для защиты reHepa
торов, трансформаторов, электродвиrателей и линий электропере
дачи с односторонним, а в ряде случаев и с двусторонним питанием.
6.2. РАЗМЕЩЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ
Ток КЗ проходит от нсточннка питання к месту К3.
Поэтому чем ближе к источнику питания располож на защита, тем
больше зона, прн поврежденин в которой защнта прнходит в дей
стВне. Так, например, если для защнты понижающеrо трансформа-
тора (рнс. 6.4) трансформатор тока ТА и защиту МТ3 установнть
со стороны обмотки высшеrо напряжения ВН, т. е. со стороны иt,;Точ-
ника питания, то в зону защиты войдут: кабелн, ВВОДЫ и обмотки
трансформатора, выключатель Q2, шины низшеrо напряжения А2.
Если же Т А н защнту установить со стороны обмотки ннзшеrо
напряжения Н Н, как ПоКазано на рис. 6.4 пунктиром, то В зоне
защиты окажутся TQ.11bKO выключатель Q2 и шипы А2. Поэтому макси-
мальную токовую защиту следует устаиавливать со стороны источ
ника пнтаии я и по возможности ближе к иему.
Место установки максимальноЙ токовой защиты зависит также
от схемы соединения электроустанонки или ЭJlектросети. Так, иа
прнмер, на рнс. 6.5 от подстанции П отходит две кабельные линии:
152
r
, Н r
нн
r l
' L j
...] I
rA ;2 )J
А2
WI
.П1
Рис. 6.4. Правильное (а) и неп.равиль-
ное(б) размещения максимальной тока.
вой защиты панижающеrо трансформа.
opa
W2
П2
Рис. 6.5. Размещение максимальных
!Токовых защит питающИХ линиii и
э.'Iектрооборудования приеМIIЫХ ПОk
станций
153
6.3. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ПУСКОВЫХ OprAHOB
МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ
Трехфазная схема. Схема требует устаиовки трех тра\!с-
форматоров тока и трех токовых реле. Первичные обмоткн трансфор-
маторов тока ТА включаются в фазы А, В, С защищаемоrо элеменrа,
а вторичные соединяются в звезду (рис. 6.7). К выводам вторичных
обмоток подключены реле, обмотки которых также соединяются
в звезду. Провода, соедиияющие выводы вторичных обмоток Т А и
реле, называются фа 3 н Ы м и, а ПрОБDД, соединяющий нулевые
ТОЧКИ Н У л е в ы м н е й т р а л ь Н ы м про в о Д о М.
В реле трехфазной схемы проходит ТОТ же ток, что и ВО ВТОРИЧНЫХ
обмотках Т А:
/P /2' (6.1)
Поэтому к о э Ф Ф и ц и е и т с х е м ы, представляющий собой
отношение тока в реле к току ВО вторичных обмотках ТА I равен
единице:
kcx / р!/ 2 1. (6.2)
Трехфазная схема реаrирует на все виды междуфазных и одно-
фазиых КЗ, нмея при этом равную чувствительность. Недостаток
эroй схемы относительно большое количество оборудош:шия и
соответственно большая, .СТОИМОСТЬ, чем у друrих схем.
Недостатком трехфазной схемы является также возможность
:песелективиоrо действия при замыкании .иа землю разных фаз в двух
mчках сети с изолированной нейтралью. Как "оказаио на рис. 6.8.
ЩJИ замыканиях на землю в точках К/ и К2 срабатывает реле фазы А
защиты лииии W / и реле фазы В защиты лииии W2. ЕСЛIj защиты
имеют одинаковые выдержки времени, то одиовременно отключаются
обе лииии. В то же время 110 условиям работы сети с изолированной
нейтралью достаточно отключить только ОДНО место замыкания на
землю.
Учитывая отмеченные иедостатки и то, ЧТО в сети е изолированиой
иейтралью однофазных КЗ не быва т, а в сети с заземленной неЙ-
А
8
С
W2
Рис. 6.6. Пример размещення максимальных токовых защит в радиальной сети
с односторонним питанием
с этим защита /1 является о с н о в н о й защитой для шин А/
и рез е р в н о й для электродвиrателей М.
Аналоrичные функции выполняет защита /У в отношении шин
средиеrо напряжения А2 и линнн W2. Защита /1/ со стороны об-
мотКи высшеrо напряжения ВН является основной для трансформа-
тора Т2 и резервной для шин Аl и А2. Если, учитывая иаличие
защиты //1, отказаться от устаиовки защит /1 и /V, то при поврежде-
нии, например, на шинах Аl будет отключаться трансформатор
от защиты //1 и при этом кроме поврежденных шнн А / останутся
без напряження иеиоврежденные шины А2 н лииия W2, что недо-
пустимо. Неправильио будет ликвидирована авария и при поврежде-
нии на шинах А2.
На линии W / защиту V / можио устаиавливать только со
стороны ИСТОЧника питаиия с действием на отключение выклю
чатсля Qб. Эта защита будет основиой для линии W / и шин
АВ, а также резервной ДJIЯ трансформатора Т2 и лииии WB. Уста-
новка заЩI1'rЫ только на одном конце линии создает некоторое не-
удобство в эксплуатации, которое заключается в том, что после
срабатывания защиты V / и отключения лннии W / выключателем Qб
пеРСОНЭJI должен выяснить, rде произошло повреждение иа ли
нии W/ или на шииах АВ.
На двухобмоточном траисформаторе Т/ защиту V/I достаточно
уСТ IIОВИТЬ TO lbKO СО стороны обмотки НН с действием на отключе
ние ВЫКJiючателя Q7, которая будет основной защитой для транс-
форматора Тl и шин А4, а также резервной защитой для линий W/
и W4.
Последние комплекты максимальной ТОКОВОН защиты V /1 J уста-
навливаются на сенераторах О/ и 02. Они являются основной защи-
Той для reHepaTopoB и шин А5, а также резервной защитой для
трансформатора Т/ и линии W5.
154
А
В
С КАА КА8 КАс
jAt 181 lсl
н lb
1,
ТА Н,
к
К К К
io==ja. + jb + jc
Рис. 6.7. Трехфазная схема включения
YCKOВЫX реле максимальной токовой
ващиты
а1
КА
1
7А
ТА
-=- К1
Wf.
.......
КА
к2
W2
Рис. 6.8. Р2бота трехфазной схемы
максимаЛhНОЙ токовой защитЫ при за-
мыканиях на землю разных фаз в двух;
точках сети с изолированной ней
тралью
155
А А А
В В В
С ( С.
Ч ie! jc! КА I A t i'l iC! КА 1 А I 1'1 Jcl КА
1, 1,
Н Н Н Н Н Н
н н н"""""""l, ......,
н la.+1c
ТА Н, Н, ТА l' li,
1, ТА
н н н н
К К . К К К К
а) 10=11).+1,
о) 8)
Рис. 6.9. Двухфазные схемы включения пусковых токовых реле максимальной
токопой 33ЩИТЫ:
а ДвухрС'леЙliая; б трехрелеЙН8Я; в однорелеАная
тралью для защиты от однофазных К3 примеияется специальиая
защита с ТОКОВЫМИ реле, включенными на фильтр тока нулевой
последовательности (см. Э 6.9), трехфазная схема имеет оrраничеи-
ное примеиеиие.
Двухфазная схема с соединеиием траисформа торов тока в иепол
ную звезду. Рассматриваемая двухфазная схема требует установки
двух тт и двух или трех реле в зависимости от условий примеиения.
Наибольшее распространеиие получила двухфазная двухреJlей-
иая схема, приведенная на рис. 6.9, а. Схема pearнpyeT на все виды
междуфазиых К3, ио поскольку трансформаторы тока устаиовлеиы
не Ба Бсех фазах, схема не может быть использована для защиты
от однофазных К3. Коэффициент схемЫ нмеет то же значение, что
у трехфазиой схемы:
kex 1. (6.3)
При заМЫкани ях на землю разиых фаз в двух точках сети G изо-
лированной нейтралью рассматриваемая двухфазиая схема в отли-
чие от трехфазной схемы обеспечивает частичную селективность,
В сети, ПОКазаНIlОЙ На рис. 6.10, при замыканиях на землю в точке
1(1 на фазе с Т А и точке 1(2 на фазе, не имеющей ТА, ток будет про-
ходить только в защите лииии W 1, которая при этом сработает
и отключит Линию. Таким образом будет отключено толь:ко ОДНО
место замыкания на землю, что и требуется по условию работы сети
с изолированной нейтралью. Из всех возможных сочетаний заМЫка-
ний на землю в двух ТОЧI{ах В 2/ з случаев одно из замыканий попа-
дает иа фазу, ие имеющую трансформатора тока, что сопровождается
селективным отключением только одиоrо места замЫкания иа землю.
В остаJlЬНОй 1/3 случаев оба замыкаиия на землю попадают иа фазы,
имеющие трансформаторы тока, что приводит к такому же иеселек-
тивному отключению обеих линий, как при использовании Tpex
фазной схемы. Д.IIЯ обеспечения указанной частичной селективностн
двухфазной схемы ТТ во всей электрически связаииой сети должиы
устанавливаться на одних и тех же фазах. При ВЫполнении макси
мальной токовой защиты по рассматриваемой схеме возможны также
неселективиые отключення в следующих случаях (рис. 6.10);
156
1) если на лииии W1 произошло замыкаине на землю в точке 1(1
на фазе с ТА, а иа лииии W8 в точке 1(3 иа фазе, ие имеющей ТА,
'1"0 ОТКJlЮЧИТСЯ rоловная лииия W 1 и подсrанция J остаиется без
напряжения;
2) если на линии W2 произошло Замыкаиие На землю в точке 1(2
иа фазе, ие имеющей Т А, а иа шииах электростаиции в точке 1(4
на фазе, присоедииеиия К которой нмеют ТА, то отключатся rеие-
раторы а и вся сеть остаиется без напряжения.
При оцеике возможности использоваиия рассматривае ой двух:
фазиой схемы включения пуековых орrаиов максимальном токовои
защИТЫ иеобходимо также учи rblBaTb ее меиьшую чувствительиость
при К3 аа траисформатором Q соедииеиием обмоток звезда тpe
уrолЬиик.
Как показаио на рис. 6.11, а, при двухфазиом К3 между фа-
зами а и Ь СО СJ'ороиы треуrольиика в одиой фазе треуrольннка
проходит '13 полиоrо тока К3, т. е. Iз 1м, а в двух друrих по '1. 1м,
Соответствеиио со стороны звезды, rде установлеиа максимальная
токовая защита, имеет место аиалоrичиое распределеиие токов К3.
При этом больший ток ('13 1м) проходит по фазе, ие имеющей ТА,
а по фазам с Т А проходит
ПО 1/8 J 1\' причем эти токи
совпадают по фазе, что видно
из векториой диаrраммы иа
рис. 6.11, б.
а
КА
aq
а2
ТА
Kf WI
А
В 1
С
QS
КА
,
ХА
ТА 114
К2 W2
ТА ТА
ТА
WS
к3
Рис. 6.10. Работа двухфазной схемы
Максимальнои токовой защИТЫ при зв-
м ыканиях па землю разных фаз в двух
,"ОЧКаХ сети с изолированной нейтралью
,)
1'2/ S
1/з11//3
I А Iс
3)
, ь
Рис. 6.11.Токи В реле максимальной
(юкавой защиты при К3 за трзнсфор
матором с соединением обмоток звез-
да треуrольник:
а распредсление ТОКОВ; 6 векторная
ДИ8l'рамма
1ST
j: ja jA .
........- ip=ja It;={c=I
9)
j,
j,
,)
Ри,::. 6.12. BeKTol;HbIe п:l!.аrраммы" вторичных ТОКОВ в реле двухфазной ОДIlорелей-
нои схемы максимаЛЬ1l0И ТОКОВОИ защиты при разных видах К3:
а тре фflIjПое; б дв.ухф.аsнO€' АС: jJ двухфазное АВ: <! двухфазкое 8С
Следовательно, при рассмотренном виде повреждення в реле
двухфазной схемы ПРОХОДНТ ТОК, Б 2 раза меньший, чем Б ОДНОМ из
реле трехфазной схемы, которая в этом случае нмеет в 2 раза боль-
шую чувствительность.
Чувствительность двухфазной схемы можно ПОВЫСИТЬ устаНОБ
КОЙ TpeTbero реле, включенноrо Б нейтральный провод как покаэаНQ
на рис. б.9, б. В нейтральном проводе ПРОХОДиТ r ометрическая
сумма фазных токов
i" ia+i,,
которая при рассмотренном виде повреждений составляеТ1
i" 1/,11< + 1/311< 2/'/1<'
Таким образом, ток Б нейтральном ПрОБоде равен ПО величине
току, проходящему по фазе, не имеющей трансформатора Тока.
Поэтому дополнительное реле будет нметь в 2 раза большую чув-
ствительность, чем реле фаз А и С.
Двухфазная однорелейная схема с соедннением трансформаторов
тока на разиость токов двух фаз. Эта схема наиболее экономична,
так как требует установки двух трансформаторов тока Т А и только
одноrо реле (рис. б.9, в). Первичиые обмотки ТА включаются в две
фазы защищаемоrо элемента (например, А и С на рис. б.9, в), а вто-
ричные обмотки соеднняются на разность токов. К точкам соедине
ния вторичных обмоток подключается обмотка TOKoBoro реле. Тои!
в реле равен rеометрическон разности вторичиых токов
1 ja i"
Из векторной диаrраммы На рис. 6.121 а видно, что в нормальном
симметричном режиме, коrда lа ::::::: Iс ::::::: 12' Ток В реле равен:
lр уЗ 12' (б.4)
Поскольку в рассматрнваемой схеме ток в реле в уЗ раз больше
тока 12 во вторичных обмотках трансформаторов тока, то коэффн-
циент схемы составляет:
k 1" VЗ 1, ./o
cX J;: JI и.
158
(б.5)
в части поведения при замыюшинХ на землю разных фаз в двух
точках сети с ИЗ0ЛИРООЗННОЙ llейтралыо схема имеет те же свойства,
что и' рассмотреннан выше схема на рис. 6.9, а. Одним нз недостатков
однорелейной схемы является ее различная чувствительность при
раэньiх видах К3, что поясняется векторными диаrраммзми вторич
ных токов И ТОКОВ В реле на рис. б.12:
трехфазное К3 (рис. б.12, а)
/\,'" уЗ 1,; (б.б)
двухфазное К3 А C (рис. б.12, б)
п" 2/2; (б.7)
двухфазное К3 A B илн B C (рнс. б.12, в и е)
/\," /,. (б.8)
Из рассмотрениоrо видно, что при двух видах двухфазных К3
схема нмеет в уЗ раз меньшую чувствительность, чем при трех-
фазных К3.
Друrим весьма существенным недостатком схемы является отказ
в действни при одном из трех возможных видов двухфазноrо К3
за трансформатором с соединением обмоток звезда треуrоль-
ник. Как показано на рис. б.11, при двухфазном К3 между фазами а
и Ь СО стороны треуrольника токи в фазах А и С СО стороны звезды,
на которых установлены Т А, равны по значению и имеюТ одинако
вое направление. Поэтому ток в реле равен нулю:
ip ia j, o. (б.9)
Наличие указаниых недостатков оrраиичивает использование
однорелейной схемы, которая применяется в основном для защиты
электродвиrателей.
6.4. СХЕМЫ МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ
Наиболее распространенные схемы максимальной TOKO
ВОЙ защиты для сетей с изолированной нейтралью приведены на
pH . б.13 .17. Особениостью этих сетей является отсутствие одно-
фазных К3, что дает возможность применять для защиты от между-
фазных К3 двухфазные схемы максимальной токовой защиты.
эти же схемы Mory" применяться и для защиты сетей с заземленной
нентралью, если для защиты o'r однофазных К3 применяется ДOIюл-
нительная максимальная токовая заЩН'fа 1 включенная на ток нуле
ВОН последовательности (см. 9 б. 9).
Для расширения зоны действия максимальиой ТОКОВОЙ защиты
ее токовые реле включаются на ТТ, установленные ближе к шинам.
Еслн ВЫключатеЛЬ имеет встроенные ТТ, то защита включается на
ТТ, встроенные во вводы выключателя со стороны шин.
На рис. 6.13 приведеиы схемы максимальной токоВОЙ защиты,
ВЫполненной с помощью реле прямоrо действия тока РТВ, которые
Ьстр-аиваются непосредственно в приводы выключателя. 3ащита
159
КА
+ KA1 . .
LJ . I
кн S9 Q УАТ
+y %
о)
6)
а)
а)
r!IC. 6.14. ПРИНЦИПШ.lЛЬП3Я схема двух-
фазной максимаJIЬНОИ ТОКОВОЙ защиты с пе
зависимой хаР,.JКтсристикоii времени ера-
баll>iВ3НИЯ на НОСТОЯННОМ токе
Рис. 6.13. ПринципнrЛЫ1Ые схемы
двухфазной максимальной ТОКОВUЙ
защитЫ с реле прлмоm ДейстВИЯ
т'и па РТВ:
а днухрелеЙIl<lН; 6 ОДllорслt:йвая
T3Koro типа широко ИСПО 1ьзуется в сетях напряжением ДО 35 кВ
включительно на выключателях, оборудованных РУЧНЫМИ, rрузо-
выми и пружинными автоматическими при водами с встроенными
реле. " "
На рис. 6.14 приведена схема максимаJIЬНОИ ТОl(ОВОИ защиты
с неззвисимой характерИС'l'ИКОЙ времени срабатывания На оператив
НОМ постоянном токе. Схема включает в себя два пусковых ТОКОВЫХ
реле MrHOBeHHoro действия КА1 и КА2 типа PT 40, одно реле вре-
мени КТ тнпа 3В-121 или 3B 131 и одно указательное реле КН
типа PY-21. Контакты токовых реле соединены l1араллельио, по-
этому при срабатывании любоrо из них ИJlИ обоих одновременно
подается плюс оперативноrо тока на обмотку реле времени, ко вто-
рому выводу которой постояино подведен минус оператнвиоrо тока.
Реле времени, 'сработав с установленной выдержкой времени, подаст
СВОИМ контактом плюС оперативноrо тока на отключающую катушку
у А Т привода выключателя через указательное реле КН и вспомОl'а-
тельный контакт SQ, связанный с ПРИВОДОМ ВЫКJlючателя. Указа
тельное реле фиксирует срабатыванне защиты и про хождение тока
через У АТ.
вспомоrателы1йй контакт SQ, замыкающJ!йся при включении
и размыкающийся при отключении выключателя, имеет два назна
чения. При отключении выключателя прекращается прохождеиие
тока КЗ, вследствие чеrо ПРОИСХОДИТ возврат в исходное положение
вначале ТОКОВЫХ реле, а затем реле времени. Так КаК контакты
реле времени не рассчитаны на размыкание цепи катушек отключе-
ния, которые имеют большое потребление (2,5 10 А), то размыкание
этой цепи ПрОИЗБОДИ1'СЯ ВСIlомоrательным контактом до 1'oro, как
иачнут размыкаться контакты реле времени. Таким образом, первЫМ
назначеиием ВСllомоrательноrо коитакта являетСЯ предотвращение
повреждения коитактов реле времени при возврате защиты после
отключеиия выключателя.
Если после отключення выключателя контакты реле временн
останутся в замкиутом состояиии (например, из за неисправносТИ
реле), то отключающая катушка будет длительно обтекаться током
и повредится, так как она рассчитана только на кратковременное
прохождение тока. Вспомоrательный контакт, размыка5J цепь O'l
160
КА1
ТLI ТL A
ТLI
п,
ТL2
Кс2.1
-:' ТС А КА1.1 а)
o)
8)
Рис. 6.15. Принцилиальная схема двухфазной максималыlйй токовой защиты с fje
заВИСИМОЙ характеристикон времени срабатывания на переМешfOМ операТИВIЮМ
токе:
e O;o цепи и це!!н ОТКЛЮ'lеНIIЯ защИТЫ; 6 цепи рсле ВремеНИ; в цепи DЫl1рЯМ
ключенин, защищает отключающую катушку от повреждения что
и является ero вторым назначением. '
Рассмотрениая схема максима.1ЬИОЙ ТОI<ОВОЙ защиты широко ис
пользуется для защиты линиЙ и тран форматоров в сетях 3 35 кВ
На "рис. 6.15 приведена также двухфазная схема максимальноЙ
т?ковои защиты с независимоЙ характеристикоЙ времеиа срабаты
ваиия, но на оперативном llepeMeHHoM токе. Схема ВКлючает в себн:
два пусковых токовых ре.1е MrHoBeHHol'o действия КА1, КА2 типа
РТ-40, одно токовое реле временн КТ типа PBM-12 или PBM-13
одио указательное реле КН н два промежуточных реле KL1 и KL2
типа РП 341. Токовые реле при срабатыванин замыкают цепь "1'0-
ичных оБМОТОI< промеЖУТ04НЫХ трансформаторов реле времени
TLA' TLc на обмотку электродвиrате.1Я реле времеии КТ (рис. 6.15,6).
При этом .во избежание от аза реле времени при двухфазном К3
между фазами А и С цснь оомотки Т Lc разрывается размыкаЮЩI1М
контактом КА 1.2.
Реле времени, срабопш, своим контактом КТ.1 заМЬП<ает цепн
вторичных обмоток промежуточиых трансформаторов на обмоткн
промежуточных реле KL1 и KL2. Промежуточные реде сработав
производят следующие действия: мощными переключ.аю'щими KOH
тактами KL1.1 и KL1.2, KL2.1 и KL2.2 включают соответствующие
отключаЮlI\ие катушки УАТ1, УАТ2 в цепи ТА1 и ТА2, а KOHTaK
TaM KL1.3 и КIД.3 шунтируют контакт редс времени КТ.1.
унтирование контактов реле вре"ени необходимо потому что
после включения отключающих катушек ток от трансформа оров
Тока Может настолько снизиться, что пусковые токовые реле и реле
времени разомкиут свои контакты и произойдет преждевременный
возврат промежуточных реле. ШУНН'DОЕание КОIЛ&КТОВ реле пре-
Меии обеспечивает в этнх случаях н дежное действие защиты не-
зависимо 01' сост
ояния контактов пусковых токовых Р еле и Р еле
времени. .
6 Беркович М. А. и ДР,
161
а) о)
Рис. 6.16. ПРИПЦИПИJJJьная схема двух-
фаЗНОli маКСИ!II,')ЛЬНОЙ ТOIсопоЙ 32ЩИТЫ с за.
RНСИМО" характеристикой вреыени сраба.
тывания на постоянном щ]сратш:шом
токе;
а цепи ИСРС I!"ННО]'О ТОК;]; 6 цел!! nOCTтlll-
Horo O!H:'pl!TIJBHO!'O ТОК;)
Рис. 5.l? ПРИНUИПJ1альная CX, Ma двух.
фазноЙ Мi.iксима.ТILНОН TOKOBOuH заЩИll>I
с зянисимоЙ хараКl ('ристикои ВрЕ'мепи
сра6атьшания на перемсппом опера-
ТИВНОМ токе
Лри использовании такой схе:\1Ы Ilоrрешность ТТ не должна
lJрСВЫШi:lТЬ 10 % ТОЛЬКО ДО ыомента сраб<1ТЫШШНЯ проме уточных
pe.;н: . После их срабаТЬШ3Нl1 sl и llодключенин Qтключак;:щих l\зтушек
тт ДОЛЖНЫ давать ток, обсспечипзlOЩИЙ надсжное деиствие (с.раба.
ТЫБшше) отключающих !{зтушек. Поrрсшность трзнсформзторu тока
при ЭТОМ ::ншчеllИЯ не имеет. t .
IIосле срабатыпзннн ОТlUlючающих катушек и ОТКJlЮ I€ния вы
ключ,пеля T01( в l еI1И ТТ преl{раще.стся н все peJle возвршцаЮТСfI
в исходнuе положение про отсутствни оператипнurо тока. Поэтому
при питании заЩНТbl операТИБНЫJ\1 перемснным токо;.,..! ВСllOМОП:l.тель.
ный контакт 13 неllН У А Т стсшовиТСЯ Н€l1УЖНЫМ. "
На рис. 6.16 и 6.17 пр ведены ДDухфазн. !е схемЫ М КСI .маЛЬНОIl
ТОКОIЮЙ защнты с завнСИ!\1QИ характеристикои времени срабаlьшаю я.
В схеме на pl!l:. 6.16 иа оперативном ПОСТШIННОМ токе ИСЩ)JlЬЗУЮ1СЯ
реле типа РТ.81 Н.,и РТ.82, а в схеме на рис. 6.17 на оперативном
lJереМЕ;IШОЫ ТО1\е реле типа PT 5 или PT 86 с моЩНЫj,Ш пеР К I
чающи:уш КОllтзн.таi\Ш для деШУНТИРОU311ИЯ отключающих К31уше
(с". !'л. 3). . .. ii
РаСС1'>ютрснные схе1\':Ы 1аКсНМ3ЛhJIOЙ токовой З3ЩИ1Ы С ззписимu
характеристикоЙ нре:\'IСНИ срабатыван"ИЯ используются ДJШ защиты
СtТСЙ 3 lO J{B н элеI{'lродниrатслеи.
6.5. ТОК СРАБАТЫВАНИЯ ПУСКОВЫХ ТОКОВЫХ РЕЛЕ
r АКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ
ТОК ('l)i ()ai'!',TE::;!II,!)j ПУ J{Ш\ЫХ Т()IШ[ I.!Х 11("0';(: :,I('5ир"Е'ТС ;
1"1',':!:'.1 чтоб!;.; 06сспеЧI(iЪ Пыi1()....1I!('шiс l:.rtеДУЮJl.i)lХ УС::ОDIШ.
(.1> , _, ",._, ., "'''] П ) )ОХО"1":'СП'!1
1) зпшлп.! не /:,O.:}}J<l!(i Пj)I!ХОД;J'ПJ n ;i,t',1\.1! J<, 1,;" . "..,1 ,,,,
! "]' ,П " н., I " 'j . C . :i ii l,;:'iT,;y, EJ\:
110 ,c_ .;:!i jIE;;,,>"'(!\1Y \..,,::.;(-];'!) \;;1 \\ c,:,.,av'!:-.;',-_: ' ,
;:1 : ::!]Ш'( ;I),_'(';';-,.i;;j I;_:, \.';';-:.J;O ;!e;-jС' \_i,lj;_,lL: и! '1 I j ,,;:! 3;:;Щ]ЕlL::Ii,:';'. \.:i
,:- \'(iIC: J/');
!i[:i1 K, : \1;-1 '::',;l";';"
\'1;''-'' :,t: 1, I! ','1:")' 1<;(
Р: - '. ; ':
'] " l: с i j, I _. _
'!'\
:;) :':;Ш :Т],\, 1<,,::( !ф(
i\.;. : :..."
"1:1 !"
l-.! ;oIJ:'( J
lj(i:J (:.i..,..,
в Е )Ш ',
"l:; '"
[" :' '
ч j' ..:.'
, , i :. \',H ,\:; ':', (; - ,1 ",
" H., :) } \<",'.:и:а !Il: .', ' ;-;(С
[,'::':;.
1'"
Рис. 6.18, Пример. поясНЯJCЩИЙ уело.
вне для определения тока cpa6aTЫBa
иия максимальной токовой защиты
Для выполнения первоrо
условия ток срабатывания дол
жен быть больше максима")IЬ
lюrо тока нш'рузки, Однако ПJ
выполнения одноrо зто1'о Tpe
бовання оказывается неДоста.
точно для '1'0[0, чтобы надi::'ЖНО
отстронться от макси:\,jЗ,,'!ЬНОI"U
тока наrРУЗIШ, ДЛЯ ПЫЯСЕСНИЯ условий отстройкн пус]\:оrых орrcшов
максимальноЙ тU!{шюЙ защиты от ыаКl'К:\1альноrо тока НШ"рУJЮI Р2.С.
смотрим новедение защиты f. УСТ31lOвлеНllОй на подстаНЦИII 11 / на
линии W 1 (рис, 6,18), коrда ток на[рузкп. нроходнищЙ по .1ИНИИ 1171 н
равный сумме токов наrрузок лодстанuий П2 и П8, имеет fМiКl'И
мальное значение. При ВUЗIШКIIUвенни К3 в точке 1( на ЛИ}iИИ lV2
ТОК К3 ПРОХОДИТ ОТ источника ш.;:тания к :\'lесту К3 Еак по пuuреждсн
ной ЛИНШ1, так и по ЮIНИИ W'/. IIри этом придут n деЙствие яащита 1/,
установленная на Irонреждеrшой линии, l1 ЗШЦllТU 1 ШJ. ЛИНИI1 \11'1,
поведсние котороЙ рассматривается.
После отключпrия поврежденноЙ линии l' /2 ТОЕ К3 Jlрf':краПLТl:Я
и по ЛИНИИ W 1 будет RlIOBh проходнть Мat<СШ\lЭЮJНЫЙ ТОК наI'РУЗ1\.И.
При этом новое значение МaI{СИ ..J3JТьноrо тока нar'рузки .'v1uжt'т зва.
читеЛhl]() преJ3ЫШJ.ТЬ ток в доавариЙном реЖIП1ле за счет Tc:ro, что
при Босстанuнлешш напряжения по<:ле uтктuчения К3 ПрОНСХОДН1'
самозапуск ЭJIе:";:ТрО)ВИ[8те"rrей, которые при ЭТО.М ШJТреб l.пlOТ ПОI3Ы
шенные (пусковые) токи (0.1. r.:I. 10), В ЭТИХ условия){ IIY i{OEbI TO
ковые реле ЗЮLi.iIТЫ 1, сработавшие n r-ломеllТ UО3НИЕНОПСНИЯ КЗ,
должны вернуться в исхuдное rюложt'ние до '[01'0, ,{tiк l1стечет BЫ
держка премсни ЗШЦI:ТЫ, что обеспечивается ТО.'lЫШ в Том С.ТIу'ше,
еслн ток Бозвра'l'а пусковых TOH:OBhТX реле будет бu.;iьше максима ль-
Horo тока II31'рУЗIШ ПОС.l1еаварийноrо режима. Увеличсние тока Ha
rрузки в результате сю.юзапуска элеIпродвиrателеи учнтьшаен,:я
коэффющентом са,\!ОзаПУСЕа k3. Такнм образом, ДJlЯ Вblполнения пер-
ВOro условия необходимо, чтобы
IB, 3;=:: k l1 k,J H , та.'"
(6.10)
rдe k я коэф:РИЦl1ент надежности отстройки, бо.'1ЬШИЙ единицы.
Известно, что Тт{ возврuта и ток срабатывания связаны между co
бой КОЭффициентом возврата СJIедующим образом:
k B [" ,/J c , ,. (6.11)
Отсюда ток возврата может быть выражен как
J,.з kвfс". (6.12)
Подставив зНачение ["., из выраженн}] (6.12) в выражение
(6.10), !IOJIУЧнм:
kиl е. 3 :::::.:. kr/<;:,l н, тах.
6'
163
Перенеся k. в правую часть уравнення, получим окончатель-
ную формулу для расчета тока срабатывания пусковых токовых
реле максимальной тОКОВОЙ защиты:
(6.13)
/ kHk, /
C.3=:::;: н,тах'
сде Il н принимается равным 1, 1 1 ,25; k, составляет 2 3.
Вторичный ток срабатывания, т. е. уставка пусковых токовых
peJle, определяется по формуле
kнkзkехlн, тах
kBK]
rде К/ коэффициент трансформации ТТ; kcx коэффнциент
схемы, равнЫЙ 1 ДЛЯ схем соединения тт в полную инеполНуЮ
звезду и 1,73 (-(3) для схем соедннення ТТ в треуrольник и иа раз-
ность токов двух фаз.
При определении максимальноrо тока наrрузкн необходимо
ИСХОДИТЬ из наиБОJlее тяжелых, но реальных режимов работы обо.
рудовання. Так, для защиты параллельных ЛИНИЙ в качестве максИ
мальноrо тока наrрузки на каждую линню следует нрннимать сум-
марную максимальную наrрузку обеих ЛИНИЙ с тем, чтобы при ааа-
рийном отключении одной из нИХ вторая не отключал ась ОТ пере
rрузки. Для защнты параллелыlO работающих трансформаторов
максимальный ТОК наrрузки следует определять соrлаСНQ выражению:
/H,т"X т:'..1 /ним.", (6.15)
[де тп максимально возможное количество одновременно работа.
ющнх параЛJlельно включенных трансформаторов.
При выборе тока срабатывания не меиее важио праЕИЛЬНО учесть
коэффициент самоззпуска ЭJl€КТРОДБИI'зтелей. В тех случаях, KQI'A3
k:.; llеизвеСТtН, директивными материалами предлаI'ается принимать
Il'OК срабатыванин равным;
lс,з:;:::::41 ном или lc,p
lc. р
(6.14)
4111QMkcx
К/
rде / О номннзльный ток защищаемоrо оборудования.
1I м .. Ф
При эюм коэффициент чувствительиости, определяемыи 110 ор-
муле (6.17), должен быть не менее 1,5 ДJIЯ основиоrо н не меиее 1,2
для резервируемоl'O участков.
Из формулы (6.13) видно влняние k B на ток срабатывания, от
KO'l'Oporo зависит чувствительность защиты. Чем выше коэффициент
возврата, 1'I.::. M меньше ток срабатывания и, следовательно, тем более
чувствительиа защита.
После определения тока срабатывания аащиты проверяется
выполнение BTOpOI'O 11 TpeTbeI'o условий, К010рые определяются
коэф}Jиuиентами чувствнтельности действия защиты в режнме, коrД:1
I)'ОКИ К3 имеют мииимальные значения.
К о э Ф Ф и ц н е и т о м ч у в G <f В И Т е л ь н о с т и наЗЫЕается
отношение МИНlIмальноrо тока К3 к току срабатывания
k' /H,m,n11c,a' . (6.17)
(6.16)
164
При расчете k ч защиты, включенной на разность токов двух фаз,
<fOK 1 н, mln определяется прн двухфазном К3 между фазамн, на
одной из которых. не, ТТ, так как в этом случае через реле защиты
проходит меньшии ток К3 (см. рис. 6.12, в, е). При расчете k ч для
случая К3 за трансформатором с соединением обмоток звезда
треуrольннк lH,mln определяется прн двухфазном К3, коrда в фа-
зах с ТТ проходит ток, в 2 раза меньший, чем в фазе без ТТ (см.
рнс. 6.11).
6.6. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ
ЗАЩИТЫ С ДЕШУНТИРОВАНИЕМ
ОТКЛЮЧАЮЩИХ КАТУШЕК ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
Для схем макснмальной токовой защиты с дешуитирова-
нием отключающих катушек выключателей, выполнениых с помощью
реле тнпов РТ-85, РТ-86 или РП-341 (см. рнс. 6.15, 6.17), необходимо
после выбора тока срабатывания (соrласно 6.5) дополнительно
проверить:
1) отсутствие возврата реле РТ-85, РТ-86 или РП-341 после
дешунтнрования отключающих катушек вслеДС1вие снижения вто.
ричноrо тока трансформаторов тока;
2) надежность действия отключающнх катушек выключателя
после их дешунтировання;
3) допустимость максимаJlьиоrо тока К3 дю; контактов Р еле
РТ-85, РТ-86 и Pl1-341.
ДЛЯ Toro чтрбы после дешунтирования ОТК.IJЮЧaIОЩИХ катушек н
Bbl3BaHHoro этим снижеиия вторичноrо тока ТТ не произошел возврат
реле РТ-85, РТ-86 или РП-341, проверяется чувствительность этих
реле по следующему выражению:
/ ( 1 (% )
k H,min
о,а k B / c , , (6.18)
rде 1 н, mio минимальное значение тока ПРI1 двухфазном К3
T:OHиe "защищаемоrо участка; 1 c,<J ток срабатывания соответ.
ующеи защнты (или отсечки); f % деЙСТЕительиая токовая
kоrрешность ТТ, определяемая в соответствии с [25] (см. rл. 4);
в коэффнциент В09врата.
и,ЧУВGТВИтельность токовой отсечки и максимальной токовой за.
Щ ,rы л при этом должня. быть не меньше значений, указанных в [27}.
Д я проверки надежности действия откточающих катушек по(;ле
X дешунтироваНIIЯ определяется их коЭффициент чувствительности
.,ок по следующему »ыражению:
'"}'.
I . ( 1 (% )
k О H,тl{!
Ч, К К / '
1 С, ОК
B rII a e /(/ коэффициент трансформации ТТ' / с ок ток срабаты-
ния Отключаю е" ( ."
для эл Щ и катушки ра»ныи, как праВИJlO, дЛЯ РТМ 5 А,
ектромаrнита отключения, ПИl'ающеrося от ТТ, 3,5 А).
t-: r ,.
;"",
(6.19)
165
J\.1:инимальпое значение коэффиuиента чувствительности Щ1Я ОТ.
ключающих катушек ДОJIЖНQ быть примерно на 20 % больше зна-
чении, принимаемых для t,;оответствующих защит 27]:
k" ок 1 ,2k" ,. (6.20)
Прuверка допустимости М3КСИМ8льноrо тока К3 ДJJЯ контактов
реле, !{О'luрыми ПРОИ38QДИТСЯ дешунтирование отключающих ки-
тушек, ПРОИЗВОДИТСЯ ПU формуле
/н; тnax 21 )
1,,,,тах 1<:1 150 А, (6.
rде 150 А предеJlЫlО допустимый ТОК на ксттакты реле при на.
rрVЗI<е не более 4 ОМ.
. Если ТОК l'l.f\,max! определенный по формуле (6.21), раееи или
больше 15() А, то необходимо определить Э1'ОТ TOI{ С учетом тока
намаrничивания в режиме до дешунтнроваrrнн отключающих Ka
тушек.
6.7. ВЫДЕРЖКА ВРЕМЕНИ МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ
ЗАЩИТЫ
Максимальная токовая защита с иеззвисимой характери
стикой времени срабатывания. Выдержки времени максимаЛhIlOЙ
ТОКОЕОЙ защиты с незавиеИIlШi'I хараКН:РНСТИJ{ОЙ вре н::ни срзб(пы
J3зния выбираются по ступенчатому ПРИlIЦИПУ, KOTO
рыЙ СОСТОНТ R ТОМ, ЧТО кажда}} последующзп :=![JЩИП1 в наПРЮЗ"l€НИИ
ОТ потребителей электроэнерrии 1\ источннку Ilитання ЮiJC'С1 RЫ-
д<::ржку времени больше предыдущей. Выбор UhJДt'ржеl\ вре!\!СП!f
ДОJlЖЕ'Il па l lШI8ТЬСЯ с самых удаленных от иСТсчннкз питании П('J':'Рl'
бнте.,ей (рис. 6.19) с ЭЛСI<трrщвиrателсЙ М 1 JI М2. ДЛЯ ,аи(ljТЫ
этих элt'КТРОДВИI'ателей выдержка пре Iени ПРШIИыш:тс-я равноЙ
ИУJllО: 11 О. .
ДЛН Toro чтобы при повреждеиии оДноrо ИЗ злеКТрС)(,Еrlппеfl.rн
н(> ОТI<ЛЮЧИЮ':Я тран<:форматор Т2, er-o заЩlfта )lОЛЖШi И v:tJЪ J'ЫДЩ)ЖJ(У
времени 12, БОJiЬШую, чем !1, на величину, IIаЭhlШj{: МУJO с т у п е J! ь 10
С е л е ({ т и в н о с т и t!t, т. е.
1, 11 + М. (б.22)
Выдержка I3ре -Iени t 33ЩНТЫ ЛИlJИИ \17 ,'J.О.11ЖНН Бы1ъ бо.rlьше 8L1-
ДСРЖКИ Bpe,\IeHJ1 защиты Тр2.НСфОр:\-I310ра 1'2, Т. е.
f'J == 12 + t!t,
аНС\JЮПJЧНО
11 /" + ы и 1" 1, I :'lt.
{}
(::':\ .! ,
,'" . " ,
:; ,
С 2
/"--?'\'.. 8
,] C '- ....\ )"""-'1 ., .<>
i2 f .I I!::)
C4 O) .
.п J' --+
. ' ... / G
"
t,s
...j<- --, --- . ,
, _ . I '
1\:,,_ ( '.;'; 11: [1./,::бr;РQ BL!;;('iJ11\.' !, 1.; ,"IK(':..\; ",L:1 TU::C;',. З:i __, ,'1 с )';::
З;I :\:Сii :C!! Xi1fJ:lKl (:)"аС I iJEo:'i t;1 , ".!CHH <:Р<1б..llЬJВJJiЛ)l
t(:jf)
Ступень селективности /';.! домкаа быть такой, чтобы успели срабо-
тать защита и отключиться выключатель на пuврежденном участке,
прежде чем ИС1ечет выдержка времени защиты на следующем не.
поврежденном участкс. Для максимальной токовой защиты с неза
висимой харalиерИСТI КОЙ времени срабатывания ступень се.rIекrиI3
носТИ б/н, 3 опр деЛfiетсп как сумма СJlедующих состаВЛ}JЮЩИХ:
Ы п ," t nbl " + /';.1"11 + Ы"Т2 + t"ш, (6.23)
rде (ВЫ\; время ОТКЛЮЧСI-JН'i1 ВЫКJlючtiтедя от момента подачи
импульса на ОТКJ!ючающуlO l\ЭТУШКУ до МUМ€IСПi rёшения дуrи
на ero силопых контактах; это вре!lIЯ I.:оставля,::т O,()8 0, 1 с у воз
душных ВЫК.IJЮЧ:НТt::.IJей И UJ)8 U,25 с У Ы3С.'Т]ШIЫХ; /'.1t}(T 1 поrреш.
ность реле времени защиты повре2i\:дешюrо участкз, !ютор()е можеl
подеЙСТRова1Ь на отключение с выдержкоЙ времени БО.1ьше расче'l'.
ной; эти ПOl'реШIЮС'lЬ ЗШJНСliТ ОТ шкалы реле вре леl-J1J и составляет:
0,06 с у рс:лс со шкалоЙ ДО 1,3 с; 0,12 с у реле ДО 3,5 с; 0,25 с У реле
до 9 с; 0,8 с У релс до 20 с; !J.t[<:T:< поrрешн()сть релt Бре:-,1еНJ1
З3ЩИ'fЫ слеДУ -t)Щ I'О к нсточшшу П!1тания участка, которое может
подеЙСТI30ВСНЬ с выдержкой вреМ€I!И lI-Н:НLШС' pacrrC:THoro :;иачення:
t!t KT2 тикие же, как !J.t}(Tl; !v;т -- Bpe.\IН ЗШН1l'3, УЧ]JтываЮЩl--:l-'
не'rОЧНОСТL РЕТУЛНРОВКИ рt'ле пре:\If:НИ: lJоrРС'lLНi)ПЪ секун/..ю .Iера,
которым llрОН3IЮДИТСЯ- настроЙка pe.'l uре.\ltШI, Y8C.;Jl:-;iение нреыеI!И
ОТКJIючения lшк.тн-()чатеJ!еЙ J3 зимнее Bpeы I rУП1е факторы, при
нимается 0.1 o, 11) с.
TaKHlI'l обрз::-.оы, стунснь селеКН!ВlIоеТIl )юл); на ilLIЧI:СЛЯТЫ'н
с учетuы типов У' ТШlUu/1t:'-ННЫХ ВЫКЛЮllз'П .rrеЙ и THJ!OB fJt'JJt .i:ре- -IСН!I
и обычно СОСТ3Ещяет:
t..I H " . 0,470,6 с.
(б.24)
Если одна из двух СОI'лас:уемых зшцит не имеет реле времени
(например, защита элеКТРОДВиI'3Тt:лей на рис 6.19), то прн вычисле.
нии стунеНI1 се,iJектипности пu фОр.\JУJlС (6.23) At XT1 ПРИIIнмается
равным нулю,
Мш{сималышя токовая защита с зависимой характернстикоЙ
времени срабатывания. Rыбuр I3ыде-ржск ВрСI\IСНИ маКСН:l13JlЫIUЙ
Токовой защиты с- завиенмоЙ хнрактрристикui'j прt.мени срабатыванич_
должен ПРОИЗПОДIiТЬСЯ при CTporo определенных 3Ilичениях Tf;KOB
К3. Ступень сеJIеlПИВНОСТи для защиты с зависимой характеристи-
KO времени срабатывания t!/ з определ?етl'Я как сумма COCTaB
ЛЯЮщих:
t!t з t UblH + t!I HAl + t!t ИА2 + t!t ин + (1[JШ
(6.25)
[де А/КА 1 поr'р шиость 101\OBOrO реле <? зависимой хар ктеристи-
КСЙ времени срабатывания защиты IlсвреждеННОI"О учистка, которое
может сработать на отключение с вьщrржкой времени больше расчет-
ной; эта поrреШIlОСТL для рtле PT RO, PT 90 составляет С, 1 1 с;
А/КА 2. ПOI'решнnсть T3I{OrU же pe.lJe защиты, следующей к источ-
НИку питзння, которое МОЖt:Т сработать с lJbJдержкоЙ времени меньше
заданной; t!t ин время ИIfСРЩЮННОЙ ошибки, которую имеют
167
Рис. 6.20. Схема участка сети с односторонним п танием к примеру соrласuваНИЯ
характеристик времени срабатывания максимальнои токовой защитЫ:
КА с lJезависнмоl:I: выдержкоЙ времеНи; КА Т (} зависимой выдержкоЙ BpeMeHI1
реле иидукциоииоrо типа (J диском (см. rл. 3); из-за иаличия мехаии-
ческой инерции подвижная система реле после отключеиия повре Ф
ждеииоrо участка и прекращеиия прохождеиия тока КЗ продол-
жаеТ еще иекоторое время движеиие В сторону замыкания контак.
тов; это время составляет примерно 0,05 с.
Соrласовв.иие выдержек временн максимальных токовых защнт
с зависимой и незавиСимой характеристиками времени срабатывания.
Рассмотрим метод соrласоваиия выдержек времеии максимальиых
токовых защит G различиыми характеристиками времеии срабаты-
ваиия иа примере участка сети (рис. 6.20), rде защиты 1 и 4 имеют
независимые, а защиты 2 и 3 зависимые характеристики времени
срабатывания.
Токи срабатывания пусковых реле uпределяются по формуле
(6.13), и производится rрафическое построеиие характеристик защит,
как показано иа рис. 6.21.
Для 8ащиты 1 по условию селективиосrи с плавкими предохраии-
теJlИМИ F (см. rл. 2) прииимается выдержка времеии 1, I п + 111
и строится характеристика этой защиты от / с, з до / К1, нзображае-
мая прямой линией 1 на рис. 6.21. СоrJlасоваиие характеристики
заЩИfЫ 2 G защитой 1 должно ПРОИЗВОДИТЬС I В УСJIОВИЯХ, КQrда
при КЗ иа участке, защищаемом заЩИ10Й 1, через защиту 2 проходит
наибольший ток КЗ, что имеет место при КЗ дО реактора, т. е. в rочке
К 1. Таким uбразом, кuитрольной точкой характеристики защиты 2
является /20СН == 11 + At при токе /1(1.
Зная ток срабатывания и контрольную точку характеристики,
по типовым характернстикам реле РТ-80 оценивают и наносят на
rрафик еще несколЬко точек, в том числе и точку с временем t 2 дои
при токе 1 к. и строят всю характеристику, которая изображается
кривой 2 на рис. 6.21.
Аиалоrично производится cor ласование характеристик аащнт 3
н 2 в условиях, коrда при КЗ на участке, защищаемом защитой 2,
через защиту 3 проходит наибольший ток КЗ, что имеет место при
КЗ дО трансформа'ruра Т, т. е. в точке К2. Прн токе 1 К2 защита 2
соrласио хараК1"ристике имеет выдержку времеии 1, ДОП' Поэтому
основной контрольной точкой характеристики защиты 3 является
t. осп 12 ДОП + м прн токе 1 к,. .
Однако при соrласованнн двух зависнмых характеристик ОДНОИ
контрольной точки недостаточно, так как характерис1'НКН Moryr
иедопустимо сблизнтЬся при друrом значенНи тока. Поэтому необ-
168
рис. 6.21. Построение характе-
ристик времени срабатывания
максимальной токовой защиты
с зависиМой и независимой xa
рактсристиками
t
1.
I
I
I
I
I
ходимо рассмотреть BTO I A t '
t.=t J8on +LI I .М
рое условие, котирое со-
стоит в том, чтобы при 1 t1
КЗ за траисформатором Т, 1',11 1 1c,J3T,. 1.1
т. е. в точке 1(1, коrда че- c,j2 ,}.
рез защиты 3 и 2 проходит ток КЗ 1 ю, ступень селектияности ме-
жду ними была не меньше Д-/. Таким образом, дополиительной KOH
трольной точкой характеристики защиты 3 является Д-/ДОН At
при токе 11(1.
3нан ток срабатывания и две контрольные точки при токах 1 J(1
и IK2, аналоrично по типовым характеристикам реле PT 80 оцени
вают и ианuсят на rрафик еще несколько точек, в том ЧИСJIе точку
с временем 13 доп при токе Iс,З4 и строят всю характеристику, кото.
рая изображается кривоЙ 3 на рис. 6.21.
Определяется выдержка времеии защиты 4 reHepaTopa по условию
селективности с защитой 3. СOl'ласование производится при токе,
при котором защита 3 имеет иаибольшую выдержку времени. Таким
током является ток срабатывания защиты 4 / с, з 4. Таким образом.
. выдержка времеии защиты 4 составит:
14"'" 1, ДОП + м при токе 1" ,..
Поскольку rCHepaTop является последним элементом в рассма ф
триваемой сети с одиuсторонним питанием, то в ряде t.'лучаев ДJIЯ
улучшения отстройки и тем самым повышения надежности при
определении выдержки времени максималыlйй токовой защиты
rellepaTopoB IJринимается двойиая ступень селективности 2Д-/.
tJoCH==tu() +J1t
1/(2 t2aol1
6.В. МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
С БЛОКИРОВКОЙ МИНИМАльноrо НАПРЯЖЕНИЯ
Схема защнты. В ряде случаев при опрсделеиии тока сра-
батывания пусковых токовых реле максимальиой токовой защиты
по формуле (6.13) отстройка от максимальиоrо тока наrрузки с уче-
том коэффициеита самозапуска приводит к такому заrрублению
защиты, при котором не обеспечивается необходимая чувствитель-
ность. В этих случаях ,LlЛЯ попышения чувствительиости защиты
примеияется блокировка минимаJIьноrо напряжеиия.
. Принципиальиая схема максимальной тоКовой защиты с блоки-
ррвкой минимальноrо напряжения приведеиа на рис. 6.22. .Схема
;I /]ючает в себя три пусковых токовых реле мrновениоrо деиствия
КА1, КА2, КА3 и три блокирующих реле минимальноrо напряже-
ния KV1, KV2, KV3. Защита может подеЙствовать иа отключеиие
только в том случае, если сработают одновремеиио токовые реле
и реле минимальиоrо иапряжеиия, что бывает только при К3, коrда
ВОзрастают токи и поиижается напряжение. При переrрузках, превы.
169
(
,
а}
Кс
З) защита должна действовать при КЗ на смежном участке и
иметь коэффициснт чувствительности при КЗ D конце смежноrо
участка порядка 1,2.
Для выполнения первоrо условия напряжение срабатывания
ДОЛЖНО быть меньше МИНималЬноrо рабочеrо напряжения U раб , mln-
Однако выполнения ТОЛЬКО одиоrо 3Toro УСЛОВИЯ недостаточно.
Так, если ПРОИЗ0ндет К3, при котором Бследствие понижсния Ha
пряжения блокировка минимальИоrо напряжения сработает, то дЛЯ
Toro, чтобы после отключения К3 реле вернулись в исходное поло
жеиие, их И3IJряжеиие возврата ДОЛЖНО быть меньше МИИИ:"'IаЛЬНоrо
рабочсrо напряжения:
и"., u Р'6. тin/k". (6.28)
rде kJI коэффициент надежности отстройки, больший единицы.
Заменив UI , CI на k B и U С,.;, получим формулу ДЛЯ определения
напряжения срабатывания блокировки минимальноrо напряжения
U б .
U ра J тт ( 6 29 )
c.' "Hk" .
rде kJI приюн,'lаетсн равным 1,1.
Вторичное напряжени срабатывания определяется с учетом
коэффициента трансформации ТН Кu по формуле
U и раб, тin ( 6 ЗО )
"'P kHk"Ku . .
КОЭФФИЩiенты чувствителыюсти определяются в тех же режим
мах, ЧТО и дЛЯ ТОКОВЫХ реле, по формуле
kч::=:'Uс:.: /UI"тах, (6.31)
rде U t ;, та" максимальное значеlше оста'rоЧНоrо напряжения в
месте установки защиты при К3 в конце защищаемоrо ИЛЕ резерм
BHpyei\1Ol'O УЧС1стка. Коэффнциенты чувствительности должны yд()
влетпорять второму н третьему УС,I'IOвиял..l.
+
КА11
КА2.1
КТ3.1
KVI.1
КТ
KVI KV2 KV3
oтTV .
........l С'
c - /
KV2.1
KV3.1
KT КН 9 SQ уд
+J ryc-
Ю..2
+ ./
СU2нал i 8 }
Рис. G.:?2. ПР':ЩlИПНi1:IL';:'IЯ t:.Хl.: I:-l ШШСI!;,1J.lьноii '!С.iКопои 33ЩI;ТЫ с б:ЮIшрозкuii
lI'iI:tiJ;i\liJ.:ir,HC!() j;dI!P "f':Cl!!;5J;
а С){!.;",!,! ':'()[((;j\r,l){ J,t'I:":J; (; ,:xt.>.'.1'-! ll.\'IIСЙ Н:,i1Р,1:ЕtДIl;Т; ь C:',l) ! : цсr;til []OCTO,il,Horo тою>
ШЫОI':ЩХ ТОК сра()а'1ЪШШlИЯ 10i';,JBLlX' реле, /ЮСЛI?:)1II1!е сработают,
но оп,:mСЧЕ:'нне r:e Ерсшзоi1,'lЕ'"Т, так н'ан: ()ЛOlшрующие реле шrшм
М ЛЫюr'о J;аПРЯ.t:{СIШЯ при ПС:РСI'ру::н:ах н.:: ПОДСЙСТ:3)/iОТ.
3iiщrпа MUi:{CT СО}J,еЙствuвнть Нt:праU!1ЛЫЮ, если в t,юмент ПСрG
I'РУ:5Юl U;\(i)i\CTl:iJ р, сраGотаНЕСЩ lJOJIOЖЕНliИ хотя аы одно реле r-.Ш м
ниr.,.;а.';IJ:'i'jj'О l';ЗПрЯ}Ю,'Е1JЯ, что l';ЮЖСТ ШЛСТ!> tIeCTO ПР/'l переrО[iaНН/I
пре,.uС:\рШ!ИТl'JI5J [UШ обрысе L.t llJI от ТII. ПU,':;:>ТШvIУ С'хе;-.ла [Iрсдуола
TPH!: ;;'CT :ЮДI_1.Ч:/ l!рt'/!'УНРС)(П'Е:JiЫJOl'() СJ1П!Н.!1а ОТ I{оыпш:та прu:ш?жу
ТСЧ}{О;О реле Kl , которое срабать!!3аст при ЗШ.'!Ь:К НИ!1 контзктов
JIЮGоrо реле I\НШ:I;>,.у3.;ILllОI О наПРЯ;Т:l'l!ИЯ. llcлучив такой СИПIал,
перСG!:3Л должен /lС!\,lеЛ:с:iенно щ-нrш-пъ M pЫ к ЕОССТ3fЮВЛСН/IЮ цепи
наПрЯ;': СНШI, () в случае ]IС203t,Ю:ij-<НССТИ ОТКJiЮЧИТr.. защиту. Pac
С}' ,\ТРIJtЧ_ f'-::Ш:iЯ <.:хсу;а !\Ю-'l\еl' ВЫJ10.:'1rIЯТЬС5J с )щу,\1Я токUIЗЫМИ реле.
Но на I cex С\С\ШХ ДOJJЖЕО был) '['ри реле ';lши;,13льноrо Н(1ПrЮJ{е
НЕЯ, В\<.1ЮЧС!-1НЫХ на три :\iсждуфазных напряжения.
Тс.Н. (',;::d.бан_л;::н;ия lJУСЕОБЫХ ТС:ЕОПЫХ рl'ЛС' пр.а !iJ.fШЧНН fJлою/ м
ровкн 1\ J1lJl1i'ita."iЬПОl';J шшрнжеrшн Rыбнраетсн по форыу.iJа l (6.13),
(6.14), n которых fн,ШJХ З3\1енен Ijl,ПОIJМ или Iиом И исключен k;:,:
1 k" 1 1 t" 1
с, [j , 11, !;0I> I' ИJ[И е, 3:::= I . II(J I;
АВ '8
(6.26)
6.9. ТОКОВАЯ ОТСЕЧКА
'1'оковая отсечка на линиях с одностороиним ПИТШ-Н-rе.\1.
Токorюи отсечкой назыВается r\лаксимальнзя ТО1ШВi1Я З3ЩНТ8 С orpa
ннченноfI ЗОJlОЙ действия, имеющая в fJольшинстпе случаев l\iПlO м
венное деЙс:тние.
В отличие от максимаJlbJЮЙ токопоЙ защиты селеКТИПIJОСТЬ ДС(I
СТВИН 101\ОВОЙ ОТССЧЮI Достш'аетсн не выдерЖI\ОЙ времени, а о!"рП м
ниченнt:'М ::';()НЫ ее деЙствия. Д,ля Э10rо ТОК сnаозтьшания отсечю/
От('тра;ii '-Jен' [ не ОТ '!()КН Н<:i/'РУЛШ, а с;т Тока flplI К,3 Б r\OI/ilt З2Щ)!
щаеi\'ЮЙ ,,'/:,1 jl ) Н 1..:ТН Б 1JjJ у ТОЙ еrJР 'r' .t'ЛС'Ш!СЙ '[ O ! ЕЕ', / ЛС {У] сеЧКJ не
ДОЛifО\,J .:!f.,ijl.:;:'(;B ;Tr"
X jT),,)'.:.r,'!) Р.->, ( ;<_Ir i j 10f\;] !\:) I'PI! \.:;;., '; 'i!rri! \'; CT;} ТС"3 от ! C:T01J
r..]J]': 1-1'1-,': !j,' с"');'" ,;) ;1;;С. C, ':: 'IC'; : hР:':l.!i1JЯ иT('"(" 1r:H ::ПЮ м
1 l:!lk"x 1 1 ' l1kcx 1
С,11 =.::.; k. п Кl Н, Jj:J]J;.!' тип! с, р:== kJJKl НОМ'
Напряжение срабатывании реле блокировки мннимальноrо Ha
пряжения максимальной токовоЙ защиты должно УДО13летворять
с.чеДУЮЩJ1М услоIЗНЯМ:
1) защита не ДUЛ.II-ша /1.ействовать при ЭКСПJ/уатацнонных ПОНИ м
жениях напряжения до !\ШlJ/-1r>,13ЛЬНО воз.\южноrо рабочеrо значения;
2) защита должна надсжно действовать при К3 на защищаемом
учасп<:е и иметь коэффициент ЧУIЗствителыlOСТИ при К3 D конце
$Toro учасТlШ порядка 1,5;
(6.27)
Et..:lir;('-! (j .",--' ',j' I 1
Ере;:.:..'.':' (,' С'" ;," . ,:'(
(' ] ,-! I ; j . I , ! .
., ;1. ': .;'! ,[ (i:<, :; ;'('C}I:,r (:;,'\ IJt.
,::(.1 tl 'jJ rю
-';i,:'::'
'11 J: Т)',":{ ;"]1'.':!.i!(,pt' !:Ji1; C:.,!(]i! ПОДм
ji'J,::.i! :';{ ( .: ,:) с:;,,'1',ш: :,Ta:{O M
171
170
мальноrо значения тока при
КЗ на шннах протнвополож-
НОЙ подстанцни, т. е. в точке
5 на рнс. 6.23, н определя-
ется по формуле
[с,:'I =::: kиlи,тах или
k k J
1 н ох н, тах ( 6 32 )
c,p К/ l'
j rде 1 н, шах максимальное
значенне тока КЗ на шннах
протнвоположной подстанции; kox коэффицнеит схемы; kн коэффн,
диент надежности, принимаемый равным: при выполнении отсечки
токовымн реле тнпа .РТАО, действующимн через промежуточное
реле, 1 ,2 1 ,3; при выполнении отсечки теми же ТОКОВЫМИ реле,
но действующими через реле времени, 1, 1 1,2; при выполнении
отсечкн электромаrннтными элемеитами реле типа РТ-80, РТ-90
1,4 1,5.
Зона действия отсечки определяется rрафически. как покззано
на рнс. 6.23. Для этоrо вычисляются токн КЗ, проходящие по за-
щищаемой линии при кз в начале и конце линии, а также па расстоя
ннях Ч4' 1/2 И 3/4 ДЛИНЫ ОТ начала, и стронтся кривая изменения тока
КЗ в зависимости от удаленностн места кз ОТ источника пнтания
(кривая 1). По формуле (6.32) определяется ток срабатываиия от-
сечки н на том же чертеже проводится прямая тока срабатывания 2.
Точка пересечення прямой 2 с кривой 1 определяет зону действия
отсечки. Отсечка действует в зоне, [де ток КЗ превышает ток сра-
батывания (заштрихованная часть rрафика).
Коэффициеит чувствительности отсечкн определяется как
k ч :::::::::: 11\1// t:. 3'
При выбраНIIОМ таким образом
токе срабатывания мrновенная OT
сечка будет надежно защищать всю
линню, шнны высшеrо напряже
ння подстанцин и часть обмоткн
трансформатора Т.
Токовая отсечка на линиях
с двусторонннм питанием. Для се-
лектнвноrо действия отсечек на лнниях с двусторонним пнтаннем
(рнс. 6.25) нх токи срабатываиня должны определяться по формуле
(6.32) по большему значению тока КЗ, проходящему по линни при
КЗ на шинах одной и друrой подстанцни. Для рассматриваемоrо
случая на рнс. 6.25 большнм являетСя ток 1 нl, проходящнй ПО линии
пр н КЗ в точке К 1. Поэтому токи срабатывания обеих отсечек
должны быть равнымн н определяться как
/с.з,.i1_ == /с,3. Б == k и / н1 ,
Зоны действия отсечек определяются rрафически как точки пере-
сечення прямой, соответствующей току срабатывания 1 с. 3, С KpH
выми изменения токов КЗ.
Рассмотренное условие выбора тока срабатывания отсечек для
лини с двусторонним питаннем не является единственным. Для
линин. по которым MorYT проходить токи качаний, вызванные на-
рушеннем устойчивости илн несинхронным включеннем, вторым
условием выбора тока срабатывания отсечек является отстройка
от максимальноrо тока качаний по формуле
kиkсх.lн.ач, тa.
/ с, 3 == /lи/ нач, I),ах или / с, р К] ' (6.34)
rде / Нач, IJЩХ Максимальный ток качаний.
Схемы отсечек отлнчаются от схем максимальных токовых защнт
отсутствием реле времени.
Сочетанне токовой отсечки с максимальной токовой защитой.
Применение ..токовой отсечки дает возможность ускорить отключен не
поврежденни, сопровождающихся прохождением большнх токов
К3 н вызывающих rлубокне поиижения напряжения на шинах
подстанций, а также снизить выдержки времени максимальных
'fOKOBblX защнт. При сочетании токовой отсечкн с макснмальной
токовой защитой получается токовая защита со ступенчатой xapaK
теристикой времени срабатывания (рис. 6.26). Такая защита имеет
от ечку как первую ступень (первую зону), в пределах которой она
деиствует MrHoBeHHo, и максимальную токовую защиту как вторую
ст пень (вторую зону), в пределах которой она действует с выдерж-
Кои времени. В ряде случаев применяется сочетание отсечкн MrHO-
BeHHoro действия с отсечкой, имеющей небольшую выдержку времен н
(порядка O,5 l с), и с максимальной токовой защитой. При таком
Сочетании защита имеет трн ступенн н соответственно трехступен-
чатую характернстику времени срабатывання.
Рис. 6.23. ПРИНЦИП действия тока
вой отсечки нз ЛИНИИ с ОДНОСТОРОII..
НИМ llИТЗliием
Рис. 6.25. Принцип действия отсечки на
ЛИНИИ с ДВУСТОРОННИМ питанием
(6.33)
[де 1"1 ток КЗ при поврсждении в начале лннии у места установки
отсечкн (в точке 1).
В отдельных случаях отсечка может защищать всю линию
(рис. 6.24). Блаrодаря тому, что к линии W 1 подключен только однн
трансформатор Т, ток срабатывания отсечки выбирается так, чтобы
она не действовала при повреждениях иа лнннях lIизшеrо напряжения
W2. ДЛЯ этоrо в формулу (6.32) необходимо подставлять максимаЛЬ-
ное значение тока при КЗ на шинах пизшеrО напряжения в точке К.
WI
W2
I
I Зона дейст8ия отсечки
I"E
рис. 6.24. Применсние токовой отсечки на линии с односторонним питанием, lIИ
тающей оди!! трансформатор
172
173
При сочетании ()тсt:че с r"лаКСJl:\ИЛЬНОЙ ТоКОВОЙ защитоЙ с зам
ВИСlil'/юi1 хаРШ Тi..;I)!JСТИl{ОИ времеНll срабатывания УСТ3НОl:ШН ДO
по..тrЕПЛ:.'.iН-'llL Х ре,1С ЕС требуется, так как peJJe РТм80 иtv'1еют ВСЧ)()СНм
IlLrI1 ;;;"ljе:КТРО;j.ju.r2Ш'iШ..>lr'r ЭД(.Nент отсечки.
t,c
2
1
О
t"L
2,
b
,
I I
ts""'2c I tll- 1,5cl tз 1с
I '1 i
I 1 я ЗGна 2 я ,юна ..1 '
I 'i
I .., I ' \
I tщ.1)Jll ЩJJJ 8)
Рис. 6.26. Сочетание токовой QTM
сечки с маКСИМi1ЛЫIOЙ тОКОВОЙ
sащитоЙ снезависимой харак-
'JСРИСТИКОЙ времени срабатыва-
НИЯ:
и \Схема заЩllщасмой сеJ"И; 6
хараКТСРИСТИК!1 МIIКl:ИМ:1ЛЫll:>iХ то-
!{ОВЫХ 3;JЩИТ б;;з OTCe'J€I,; fJ X !
ра\\ТСрИСТИКИ М<lКСИЦJJIЫ\!>IХ токо-
ВЫХ защит в СО'IСП\\iИИ С отсе'н;ами.
ЗаШТРТlхоп,IIIIIЫС }''1а\.:ТЮI П{)hDЗЫ
В!IЮТ СJlflженне нре JеJ\И ДСЙСТВ!1Я
SiIЩII'!'Ы за СС!СТ !lрНМС!lСНIIИ ОТСС'
чек
а)
+
КАI,1
КА2.1 КТ1
КА3.1
КАО.! КТ2
KТ1.1 КН1 '
КТ2,1 КН2 S?Q УАТ
5)
Рис. 6,28. Принципиальпая CXC:\I3 максимальноii: токовоЙ защнты от междуфаз
ных (1) и однофазных (2) кз:
й. токовые цепи; б цепи onepa'I'HDI!OrO токп
Максимальная токовая защита от междуфаЗIIЫХ К3, приведенная
на рис. 6,28, блаrодаря установке токовых реле ВО всех трех фазах
может деЙствовать не только при междуфазных, но и при однофазных
кз. Одиако, поскольку ток срабатывания этоЙ защиты должен
отстраиваться от максимальноrо тока наrрузки с учетом са1IOза.
пуска, она может оказаться педостаточно чувствительной к ОДНОм
фазным К3. IIоэтому В большинстве случаеп максимальная токовая
защита от однофазных КЗ выполняется с включением пусковых
токовых реле на фнльтр тока lIулепоЙ последовате 1ЬНОСТИ, так как
при этом обеспечивается большая чупстпитеЛhНОСТЬ.
Наибольшее распространение имеет cxe 1a, припеденная На
рис, 6.28; схема, припеденная на рис. 6.27, НРИ:vlениется сравни.
телыlO редко, так как она требует отдельных ТТ,
Вследствие несовпадеНН51 характеристик ТТ сумма вторичных
токов при IJ{JохождеIIНИ по фазам тока наrрузки или тока дну);:фаз
Horo или трехфаЗНОl'О К3 не рапна нулю и ПОЭТО;\1У В реле проходит
ток небаланса, который представляет собоЙ су:'>шу ТQJ{ОIЗ IIЮIаrни
чипаНШI ТТ, Т. е,
6.10. м:\нсVti\ АЛЬНАЯ ТОКОВАЯ 3АlЦ .ПА
ОТ О!iНОЦJАЗНЫХ fЮРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ
В СЕТИ со ЗАЗЕМЛЕННЫМИ НУЛЕ8ЫМVI ТОЧI{АМi1
ТРАНСФО МАТОР08
В Cl:CP с зазе:\i,'rеН1-IЫ\ifИ НУ.ЛС:JЫr-.ш Т()ЧJ\Э Н! ТрЗiн::фпр:\НJм
ТОрОБ ра(:отают C: llj ШlllрЯ;'Ю,::!-Ш ?\I 11О к[3 и ВЬШ]- (ССТ;I с З<1зсr.'l.:1СН
НЫl'I1И Н)/J!еRЫ'\Ш l\,ЧI\(l:'Н! трансфор1','!ЗТОРОВ h-азьшаlOТСН также сетя.\1И
с fiО,::I,ШЮЛi: ТОКЮШ З3:\IЫК IIШI на ЗЕ'tI'U:НО). В таких сстях о)\н()фаз
НЫС 1\3 сопрor.Ю:iК;'I,<:rОТС51 ЩЮХGждеШI€1-1 БО.ill)ШНХ тor{ОI:l кз. ПОЭТО;,iУ
З3ЩIJПl ОТ О)lIЮФ( ::;НL,ТХ К3 В Э1I\Х сетях ДОЛ)Ева действrШ:J1Ъ на o'l'.
ключеIJие,
Схемы 13I\СII:И(iJlьноlI токсшой заЩIl'lЫ ОТ однофазных К3 преk
ставлtш.,J ШI рис. 6:2.7 и 6.2t). Защита состоит НЗ тоi crЮl.0 pf.'JiI;". 14.,>10,
которое 512.T:r.CTC), ljY<:KOl hl 'J OprJHO:\-1, и реле времени К7\ l>:OTopoe
ЯЫНiСТСЯ орrarю.\J i-1I!UtерЖЮ-I времени, Кроме ТО['О, [\ cxe \1e 3<JЩ!jТЫ
И!\'jf:СТСЯ укззатеJIЫЮС релс КН. Токовое реле ПОДЕЛlOчается к ото-
РИЧllЫ:;1 оG ютка;',I тrансформClТОРОВ тока Т А, соединенным на сумму
токов трех фаз, т, , по схеые фШlьтра TOKOI3 Н /JlеIНJЙ ПОСЛЕ'JlОl:аТСЛh
ности. При l:юзниr;нонении однофаЗlIоrо 1\3 ТОК К3 прохО/ ит ТШILКО
по одной фазе. Ппэтому С.':/,мма RТОрИЧНЫХ токов рНШ1Н ВТОРПЧllт.1У
току КЗ, которыЙ, проходя через реле, вызьшает eI'o срабатывание.
ТА
а,)
i Ho ,,=, j А, Щ1J! +. j В, !'а1! + j С, Ha l.
(635)
При тсках Р.зrрузк-и 1СК l1ебалаl1са И;\1€,€,Т I1е(О.11ьшое значение,
НО знаЧIП€',Т:ЫiО Lозрастает при }., еЖ/IуФазных КЗ, что южет вы::;вать
неI1ре]JУС"Ю11 еf-JIJсе jlt>йсп:ис защиты ОТ rщнсфззных К3. ТОК He
баJJaI--iС2 у,ожет (hiTh c/1[:f::;:e.'lfll по )J.lЙСТВl-iН\'IЫ1Ы;\1 xapaКJep!:C'IliKaM
нама[ш-!ч})иJI IНI 1Т.
Вьтt'r.,I;';::}\'-i L;=:l\'('Ш; \' (1l\('юмц]ьrj()i11сr.,сР.оЙ 22ЩИТЫ от О.1.нсфазных
К3 УСТ jli -jЬ.'}I иitТся I O СТУt:СЕЧЭ10\i)/ п)",l!НЩ;ПУ. 1:3 ряде Сiучасв,
КотЛа СБ}j3f, !\':l\);U.\: C('";'f: \':!f pC31-1Сi'0 113ПРЯ:iI-\Сl-Л)Я ОСУЩССТIJ.1яется
через траРСljХ)!_!l\;,j'tЧ:Ы. l(Ы IСРЮ И IЗРС:\::(!:ll З ;ll\\!ТЫ CT o.]) OC]):1JHb!A
К3 liO.:JУI13'(}' СЯ t,Сl1}оШii_\'l';, ::; O Il!1;ti;C п;! Щ=:lшt'р:-i lJа Р:1с. 6.2П, на
l\OlCpOM rтР)!;'(:'JСИП C{: T[_, С C))llii'lOPOEI!J! ,1 IJII']"(,[I:'( "i, состоящая из
)Ч(]СТi: ,е, !;:' ;.'.:: ?-a o('. "'!i\'11'! ji'..',пC'[. )!',l;1 '1; ;:...:a:\1l! Т)JtШСфОр
J75
+
KAD,j КТ I
I к;; кн a УМ I
r б)
Рис. 6.27. ПрпнuиrчlЭ"lЫ-;МI CXeM,j 1аКСII .Iа",;ыюй токопоН защиты от ОЛIl0фа:1I!ЫХ К3
174
ОА
08
оС
ОтJ<люченuе
t2=O, 6C
1;
@>
t 5 == 1)2а t q =O,6c
I I
I t 5 2'1c
I } I
1 I t. 1,8c
1 t5 1,2с tJ 12с
I 1 '
I tЦo=o.6c I
1
l! J=O
I
! tl O
Рис. 6.30. Структурная схема защиты маrнитными трансформаторами тока
6.11. МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
С МАrнитными ТРАНСФОРМАТОРАМИ ТОКА
, Максимальная тои:овая защита с маrrШ'!'ИЫ:\1И ТТ приме
няется для защиты от междуфазиых и однофазных КЗ. В последнем
случае защита подключается к фильтру тока НУ.тIевой последова
тельности, который образуется тремя маrНИТИЫМИ ТТ, обмотки
КОТОРЫХ соеДИНЯЮТСЯ последовательно. Промышлениостью ВЫПУ
скаются устройства трехфазной релейноЙ защиты с маrllИТИЫМИ ТТ
двух типов: МТЗ-М (двухступенчатая) и ТЗК-l (трехступенчатая).
Структурная схема защиты МТЗ-М приведена на рис. 6.30. Эта
схема содержит: маrнитиые трансформаторы тока Т А 1 ТА3,
нусковые opI'aHbI KA1 KA6, содержащие элементы рсrулировки
176
уставки и релейные элементы; лоrические элементы DW1 DWЗ,
элементы иамЯТИ DT1 и DT2; элемент времени DT3; уснлитель А1;
элементы сиrнализации DH1 DH3 и выходиоЙ орrап ЕА. На
рис. 6.30 показаны также провода А, В, С, относительно которых
арнентироваиы соответствующие ТТ. Защита деЙствует следующим
образом l24 J. При повреждеиии на защищаемом элементе, сопра-
вождающемся увеличением тока до значения уставки срабатывания
второй ступени, срабатывают пусковые opraHbl KA4 KA6. Сиrналы
от пусковых орrапов поступают через элемент ИJ1И DWJ и преаб-
разователь ОТ2 на элемеит времени DT3. С выдержкой времени
второй ступени подается сиrнал через элемент сиrнализ3IЩИ DH2
н лоrический элемент ИЛИ DW3 иа выходиой opraH ЕА; последний
через DH3 подает команду на отключение соотвеrствующеrо ВЫКJIЮ
чателя (или включеиие короткозамыкателп). При КЗ в нервой зоне
сработают пусковые ОрI'аиы KA1 KA3 и защита подействует ана-
лоrично, НО уже без выдержки времени.
Поскольку в рассматриваемоЙ схеме защиты используются мало
ощньте маrнитные ТТ, отдельные орrаиы выполнены на 1l0ЛУПРОВОД
ННКОВЫХ элементах, вследствие чеrо общее потребление невелико.
На рис. 6.31 показана принципиальная схема пусковоrо opraHa
защиты, в состав KOToporo ВХОДЯТ элемент реrулировки уставки ру
и релейный элеменТ РЭ. Элемент ру выполнен в виде деЛИТСJIЯ
R1 R4, перек."ючателя SAC и резисторов RS и R6. Реrулировка
уставки срабатывания ПрОН3БОДИТСЯ ступенчато переключателем
SAC и плавно реостатом R5.
Пусковые элементы перВОЙ и второЙ стуненей (КА1 и КА4,
КА2 и KIIS, КА3 и КА6) подключаются парадлельно к вторичным
обмоткам Т А (рис. 6.30). Блш'одаря иаJIиЧИЮ резистора R6 наrрузка
На Т А практически не нзмениется прн реrулиравке уставок сраба-
тываиия пусковых opraHOB.
Пu<,,'ледовательно с оБМОТЮi:-V1И Т А включен коиденсатор Сl,
емкость KOToporo выбрана из условия получеиия резонанса на
частоте 50 rц. Вследствие этоrо защита обладает Ilониженной ЧУВ"
177
Рис. 6.29. Характеристики r.шксимзльной токовой защип.! от междуфэзных и OДHO
фазных кз:
КА защита от междуфазных l<':- ; КАО защита от ОДНофазНЫХ К3
маторов и участка сети 6 кВ. Выдержки времени защиты от между-
фазных КЗ устанавливаются по ступенчатому принципу, начинап от
наиболее удале:шюrо от источиика питания элемента электро
двиrателя 6 кВ.
Выдержки времени защиты от одиофазных КЗ (обозначены
KIIO на рис. 6.29) в сети 110 кВ MorYT выбиратьсп независимо от
сети 6 кВ, ВСJlедствие чеrо уменьшаются их выдержки времени.
Так, на рис. 6.29 наиболее удаленным элементом в сети 110 кВ для
защитЫ от однофазных КЗ является траисформатор Т 1, на защите
KafOpOrO устанаВJlивается выдержка времени t з === о вместо 1,2 с на
защите от междуфазных КЗ. Это дает возможиость иметЬ на защите
от однофазных КЗ трансформатора Т2 выдержку времени 1, 1,2 с
вместо 2,4 с на защите от междуфазных КЗ.
МакснмалыI3Я токовая защи'rа от одиqфазиых КЗ состоит в боль-
шинстве случаев из двух иJlи трех ступеней с разными уставками
тока срабатываиия и разными выдержками времени.
ТА
СI r pYl r Рэ l
11 1
IRI ВАС 1: R9 RIЧ R8 R21 У" I
V171' 11 1
,11 .vW!
iR2 R6 '1 I
2, l' I
,R5" VT7 1
'R3' 1
I '1 1
I '1 I
! '1 I
f 1, I
f RЧ I1 RII R16 R18 +и,. I
, 11 V17Ч l'
L JL J
ХА2' 11 RI
11
1 11
КАО 1 11
11
1 11
I 11
: 11
1 11
L J l . .
ВХ
RIO
. .........I L...o.....
Рис. б.Э2. Схема nl ('o6p<i:iOHc1'!C.;Hj защиты МТЗ-;\l
Рис. 6.31. IlрИIlJlIН!Н3М>I!i:JЯ схема ПУСКОБоrо 0!1UIHa защитЫ МТЗ \\
ВИИ на входе преuбрJзuвателп DT 1 СИП!3.1а на HbIxo;te DT 1 ВОЗШlj{ает
постоянный C'HI"!J;1J1 ПОСТОИНВОТ'U тока.
УсилrlТc.rть Al, на которыЙ I!ОС:ТУП3СТ сиrнал с ВЫХОДа [)Тl,
УСШlIfВЭСТ СИrJ!ал ЛU ЗШ\Ч\"IIШI, достаточноrо Д и 15] СРGlGа'!'ывания рс.ттс
СИПIзлк\аЦШJ Il выходнсnо реле. Уси}штель В11 полиен на траНЗl[
сторах VT3 и 1!Т4, соедннеШlЫХ 1,0 CX€XIC 3 ЛН1ТСрllOru ПUJЛ'ОрIIТЕ'JlН.
В схему защиты Н13€j1,€Н'Ы ЭЛСМ(:НТЫ СОJ}щющне : !iJл.еrжку, ле
оБХОДИ}',lУЮ )1)lH ОТСТРОЙI(Н псрпоЙ СТУllенн ОТ ЕР(\ТКОI1РС Н.:'ЕНЫХ lI1\I
пульсов кондснсатор Сl и CO.!jee Jlj. ОД(}Л;Iште.1ьпых Нl\ШУ,:jr:С( f
(возникающих при сраV,ПЬiТпшнr Р<1ЗРЯ.'I.НШ'.ОS) !{OH, \eHcaTOp С2
(рис. 6.32). .
Выхол:нос Н<1пряжеIШ С ус:шштеля ПО,,1;lСТСЯ ЧCfК"J Э,;-:;' :"Н?JlТ ИЛИ
DW3 на Ш}ХО}liIО реле ЗЯЩ!JТЫ н на OU;-;!OTKY Jч:\:rе СИПI::ЛИЗ<1цИН
первоЙ СТУ!lеliИ f(Hl. Тlри срз.бзтьшашш ре,пе .l(f l первоЙ тупt'ШI
за Iыкается ехо 1':01-[ТЫО' KfJ1./ 13 p.crJ]] Сli[' ri?.тJ ;НОП Л3i\ШЫ F,[.,/, эта
Ла:V11!3 заrорает('н lюсле Шl;>1{JТИЯ ЮIOШШ 531. ОЮ1Uнре:\'iеНJ-10 СР,lба
тывает реле l(HS, КСНТ<.1,-{ТЫ ЕОТОРor'о 1(113 ,1 !U /f;:ТИРУЮТ контакт
юroнки S В 1, с()С'слсч[шая спечеНllе .ILClil1 !It,j 1: L 1. Возврат СllП13/IhНОl'О
реле оБССПСЧШ (:Н.:'ТОJ lIat! ЗЛ,\Е Ч ЮЮ[JI{И SB2.
Элемент E1Y.."':t'IJJJ (рис. 6.33) состопт 11:3 llерезар51J НОЙ ЦС-ПН RC
(l\Опдt'!lСiНОР С 1 и резист()ры Rl R5), RХОЮlOr() 'Транзистора \/Т1,
ствительностью К Высшим rарМUIШКtiМ и апериодическоЙ соста:-::Ля
ющей в коитролируемом токе. Стабилнтроны VUJ и VD2 предназна-
чены 'длн защиты элементов входноЙ цепи IIрИ больших значЕ'НИЯХ
контролнруе Юj'О тока,
е помощью КИОПЮL SB в цепь ВТОРИЧIlОН обмотки ТА I\ЮЖН(j
включить ИСТОЧник KOHTpo.rrbHOf'O напряжения и 2 , что позВоляет
периодически IJрОRерять исправность защиты по фаЗtiм и ступеням.
РелеЙный элемент Еыполнен с пш,ющыо трех транзисторов
VT5- . VT7 тина р-п-р. В ИСХОДНОМ состоянии транзисторы VT5
и VT7 открыты, а транзистор VТб закрыт. Транзистор VT5 закры-
вается, коrда на eI U базе ПU?I3ляется ПОJrcжитсльныЙ потенциал,
превышзющий уставку срабатывания, В '{е же полу периоды ОТКРЫ-
Бается транзистор VТб, закрывается VT7 и на ELlXO,LI€ элемента РЭ
IrОЯUДЯЮТСЯ импульсы С частотон 50 ['ц. Эти ИМllУЛhСЫ подаются
чсрез эле1ент и,пи (ОХ 1 на рис. 6.32) па прсобразоват€ль DTJ,
прсобразук'щиЙ J.'мп ульсы в J.оСТОЯIШЫЙ СНПШЛ,
ОТДt'J1Ыiые ЗЛЕ')... Е'li1Ы СХЕ:'-/Ы иа рис 6.31 YiIV:СЮТ СJJеДУlC щее назна-
чение: Ду;ОД \/[:3 и СП1БИJ!v,тrсн \/[)4 .иля 33ЩИ1Ы Тр3НЗИС10РUВ от
(ОЛЬПiИХ 1!(]r;r9жениЙ; теl IIJ'ре3ИСl01 Ы Я7 и Я8 дЛЯ стаБИЛИ3aIЩИ
Iiopora сра(;а1ЫЕ3НИЯ триrи:ра, БЫПОЛНСI--Ш(jf'О I Э ТрШJзистuрах VT5
и l/T6 при И3!v'Е'jlЕ'НР.И Tc:v:n<::p3T),:pbl; [С3ЕClОР Р9 ?Jlя НаСТРОЙКИ
триrтера на Сl:::а(аТЬ:На!lИе пр! 3ЩI8}]I--;Ш.;: u.хСДНСЫ се r'НЭ'т;(?,
ПрссfiраЗСН:Jп.\::rL (рЕе. 6,3:;.) CCCТOI!T l--iЗ TIJ<:;E3EC1()j:,:cB \IT 1 и 11T2.
к()пденсатора С1 I"j I,' зиС'r()rсв I< 1 K 6. В ИС-Х('):]fС': t:')ю;:\,;е трппзи
стор ,'T/ 33Kj »:T, 1; 1' :' c.'a, "'Ь;l Jo f;СЕ; СI-:С;Т 'Ор С! ::';;j,<: 'I,l:H. П131! 1,0-
стуrrлеНJIИ Е:,ШУ,'ТЬСд ОТ I e.T;('i:ECI о э.r;е:\:СЕj,; '; j' :Т,,; ;(,TCT T 1 отJ<:!IыI-
Езетсн и КСJJlltt;uпср Сl CCCTl:o r'ё:II ,'};);'(,Е-Т('r: t;<:.:::..:, Ci:',TlJi;b;iI TraH
ЗJ:-iСТОТ) 1/Т1 И 1Lt"I C'.i Е I [{ ('J,,(I t:1 Jif;. T ' )], . '](;\ с'.! 1 ;:1ClC;] ч:аI;ЗII
стор '1"76 r! ЮJ Б;,.!\С';i( '?"'1:::\:иI',.1 , ,Tl 'С(':З:: 1 С, ,р
ПСС.Тi( 1:':'Чi.'J!:СЕ,;J::!:r I'X,,;!j'J.',iO Ii:,' ;;),';L([; ': п;) \'Т! стпзу же
закрываеiС?, а 1:;ШI:;J;ПСi) 'i':) UТЧ:'!,![)i; "[' ;' "rj':J) I;C\',.r,';' 'J'-':H[/:a
КOf'I,Пс-r:СU'j;\;'п С1 1) (,i',i'j('''' ' Е()и] : :T; 1;, ',',., с;!: i!, ?,3
". . "" :iTo J fi
Jj +E1 "t" }---....J
r: ' 1 f11 1 ' l "'J r / rf :1 <Ь IRБI I RБnП?l7 1 1
,..::, i !f\ J, '1 t4-{ ) П'. if i1 у' У 1 SX2
[ 2 1 1 1JJ ;с :;,-;rУ п ' "j i ' :2 1 1 J VJI1 -
СС: I ,1 . . .T ' ' I U i. ' ,.
:! I I '\ /- '''J! I /;?-\ ... ; . .n I C'7'y,"I glJb
..:. 72.! !;;..... !\fТ2У\ъ) I
.! "'- ::-- T I . I :;;:::.: ,.
(,/ ) 1 с! I 1 fI " '\ У
I "",, >. у 9' 11 " 1 ' ;J . . vтч VT5
,1 "Т' L: ' !... r
+и см j
КИ
.1)(1 ВХ3
ОтКЛЮ'lение
р IДi'! "J'"
17ti
['-:' J С ;'()
'1 !
С,' :;, ..'.; i
РИС, {:.:' :3, Схема [1f'."{' вре!,н: ни защитЫ MT3 ,\\
179
нуль индикатора на транзисто
рах VT2 и VT3, reHepaTopa им-
пульсов на транзисторах VT4,
VT5 и двух источников опор-
Horo напрнжения на стабилит
ронах VDб VD8. В исходном
СОСТОЯНИИ транзисторы VT1
VT3 закрыты и конденсатор
Сl заряжен. Сиrнал, поступа
ющий от элемента D W 1 (рис.
6.30), открывает транзистор
VT 1. При этом коиденсатор
Сl нерезаряжается до напряжения стабилитрона VD8 через траи
зистор VT1, резисторы Rl R4. Одновремеино запускается муль
тивибратор, вырабатывающнй импульсы с частотой около 100 [ц.
С резистора Rб мультивибратора импульсы подаются иа диффереи
цирующую цепь C2 R4. При этом импульсы создают падение Ha
пряжения на резисторе R4, которое складывается с напряжеиием
иа коиденсаторе Сl.
После Toro как коиденсатор Сl зарядится до уровня напряже
ния, пr:и котором сравняются потенциалы в точках а и б, коммути.
рующии импульс мультивибратора откроет диод VD9. При этом
транзисторы VT2, VT3 откроются и через цепь VDlO R7 будут
удерживаться в открытом СОСТОЯнии. Снrиал с транзистора VT3
подается иа обмотку реле сиrнализации КН2 и через диод VDl1
элемента DW3 (рис. 6.30) и накладку SX2 на обмотку выходиоrо
реле KL. 11ри исчезновеиии сиrнала иа входе элемента времеии
транзистор VT 1 закрывается и схема возвращается в исходное
состояние.
Реrулировка выдержки времени может осуществляться либо
плавно резистором R 1, либо ступенчато с помощью резистора R2
и переключателя. В схеме реле предусмотрена возможность aBTO
матиче коrо уменьшения выдержки времеии (иапример, для YCKope
ния деиствия защиты при АПВ): дО нуля при замыкании зажимов 1
и 2 или до зиачения 0,2 0,4 с (реrулируемоrо резистором R3) при
замыкании зажимов 2 и 3.
Пита ине схемы защиты осуществляется либо от незаВИСИМОrо
источника постоянноrо тока 24 В, либо от источника nepeMeHHoro
тока 100, 127 или 220 В. В носледнем случае устройство донолияется
блоком Питания, который обеспечивает питание устройства защиты
в течение 5 с после исчезновения оператнвиоrо напряжения. Кроме
Toro, блок ПИтания обеспечивает БспомоrатеЛLное автономное на.
пряжеиие дли настройки защиты на заданный ток срабатывания и
пернодическую проверку ее исправности.
Блок питания (рис. 6.34) содержит силовой траисформатор TL
с секционированной первичной обмоткой и двумя вторичными об-
мОТками 1 и 1J. Для проверки защиты используется напряжение
180
2 B
Ь
RI VP1
VT
Рис. 6.34. Схема блока питания
и пр, поступающее от обмотки 1. Напряжеиие ОТ обмотки II после
выпрямления (мостом V S) и стабилизации используется для питаиия
блока, на выходе KOToporo создается напряжеиие 24 В. Стабили-
зация напряжения осуществляется параметрическим стабилизатором
на резисторе Rl и стабилитроиах VD1, VD2 и компенсациоиным
стабилизатором на транзисторах VТЗ VТ5. Конденсатор Сl обес-
печивает предварнтельиое сrлаживание ВХОДНОI'О иапряжения, а кои.
денсатор С2 питание схемы защиты в течение 5 с при исчезиовеиии
оперативноrо напряжеиия. Реле блокировки KL замыкает свой кон-
такт KL.! в выходной цепи блока после заряда конденсатора С4
дО н апряжеиия, близкоrо к номннальному.
rлава седьмая
ЗАЩИТА ВОЗДУШНЫХ
И КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
7.1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЗАЩИТЫ
Воздушиые и кабельные линии электропередачи большой
протяжениости подвержены повреждениям в большей степени, чем
друrое электрическое оборудованне. Для быстроrо отключения при
повреждеииях лииии должны быть оборудованы релейиой защитой,
действующей на отключеиие. В электрических сетях, работающих
с заземленными нулевыми точками трансформаторов, должна дe:ц
ствовать на отключеиие защита от междуфазных и одиофазных К3,
а в сети, работающей с изолироваиными иулевыми точками трансфор
маторов, только защита от междуфазных К3. Для ускореиия OTЫ
скания места повреждения устанавливается защита с действием
иа сиrнал.
Защиты линий отличаются МJIоrообразием и определяются rлав
ным образом схемой рабarы линии, напряжением сети и ответствен.
иостью питаемых потребителей [1, 2, 271. Для линий с OДHOCTOpOH
ним питанием применяются: максимальиая токовая защита, токовая
отсечка, токовая поперечная диффереициальная защита парал
лельных линии, направленная токовая поперечная диффереицналь
на.я защита нараллельиых линии.
Для защиты линий с двусторонним питанием, кроме указанных
Выше защит, применяются: максимальиая направленная защита,
направленная (леечка, продольная диффереНIщальная защита, ди
Станционная защита, высокочастотная защита.
.Максимальная токовав зищита и токовые отсечки подробно
рассмотрены в rл. 6. ПРИНI\Ипы дсiiствпя друrих устройств, приме-
цяемых для защиты лииий элеКТРОllередачи, рассмотрены в этой
rлаве.
7.2. МАКСИМАЛЬНАЯ НАПРАВЛЕННАЯ ЗАЩИТА
Рассмотрениая в rл. 6 максимальиая токовая защита
ИСfluльзуется l'лаВиым образом для радиальных линий с OДHOCTOpOH
НJlМ питаиием. В кольцевой сети, в сети с двустороиниYJ питанием
181
а)
а
Ь
с
От TV 3)
+ .
км V1O !;:!P
.", КТ13
' 51 kV1 1 1 KW8.1
КА6.1 A' '12_1 /<,'N9.1
QYAT
8)
ТА1 КМ k\.t1 17т rv +
а Ь с а Ь с /I/iЧ.1
А r. 1 r l
ТА2 КА5 l' а КТ8
В 1 Ь !
1.
С 1. с
,
а) о)
ТА!
KW7 '
iW9 KW7 KW8
Рис. 7.4. Принципиальная схема I\Iаксимальной направленной защиты с ТОКОВЫМ
пусковым орrапам и трехфазным реле направления МОЩНОСТИ, включенным по
ЗО-rрадусной схеме:
а схеМа ТОКОВЫХ цепей; 6 схема цеjlей наllрнж.еННЯ; о схема цепей операТИВIIоrо
'IOK8
Рис. 7.5. Принципиальная схема максимальной направленной защиты с двумя пу-
сковыми орrвнами: тока и минимальноrо напряжения и однофазными реле направ-
ления МОЩНОСТИ, включенными по 90 rрадусной схеме:
а схема ТОКОВЫХ цепей; 6...... схема цепей напряжения; в схема цепей оператИвНоrо
'l'ОЮ)
Затем аналоrично выбнраются выдержки времени защит, дей-
ствующих в друrую сторону и имеющих на рис. 7,3 четные номера.
Выдержки времени их будут равны: 1, о; 1. 1,5 с; 1, 2 с;
1, 2,5 с,
Рассматривая теперь повреждення на любой нз лнний, нетрудно
убедиться, что будет отключаться только поврежденная линия
и что будет сохраняться питание всех подстанцин. Защиты 1 и 8,.
имеющие наибольшие выдержкн времени, а также защиты 3 и 6
MorYT быть максимальнымн токовыми без opraHa направления мощ
ности.
Т О К С Р а б а т ы в а н и я пусковых токовых реле максималь-
ной направленной защиты выбирается так же, как для максимальной
токовой защиты, по формулам (6,13), (6,14), (6,16), При этом жела-
тельно, чтобы пусковые токовые реле былн отстроены от максималь-
Horo тока наrрузки, проходящеrо по лиНии как в направлении
действия защиты от шнн подстанцни в линню, так и в направлении
к шинам lIодстанций. Для 31'oro в указа иные выше формулы должно
подставляться иаибольшее значение IH, тцх' Однако если при
отстройке от 1 н, тцх В направлении к шинам IIОДСТ3НЦНИ H обеспе
ЧИВается необходимая чувствительность защиты, то отстроика про-
изводится только от 1 н, тцх В направлении от шин подстанции.
Если и при этом коэффициеиты чувствнтельностн пусковых токовых
реле получаются ниже допустимых, применяется блокировка мин'Й-
мальноrо напряжения. Ток срабатывания токовых реле определяется
в этом случае по формулам (6,28). (6.29), а напряжение срабатываиия
блокировки миннмаЛЬНоrо напряжения по формулам (6,31), (6,32).
При трехфазных К3 вблизи шин подстанции, rде установлена
максимальная направленная защита, напряжение на шннах подстан
ции поиижается до нуля или значения, близкOl'О К НУJIЮ. Вслед-
ствие этоrо МОЩИОС1'Ь на реле направления мощностн оказывается
недостаточной для действия реле н защита отказывает. Участок
линии, в пределах Koтoporo при трехфазиых К3 защита не действует
ИЗ-За недостаточноrо значения иапряжения, НазыВается «м е р т-
в о й 3 О и ой». Налнчие «мертвой зоны» является недостатком
максимальной направлениой защиты
184
Схемы максимальных направленных за-
Щ и т весьма мноrообразны и отличаются в основном: типом пуско
Boro opraHa, который может выполняться токовыми реле (рис. 7.4)
или тоКОВым н реле с блокировкой минимальноrо иапряжения
(рис. 7.5); типом opraHa направления мощности, который может
выполняться с помощью трехфазных (рис. 7.4) или однофазных
(рнс. 7,5) реле направления мощности; способом нодвода напряжеиия
к реле направления мощности (постоянно нли В момент возникнове
ния повреждения); наличием или отсутствнем выдержки времени;
трехфазным (рис. 7.4) или двухфазным (рис. 7,6) исполнением;
оператнвным током постоянным (рис, 7.4 и 7.5) или переменным
(рис. 7.6); схемой включення opraHa направления мощности,
Под схемой включения реле направления мощности понимаете я
сочетание фаз тока и напряжения, подводимых к реле (это сочетанне
не может быть произвольным). Реле направлення мощности должно
п11"
KW8 KW7
п9 п11. :т
пlО Т/,11,
.
От TV о)
а)
КТ1! KL9
КLlО
8) <)
ТА1 УАТ3
пl1,
Рис. 7.6. Принципиальная схема двухфазной максимальной направленной защитЫ
с токовым пусковым opraHoM На переменном оперативном токе:
Q ...... с!Кема roKOBblX цепей; 6 ...... схема цепей напряжения; 8 .... схема вторичных цепей реле
Времени; е ...... 11"0 же промежуточиых pe.1le
185
т <.1 б J1 I! Il<.l 7.1
90 rрIIДУСНII\l схема lIКJJЮ4СНI1Н
II<! Ч',1зные ТОКИ 11 междуфаЗНbJе
Ilfшряження
I
I
3i)"I'!J1lдусна\! с:..ема fJКЛЮ'lеНl\Я
на фазные токн и меI!Ч\УфНЗI!ЫС
Н<LНРЯ)1' 11!1\1
ФаЗI,! [()I"J
ПрНВИЛЬНU олрt'дслять НЗПр3.RJ!еl!ilе .;ОЩll()СШ при К-3 IJ сети, rде
УСТ3НОБ.:Н:Н3 :.Шшнта. ПрIl это\! H€'-'1 необ.\О,IШ iОСТИ, ч'rо()ы }lf\IIe на.
пра13v'1ения i>10ЩНCJСТI'I ПР(ННlс !I:>lJ{.J I:З;"Н.'РЯ,:;:О З:!(.;I{{:'НIIС l\'10lЦНОСТИ. Наобо
рот, t,e \1 со.1ыJуюю :\ющность ()Y/ E:T ?a \iti"J5IТI, pe,:le н !liO:\'1eET К3, Tefl..l
нзде>к;,Е'( оио будет ,J,eikTU0!33Tb, ТБI ЫСЕЫllе 6удст «\iсртвая зона»
33.ЩП;Ы,
Cxe;\' ы I3I ,'iЮЧСНИЯ рсле направлснпн /с}ш.flOеТi! l!ре, lус.УlатриР.ают
включение ИХ 1Ш р{] шон ..lе!lIЕ)lе dJ[,ЗЫ TOI<:C! !I нэ.ПОЮКСНIlЯ в таких
сuчеТ2IШ5IХ, KOTop !e u(;еСllеЦiJВilШ'; в у:Соl('J2 ;ЯХ К3 'пра13ИЛLllOе Ulipe
llUlf'HI:(: ННПР'::Ш,1снпя JЮЩНОСТll 11 I J::шере 1! jJрле Н(Л .j()жно (;o"'!ь
шсrо Э!iаЧСНI Н !>. UЩJjiХТl!. Н,шБОЛLШСС распрсстраl-IСНJ-!С ПОЛУЧЕШI
ДB CXC').IU: .30. 1 Р а ,'( у с 1I а я фЕС, 7.4) J'I 90 r р а Д у ('. Jl (j Н
(рис. 7..5). СОLJt'ТШШЯ ТОКОЕ 11 нnr;:rЯЯ\: ':fi!;(1 Д,r:н ЭТИХ eXC'I\I !Jриведены
В тс:Gл. 7,1.
1 А
l[j
1с
А
Ф,!зw IН!ПРЯilсСjJI1Я
Ф;IЭW тока
Фазы напряжения
j[ 1
ТА! Ф 1
иАС
l!H!
иСIJ
1 А
I н
'с
[!fJC
иС.1
UАп
1,1 КА и,
б а
121 1p f, I2 =o t 1 2
ТА2
Ч
ф[,
Б
К!
а)
I I
I I
j[,1 А j[,j А
ТА1 Н, ТА! р,
Ц КА Н, 1,1 КА Н!
б а б а
ip =f, D= I, 121 Ip =.!,+.!z = 112
=11+12
ТА2 ТА2 112
1 л ,1
Б Б
О) "- 8)
Рис. 7.8. Прохождение ТOJ{()Н н CXCvlC продолыЮIi дпффсреПЦИ2ЛЬНОЙ защиты с цир
куо'шрующи\ш токами;
а при К3 IJJIC 3UHJ.,1 заЩ!!.!'hr; б IфН I\.З в зоне зС1ЩИТЫ Прll ОДНОСТОрО1!lJОI r.HTQТlllil; IJ ........
'1"0 же ПрlI ДIlУ:-:СТОрОНН!ОМ
ется обмотка токовосо реле КА (рис. 7.8), которое Б>lесте с тт
06раз:ует дифференциальную защиту.
IIa рис. 7.8, а IIОК2..3ЯllhI псrпичные JJ ВТОРIlчные токи при внеш
н(>м К3 В точке K} коrда по З,ШJ,ищаеыой JIШШII ПрОХОДIIТ СIШ03110Й
ТОК J 1. Н этом случае, как уже БЫ/IО /казанu выше, в сuедннитель-
IlЫХ ПРОlЗодах [шркулирует ток, ря.нныЙ ВТОрИЧНО'\fУ току ТТ. На oc
нонанни IJepBOrO закона Кирхrофа, можно для точки а (рис, 7.8, а)
напliсать слсдующее равенство:
7.3. ПРОДОЛЬНАЯ ДV1ФФЕРЕНЦ! АЛЬНАЯ ЗАЩИТА
Для CJСУI.r;,еСТI".1JС'IШЯ ПРО,i,Ij,;;ьноli ДЛффСРСНЦl!аЛLНОЙ за-
щиты с сСепх сто оп 3; 1ILIiщпl:,\ ()Й ЛiШ}!I] УСТ(!![ :!ШJ[J..Н.llUТСН ТТ е О.I И.
наковы:\н! ЕU::JффНUI:СНТ3МН Тр3НСфОр ,IiJ.ННI! 1(J'
В l:opr')3,!!bl"1O:\1 Рi:'.iЮ; ,Н::' Е !iPJJ ЫlеШНбl К3 ток j 1 I'!:\H:'t:'T раЗIJOt
наПР3Е!if!IJlе ОТНОСI\ТС'"'1ЬНО f111!1I r:ОJ,СПШlш:"l, Т'-....К, на lJ02 СТШIIlИН il
ОП НflПрdв,т:еJJ от Шl:!.j в .IJИНШО, а на по>
спшции Б ОТ u'ШНl!]j К IllИН3;\1.
БТОрI!Ч[ILН об:\lОТК!! 'jР311СФUР:,ШТОРU13 тока
т А} 11 Т.42 еоеДШJЯ/U'I'СЯ ыежлу собоЙ соеди,
Ilите.тrLНЫ\11I провола 1И в дифференциальную
схему,IШК показано на рис. 7.7, Н такuй CX Me
при ЩJOХОЖ}l,ении по З3ЩI щае юй JIИIiИН еквоз-
Horo то!\а (IlЯl'РУЗКIJ ШШ К3) по соедннитель.
IlЫЫ !1роводтл постоянно ннркулирует ток,
равный по значCI-ШЮ ВТОрИЧНШ.fу току ТТ:
1, 1, 1" 1 , /K j . ПОЭТО IУ схема, при"е-
денная На рис. 7.7, назыuаетсн схемой с ЦI1Р
КУЛИРУЮЩIIМИ тока ш. Параллсльно вторич
НЫМ uб1\юткаы траНСфОр:!\'12ТОрОВ тока включа
I А
/1J!f) J1 1 (Hj
ТА1 1А \1;'1
Л 2 (К) !1 2 (К) I
1)1;
1,1
, (.'/ )
;'21/\ иJк)
ТА2 _ i 11
.Lr1' [.?
Л 1 (Ю И/Н)
Б
186
j, i21 i p ,
(7,1)
r)1,e i 1 И i;з вторичные ТОКИ ТА} II ТА:? соотвстствешlO; i p ток,
проходящш':'r через pC.;lC Д!1ффсреНЦIIальноЛ зшщпы К.4.
ИЗ СООТlюшеllИЯ (7.1) С_1едует, "СО
i p ==:::;} !';...
(7.2)
в p;.j,:,( :, п--;';. !:B:::( \:;;.'.1 с-т;учас ПрТI про;-:тк;.т :J ;;: п r ) ЗЯ;IОJщаБЮЙ
тшш! СI\В{) !:(!T'() ')",;[\;'! ";, P{lrJf:llCTlJe ко';)ФJтilнеН'i'СR ТDзпсформации
lC rраll' 'С]'()Р',.]('л)rj(':1! TOrC\ ]"/! I J: T.4 : 1I 'P::J );;T:"'" i!X бс,'1 ПО1'рСШНОСТli
/'j,:/:;,' ( ;;I ';,: 'j;' J!.'i!l 1; '1 РС'Ш; (jl.'l'\!\jJi В:(1рlfЧilЫ TO: H р<' ВША ;JPjT ДРУj'У
11 l"! [\ :I ' j(. \!Y
j, 1,
РИС. 7..7. СоеДllНенве трш!сформаторов тока в диффере[f.
циаЛuIlУЮ CXC \\Y С ЦIJРКУ.1IlРУlOщИЫИ токами: /ц =...;о 11':;;;' 1;з
"
\i.
(7,3)
T:IC :,1 i<:;\ \j, J; !j "':; :il;; ::,<:'1;;I!I ПО
I1,,:T'p:y' .:!\;! !! .\ еl:' 'Ш';('! 1; j.' 3 !(,; с{ e
.1Ш;ilti ТОКЭ
.:Ы:Оl/ Э;:1ЩЛЫ
1М
А
В
С
отсутствует и, следовательио, диффереициальиая защита иа такие
режимы ие реаrирует. Отсюда следует, что, поскольку дифферен-
циальная защита не реаrирует на К3 на друrом оборудоваиии. она
не требу т выдержки времени, т. е. является селективной по прин-
ципу деиствия.
Из 4.4 известно, что
1, I!/K} 1, нам;
1, I,/K J 1, нам, (7.4)
0. и KA tbt .
Рис. 7.9. Припцип выполнения lIрО-
дольной дифференциальной защитЫ ли-
ний
rде 11 НаМ И 12 НаМ токи иамаrНичивания трансформаторов тока
ТАl и ТА2. Подставляя эти значения вторичных токов в выраженне
(7.2), получаем:
Ip I!/K} 1 1НaM I!/K J + I'H'M'
Рис. 7.10. Структурная схема продоль-
пой дифференциальной защиты ЛИНИЙ
ТА
ТА
откуда
обмотки реле, то практически весь ТОК /} замыкается через реле
Таким образом,
Ip /, /!"/K,, (7.8)
т. е. в реле IIРОХОДИТ полный ток К3, под воздействием KOToporo за-
щита срабатывает и ПрОИ3БDДИТ отключение поврежденной линии.
На рис. 7.8, в показаllЫ пеРВИЧllые и вторичные токи прн К3
На защищаемой ЛИНИИ в условиях двустороннеrо питания места К3
от подстаицнй А и Б. В этом случае пеРВИЧllые токи IIК и I пк про-
ХОДЯТ к месту К3 в одном и том же направлении ОТ ШИН В линию.
Поэтому ТОКИ в первичиой и вторичной обмотках траllсформатора тока
т А2 имеют по сравиенню с рис. 7.8, а обраТllое иаправление. В этом
случае ток в реле соrласио соотношеиию (7.2) равен:
Ip /, ( /,) /,+I,
Ip I'H'M I'I<'M' (7.5)
r Таким образом. в условиях прохождення по защищаемой лннии
тока внешнеrо К3 ток в реле днфференrщальной защиты равен раз-
НОСТИ ТОКОВ намаrничиваиия ТТ.
Из выражений (7.2) и (7.5) следует. что, если при прохождении
по защищаемой лииии тока наrрузкн или внешнеrо К3 вторичные
токи трансформаторов тока ТАl н ТА2 не равиы друr друrу, т. е.
1, =f- 1" то Ip =F О и в реле проходит ток н е б а л а н с а:
IНб /, /, }
Ми
I нб =::: [2 нам /1 нам'
Токи небалаиса возникают из-за поrрешностей ТТ в коэффи-
циенте траисформации или по уrлу, ПрНводящих к неравеиству
вторичных токов ТТ. соединенных в дифференциальную схему.
ДJIЯ Toro чтобы дифференциальная защита ие сработала ложно
от токов небаланса, ток срабатывания защиты должен быть больше
максимальноrо зиачения тока небаланса при вНешием К3
или
IC,:J::::: kиl но, тах,
(7.7)
1" l ,н /К} + III Н/К} IH/KJ' (7.9)
Таким образом, и в случае двусторош;еrо питаиИя в реле диф
ференциаJ1ЫЮЙ защиты проходит полный ток, приходящий к месту
К3. Выражения (7.8) и (7.9) показывают, что дифференциальная
защита, реаrируя иа полный ток КЗ, обладает высокой чувствитель.
Ностью. Коэффициеит чувствительности дифференциальной защиты
определяетс" по формуле
k ч 1", тin/1c", (7.10)
rде 1 н, min минимальное значение тока при КЗ на защищаемой
лннии; 1 С,, ток срабатываиия дифференциальной защиты.
Участок, оrраиичеииый трансформаторами тока, Называется 3 o
н О Й д е Й с т в и я продольной дифференциальиоЙ защиты. Одна
из особенностей выполнеиня продольиоЙ дифференциальной защиты
лиНий состоит в том, что для отключеиия линии с двух сторон не-
обходимо включать в диффереицнальную схему не одно, а два реле:
одно на подстаиции А и второе lIа подстанции Б (рис. 7.9). Каждое
из указанных реле действует на отключение выключателя защищае
Мой линии СО стороны своей подстанции. Включение двух реле при-
водит к сннжению чувствительности защиты, так как в каждом реле
будет проходнть только часть полиоrо тока К3.
rде k" коэффициент надежности отстройки, больший единнцы;
11[U, тах максимальное значение тока и€'баланса при виешнем КЗ.
На рис. 7.8, б показаны нервичные и вторичные токи при К3
на защищаемой Линии в условиях ОДIIостороинеrо шпания от под-
станции А. Как видно в этом случае, ток К3 проходит только через
т А 1. По первичиоЙ обмотке Т А2 ток не проходит и ноэтому вторич
Horo тока /2 Нет.
ВТОрИЧ"IIЫЙ ток I1 111'./ К/, подходя к точке а, разветвляется
по двум параллеЛЬНЫ!l1 ветвям, одной из которых ЯВJIЯется обмотка
реле КА, а друrоЙ вторичная обмотка ТА2. Однако поскольку
ОПРОТИВJ]ение вторичиой обмотки трансформатора тока, находшце-
!ося в режиме холостоrо хода, во MHoro ряз польше сопротивления
188
189
В СССР разработана, выпускается промышленностью и исполь.
зуете>! )(ля защиты лииий длиной до 10 12 км продольная диффе
рснциа.lьная защита типа ДЗJl 121.
Принципиальна5I схема IIРОДОЛЬНОЙ дифференциалыюй защиты
лииий электропередачи приведена на рис. 7.10. Эта схема отли-
чается от ранее рассмотренных СХб'1 IIРОДОЛЬНОЙ дифференциальнон
защиты ридом ссоf}енностсй.
1. В СХб!С на рис. 7,10 УСТШIСUJlеи фИ:JЬТр тока [(;17.", к которому
Ilрнеоедннены токовые цепи от l'рансфор:-'Ш-ТОрОВ тока всех tр.аз.
На выходе фШ1Lтра формируется знаЧЕ'ние пропорцнональное су;.лме
ТОКОН двух еИ.\1меТрНЧlIЫХ состапляющих i l + ki z (описание подоб
Horo фильтра ПРНJ3елено ншке в 9 7.8). С IIOI\ЮЩЫО одноrо реле,
ПОДК.:jючешюrо на выход фильтра МоХ\но оБССПСЧIlТЬ защиту от всех
ВИ)lОR К3.
2. Про.\1БКУ'Iочные траНСфGр '''JТОрЫ TLl уменыпзют T()K ПОСТ-Ум
паЮЩIIЙ от фri.:влра J(AZ к IIМё-ЮЩl1)''l бо,:'!ьшое СОПрОТJiLJЛf>lше (1000.[1.'1
Н uu_пl'e) сое) !н-:rпе.:-тьпым ПРСЕОЛ3:\1, 11 тем С2:\-ТЫ1\1 CHJIj-К3ЮТ наrрузку
Н,1 ТТ.
;3, Ценн pe,!Ie отде,:tеJlbJ ОТ COeAI1llI1ТE\'rbIIbIX проподон раJде,:iИ
тельнь;ын И30.:-.ЛРУЮЩИ),Нf трэ.нсф()рыаТОрi:Н:Е1 TL2. блаr())'J.аря чему
ИСЕлючается пояп,'н.'ш с п цепях ре/ус ВЫСOI:ПХ наПрЯЖСIIИЙ, Ha
БОДI'Р.1i-JIХ в ЖИ,,'lЭХ сuедините, lhIIOI'О каб "'IН Прll I1рu\ождении TOKUB
КО П() : ацища('..\юй. "';I1IШН ВЛа 80ЗНiIК3ЮЩПХ в НЕХ по люБЫ1\! друrи:н
причшr'-lМ. " ... u "
rll:,( ОДНО;I ОССО(1I!lюетыо cxet\1ЬJ про;!.о,i1hТШ['1 Дl:Фt:ер rН112ЛhНО!1
ЗJ.ЩI!ТЫ лш-шi-i з.lС!' 'I'ропередачи ЯЕляется нзличне n Е!("й С'псциаЛЬН()I'О
УСТрОI1СТlШ ЮШТРОЛЯ 1]('ПР,ШЕGСТiI СССДIIН!!ТЕ\1ЬПЫХ проподоI3, по:шо
ЛЯЮЩt--'I'О nORbI{'l1'j"!) н::щежносп... ззщнты, IJреДОТВРti.щаи ее J еl!р2RИЛЬ
Нj'Ю работу при I10вреждениях сое,1Jlюпельных провсцор (оБРЫВ<lХ,
корuтких за:-ЛЫЮШШ-:lХ зН:ЖДУ "имп 11 ЗЮЛЫКaIIИЯХ на зе.\I.,'IЮ ОДiIоru
IП IJР()В(),'ТJ..ОБ) В -\(lRI1СIТ\1ОСТН от характера неJ1снрзнноети coe}l,I'!I-IIfМ
Te,:ILHIJIX ПрОБОДОВ ),'строЙство КОНТРОЛЯ автоматически ВЫВОДИТ .3a
ПОПУ Н:.! деЙ<:пшя ШlИ подает сиrнал, поv'IУЧИВ которыЙ, опtраТШЩLlЙ
персона.l отключает защиту вручную 121.
7.4. ТОКОВАЯ ПОПЕРЕЧНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ
ЗАЩИТА ДВУХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
Токовая поперечная диффереНЦllн.rlЫIНЯ защита ПрИ:\1е м
няется Дv'Iя пара.1.1СЛЬНЫХ линий, присоединенных l{ шинам п()д
станции через ОДИН общиЙ выключатель и имеющих равные сопро
тивления 'J;'прощешшя ПРИIIЦИПllаЛЬН3f1 СХС},1а токопоЙ поперечноЙ
дифференциальной защиты но казана на рис. 7.11. Вторичные об
мотки трансформаторов тока ТА, установленных на кзждои .1ИИИИ,
СОРАilНЯЮТСЯ между собой проводами на разлость токоп. Для этоrо
нача.:то ВТОрИЧНОЙ обмотки (1.1 трансформатора тока JIИНИН / соеДI1
няется с концом вторичноЙ обмотки и трансформатора тока линии //,
а конец вторичнnй (;бмотки и 2 тра:НСфОР:\13тора тока JIИНИИ I с нам
Ч3J[QМ J3торичной обмотки [[1 трансформатора тока ЛНI-:IИИ 11. Парал м
ле.rrьно ВТОрИЧНЬЕ\! об юткам трансфор:-.-t3тс.\ров тока включаетсн том
190
Рис. 7.11. Приниип деИСТDИЯ ТОКОВОЙ ПО м
переЧIlОЙ дифферспциа.,ьной ЗаЩИТЫ:
а прохождеJlИе TOKOII н нормальном режиме;
6 то же при кз на линии 1
КQБое реле мrнопешюrо действия
типа PT 40.
ПрОRеJlЯ анализ токораС'преде м
J1ения в схеме поперечной диффс.
ренцнаJiыlйй затЦИТЫ, можно устам
новить, Что ток В реле равсн раз-
ности втор ичных ТОКОВ траIlСфОрм
маторов т()!{а перJ30Й и второй
J1ИНИЙ, т. е.
ip i. i,.
(7.11)
jIл
ТА
I Л
Iлt
1 л
) Ir+ 1 л
G)
в IIOpMav'IbHbIX условиях коrда по линиям проходят рапные ПО
значению токи наrрузки, а также при К3 на. шиш х приемной под.
станции или за ее предел3\1Н (рис. 7.11, а) [. [п, и поскольку
КОЭффИI\ИОI!ТЫ трансформации траIlсформаторов тока выuнраются
одинаковыми, то J3ТОРИЧIlые токи также равны i 1 == i 2 И, следова.
тельио, Ip:::::: О. . .
Практически разность пторичных токов 11 /2 не равиа иулю,
и в реле проходит небольшоЙ ток, также называемыЙ т о к о м
н е б а л а н с а, Ток небаЛ3l1Са в схеме поперечной дифференциаЛI:
ноЙ защиты вызывается некоторым нераВСНСТБШЛ перпнчиых токов 11
И i 1 1 И поrрешностя:'<-Ш ТТ.
При возникновении повреждения На одной из линиЙ, наПРП lер
в ТОЧКС К на ЛIfННИ /, как lIоказш-:lO на рис. 7,11, б, токорас:пределе м
иие изменится, токи i , Н i п не будут равны друr лруrу Il через
реле будет проходить ток, равныЙ разности BTOplll:lILlX токов. [СJlИ
значение тою.! проходящеrо через реле, препы<:ит ток срабатывания,
то заЩlи.а подеЙствует на отключение выключателя :j8ЩI1Щ3С\IЫХ
ЛВНYiй. При К-3 на шинах прн€мноЙ подстанцин и 3;:1 ее преде.:rа:-,ш-,
коrда 110 линияУ1 проходят скпозные токи, защита р.sботать не будет.
ТаКИ.\1 образшл, рассматриваемая токовая поперсчнан JlIIфф::'рен
циаv'н)ная защнта имеет оrrаниченную ЗО!!У л.еikптя и иоэто}ду :ЛС'.
жет пыполняться без выдержки време;ш, что ЯВ.rI51СТСЯ се OClJOP,HH!\I
ДОСТОI;ВС"ПШ:\1. ДЛЯ Tcro чтобы защитн IlС ПО":;,СИС1IЮ1-11.1,1 неЩ-';-Шу ,'ILIlO
при ПрОХШI\N 111 !1 IЮ ЛШНiЯМ TOJ,,-j H;:j; PY3j,:r: 11 ОС:J\; r-;r;о ТОК;1 EI{Z- !еI'о
К3, 10! ср[\(,'."f-Ъ:?,( НI1Я 9C;,IJIТbl" ),'стан rЛЮ-\(jет('я ( C"!<--'!IIC :Jкс';r",аль
НnП1 1С1,,1 р!'! '(л(!н' -а 1: оп,,(:,'дt'.1яеп'п I:() Фсr:I\' УJ ;:: (7,
" . 1 ,о 1 , , ; ... c , -п , :О,'Т . ! 1 ,I, 1' ,1
сел)] !1(il' ( iC:':;,I;c Л "(:JrЗОIШЮ l;;) п,ЩО"J ,., .' - - .
npOT1jT (\!iCJ._I:(}; _iJ,i; J ()JC'iil::r jj:j, :с зн;:-r, У,_'НН 1 T{) \:C;3 J i Jj i п СУ:"1,УТ
б 'lJ1Зi\!!; ;':I:-;i;l! ;b 1'\ (jy,.'i,C'I ',,!I" ""i1iC 70;<, C1)(1{;;H ': ',J;.'J , ,.;;, , I J3.
ЩIЛн !и:: I:(J>l'!"СП-',\'(.':, ': п\' (;)\ ."'":.;,III:С l\(J." :3r! i:1::::: I'i;i)"! :;'"с, '.,::,:;оу: юЙ
ПО}J,П;-Нil,i'j , 11; !:С;" ;-:'.,;:':Ii;,:J I-iЯ J(O"L;)-C:',] :";::r:C;,:1 :<: l";",;":,;: ::"l Ea
3ЫЕ,;'( ',1 i ,: .',' . .-();; ',( > 1':OT()P:--lЛ Е",'] 'лею, :--,,-, ':< ;_: c,j:Ie ток
Cp",(,:.!'jj, J :,: ] ",1:',1,';:,; l' \_",.':',! ()OJIL\!1[l-' ','();.: ( -). fJn . i ,;-ii:)j:-{ С. O ;()CIOPOJ--r.
191
'f. КАТ!.)
9SaS19SQS2 "М! КН
о..
1;:
5)
Рис. 7.12. Принципиальная схема защиты пара.1лельных линий, присоединенных
к шинам подстанции через общий ВЫКлючатель;
а токовые цепи; б цепи операТИвНоrо тока
ним питаинем токовая поперечная дифференциальная защита YCTa
нзвЛивается ТОЛЬКО со стороны источника питания, а На линиях
с двусторонним питанием с обеих сторон линии.
Полная схема защиты параллельных ЛИНИЙ, присоедниенных
К шинам через общий выключатель, приведена на рис. 7.12. При
возникновении К3 На ОДНОЙ из ЛИНИЙ ТОКОВаЯ поперечная диффе
ренциаЛhная защита Отключает общий Выключатель обеих ЛИНИЙ.
ДЛЯ Восстановления питания потребителя Ilоврежденнзя линия BЫ
ВОДИТСЯ В ремонт отключением ее разъединителя, а неповрежденнзя
вклЮчается обратно в работу.
В режиме работы только одной линии токовая поперечная диф
ференциальная защита дОлжна быть отключеиа, что производится
разрывом цепи ОIlеративноrо ТОКа на вспомоrательных коитакТаХ
SQS1 и SQS2 разъединителей, как показано на рис. 7.12, или вруч
ную. Недостатком токовой поперечной дифференциальной защиты
является наличие «мертвой ЗОИЫ», что требует установки ДОllОЛНИ
тельной защиты для отключения повреждений, возникающих в
«мертвой зоне», а также на шинах противоположноЙ подстанции .
В качестве такой защиты применяется обычно максимальная токовая
защита.
7.6. НАПРАВЛЕННАЯ ПОПЕРЕЧНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ
ЗАЩИТА ДВУХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
Для параллельньтх линий, присоединяемых к шинам че
рез самостоятельные выключатели, нужна защита, которая моrла бы
выбирать и ОТКлючать ТОЛЬКО одну поврежденную линию. Таким свой-
стВОм обладает паправленная поперечная дифферсициальная за
щита 130 J.
Упрощениая ПРИIIципиальная схема направленной поперечной
дифферепциальной защнты приведена на рнс. 7.13. Защита состоиr
192
,
+
Q! а2 KW Sa1.1 SQ2.1 Sa1.2 УАТ1
КА KW 9 9 КА! KW.1 9
Ч ji л
sa2.2
Л, И, И, Л, . Ки::.5 УАТ2
Н, izt ь От TV 8)
Л 2 И 2 И 2 Л 2 5)
I .) Л
. .
I!
yjp
. ')
I л
й р
jx
/
Рис. 7,13. Упрощенная схема направлен-
ной поперечной дифференциальной защи-
ты параллельных линий и поясняющие
векторные диаrраммы:
а токовые цепи; 6 цепн напряження; в
цепи операТИВJIоrо тока; е векторная диа-
rpaMMa токов при I(З на линин /; д .,.,.. то же
на ЛИНИИ //
,
f: д}
Iр
j1f:
из пусковоrо opraHa КА, обычно осуществляе оrо токовыми реле.!
включаемыми так же, как в токовой поперечнои дифференциальнои
защите и opraHa направления мощности К \\7, включенноrо на раз
иость ;оков защищаемых линий и иа напряжение шин подстаицни.
Оперативный ток подается на реле защиты через последовательно
соединенные вспомоrательиые контактЫ выключателей защищаемЫХ
линий для Toro чтобы защита автоматически выводилась из дей-
ТI:ШЯ 'при отключении одной ИЗ лииий во избежание ее неселектив-
Horo действия при виешнем КЗ.
,. в качестве opraHa направления мощности используются те же
реле 'направления мощности, что и в схеМаХ максимальныХ направ-
iIeHHbIX защит, включаемые по схемаМ табл. 7.1. Как известно, зиа-
ение и знак вращающеrо момента у реле направления мощиоСТИ
зависят от значения тока, напряжения и уrла между ними. Напря-
жение, подводимое к реле, меняется только по зиачению в заВИСИ-
мостн от удалениости места КЗ от шии подстанции , rде установлена
защита.
В то же время ток подводимый к реле, изменяется не только
по значению. В зависи ости от Toro, иа какой из линий произошло
повреждение, изменяется также и иаправление прохождения тока
через реле направления мощиости (см. рис. 7.13, < и д).
. Так, при поврсждении на линии 1 ток в линии 1 будет больше
ТОКа в линии 11, и поэтому их разность, т. е. ток в реле, будет иметь
Такое же направление, как и ток в линии 1. В результате реле направ
ления мощности замк,Нет f{OHTaKr KW.1 и защита отключит повреж
)),енную Линию 1.
: При повреждеиии на липии 11 ток КЗ в линии 11 будет больше
ТОка в линии 1 и следовательно, их разность, т. е. ток в реле, из-
ме'нИТ направлен е иа противоположное. При этом знак вращаю
Щеrо момента реле направления мощности также измеиится ,на про
7 WЗ
БеРКОlIlIЧ М. А. и др.
Рис. 7.14. Каскадное действие на-
правленной поперечной дифферен-
циальной защиты:
а действует защита со СТОрОНЫ I1}1И-
еМllОЙ подстанциJt; 6 после О'JКJlКJче-
tJИЯ БЫКЛКJ атеJlЛ На прИемной ПОДСТан-
ции ДеЙС'IВуе'J защита на питающей
подстанции
li!
II л
jl л
ТИВОПОЛОЖНЫЙ Н реле, зам-
кнув контакт KW.2, обеспе
чит деиствне защиты на от-
ключение поврежденной ли-
нии 11.
Ток срабатывания пус
ковых токовых реле выби
рается по двум условиям:
Б . 1) защита не должна
а) о) действовать ложно ar TO
ков небаланса нормальноrо режима и прн внешнем К3, т. е.
ток срабатывання должен удовлетворять уравнению (7.7);
2) защита не должна действовать JЮжно от максимальноrо тока
наrрузки в режиме, коrда на одном конце включены выключатели
обеих линнн, а на друrом только одной линии, что имеет место
при операциях по включенню и отключению линнй: ДЛЯ ВЫПОЛНС
ния указанноrо требовання ток срабатывания защиты должен YДOB
летворять формулам (6.13), (6.14).
Направленная поперечная дифференциальная защита так же,
как и токовая поперечная днфференциальная защита, имеет «мepT
вую зону» при повреждениях вблнзи шин протнвоположной ПОk
станции. Прн возникновении К3 в этой зоне направленная попе-
речная дифференциальная защита не отказывает в действни, как
токовая, а действует каскадно.
Так, прн поврежденнн в точке К на лннин 11 вблизи шин подстан
цнн Б (рнс. 7.14) ток н I[ н 111 будут близки по величине и TOKopac
пределение будет такнм, как показано на рис. 7.14, а. При этом
зиачения токов, проходящих в реле, будут равны:
III /[
на подстанции А 1 р К} < 1 с, р;
111 +/,
на подстанцни Б Ip К, > 10, р'
I
I
п
л
I i
! .
в результате защита на подстанции А действовать не будет,
а на подстанцнн Б подействует н отключнт выключатель поврежден
ной линин 11. После отключения выключателя линии 11 со стороны
подстанцин Б токораспределение нзменнтся и станет таким, как
показано на рис. 7.14, б. Прохождение тока К3 по линин 1 прекра
щается, вследствие чеrо ток в реле защнты подстанцни А стаиовится
ре вным полному току К3, проходящему по лнини 11, 3ащита при
этом сработает н отключнт выключатель лннИН 11, чем будет пол
ностью ликвнднровано К3 на этой линнн.
194
Участкн линий вблизи шии подстанцнй, при поврежденин ,;а
которых направленная поперечная днфференциальная защцта дeц
ствует каскадно, называются з о н о й к а с к а Д н о r о Д е й с т .
в 1{ я. I1аличие зоны каскадноrо действия является недостатком эа
ЩИТЫ, так как приводит к увелнчению полноrо времени ОТКЛЮЧе..-
НИЯ К3 в 2 раза.
Направлецная поперечная дифференццальная защнта, так же
как максимальная направленная защита, имеет «мертвую зону»
opraIja направления мощностц прн близкнх трехфазных К3, что
также является ее недостатком.
К недостаткам защнты следует также отнестн то, что прц слож
НОМ внде повреждения обрыве фазы с одиосторонним К3 она
отключит обе параллельиые лииии: повреждениую (иа подстаиции,
в направлеиии которой существует К3) и иеповреждеииую (иа под
стаиции, в иаправлеиии которой существует обрыв повреждеииои
фазы).
7.6. ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА
Принцип действия, виды и характеристики дистаицион
ной защиты. В сетях с двумя и более источииками питаиия MaKC
мальная иаправленная защита не обеспечнвает селективности деи-
ствня. Так, иапример, в сети, показаииой иа р.ис.7.15, при К3
в точке КI иа лииии 1 (рцс. 7.15, а) приходят в деиствие максималь
ные иаправлеииые защиты 1 и 2 повреждеииой лииии 1 и защита 3
неповреждеииой лииии 11. 3ащита 4 в действие не приходит, так как
ток К3, проходящий по лииии 11, иаправлеи К шниам подстан'
цци Б. В рассматриваемом случае для селективиоrо отключеиия
только повреждениой лииии 1 иеобходимо, чтобы защита 2 имела BЫ
держку времеии меиьше, чем защита 3, т. е. t, <1 t,.
В то же время при К3 в точке К2 иа лииии 11 (p c. 7.15, б),
коrда приходят в действие защиты 3 и 4 повреждениои лииии 11
и защита 2 неповреждеНllOЙ линии 1, возникает противоположное
требоваиие, чтобы защита 3 имела выдержку времеии меиьше, чем
защита 2, т. е. t, < t,.
Выполнение этих несовместимых требований с помощью макси
мальной направленной защиты не представляется возможным. Для
защцты сет. ей с более слож- t2 2
ной схемои и иесколькими I -1,
источииками питаиия исполь / к:: 1, к1 r . Б J:::'\
зуется более сложная Д и с &....:. >:::::;
т а н Ц и о н н а я защита, не истОчНulj ............. Л -'....... Источник
пцтанl1.Я питания
имеющая указаииых иедо з t, ") t,
crатков.Дистаициоииой иазы
I!ается защита, выдержка Bpe I I KAW r-- t , 1 t2 2
мени которой автоматически ............. ь"
{9
л ............. ИстОlfНu.к
питания
К2 t,
о!
Рис'. 7.15. Максимальная направ-
Ная защита не обеспечивает се-
Ае.ктивности в кольцевой сети с ДBY
СТОРОННИМ l1итанием
7"
&.!
Источник
питания
з l КАw r-- t ,
195
t,c
tm
Пер8ая
ЗQна
t[
1
Третья I
зона 1
2т 2,0.
,
.
t[[
Втораяl
зона \
{I Л
а 8
WI : I
4 r 8 85)Zw Б
И Ш
1.
I
а
+ А
1] ")
""i
W2
B )
ТА
Zx"..1yd L I(
Рис. 7.16. ПРШЩИП действия (а) и характеристика (6) дистанционной защитЫ
изменяется в зависимости от удалеииости места К3 от места установки
защнты. Определенне удаленности до места К3 производится дистан-
циоиной защнтой путем нзмерения сопротивления, которое опреде-
ляется сравнением значения остаточиоrо напряжения иа шинах, rде
установлена защита, н значеннЯ тока К3, проходящеrо по защищае-
мой линии.
Так, еслн при К3 в точке А (рис. 7.16, а) по защищаемuй лииии
проходит к месту К3 ток 1" то напряжение иа шинах подстаиции
будет равно падению напряжения в сопротивлении участка линии Z"
ОТ шин подстзнции до точки А:
Иш I"Z".
Отношение остзточноrо напряжения на шинах к току, ПРОХОДЯ-
щему по защищаемой лннии, равно сопротивлеиию участка ли-
нии до места К3:
U Ш == If:[ZH == Z
lи [н Н'
Сопротивление лннии или ее участка можно выразить через
удельиое сопротивление на 1 км Zуд И расстояние до места К3 на
ЛИНИИ LJ\:
Z" ZудL".
Следовательно, отношение остаточноrо напряжения иа шинах
к току К3, проходящему по защищаемой лииии:
Ш == Z-удL II
"
пропорционально расстояиию (дистанции) L" от места установки
защиты до места К3.
Основным opraHoM дистанционной защиты А!\ является реле
сопротивления, которое, измеряя сопротивление ЛИНИИ до места
К3, определяет, иа каком участке произошло повреждеиие и совме-
стно с друrими орrанами защиты обеспечивает ее действие с необхо-
димой выдержкой времени.
В СССР используются реле полноrо сопротивлеиия, реаrирую'
щие на полное сопротивление ЛИНИИ Z.
3ависимость выдержки времени дистаиционной защиты от со-
противлеиия (или расстояння) до места К3 называется хараК1ери-
196
i KI Kil
1
:V V
: $
1
I
стикой времени срабатывания i и, И, Ин
защитЫ. Существуют три внда I
характерИС1ИКИ: наклонная,
комбинироваиная и ступенчатая L IA . Т : K; ;e B ' )
[1, 2]. В СССР обычио изrо- ару,их а.
товляЮТСЯ и используются дис- А В фаз И А 8
таиционные защиты со ступеI-I От трансформа От тра.нсфОрМа.
чатымн характеристиками. торо8 тока тора на..пря жениll
Как видно из рнс. 7,16, б,
ступенчатая характеристика со- V SIKL VS *
СТОИТ из нескольких участков Lp
(обычно двух нли трех), иазы- )
ваемЫХ зонами: участок а б И =« 1 ин =Кии
является первой зоной, б r I т
8 второй, 8 e третьей. Каждой зоне соответствует ступень
выдержки времени I j , I н , I ш , неизмеииая в пределах своей зоны.
Обычио дистанционные защиты действуют в первой зоне без вы-
держки времеии, т. е. I[ О. При К3 на участке б 8, т. е. в преде-
лах второй зоны, коrда реле сопротивления измеряет сопротивление
от Zj до ZH, т. е. больше Zj, выдержка времени защиты автомати-
чески увеличивается и защита действует с выдержкой времени Iп,
большей Ir. Аналоrично при К3 на участке 8 e, т. е. в пределах
третьей зоны, коrда реле сопротивления измеряет сопротивлеиие
от ZH до Zш, защита действует с еще большей выдержкой вре-
меии I ш . '[аким образом, чем больше сопротивление до места К3,
тем с большей выдержкой времени действует дистанционная за-
щита.
Первая зона защиты (см. рис. 7.16, б), как правило, настраи-
вается ва 80 85 % длииы защищаемой линии W 1. Больший охват
линии недопустим, так как из-за поrрешностей трансформаторов
тока, трансформаторов напряжения и caMoro реле сопротивления
защита может сработать при К3 на смежной линии W2.
Коиец лииии W 1, шииы подстанции Б и часть линии W2 охваты-
вает вторая зона. Третья зона охватывает лииию W2 дЛЯ резервиро-
вания иа случай отказа ее защиты или выключателя.
Реле полноrо сопротивления на выпрямленных токах. На
рис. 7.17, а прнведена упрощенная прининпиальная схема реле со-
противлеиия !\Z, которая называется схемой сравиения абсолют-
ныx значений двух электрических величин На равновесии наПрЯ 6
Жений. Схема состоит из маrнитоэлектрическоrо реле !\L, обмотка
Koтoporo включена иа разность выпрямленных напряжений U раб
И И тор , образуемых иа выходе выпрямителей VS/ и VS u . К выпрями-
телям подводятся напряжения от трансреактора ТА V и трансфор-
Матора т L.
Рис. 7.17. Упрощенная принципиаль-
наЯ схема направленноrо реле сопро-
тивления на выпрямленных токах:
4 .... на равнове'(.Не напряжений; 6 па
циркуляции токов
197
к. первичиым обмоткам траисреактора подводятся токи от ТТ
защищаемой лииии, иапример i А И i в, которые проходят по пер-
вичным обмоткам в противоположных направлениях. Поэтому На-
пряжеиия иа вторичиых обмотках траисреактора И Т пропорuио-
нальны разности этих токов, которая обозначается i т' Т аким об
разом,
iT jA jB И ит k)т,
rде К, отиошеиие тока в первичиой обмотке к иапряжеиию иа
вторичиых обмотках траисреактора.
Напряжеиие И Т подводится к выrрнмителю VS i И есо выпрям-
ленное значение обозначается U раб . ОСмптка маrнитоэлектрическоrо
реле KL ВКJIючается по поляриости так, чтобы ток, создаваемый
в ией наПРЯЖt:нием U раб , действовал иа замыкание контактов реле.
Поэтому напрюкеиие И Раб '.Iазывается р а б о ч и м. К. трансфор-
матору напряжения TL подводится междуфазное напряжение (при
включении реле иа разность токов i А i В подводится иапряже-
нне И АВ)' Последовательио с вторичной обмоткой TL включеиа
встречно вторая вторичиая обмотка траисреактора Т А V. Поэтому
резУJIьтирующее напряжение
Ин КиИ к/"
rде К И коэффициент траисформации трансформатора TL. На-
пряжение ИН ПОДВОДИТСЯ К выпрямителю VS u , и ero выпрямленное
значение обозначается и тор ' При прииятоЙ полярности включения
реле KL иапряжение И тор создает в есо обмотке ток, действующнй
на размыкание контактов реле. Поэтому напряжение и тор мазы.
вает('я т о р м о 3 Н Ы М.
ТОК В обмотке реле определяется соотиошеиием
Iр k[IИтl IИнl!
или
Ip k [1 k,i T I IКи И к)т [1.
(7.12)
в иормальном режиме, косда по линии проходит ток наrрузки
И напряжение иа шинах подстаиции имеет нормальное зиачение
I Ин I > I И Т 1, И тор > И Раб И В обмотке реле KL проходит ток,
действующий иа размыкаиие коитактов реле.
При возиикиовеиии к.з ток в защищаемой лииии резко возрас-
тает, а иапряжение На шинах подстаиции поиижается, что приво.
дит К увеличению I И Т 1 и И Раб И умеиьшеиию 1 ИН [ и И тоР ' Если
при этом [ И Т I > I ин 1 и соответствеИИо И Раб > И тор , то ток В об-
мотке реле KL измеиит направлеиие на противоположное, и ссли ето
зиачение превысит ток срабатывания, то оНо сработает и защита по-
действует иа отключеиие поврежденной линии.
Реле находится иа rрани срабатывания, косда 1 И Т I 1 ин I
или
Ik)TI I КиИ kli.!:
198
х
Z"p=Kcos{ft-l{Iр)
R
х Zш
IL
/ 5)
iI
х
0,8
0,65
l=lj5
1=1,0
R
Рис. 7.18. Характеристики реле сопротивления:
о изображение характеристики lIаправленноrо реле сопротивления в координатах R. Х;
tJ iIt. рактеристика дистаНЦIJОIШОЙ трехступенчатой защиты с напраВленным реле сопр
hВJJеиня' (J характеристика н напраВ.Ilенноrо реле сопротивления; е характеристика
bb-nраВJiенноrо p e сопротивления эллиптической формы без смещенИя; д ,..... то же со сме"
Цl.еинем: J отношение осей эллипса
поделив оба члеиа уравиеиия иа 'киiт 1, получим:
I Zc, р : I I : 1,
rде
(7.13)
(;
=== Zc, р'
/т
Формула (7.13) является уравиением окружиости е диаметром,
равным 21 1, которая в осях R, Х проходит через начаJIО коор-
динат (рис. 7.18, а).
Таким образом, рассмотрениое реле является иаправлеииым
реле полноro сопротивлеиия. На этом прииципе выполияются реле
199
сопротивлеиия, входящие в комплект днстаrЩИОIШОЙ защнты Д3-2.
Сопротивление срабатывания этоrо peJle не JIВJ1яется rЮСТQЯIlНЫМ
и зависит от уrла между током н напряженнем <РР' Прн <рр 6
6 <Рр о н, следовательно, cus (6 'Pr,) 1.
При этом
Zc,p Zc,p. тах К. (7.14)
Известио, что полное сопротивлеиие Z состоит из активиоrо со-
противлеиия R и реактивиоrо Х и что
Z' R'+X' илн Z y'R2 +Х'.
Поэтому характеристику реле полноrо сопротивления удобио
изобража1Ъ rрафически, откладывая R но rорнзонтальноЙ и Х
по вертикальноЙ осям, как показано на рис. 7.18, а. 3десь К
== ZC. Р. тах наибольшее значение сопротивления срабатывания,
является диаметром окружности. Уrол 6, при котором Zc, р
:=: Zc, р, тах, назыВается у l' Л О М М а к с и м а л ь н о й ч у в -
G Т В И Т е л ь н о с т и реле сопротивления. Значение ЭТОfО уrлCl
принимается при конструированин реле равным уrлу полноrо со.
противления заЩИщаемых линиЙ. 30на, оrраниченная окружностью,
явлЯется зоноЙ деЙствия реле. Точка О соответствует началу защи'
щаемоЙ лииии, и так как характеристика реле располаrается в пер-
воЙ четверти, то оно деЙствует только в' одном направлении. PeJre
С такоЙ хар актер истнкоЙ и называется н а n р а в л е н н ы м р е л е
ПОЛноrо сопротивлеиия.
Из характеристнки реле видно, что при R о и Х О, т. е.
при К3 в иачале линии, Zc. р о и, следовательно, реле не раба.
тает. Таким образом, направленное реле полноrо СОПРОТИВJIения
имеет «мертвую зону», ЧТО ЯВЛЯется ero недостатком.
На рис. 7.18, б приведены характеристики реле Полноrо сопро-
тивления трехступеичатоЙ дистанциоииоЙ защиты, характеристика
времеии срабатывания котороЙ показаиа на рис. 7.16, б. Шины
подстанции А, rAe установлена рассматриваемая защита, располо'
жены в начале координат. Там 1he расположеиа точка а, соответствую.
щая началу первоЙ зоны. Лин Ни Wl и W2 расположены под уrлом.
равным уrлу их полноrо сопротивпения, которыЙ совпадает с уrлом
максимальноЙ чувствительности реле 6. Шины друrих подстанциЙ,
"также зоиы защиты имеют те же обозначеиия, что и на рис. 7.16, б.
Все ЗОНЫ дистанционной защиты ЯВЛЯЮТСЯ направленными Р.,
следовательно, не приходят в деЙствие при К3 иа лииии, смежноЙ
с лнииеЙ Wl, но расположенной влево от подстанции А (рис. 7.16, б).
На рис. 7.18, б эта линия расположена в третьеЙ четверти, как по.
казаио пунктиром.
На рис. 7.18, б показано, как будет деЙствовать дистанционная
sащита, если на линии W 1 возникнет К3 через переходнuе сопротив-
Jlение, например сопротивление электрическоЙ дуrи. Так, если Э10
К3 произошло в точке д, расположеиноЙ в пределах первоЙ зоны
'Iерез дусу с сопротивлением R д , то реле сопротивления замернт
сопротнвление Zp, которое больше, Чем Z1, и попадет во вторую зоиу.
200
Поэтому, несмотря на То что физически место К3 и"ходится в первой
зоне, защита будет деЙствовать с выдержкоЙ времени второй ступеии.
Промьпш:rеиноrтью выпускается таКЖе неиаправленное реле со.
противления. которое ВХОДИТ в комплект дистанuионн.оЙ защиты
Д3 ] и имеет характеристику, приведенную на рис. 7.18. в.
." в отличие от рассмотренносо направлениоrо реле по носо сопро-
tfнвлеиия ненаправленное реле полноrо сопротивления выполнено
по схеме сравнеиия абсолютных значеииЙ двух электрических
величнн на циркуляции токов, как покаэано в упрощенном виде на
рис. 7.17, б, 3начение и по ярность папряжения на обмотке реле KL
определяются уравнением
Ир iI[ll()TI I!(Д,IJ,
откуда сопротивлеиие срабатываиия реле равно:
Zc,p 1 : ' K. (7.15)
Сопротивление срабатывания этоrо реле является величиноЙ
постоянной, ие зависящей от уrла между током и напряжением.
Поэтому в осях R и Х характеристика реле изображается окруж-
ностью с центром в точке пересечения осеЙ, т. е. в иачале коорди-
иат (рис. 7.18, в), и радиусом, равным К. Точка О соответствует На-
чалу защищаемой линии, и так как характеристика располаrается
во всех четырех четвертях, то реле с такоЙ характеристикой деЙ-
ствует прн К3 не 10ЛЬКО на защищаемой линии, но и иа смежиых
лиииях, т. е. являетСя иеиаправлениым. Поэтому при использовании
T8Koro реле в схемах дистанцнонных защит устанавливается отдель
ное реле направлеиия мощности, как в схеме максимальной токовой
направлеиноЙ защиты.
Комплект KPC 1 содержнт три направлепных реле сопротивле-
ния с характеристиками, показанными иа рис. 7.18. z и д. Как видио
из рнсуика, характеристика реле может иметь вид окружности
нли эллипса, проходящих через начало координат (рис. 7.18, z)
нлН охватывающих есо (рис. 7.18, д).
Прнмеиеиие эллиптическоЙ характеристики облеrчает отстроЙку
уставки срабатывания реле сопротимения от наrрузочных режи
МОВ иа длиниых сильно наrружениых линнях э ектропередачи,
korдa токи наrрузки соизмеримы с токами К3. Блаrодаря смещению
характеристики срабатывания в II! квадраит плоскости сопротив
леннй, показаниому иа рис. 7.18, д, предотвращается отказ дистаи-
IUIOНноЙ защиты, подключениоЙ к ТН. устаиовлеиному на защищае-
мой линии электропередачи, при включении пос.lJедней на TpeX
фазную закоротку.
Направлеиное реле сопротивлення на нндукционной системе.
В эксплуатации широко применяются реле сопротивления, выпол-
нениые на индукцнонной системе, аналоrичной по конструкции реле
НапраВ ения мощности (см. рис. 3.27). Упрощенная схема TaKoro
реле приведеиа иа рис. 7.19. На четырехполюсном маrПИ10проводе
раСПоложены две обмотки: поляризующая "' п и рабочая Ш р ' К об
201
111.
1.
......
Ш. С
1. ,а 1.
L О р
wp TVA
1.
ш. а!
В выражении (7.16) маrнитный поток Ф[ пропорционалеи току Тр,
маrниТНЫЙ ПОТОК Фn напряжению и р, а уrол между этими мзr..
нитиымн потоками равен (рис. 7.19, б):
Фт 900 (6 <рр).
Сииус дополнительноrо уrла равен:
slп [900 (6 <рр)] cos (6 <рр).
Подставляя эти значения в выражение (7.16), получаем фор-
мулу для вращающеrо момента
М[ kзТрUрсоs(6 <рр). (7.18)
Момент М[, образованный взанмодействнем токовой и поляри-
зующей обмоток, часто называют моментом от тока, хотя момент МП
как видно из формулы (7.18), пропорционален и току, и напряжению.
В выражеиии (7.17) маrнитные потоки Фи и Ф П пропорциональны
напряжению U р' а уrол между ннми блаrодаря наличию конден-
сатора С фн 900.
Подставляя этн величнны в выраженне (7.1 7) н учитывая, что
sin 900 1, получаем формулу для вращающеrо момента от напря-
жения
Mu k4U , (7.19)
Вращающий момент от тока М[ направлен в сторону замыкаиия,
а вращающий момент от напряжения Ми в сторону размыкания
контактов реле. Поэтому прн отсутствии повреждений, коrда напря-
жение нз шинах подсrанции имеет нормальное значение, а по за..
щищаемой лннии проходнт ток наrрузки, вращающнй момент оТ
напряження превышает вращающий момеит от тока Ми > М[
и реле держит контакт в разомкнутом положении. Прн возннкнове-
нни КЗ на защищаемой линин ток в линии резко возрастет, напря-
жение на шинах подстанции поннзится. В результате момент ОТ
напряжения уменьшится, а момент от тока возрастет, ..н если ОН
превыснт момент ОТ напряжения, то реле замкнет свои контакт,
т. е. сработает.
Реле находится на rрани срабатывання, коrда Ми М[ нли
k4U k3T p U p cos (6 . <рр).
Поделнв обе части уравнення на одну н ту же величнну k,TpU p ,
'получнм:
Zc, р :: cos (6 <рр) или Zc, р к cos (6 <рр). (7.20)
Таким образом, нз вышеИЗЛQжеНRоrо следует, ЧТО рассмотренное
реле реаrирует на значение полноrо сопротивлення на своих за-
Жимах. В условиях нормальноrо режима, коrда Ми > М[ (см.
выше), сопротивление На зажимах реле превышае-т сопротивление
срабатывання Zp > Zc, р' Реле срабатывает, Korдa Ми «; М[, что
соответствует снижению сопротивления на зажимах реле до зна"
tlеиия сопротивления срабатывания, т. е. Zp Zc, р'
1.
......
Ш п
1.
......
Рис. 7.19. Упрощенная принципиальная схема направленноro реле сопротивления
индукционной системы:
а .. схема реле; б..... векторная дНаrрамма
мотке Ш N О последовательно включенным конденсатором С ПОДВО"
дится напряжеиие U р' поэтому ток в этой обмотке j п и создаваемый
ИМ маrнитНЫЙ ПОТОК Ф П пропорциональны напряжению, ПОДВОДИ
мому к реле, прнчем Ё п опережает ;н на 900. К обмотке Ш р также
ПОДВОДИТСЯ напряжение iJ р, но последовательно с ней включена вто-
ричная обмотка TV А специильноrо трансформатора, называемоrо
трансреактором. к первичной обмотке Koтoporo подводнтся ток Ё р .
Поэтому п рабочеЙ обмотке проходят ток; н, пропорциональный на-
пряжению t; р н отстающий от Hero на уrол 60 900, и ток Ё т , про-
порциоиальный току 1р. Соответственно рабочая обмотка создает
два мзrинтных потока: Фи, пропорцнональный напряжению lJ р,
и Ф" пропорциональный току i р (рис. 7.19, б).
Таким образом, ротор реле пронизываlОТ три маrнитныХ потока:
Ф [1 ФИI Ф п . Как известно, вращающий момент на роторе реле ин-
дукцнонноЙ системы определяется выражением (см. 9 3.3):
М ВР kФ,Ф, s;п ф,
rде Ф[ и Ф, маrнитиые потокн, пронизываlOщие ротор реле; 1jJ
уrол между ЭТИМИ маrНИТНblМИ потоками.
В рассматриваемом реле на ротор поданжной системы действуют
два вращающих момента: первый от взаимодействня маrнитных
потоков токовой обмотки Ф[ и поляризующеЙ обмотки Ф", равный:
М[ k,Ф[ФпSiпфт> (7.16)
и второй от взанмодействия маrнитных потоков обмотки напря-
ження Фи и полярнзующей обмотки Фп' равныЙ:
Ми k,ФиФ u siп 1jJи. (7.17)
MacHlIтHыe потоки Ф [ н Фи между собой не взаимодействуют
И вращающеrо момента не создают, так Как между иими нет простран"
ствениоrо сдвиrа (рис. 7.19, а).
202
203
АВС@] АВ С @
rn : : Е rn I [ .'....
['f! Z, "') к I'f! Z, о) к
Рис. 7.20. Прохождение ТОКОВ при трехфазном (а) и двухфазном (6) К3 на ЛИНИИ
Такнм образом, рассмотренное реле является реле полноrо со.
противления, характеристика KOToporo приведена на рис. 7.18, а.
Схемы ,ключеиия реле сопротивления. Для Qнстанцнонной за.
щиты ОТ м ждуфазных К3 используются две схемы вКлючеИИЯ реле
сопротивления. 13 одной схеме к реле подводятся фазные ТОКН и меж-
дуфазные иапряжения в СJlедующем сочетании: 1-е реле ток I А ,
напряженне и АВ' 2-е реле ток I в, иапряженне Иве; 3-е реле
ТОК 1 с, напряжение и СА'
Недостатком такой схемы является неодинаковый замер сопро.
тивления ОТ места установки защиты до ТОЧКИ, в которой произошло
повреждение при возннкновении в этой точке трехфазноrо и двух.
фазных К3. Так, при трехфазном К3 в точке К. (рнс. 7.20, а) по всем
фазам и, следовательно, по обмоткам всех трех реле ПРОХОДЯТ раВа
иые токи: 1 н ::;:;: 1 н, А == / н, в == 1 н, с. Создаваемые ЭТИМИ токами
падення напряження в сопротивленнн фаз линии до Места К3 равны
друr друrу
И Ф I"Z".
Междуфазные иапряжеиня, подводимые к реле сопротивлеиия
соответственно равны:
Ир уЗИф уЗ/"Zн,
В результате все три реле сопротнвлення замерят одинаковые
сопротивлення, равиые:
Zp Ир VЗIнZ" I З Z
} Н'
1 р /и
При двухфазных К3 в той же точке 1(, например между фазами ВС
(рис. 7.20, б), ток 1" 1". R Iн,е проходит по двум поврежден.
ным фазам н соответственно по обмоткам двух peJle. Напряжение
между поврежденными фазами Иве, подводнмое к peJle, обтекаемому
током f H , В, равно падению напряжения от тока 111, в В сопротивле
нни фазы В плюс падение напряжения от ТОКа I н. с в сопротивленни
фазы с:
и Ве 1", BZH, В + 1 Н, eZH, С'
Поскольку 1" в 1" Q И Z" в Z" С, то Иве 2/"Z".
Такнм образом, . ,
/р:;;;:: [1\"1 В === IИ,l!;
(7.21)
Ир И ве 21"Z".
204
в результате реле сопротивления замерпт сопротивление
Z Ир 21"Z" 2Z
P ""7;" '1\ Н'
Таким образом, реле сопротивления, включенпые иа фазные
токи и междуфазные напряжения, замеряют при двухфазных К3
сопротивленне, большее, чем при трехфазном К3 Е той Же точке,
в 2/у3 1,15 раза, что яВЛЯется иедостатком схемы.
Рассмотрениая схема прнменяется в тех случаях, коrда раз-
личный замер сопротивления при трехфазных и двухфазных К3
является допустимым, напрнмер при использоваиии реле сопротив-
ления в качестве пусковых орrаиов.
В друrой схеме к реле сопротнвления подводятся разность фаз-
ных ТОКОВ н междуфазные напряжения в следующем сочетанию
l'е реле ток IA /B' иапряжение И Ав ; 2-е реле ток IB /e.
напряжение Иве; 3-е реле ток 10 I А. напряжепие ИСА'
При такой СХеме включения при трехфазном К3 напряжение
Также равно:
Ир уЗ I"ZH'
(7.22)
Ток в первом реле равен разностн фазных токов I А И I в:
Ip i",A i"'B уЗ/",
поэтому
Zp Ир VЗ- I"Z" Z". (7.23)
Ip VЗ 1"
Два друrих реле также замеряют Z".
Прн двухфазиых К3, как было рассмотрено ранее, иапряжение,
подводимое к реле, равно:
Ир:;;;;;::: 2I И ZI\1
а ток в реле равеи разности токов фаз В и с:
Ip === i и , в i и , о == 2/ И1
поэтому
Z Ир 21"Z" Z ( 7.24 )
P I; н'
Таким образом, схема включения реле сопротивлеиия на раз-
НОСТЬ фаЗНbJХ токоВ и междуфазные напряжения обеспечивает оди-
наковый замер сопротнвления до места повреждения прн любых
Видах междуфазных К3.
Схемы дистанциоииых защит. Существует большое количество
разнообразных схем дистанционных защит, которые различаются
Количеством зои, типом пусковых opraHoB (токовый, дистанционный.
ФНЛЬтровый н т. д.) колнчеством дистанцнонных opraHoB (омметров)
и способом их подключения к цепям тока и напряження [31, 32 J.
Структурная схема дистанционной защнты прнведена на рис. 7.21.
Qcобениостью этой схемы яВляется то, что для первой и Второй зои
205
Рис. 7.21. СТРУIпурная схема ди-
станционноЙ защиты
АКВ
На
отключение
используются ОДНИ И те же
реле сопротивления дистан-
ционноrо прсана KZ, кото-
рые в исходном положении
включены с устав кой пер-
вой зоны Zr, а при возннкновенин К3 за ее пределамн автоматн-
ческн переключаются на уставку второй зоны Zп- Пусковой орсан
ПО одновре,\fенно осуществляет третью зону защнты.
Оперативный ток на пусковой н дистанционный орсаны подается
через блокнровку от нарушения цепей напряжения KBV (см. 4.2).
Необходимость блокировкн определяется следующим. При отклю-
чении автоматнческих выключателей, устаноВ'ленных в цепях транс й
форматора напряжения, напряжение, подводимое к реле сопротив-
ления, может оказаться знаЧИТельно ниже нормальноrо, а ток OCTa
нется прежним. При этом отношенне пониженноrо иапряження к току
наrрузкн может оказаться меньше сопротивления срабатывання 11
реле сработает ложно. Для предотвращения такиХ ложных действнЙ
прнменяется специальная блокнровка KBV (см. рис. 4.7), которая
прн указанных нарушеннях цепей напряжения выводнт днстанннон-
ную защиту из действня н подает предупредительный сиrнал персо-
налу.
Выходные цепи первой и второЙ зон проходят чере[i спн:.нальное
устройство АКВ, называемое б л о к и р о ь к о й о т к а ч а н и й,
необходимость которосо определяется следующим. При нарушении
устойчивости параллельной работы электростанций нарушается их
синхронная работа н возннкает так называемый асннхронный ход,
которыЙ сопровождается периодическим прохождением по линиям
польшоrо тока и одновременным r лубоким: понижением Напряжения
на шннах подстанций (т. е. качаниями тока н напряження) [33].
В ЭТИХ условиях реле сопротивления может замерить сопротивление
меньше уставки и сработать ложно. ПОЭТО IУ первая и вторая зоны
прн выдержке времеии до 2 с действуют через блокировку от кача-
ний, которая разрешает действие этих зон на отключение только при
К3 и запрещает ero при качаниях. При выдержке времени втор о!!
зоны 2 с н более ее деЙствие может быть с помощью накладки SX
включеио помимо блокировки от качаний, так как прн таких выдерж.
ках врсмени действие защиты при качаниях становится маловероят-
ным.
Прн возникновении К3 в первой зоне срабатывают KZ и АКВ.
чем создается цепь на отключение без выдержки времени. ПусковоЙ
орсан ПО при этом также срабатывает, но запускаемое им проме-
жуточное реле /(т / и реле "ремени КТ2 сработать не успевают.
Прн возннкиовении 1\3 во второй зоне срабатывают ПО и АКВ,
а KZ не работает, так как реле замеряет сопротивление, большее ус'
таВI{И первой зоны. Поэтому цепи на отключение ПОI{а не создается.
Прн срабатыванни ПО запускаются реле временн второй ступени
206
КТ>
I А КА! А В С О
O I
r'II I II.
1811
...!
l.
KZ2
J
l.
ки
t
а)
3-,1 SX3 На отключение
+
KBV,2 Сиенал
+C .
DJ
Рис. 7.22. Принципиальная схема одно:,
ступенчатой трехсистемной дистаНЦИОНIIОЙ
защиты в сочетании с токовой отсечкой.
а .... схема цепей '1'ока и НаПрЯЖеНИЯ; 6 то
же операТИВНоrо тока;, 8 характеристика
времен" сра6атыван"я
..J
!KBV
1 я зона.
(отсе'/ка.)
Защищаемая
линия
Смежная
, линия
!
В) .
КТ2 и реле КТ 1. После замедления реле КТ 1 оно срабатывает, пере-
ключает ус::авку реле на вторую зону н одновременн{) разрывает
цепь перrои зоны. После переключення уставки реле KZ срабаты-
вает и, косда истекает выдержка временн реле КТ2, создается цепь
На отключеине от второй зоны.
При К3 в третьей зоне срабатывает ПО и запускает КТ/, КТ2
и КТ3. При этом может также срабатывать АКВ, но на работу за-
щиты это влияния не оказывает. Реле KZ как до, так н после пере-
,ключевия уставки не срабатывает, так как оно замеряет сопротнв
ление, большее уставок первой и второй зон. Поэтому после исТе-
чения выдержки времени реле КТ2 цепн на отключенне от второй
ЗОНЫ не создается. Цепь на отключение создается только от третьей
30IIbl при срабатыванни реле КТ3.
На рис. 7.22 приведена принцнпиальиая схема одностуиенчатой
1'/Iе"релейной (трехснстемной) дистанционной защиты в сочетаннИ
t токовой отсечкой.
С"ема дистанцнонной защиты состоит нз трех наиравленных
реле ПОЛноrо сопротивления KZ1, KZ2, KZ3, входящих в комплеК1'
II:PC-I, блокнровки от нарушення цепей напряжения KBV, реле вре-
Мени кт, промежуточных реле KLl н KL2, указательноrо реле КН 1
н накладкн SX 1. Схема токовоЙ отсечки включает 13 себя ток{)вые
реле КАl и КА2, указательное реле КН2 и накладку SX2. Промежу-
'l'O'IHoe реле KL2 н накладка SX3 являются общими.
Реле сопротивления включены на разность токов двух фаз н
междуфазные напряжения. Промежуточное реле KLl предназначено
ДЛЯ разrрузкн слабых контактов маrнитоэлектрич€ских реле, кото-
рые используются в качестве реаrирующих opraHOB реле сопротнв-
oIIeнi!я К:РС-!. Характеристика такой защиты приведена на
201
А.
КА!
в с
+. КА!.!
КА2.1
КО1.1 Ко2.1
KL1.J
KL2.J КН1
ки
KO :1
КТ
КИр
I На отключение
о)
Рис. 7.23, Принципиальная схема односистемной трехступенчатой Дистанционной
защиты с ТОКОВЫМ пусковым opraHOM:
а ...... схеиа цепей тока }I напряжения; 6........ то же Qпера1'ИDНоrо тока
риа. 7.22, в. Здесь отсеЧКа является первой, а дистанцнонная за.
щнта второй зоной. Кроме тосо, отсечка перекрывает «мертвую
зону» дистанционной защнты, которую имеют направленные реле
сопротивления.
На рис. 7.23 показана сХема О Д н о с н с т е м н О й дистанциои-
ной защиты G токовым пусковым орrаиом. Особенностью этой схемы
является то, что для защиты ОТ всех видов междуфазных КЗ нсполь-
зуется только одио реле сопротнвления. При этом для правильиоrо
действня при разлнчных видах КЗ к реле в момеит аварии подво-
ДЯТСЯ ТОКИ И напряжения в сочетаниях, обеспечивающих одннаком
вый замер, равный сопротнвлению до места КЗ Z".
Переключение, как показано иа рнс. 7.23, а, производится с по-
мощью промежуточных реле KL! и KL2 во вторичиых цепях транс-
реакторов ТА V и на первичной стороне траисформатора TV реле
сопротивления. В качестве ПУСКQБоrо орrэиа в схеме используются
токовые реле КА!, КА2, обмотки которых включены иа токи фаз А
и С. Токовые реле управляют работой промежуточиых реле К L1
и KL2 (рис. 7.23, б).
При трех- н двухфазных КЗ между фазамн А и С срабатывают
токовые реле КА! н КА2 н соответственно промежуточные реле
KL! и KL2. При этом к реле сопротивления подводятся ток lA 10
208
Н' ,НI:шряжение iJ АС' что обеспечивает правильпый замер сопрОП:IВ
леиня .до места КЗ, равиый Z".
При' двухфазном' КЗ между фазами А н В срабатывает только
одно токовое реле КА! и соответственио одно промеЖ'уточн.ое реле
KLi. при этом к реле сопротивления подводится ток ! А / в и на-
Пliяже ие (; АВ, что также обеспечивает замер сопротивления I рав-
HOro Z". Наконец, при двухфазном КЗ мсжду фазами В и С ср.абать:-
вают реле КА2 и KL2, подводя к реле сопротнвлеиия ток / в /0
н напряжение и вс. При этом оно также измеряет сопротивление,
равиое Z."
Промежуточное реле KL3 с замедлением на отпаданне нормально
находитСЯ в подтянутом положен ни и срабатывает при размыкании
одноrо любоrо или обонх контактов реле KL/ и KL2, включенных
в цепь есо обмотки. При отпадании реле KL3 производит переключе-
ние уставки реле сопротивления на вторую зону и одновременно раз-
мыкает цепь ОТКJJlочения первой зоны.
Реле времени КТ запускается при срабатываинн одиоrо нли
обоих реле KL/ и KL2 н создает выдержку времени второй и третьей
ступеней защнты. Так как выдержка времени второй ступени соз-
дается проскаJJьзываlOЩИМ контактом реле времени КТ.1, то выход-
ное промежуточное реле 1( L4 имеет кроме рабочей обмотки К L4 p
удерживающую обмотку KL4 y , которая обеспечивает необходимую
длительность импульса на отключение выключателя. Поскольку
защнта имеет токовый пусковой opraH, она не требует специальной
блокировки от иарушения цепей напряжеиия.
Таким образом, расс.мотренная дистанционная защита имеет три
зоны, из которых две дистанцнонные, осуществляемые с ПОМОIЦЬЮ
только ОДНОI'О дистанцнонноrо реле и одна (третья) токовая. По-
добная схема защиты обычно используется на линиях 35 кВ.
. На линиях 11O 220 кВ обычно примеияются панели защиты ти-
пов ЭПЗ-1636, с помощью которых осуществляется защита от между-
фазных КЗ и оТ КЗ на землю (см. ниже). Панель защиты разделена
на два незавнсимых комплекса:
первый комплекс состонт из двухступенчатой (первая и вторая
ступенн) днстанционной защиты ОТ междуфазных КЗ и четвертой
Ступени токовой направленной защиТЫ иулевой последователь
ноети от КЗ на землю;
второй комплекс состоит из одноступенчатой (третьей ступени)
днстанционной защиты от междуфаЗIlЫХ КЗ, токовоЙ отсечки от мносо-
фазных повреждений и трехступенчатой (первая, вторая и третья
ступени) токовоЙ защиты нулевой последовательности от КЗ}Iа землю.
Па нель защиты можно использовать в качестве еДИlIОИ защиты,
т. е. основной и резервной защитЫ линий, либо в качестве резервной
защиты линий при наличии отдельной основной.
Расчет уставок днстанциониой защнты. Для дистанционной
защиты со ступенчатой характеристнкой сопротивления срабатыва-
ния зон и выдержки времени ступеней определяются на осиовании
- >СJlедующих соображений.
.209
Сопротивление срабатыва-
ния реле сопротивления пер-
ВОй зоны определяется из усло.
вия отстройки от К3 иа шииах
противоположной подстанции
по формуле
Z, с, з kHZ W , (7.25)
rде Z, с" r;ервичиое сопротивлеиие срабатываиия первой зоиы
дистанционнои ;:шщиты; Zw сопротивление защищаемой линии;
k H коэффициеит надежиости отстройки, учитывающий поrреш-
ИОСТИ реле сопротивления, ТТ и ТН, а также поrрешности расчета,
принимается равным O,8 O,85.
При наличии на линии отпайки с выключателем на стороие выс-
шеrо напряження отстроЙка сопротивления срабатываиия первой
зоиы должна ПрОИ3БDДИТЬСЯ от ТОЧКИ подключения отпайки. В этом
случае в формулу (7,25) подставляется ие Zw, а ZyW, равиое сопро-
тивлеиию участка ЛИНИИ от места установки защиты до ТОЧКИ ПОДКЛЮ
чення отпайки.
Если отпайка ие имеет выключателя иа стороие высшеrо иапря-
жеиия траНСформатора, сопротивлеиие срабатываиия первой зоиы
должио отстраиваться от К3 за траисформатором отпайки по формуле
Z, с, з k" (Zyw + Z,,), (7.26)
rде Z,w сопротивлеиие участка лииии до отпайки; ZT сопро-
тивление трансформатора отпайки.
Таким образом, для линий с отпайками без выключателей иа сто-
роие высшеrо напряжеиия траисформаторов должио приннматься
меньшее сопротнвление срабатывания из определеиных по формулам
(7.25) и (7.26).
Первая зона двух- н трехступеичатой дистаициоиной защиты
выполняется, как правило, без выдержкн времени, т. е. 11 О.
СопротивЛЕНие срабатывания реле сопротивления второй ЗОНЫ
определяется по следующим условиям:
1. Отстройка от конца первой зоиы дистанционной защиты смеж-
ных лииий по формуле
Z!! с, , k H (ZW! + kHkpZ rc . ,), (7.27)
rде Zl1 с, 3 первичное сопротивление срабатывания второй зоны
дистанционной защиты лииии Wl (рис. 7.24); ZWl сопротивление
защищаемой .лннии W 1; k H коэффициент надежности отстройки,
учитывающии поrрешности реле сопротивления, ТТ и ТН, а также
поrрешность pac eTOB уставок защиты линин W2; принимается рав-
иым O,7 0,8; Z! с" сопротивление срабатывания первой зоны
дистанционной защиты лииии W2; kp коэффициент токораспре-
делеиия. равный:
kp 1 н,/1 нl' (7.28)
W2
к Лl
Рис. 7.24. Определение коэффициента
токораспределения для дистанционной
Защиты, установленной На линии W/
подстанции 1
rде 1., и l Н1 ТОКИ К3, проходящие по лиииям Wl и W2 при К3
в конце линии W2 (рис. 7.24).
В случае, если смежными являютСя параллелыIеe ЛИНИИ, оена.
щеииые направленной поперечной дифференциальиой защитой. при
их параллельной работе определяющим условием является отстройка
o't конца этих линий. определяется по формуле
Zl1с.з kн(ZW1+kр 7;', ). (7.29)
rде ZW2 сопротивлеиие одноЙ пара.'1лельиой линии.
2. ОтстроЙка от К3 за траисформаторами приемной подстанцин
илн трансформаторами отпайки по формуле:
Zпс,, kн(ZWI +kpZ T ). (7,30)
r,ll,e Z. сощюпшление трансформаторов.
Дл,; от "1'рОЙКi' 01 К3 за трансформаторами отпайки в формулу
(7.301 вместе ZWl НУЖI!G подставлять сопротивлеине участка линии
до отпаи.:кн, р. ПрИНИМЬ..t:ТСЯ kp === 1.
ВыдеРЖКе вр меНI1 второй ступенн принимается на ступень
сел .i:' 7i iНroС"(ь бuJlЬШ(: выдержки времени тех защит, от которых
ПрОI1 Ь(IДШj&СЬ отС1 ройка сопротнвления срабатывания второй зоны:
IIIWI IIW2+Дf. (7.31)
Сопроmивление срабаmывания пусковых ореан.ов определяется из
условия отсrрuЙКИ от максимальноrо тока наrрузки и минимальноrо
эксплуатационноrо напряжения на шинах подстанции 110 формулам:
для н€иалравленноrо реле сопротивления
Z U mfn (7.32)
111 с," V З J k k
н, тах н в
для направлеНЕоrо реле сопротивлення
@]
л
I/(2;j/(1+!/(!
U тiп
ZПI с, 3 === V
3 [п, тахkиkп СО$ (б Ipр)
rAe [н,тах максимальный ток наrрузки, котnрый может прохо.
Дить по защищаемой линии; U тiп МИIIимальнnе ЭКСПJlуатацион
ное иапряжеиие на шинах подстаиции, KorAa по линии проходит
максимальный ток наrрузки; б уrол максимальной чувствитель-
НОСТи реле сопротивления; q>p уrол между [н,тиА. И U тin ; k и
коэффициент надежиости отстройкн, ПРИНffмаемый равиым 1,2
1,25; k c коэффициент возврата реле сопротивления.
Если пусковые орrаиы одновременно осуществляют третью зону
защиты. то сопротивлеffие срабатывания должно быть дополннтельн?
COrJ1aCOB8HO с второй зоной дистанционной защиты смежных линии
по формуле (7.27). в которую вместо Z, с,, подставляется Zп с. ,.
Выдержка времени третьей етупенн определяется аналоrично
Второй ступени.
. . Для дистанциониой защиты с токовым пуском ток срабатыва-
иня пусковых токовых реле определяется по формулам (6.13) и (6.14)
-'I'ак Же, как для максимальной токовой защитЫ.
(7.33)
210
211
Пересчет первичноео смроrпивленил срабаrпывшщл на вторичное
(сопротивление срабатывания реле) производится по формуле
Zc'P Zc., z . (7.34)
rде Zc, р сопротнвленне срабатывания реле; Zc" первичное
сопротивление срабатывания; К, н Ки коэффициенты траlIСфОр
мацин ТТ н ТН.
:;i\"
KW
ЗИD
От TV
6)
+ . "j f
KTJ кн &: УАТ .
7.7. ЗАЩИТА ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
Защнта от однофазных короткнх Замыканнй в сетн с за-
зеМJlеннымн нулевымн точкамн трансформаторов. Максимальная
токовая защита от однофазных К3 в большннстве случаев состоит
из двух илн трех ступеней (рнс. 7.25). Первой ступенью является
обычно мrновенная отсечка, защищающая часть линии. Ток срабаты
вання отсечКн определяется по формуле (6.34) с учетом особенностей
прохождення токов при однофазных К3. Второй ступенью является
максимальная токовая защита с оrраниченной зоной действия ТОК
срабатывания которой должен удовлетворять двум условням. 'Пер-
ВЫМ условием ЯВЛяется соrлаСоВаиие по чувствительности С ТОКОМ
срабатывання первой ступени защнты BToporo участка по следую-
щему выраженню:
Iпс,, kнkр/rс,., (7.35)
rде Ii С,, ток срабатывания пч вой ступени заЩIIТЫ BToporo уча
стка; k H коэффициент иадежности отстройки, прннимаемый рав-
ным 1,1 1,2; kp коэффициент распределення. представляющий
собой оТношенне тока, проходящеrо в защите первоrо участка,
к току, проходящему в защите BToporo участка при К3 на втором
участке.
Третьей ступенью является максимальная токовая защнта С TO
ком срабатывания. отстроенным от тока небаланса, н выдержкой
+
Рис. 7.26. Принuипиальная схема максимальной направленной защИТЫ от OДHO
Ij:азных К3:
а'" ц.епИ тока; 6 цепи напряжения; в цепи оператИвНоrо тока
O ""
Защита
от между
фаЗНIJ/Х К3
КТ!
временн, выбраниой по условию селективностн с третьей или вто-
рой ступенью защиты BToporo участка.
В кольцевых сетях селективность обеспечивается примене-
ннем направленной защиты нулевой последовательности, действую--
щей только при К3 на защищаемой линии н на линиях, отходящих
от шии противоположной подстанцин. На рис. 7.26 прнведена прин>'
ципнальная схема напранленной защиты нулевой последователь..
ности, которая состоит из nycKoBoro TOKoBoro реле КА, реле направ-
ления мощности KW, реле времени КТ н указательноrо реле КН.
Реле КА и токовая обмотка реле KW включеиы на ТТ, соедннениые
по схеме фильтра нулевой последовательиости, а обмотка напряже
иия реле KW на обмотку ТН, соединенную по схеме фильтра
иапряжения нулевой последовательности.
В большинстве случаен направленная защита нулевой последова-
тельности выполняется с несколькими ступенями, имеющнми разные
токи срабатывания и выдержки времеии, ио общий орrаи направле-
ния мощности (рис. 7.27). Первой ступенью обычно является иаправ-
ленная отсечка MrHOBeHHoro действня. Ток срабатывания отсечки
определяется по q;ормуле (6.34), но в отличие от токовой отсечки
ОТСтройка ПрОИЗВDДИТСЯ только от тока нулевой последовательности,
иаправленноrо от шин подстанции. Второй ступенью явлЯется на-
правленная защита оrраниченной чувствительности, ток срабаты-
вания которой выбирается по формуле (7.35). Третьей ступенью
является чувствнтельиая направлеиная защита С тоКом срабаты-
вания, отстроенным от тока небаланса. Выдержка временн опреде-
ляется по условню селективности.
Защнта от замыканнй на землю в сети с изолированными нуле..
. вымн точкамн трансформаторов н reHepaTopoB. В СССР с нзолиро-
ваиными нулевыми точками трансформаторов и reHepaTopoB или
с заземленными через компенсирующне катушки работают сетн иа
"ряжеиием 35 кВ и ниже [1,2].
Ток однофазиоrо замыкания на землю зависит от напряження
сети и ее емкости относительио земли. Чем выше напряжение сети
И:Лн чем больше емкость, тем больше ток замыкания на землю.
Емкость сетн завнсит от ее протяжеиности и типа сетн: при
о.цннаковой протяженности кабельные сетн имеют емкость значи
213
";'
а)
5)
Рис. 7,25. ПРИНЦИПИJJ1ьная схема маКСИМJJlЬНОИ токовоЙ трехступенчатой защиты
от однофазных кз:
а цепн тока; О ..... цепи оперативиоrо тока
212
А
8 I Защита I
от между.
С I фазных КЗ I
':" +
КА 2.1 КН8 SXI
,. ' КТ5
КМ.1 КТ6
КТ5.1
а)
WI
01
02 5}
1 я ступень
(отсечка) ,
2 я ступень
J""'я ступень
Выходное промежу
точное реле
Цепи-
отключения
SXJ
KL7.1
+............--:
в}
Отключение
J 6ыклюуателя
Рис. 7,27. ПринципиаЛhная схема трехступенчатой маКсимальной направленной
Э8ЩИТЫ m однофазных К3:
а схема ЦtШfl:Й тока: 6 то же налрnЖеНИЯj в то же оперЗТИвНоrо Тока
телыю большую, чем воздушные. Так, напрнмер, ток замыканин на
землю на каждые 100 км сети напряжеинем 6 кВ прнмерно состао-
ляет 1,5 А для воздушных и 80 А для кабельных линий (при сечении
кабелей 95 мм').
Для уменьшения тока замыкания На землю применяются компен
сирующие катушки, через которые заземляются нулевые точки
трансформаторов и reHepaTopoB. Компенсирующие катушки создают
индуктивный ток, имеющий противоположное направление по 01'
ношению к емкостному току сети, и тем самым в зависимости от иа
стройки либо компенсируют емкостный ток полностью, либо значн-
тельно умеиьшают ero.
Такнм образом, поскольку междуфазные напряжения прн замы-
кании на землю осТаются неизменными и ток замыкания На землю
имееТ небольшое зиачение, однофазные замыкания на землю в сети
с изолированными нулевымн точками трансформаторов и reHepaTo-
ров иепосредственной опасности дЛя потребителей не представляют.
Поэтому быстроrо отключения, как правило, ие требуется. Исклю-
чение составляют сети, питающне торфоразработки н передвижные
механизмы, коrда быстрое отключение требуется по условию тех-
ники безопасности.
Однако повышение фазных иапряжеииЙ неповрежденных фаз
в 1,73 раза может ВызваТь перекрытне или пробой изоляцин на
второй фазе, что приведет к образованню двойноrо замыкания на
землю, т. е. к двухфазному К3.
Длительное прохождеиие тока однофазноrо замыкания на землю
в месте замыкання также может прнвести к повреждению изоляции
214
KV
KV
KVA KV8 KVc
С С С
" Ь
А ТУ с
rВ N
Ое
О,
а) о) в) е)
Рио. 7.28. Устройства общей сиrнализации при замыканиях на землю
и возникновению междуфазноrо К3. Поэтому чрезмерно длитель -
ная работа сети с однофазным замыканием на землю недопустнма.
и поврежденный участок должен быть выявлен н отключен. (Пра-
вилами технической эксплуатацни электрических станций и сетей
допускается работа с замыкаиием на землю в теченне 2 ч.)
Отыскание места замыкания на землю производится с помощью
общих или индивидуальных устройств сиrнализацин. Общая сиr-
налнзация при замыкзниях на землю выполняется одним из спосо
бов, показанных на рис. 7.28.
Нанболее простым способом является включение трех вольт-
метров PV на фазные напряження (рис. 7.28, а). Такие устройства.
называемые контролем изоляции, имеются на каждой электростан-
ции и подстанцни. Нормально вольтметры показывают равные
по значению фазные напряжения. При rлухом (металлнческом)
замыкании на землю одной из фаз напряжение этой фазы ОТllоси-
7ельио земли станет равным нулю, а напряження двух друrих фаз
Возрастут и станут равными междуфазному . Соответственно этому
и,зменятся показания вольтметров. Если замыкание на землю бу.
дет не rлухим, а через переходное сопротнвление, то напряжение
поврежденной фазы понизится, а не поврежденных фаз повысится
в меньшей степени, Чем в первом случае, что также отразится на
Пою заниях вольтметров. Таким образом, изменение покззаний вольт.
метров сиrнализирует о возникновении замыкания на землю и ука.
зьmает поврежденную фазу.
Иноrда для получення звуковоrо сиrнала в провод, соединяю-
ЩИЙ нулевую точку вольтметров с нулевым проводом от TV, вклю
чается указательное реле. Нормально, коrда сумма фазных напря-
жений равна нулю, реле не работает. При замыканиях на землю
иапряжение нулевой точки вольтметров становнтся равным сумме
фазных напряженнй неповрежденных фаз. под влиянием этоrо на-
ilpяжения реле КН срабатывает и подает сиrнал.
215
W1
Рис. 7.29. Прохож:дение ТОКОВ замыкания на зеМЛю
в сети с изолировв.нными нулевыми точками
I}-t Устройство, приведенное на схеме
'*" рис. 7.28, б, <де нулевая точка СОЗДа-
W2 .'\ ется нскусственно включением на фаЗНIo!е
I}-, '- напряжения трех конденсаторов дает
I \ общнй снrнал, не указывая поврежден.
1 ,\ ной фазы.
WJ' 4., I
, I Устройство по схеме рис. 7.28, в со-
" ! стоит из трех реле минималЬноrо напря-
/1 жения KV. При замыканин на землю
"'=', ................:"..,/ реле, включенное на напряжение повре
жденной фазы, срабатывает и дает сиrнал.
Поврежденная фаза определяется по выпавшнм флажкам указатель-
ных реле КН (на рисунке не показано). Устройство по схеме рис. 7.28,е
состоит из реле I'нпряжения KV, включеиноrо на спениальную обмотку
TV, соедииенную по схеме фильтра напряжения нулевой последова-
тельности. При возникновении замЫкания на землю на специальной
обмотке появл ет я напряжение, реле KV срабатывает и подает об.
щий снrнал. По нолученнн общеrо снrнала отыскание поврежденной
линии ПРОИ3ВОДИТСЯ поочередным кратковременным отключением и
обратным включением линий, питающихся от шинподстанции. Повре.
жденная ЛИНИЯ определяется по исчезновению сиrнала «земля» В MO
мент. отключения линии. Такой примитнвный способ применяется
в основном на небольших подстанциях и при неразветвленной сети.
На электростанциях и подстанциях С большим количеством лн-
ний н при разветвленной сети такой способ не обеспечивает доста-
точно быстроrо отыскання поврежденной линии. Поэтому кроме
контроля изоляцин устанавливается на каждой линии нндивндуаль-
ная селективная сиrнализация однофазных замыканий. Сиrналнза-
ция может ВЫполняться по сХеме на рис. 7.30, но с действием
на снrнал, а не на отключение. Ток срабатывания реле инднвидуаль-
ной снrнализации должен удовлетворять условиям селективности
и чувствительности. Условие селективности состоит в ТОМ, ЧТО сиr
нализация не должна работать от тока небаланеа при максимальном
токе наrрузки ЛИНИИ [иб. шах. а также eMKOCTHoro тока линии при
замыканнн на землю на друrой лииии. Последнее условне пояс-
няетс;, на рнс. 7.29, на котором показана сеть, состоящая из трех
лииии.
Если одиофазное замыкание на землю пронзошло на линии W3,
то по лннням W 1 н W2 в направлении к шииам подстанции через
их ем ости будут проходнть токи 1'1 И 1". Если ТОк срабатывании
устроиств сиrнализации, уетановлеиных на линиях Wl н W2 не
ОТСТрОИТЬ ОТ этих ТОКОВ, То при замыкании на землю на линии' W3
сработают устройства сиrнализаI\ИИ на всеХ трех линиях и опреде-
лнть поврежденную линию будет невозможно.
Выполнение BToporo требования, т. е. отстройка от собствепноrо
eMKoCTHoro тока, BcerAa обеспечивает выполнение н первоrо
216
р.ис.- 7.30-. -Се.леК'f'изиая сиrнаJ1изаll,ИЯ
при замыКаниях на землЮ:
а ... токовая; 6.... НаправЛеННая
отстройку от тока небаланса.
Поэтому ток срабатывания опре.
>jI,t:ляется по формуле ТА ТА
,., 1 k 10, со" (7 3 6) а.) о)
c,. II К} , .
[де 1 С, соб собственный емкостный ток лннии при однофазном за-
мь!Кании на землю на друrой лннии; k H коэффициент отстройкн,
принимаемый равным 4 5.
Такой большой коэффициент k и вынужденно принимается из-за
'fOI;'O, что в сети с изолированными нулевыми точками емкостный ток
амыкания при перемежающихся замыканиях на землю в 3 4 раза
превышает ток при УСТОЙЧИВОМ металлнческом замыкании.
, Условие чувствительности состоит в том) что сиrнализация при
металлическом замыкании на землю должна действовать с коэ
фициентом чувствительности k. 1,25 для кабельных линий н
k, 1,5 для воздушных линий.
Выполнение чувствительной селективной сиrвализации с исполЬ-
ованием обычных трансформаторов тока и электромеханнческих
реле вызывает ряд серьезных трудностей.
1. Номинальный ток обычных ТТ выбирается по току наrрузки
линни, и поэтому они имеют сравиительно большне коэффицненты
трансформацни. Вследствие этоrо вторнчный ток замыкания на землю
имеет очень -малое значение. Так, например, еслн ток замыкання
иа землю составляет 18 А, а ТТ имеюТ коэффициент трансформа-
цни 600/5, ТО вторичный ток равен 0,15 А.
2. Для включения на такой ток необходимо выбрать самое чув-
ствнтельное токовое реле PT-40IO,2, которое имеет сопротивление
()бмоток 80 Ом. Включение реле с такимн большнми сопротивлениямн
приводит к тому, что только часть тока попадает в реле, а друrая
acть. называемая током отсоса, бесполезно замыкается через B'fO..
рнчиые обмотки ТТ неповрежденных фаз. Ток отсоса может дости-
raТb 4O 50 %.
'. Значительно большую чувствительность обеспечнвает сиrналн-
заuия при однофазных замыканиях на землю, выполняемая на спе-
цнальных кабельных ТТ с кольцевым сердечником, принцип работы
которых рассмотрен в rл. 4. Применение кабельиых ТТ с кольце-
вым сердечником устраняет указанные выше затруднения и дает
в.озможность выполнить ЧУВСТВFтельную и селективную ;:иrнализацию.
Подключен не реле токовой сиrнализании показаио на рис. 7.30, а.
Ток срабатывания такой сиrнализации должеи определяться по фор-
муле (7.36), поэтому устройство сиrнализации имеет значительный
ТОк срабатывания и обеспечивает необходимую чувствительность
Только прн больших токах замыканиЯ на землю.
В [35] предложено для сиrналнзацни замыкаиий на землю ис-
ПОльзовать указательные реле типа РУ-21, подключаемые к траисфор-
217
матору тока нулевой последовательности через выпрямнтельные
мосты с днодами типа Д7r. Выпрямление вторнчноrо тока резко
сннжает наrрузку на ТТ н позволяет обеспечить необходимую чув
ствнтельность защиты. Так, например, прн нспользованнн ТТ
тнпа ТЗЛ с помощью реле PY 21/0,I (полное сопротивление обмот-
кн 113,5 Ом, актнвпое сопротивленне 18 Ом) обеспечнвается
ток срабатывания защиты: 9,6 А при одном кабеле; 8 А прн
двух кабелях; 5,8 А при трех кабелях.
Лучшне результаты обеспечнвает направленная сиrналнзацня,
прннцип действня которой пояснен на рнс. 7.30, б. Реле мощности
подключается к кабельному трансформатору тока н к обмотке транс-
форматора напряжения, соеднненной по схеме разомкнутоro тре-
уrольника. Прн этом включение пронзводнтся так, чтобы реле дей-
ствовало На 3амыканне контактов, KorAa ТОК замыкания на землю
проходнт в направлении от ШИН подстанции в лннию, ЧТО имеет
место только на поврежденной линин. На неповрежденных лнннях
ток замыкания на землю направлен к шинам подстанцни, поэтому
снrналнзацня на неповрежденных лнннях работать не будет. Бла-
rодаря направленностн действня снrнализацня этоrо тнпа не тре-
бует отстройкн от собственноrо eMKocTHoro тока линнй н поэтому.
как правило, обеспечивает необходимую чувствнтельность.
В схемах направленной снrнализации ОТ Замыканий На землю
используются специальные реле МОЩНОСТИ, которые нмеют значи-
тельно меньшее потреблен не, чем индукцнонные реле мощности.
Направленная сиrналнзацня может прнменяться в некомпенсиро-
ванных или не полностью компенсированных сетях.
В перекомпенснрованных сетях направленная снrнализацня
прнменяться не может! ТаК КаК ТОК ЗамыКанИЯ на землю в таких
сетях имеет одинаковое направленне в Ilоврежденной и неповреж
денных линиях.
Для выполнення селективной СИI'нализацни в компенсированных
сетях применяются устройства сиrналllзацин типов УСЗ 3 н УСЗ 3М.
Эти устройства реаrнруют на высшие rармоники, которые содержит
ток замыкання на землю н значение которых в токе поврежденной
линни Бсеrда больше, ч-ем в неповр-ежденных.
Устройство УСЗ-3 применяется совместно с токоизмерительнымн
клещами для определения меСта замыкания на землю на лнниях,
необорудованных ТТ нулевой rlOследоватеЛЬНОСТII. Устройство
УСЗ-3М предназначено для подключеНIIЯ к кабельным ТТ нулевой
последовательности типов ТЗ, ТЗЛ, ТФ.
ДЛЯ работы рассматриваемых устройств используются токи
высших rapMoHHK до 13 (650 {'ц) включительно и 11Одавляются про
мышленная частота и частота выше 1000 [ц.
В Л\осэнерrо на подстанциях распределительной сети без обслу
живающеrо персонала применяется устройство КСЗТ-I, обеспечи
вающее автоматический поиск поврежденноrо присоединения с пере.
дачей информации на диспетчерский пункт с помощью устройств
'fелемеханнкИ. Пуск устройства осуществляется при появленин
на [lOдстанцнн напряжения 3 И о . Измерительный opraH пушенноrо
218
в действие устройства поочередно подключается к ТТ нулевой по-
следовательности каждоrо присоединения данных шнн, при этом
определяется присоединенне с наибольшим уровнем высших rapMo-
иик в токе нулевой последовательностн.
7.8. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНАЯ ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ
ЗАЩИТА
На линнях электропередачи напряжением 110 кВ н выше
средней и большой длины (иесколько десятков и даже сотен кило
метров) продольные днфференциальные защиты с соедннительными
проводами не MorYT быть применены вследствие высокой стоимости
и недопустимоrо увеличения сопротивления соедипительноrо Ка-
беля. В связи с этнм на таких лнниях в качестве быстродсйствую
ЩИХ защит, обеспечнвающих отключение без замедления поврежде-
ний на всем протяжении лннни, используются высокочастотные
защиты. В этих зашитах обмен ннформацней между комплектаМlI,
установленными по концам защищаемой лннни, осуществляется
с помощью орrанизованноrо по ней специальноrо высокочастотноrо
канала [2, 36 J.
На рис. 7.31 поКазана схема орrанизации высокочастотноrо Ka
нала по линии электропередачи. ТОК высокой частоты в этой схеме
передается по ОДНОЙ из фаз линни и возвращается через землю.
На каждом конце лннин устанавлнвается выСОкочастотный аппарат
(ВЧА) 1, состоящнй из передатчика (reHepaTopa) сиrналов высокой
частоты rВЧ и приинмающеrо их приемника ПВЧ. Выходные
цепи В ЧА подключаются одним зажимом к земле, а вторым к лиини
9JJектропередачи через кабель 2, фнльтр прнсоедннеиия 3 и кон-
денсатор связи 4.
Сопротивление конденсатора связи, через который ВЧА ПОk
КЛючается к линии электропередачи, завнснт От частоты проходя-
щеrо через Hero тока. Для токов промышленной частоты 50 [ц оно
I!елнко (больше 1 МОм) и поэтому ток утечкн весьма мал. При вы-
сокнх частотах (больших 10 кrц) сопротивленне конденсатора резко
уменьшается. В результате ток высокой частоты, проходящнй ПО
r l
ТА 1 1
I
L T J СI
5 Ч J
.".
FV
FV
LI
2
2
.".
1
1
Рис. 7.31. Принципиальная схема высокочаСТОТIlоrо канала
219
лliнни электропередачн, будет ответвляться в конденсатор и дальше
через фнльтр прнсоедннения проходить в ВЧА.
ДЛЯ Toro чтобы токн высОкой частоты не выходилн за пределы
защищаемой лииии, по концам ее устанавливаются специальные
заrрадители 5. Заrрадитель представляет собой резонансный KOH
тур (рис. 7.32), состоящий из силовой индуктнвиой катушки L"
и элемента настройки (реrулируемой емкости Си). Значение eMKO
сТи С" подбирается так, чтобы контур заrраднтеля был иастроен
в резонанс (тока) на частоту настройки ВЧА. Такой заrрадитель
называется резонансным, иЛИ одиочастотиым. При р е 3 о Н а н с -
н о й частоте сопротивление контура имеет максимальное значение J
блаrодаря чему предотвращается растекание тока высокой частоты.
Резоиансное сопротивлеине заrрадителя должно быть не меиьше
1000 Ом. Для защИТЫ коидеисатора Си от rрозовых и коммутацион-
ных перенапряжеиий предусматривается разрядник FV.
Кроме резонансных примеияются и ш и р о к О п о л о с и ы е
заrрадители, запирающие ТОКИ в ДОВОЛЬНО широком диапазоне ча
стот; Такие заrрадители нужны для каналов, по которым передается
несколько сиrналов с разными частотами. В качестве высокочасТОТ
Horo кабеля 2 используется кордельиый кабель Тнпа ФКБ, входное
сопротивлеиие KOToporo близко к 100 Ом.
С помощью фильтра присоединеиия (см. рис. 7.31) соrласовы-
вается (уравннвается) входное сопротивление высокочастотиоrо ка-
беля н линни. Фильтр присоединеиия образует замкиутый контур
для ТОКОВ ВЫСОКОЙ частоты и компенсирует емкостр конденсатора
связи, что позволяет уменьшить до минимума сопротивлеиие кон-
денсатора для токов высокой частоты. Фильтр присоединения пред-
ставляет собой воздушный траисформатор с отпайками, позволяю
щимн меиять самоиндукцию ero обмоток и взанмную индуктивность
между ними. В цепи обмотки L1 включеИ кондеисатор связи С1,
а в цепи обмотки L2 коидеисатор фильтра С2. Фильтр присоеди
нения свободио пропускает токн только в определеииом рабочем
диапазоие частот. При этих частотах затухание фильтра отиоси
тельио мало (порядка O,15 O,25 Нп), а за пределами рабочих частот
резко возрастает. Параллельио обмотке L1 фильтра подключен
разрядник FV, который сраба.
тывает и создает надежиый путь
для отвода в землю токов КЗ
Е&&
а) 5)
Рис. 7.32. Высокочастотный заrради
тель:
а резонансный (ОДНО'IЗСТОТIIЫЙ)j 6 ....
WИРОКОПОllосныt!:
220
т +Im
Iп п
14
2м
Ем Нм К2 Н, Еn
5)
t
Рис. 7.33. ПРИНЦИП действия дифферен-
циально.фазной высокочастотной э.а
щиты
./ +
+
./
Рис. 7.34. Структурная схема дифференцизльно.фазной высокочастотной защиты
t m
Jr"
1 1т
11.
в случае пробоя коидеисатора связн или перекрытия ero нзоляции.
В нашей страие высокочастотнымн защитами оснащено боль-
шинство линий напряжением 220 кВ и выше, а также большое число
линнй 110 кВ. Наибольшее распростраиеиие получили дифферен
циально-фазиые высокочастотные защиты.
Принцип деиствия защиты. Днфференциальио фазная BЫcoKO
частотная защита (ДФЗ) основаиа на сравнении фаз токов по кон-
цам защищаемой линии. На рис. 7.33 показаны схемы токораспре
деления при внешнем КЗ (точка К1 иа рис. 7.33. а) и при поврежде-
нин иа защищаемой лиини (точка К2 на рис. 7.33, 6). Счнтая положи-
тельными ТОКИ, иаправленны от шин в ЛИНИЮ, МОЖНО сказать, ЧТО
. . .
при внешием КЗ токи lm н l. сдвннуты иа 180 (имеют противополож-
ные знакн), а при КЗ в зоие совпадают. Последиее утверждение
с.праведливо, если преиебречь сдвиrом по фазе между векторами
ЭДС Е т и Е п по концам электропередачи н различием уrлов полных
сопротивлений Zm Н Zh' .
Таким образом, сравнивая фазы токов по концам защищаемОIl
линни, можно определнть место повреждения. В отличие от обычных
дифференциальных защит, в которых зиачеиия токов сравниваются
непосредственио в реле, в диффереициальио фазной защите для пере:
дачи информации о фазе токов, проходящих по концам защищаемои
линнн, используется канал высокой частоты.
Структуриая схема защИТЫ показаиа иа рис. 7.34. Защита со-
стоит из высокочастотиоrо аппарата ВЧА, вк"ючаlOщеrо в себя rвЧ
и ПВЧ, реле отключения РО, питающеrося током приемника, и
пусковых реле ПО1 н ПО2, первое из которых пускает rвч, а вто-
рое замыкает цепь отключения.
Особенность ДФЗ как ВЫСQI{очаСТОТIIОЙ защиты состоит в ТОМ, что
rвч управляется (маиипулируется) пепосредствеиио током про-
мышленной частоты. rеператор высокочастотиых колебаиий включеи
так, ЧТО при положительной полуволне промышлениоrо ТОКа ОН pa
ботает, посылая в канал ток ВЫСОКОЙ частоты, а при отрицательной
запирается., прекращая выдачу высокочастотных сиrналоВ. Прием..
Ник ВЧА выполиеи таким образом, чТо при наличии токов высокой
частоты, поступающих в ero ВХОДНОЙ контур, ВЫХОДНОЙ ток, питаю-
221
8н шнее Харйтхое
ЗG.МЫКQнце
I{7I 1" К
т ,
а) А А
'''[т е
1 I I 1
I I I I -1
r I I I
I 1+1 1+1
Ток l п
1 I 1 : i
1 1] I
11 IСQI(Qчас IIН
татные
UМПУЛЬСЫlJт I
ЗG.ЩJJ.тыт I I 1 I I
Высаl(ачас I НWНII
mотные !
импУЛI>СЫ от l'
"защu.тыП I ;1
ВыСОКаЧсU: I I I I ]
тomllbIe . '
uмпvльсыI1и ,:;
.нии(на8ходе [! _ .1LU
,,pи.eMHUl(08) - - ,
Короткое замыкание
8 зоне защиты
1 т lп
А А
, f\:!'
\ I \ j I
I I 1 1" 1
! + I 1+ I
]
I I 1 I 1 1
I j I \
W
i
I
I 1 I 1 I
I ] ] ] I
Рис. 7.35. Диаrрамма ТОКОВ диф-
ференциально фазной высокочастот-
ной защИТЫ
щий реле РО, равен нулю,
а при отсутствии высокоча
CTOTHoro сиrнала появляе1СЯ
ВЫХОДНОЙ ТОК) поступающий
в реле РО.
При внешием КЗ (рис.
7.35, а), косда фазы первич-
ных ТОКОВ по концам линии
противоположны, ТВЧ .на
конце т линии работает
в течение nepBoro полупе
риода промышленноrо тока,
а иа конце n в течение
следующеrо полупериода.
В результате по линии не-
прерывно проходит ток вы-
сокоЙ частоты, питая прием
НИКИ, установлеииые На обе-
их сторонах защищаемой ли
нии. При этом в выходных
цепях ПВ 4 ток отсутствует, реле РО не работает и защита на отклю-
чение не действует. При КЗ в зоне (рис. 7.35, 6) r вч на обоих коицах
линии работают одиовременно, поскольку фазы токов промышленной
частоты совпадают. Высокочастотный ток, поступающий при этом
в приемники, будет иметь прерывистый характер с интервалами, рав-
ными 110лупериоду промышленноrотока. В этом случае приемник рабо-
тает в промежутки времени, коrда ток высокой частоты отсутствует
и заперт (не работает) во время есо прохождения. В выходной цепи
приеМlIика появляется прерывистый ток, который сrлаживается и
поступает в реле РО, последнее срабатывает и замыкает цепь отклю-
чеиия. Таким образом, сдвиr фаз токов промышленной частоты,
проходящих по обоим КОRцам защищаемой линии, определяется по
характеру высокочастотных сиrиалов, принимаемых П ВЧ (сплош-
ные или прерывистые). По принципу действия ДФЗ не реаrирует на
наrрузку и качапия, так как в этих режимах фазы сравниваемых
токоВ по концам защищаемой линии противоположны.
Из сказаниоrо выше очевидно, что правилы-Iеe поведеиие защиты
при виешиих КЗ будет обеспечено . ишь в случае работы r вч на
обоих концах защищаемой линии. Если один из r вч не будет за-
пущеи или окажется неисправиым, защита подействует неправильно
и отключит неповрежденную линию, так как П ВЧ будут принимать
прерывистый ток только односо передатчика. Для предотвращения
этоrо в схеме ДФЗ (см. рис. 7.34) имеются два пусковых орсана
разной чувствительности: П 01 более чувствительный, осуществ-
ляющий пуск rвч, и П02 более rрубый, замыкающий цепь
отключения.
222
TQ1f881>1xoBllou.
цепи Пр/J.емни.
lfa(alloBllbIи.
ток лампь/В)
ТОК 8 р ле РО
+
Il.K87.Z
I.КАZI.I(I ПРI) I.КАI.I(I-РТ1) I.R27
I.R28
I.КL2.2(1-РП2}
I.КL2.1(I-РП2) I.К/Д(I-РП2)
I.KA1.2(I PТI)
I.KAZI.2 (I-РПI)
ПУСК ВЧ передаmуика
1.кz) (1 PC1)
2.КL3.1(2 РП3)
2.КLЦl----PП5)
2. КИ(NП1)
I.КАZ2(I ПР2)
2.R33
2.KL8.1
I.KZ.2(I PCI} (2 РПВ)
/'
2.КLЧ;! 2.К8Н
(NПЧ) (2-ПРЧ)
2.КL3(2 РП3)
2.R32
2.КL5(2 РП5}
2.R3Ч
2.КL6(2 РП6)
2.KL7.1
(2-РП7)
VDI3 2 VD1Ч 2.R33
2.кL7
(2 РП7)
2.KL6.1
(NПЭ)
2.КL8J(z...рпэ}
2.КL5 П5)
2.К83(2 ПР3)
2.KL9. РП9)
2.КL9(2-РП9)
I.R37
UAZ2, (I ПР2,)
2.КSЧ,(2-ПРЧ,}
2.КНЧ(2-РУЧ)
2.R36
2.КН2 (2-РУ2)
2.КНЩ-РУЗ} .
2.R3Э
2.R39
2.R'Ю
2.Rfl
ВК3
Рис. 7.36. Схема цепей постоянноrо тока дифференциально-фазной высокочастотной
"ащиты типа ДФЗ-201
223
127 261:
SG13 6 SG13 8
(136И) 1 '36И )
5 7
2.Я22. ,
2
От TV 2.С13
а , + 5
f,VD2
(1 GT2) Б
1.уп1
(нто
Реле
caпpoтu8
ленuя
Рис. 7.37. Схема цепей nepeMeHHoro тока дифференциально фазной высокочастотной
защиты ДФЗ 201
Дифференциально-фазная высокочастотная защита типа ДФЗ-201.
Защита ДФЗ 201 (рис. 7.36) является усовершенствованной модифи-
кацией раиее выпускавшейся типовой паиели типа ДФЗ.2 [37 J.
Обозначения контактов реле и элементов на схемах н в тексте даны
в соответствни с действующнми методическими указаниями. Первая
цифра в обозначенин соответствует номеру комплекта реле. На схе-
мах в скобках приведены также обозначения, принятые в заводской
схеме. Тнповая па нель ДФЗ 201 предиазначена для нспользования
иа линиях электропередачи напряжением 110 220 кВ в качестве
основной быстродействующей защиты от всех видов КЗ. В схеме
защитЫ, кarорая построена аналоrнцно прннципизльной схеме, при
веденной на рис. 7.34, нмеются три opraHa: пусковой, манипуляции
н сравнеиия фаз.
П у с к о в ы е о р r а н ы. Как было описано выше, в схеме
защиты ДФ3 201 имеютсЯ две rруппы пусковых opraHOB: чувствитель-
ные осуществляющие пуск ВЧА, и rрубыс подrотавливающие
цепь отключения. В каждой rруппе есть реле двух типов: реаrнрую-
щие иа ток нулевой н обратиой последовательностей и действующие
при неснмметричиых КЗ I.KAZl н I.KAZ2, а также реаrирующие
на фазный ток н действующие при симметричных К3 I.КА 1 и I.КА2.
Обмотки реле I.KAZl н I.KAZ2 (рис. 7.37) через выпрямитель-
ные мосты 1. V 55 и 1. V 56 подключены к выходным зажнмам филь
тров тока обратной последовательности (промежуточный трансфор'
матор I.TL., траисреактор I.TAV, реостат I.R20, выходной проме-
224
( 1 . ) . R .'" - . R
A2 I82 J y'j =VJI C2 уз
. 2 j 2 R
ICIJR 1 С2 С2}
( . . ) 1 . 1
IA2+I82 }R=Ic2}R
181
1м
1м 1 В1
1м
I B2
iA2 i82
E 2=2ic2R
( . . ) ' R .", t R
IA1 1 81 J ,!; = v3 СI .!;
v3v3
E I=O
I BO
1 AO fco
. 2
IcoJR
. . 1
(IAO+ I BO ) J R
. .R
. JlAO i3
E o=O
Рис. 7.38. Векторные диаrраммы ПУСRQБоrо фильтра токов обратной последова.
тельности
.' R
+JIBo т(J
жуточный трансформатор 1. TLA, с отпайкамн, емкость I.С9) н HY
левой последовательности (выходной промежуточный трансформа.
тор с отпайками I.TLA o , емкость I.С7). В общем случае, коrда вклю,
чены обе накладки, пусковые реле I.KAZl и I.KAZ2 реаrируют на
значение тока 1 I i,l + k 13i o 1. В случае, если при использова.
нии только тока обратной последовательностн обеспечивается Не-
обходимая чувствительность к однофазным КЗ, подпитка от тока
нулевой последовательности не нспользуется. Уставки пусковых
'.)praHOB реrулируются переключением отпаек промежуточиых транс.
форматоров I.TLA, и I.TLAo.
У реле I.К AZ2 кроме рабочей обмотки имеется также тормоз-
ная (рис. 7.36), с помощью которой улучшается отстройка реле от
тока небаланса и обеспечивается надежный возврат реле после
устранения несимметрии, вызвавшей пуск защиты.
Заводская реrулировка обеспечивает разную чувствительность
пусковых реле I.KAZl и I.KAZ2 (последнее в 2 раза rрубее), что
необходимо для правильиоrо действия защиты.
Векторные диаrраммы фильтра токов обратной последователь
ности приведены иа рис. 7.38. Напряжение lIа выходе фильтра Ё ф
равно:
Е ф E R ! + Е тр + E R "
[де ЕlI.1 icR, падеиие напряжения иа сопротивлении R ,
(часть сопротивлеиия R I.R20) от тока il;; В тр (i л i B ) jX m
напряжение на выходе трансреактора 1. Т А V; ER' и".", + i n ) R,
падеиие напряжения на сопротивлении R. (часть сопротнвления
R 1.R20) от тока нз выходе промеЖУТОЧНОI'О трансформатора 1. TL H .
8 Бсркович М, А. и др, 225
Значения .сопротивлениЙ Rl' R" Х т подобраны так, чтобы Е ф
равнялось иулю при питанин фильтра токами прямой и ну.qевой
последовательностей. Это обеспечивается при
2 1 R
Rl зR; R, зR; Хщ Vз ' (7.37)
Пуск ВЧА осуществляется размыкающими контактами реле
1./(L1 (рис. 7.36): два контакта включены параллельно с целью по-
вышення иадежности. В нормальном режиме реле 1./(L1 подтянуто
(контакты в Ilепи пуска ВЧА разомкнуты), так как есо обмотка об-
текается током через последовательно включенные размыкающие
контакты пусковых реле 1./(AZ1.1 н 1./(Аl.1, а также замыкающий
контакт 1./(Ll.1. Цепь пуска ВЧА остается замкнутой до возврата
пусковых реле и замыкания их контактов 1./(AZ1.1 н I/(А1.1.
В случае пуска ВЧА при кратковременном срабатыванни одиоrо из
пусковых реле 1./(AZ1 или 1./(А1 возврат реле 1./(L1 и размыкание
Ilепи пуска ВЧА произойдет с замедлением порядка 0,6 с, после тосо
как вернется сработавшее прн пуске защиты реле 1./(L2 и замкнет
!<оитактом 1./(L2.1 Ilепь возврата реле 1./(L1.
В схеме предусмотрен также быстрый останов передатчика пу-
тем возврата реле 1./(L1 при срабатывании выходносо реле за-
щиты 2.кL7. Блаrодаря этому обеспечивается срабатывание ДФЗ
иа противоположном конце JЩНИИ, если она почему.либо не подей
ствовала раньше. Реле 2./(L7 имеет небольшое (порядка 0,1 0,2 с)
замедление на возврат.
Пусковые реле 1./(AZ2 и 1./(А2 замыкают Ilепь отключения.
ДЛя повышения надежности действия защиты при снмметричных
(трехфазных) КЗ в схеме используется дополиительный пусковой ор-
сан реле сопротивления, контакт которосо 1./(Z.2 также подrо-
тавливает испь отключениЯ. В отдельных случаях, если обеспечи-
вается необходимая чувствительность, допускается использование
вместо реле сопротивлення реле напряжения.
Последовательно с замыкающим контактом 1./(Z.2 в Ilепи отклю-
чения включены блокирующие контакты 2./(L4.3 и 2./(L8.1. С по-
мощью nepBoro НЗ этих конт актов UСПЬ ОТКлючеНИЯ замыкается к рат-
ковременно на 0,2 0,25 с после возникновения симметричиоrо КЗ.
ФиксаIlИЯ пуска ВЧА (на время 0,5 0,6 с после отключения внеш-
них КЗ) и кратковременный ввод Ilепи отключения через контакс
1./(Z.2 (на время 0,2 0,25 с) обеспечивают блокировку защИТЫ при
внешних симметричных повреждениях, отключаемых с выдержкой
времени более 0,5 0,6 с, и неодновременной остановке работы вЧА
по концам линии.
В нормальном режиме обмотки промежуточных реле 2./(L3
и 2./(L4 обтекаются током и подтянуты. При возникновении сим-
метричноrо КЗ срабатывают реле 1./(Z и 1./(AZ2 (последнее кратко-
временно), обмотки реле 2./(L3 и 2./(L4 обесточиваются и реле воз-
вращаются. Контакт 2./(L4.3 замыкается в Ilепи отключенИЯ на
время 0,2 0,25 с, пока не замкнется контакт 2./(L3.1 в Ilепи об-
моткн 2./(L4.
226
.'_ В случае нарушения Ilепей псрсменноrо напряжения после сра-
бюывания реле 1./(Z замкнется контакт 2./(L3.2 и ер' БJТаеr указа-
тельное реле 2./(Н4, подавая сиrнал оперативному нерсоналу.
Контакт 2./(L8.1 в цепи отключения нормально замкнут н раз-
мыкается при исчезновении постоянноrо оперативноrо тока. После
ero БQссr3НQБЛС.НИЯ ЭТОТ контакт замыкается снебольшим замеДЛе.
НlJCM, обусловленным срабатыванием реле 2./(L4 и размыканием
ero контакта 2./(L4.4. Блаrодаря этой блокировке предотвращается
ложное срабатыщшие защИТЫ из за KpaTKoBpeMeHIIoro замыкания
контакта 1./(Z.2 при снятни оперативноrо тоКа. (Ре,"е сопротивления
срабатывает при нсчезновеНI!И операТНВl!оrо тока вследствие Toro.
что при этом возвращаются реJlе повторители lIо.'Т!ожения разъеди
ннтелей, через контакты которых подаются на ре,"е 1./(Z цепи от
соответствующих ТН.)
Таким образом, пусковые орсаны защиты ДФЗ-201 характери-
зуются следующими особенностямн:
а) прн несимметричных КЗ защнта пускается на все время, пока
С) ществует несимметрия, а при симметричных вводится TOJIbKO на
вr'емя, достаточное для ее действия. При кратковременных несим.
метриях, не сопровождающихся КЗ, передатчнкн пускаются на
0,6 с, иепь же отключения остается разомкнутоЙ контактами реле
1.KZ, чем исключается неIiравильиое действие защиты;
б) пуск ВЧА всесда продолжается дольше, чем время ВКJJючення
реле сравнения фаз 2./(S4 (см. рнс. 7.40). Блаrодаря этому прн внеш-
них КЗ Ilепь отключсния размыкается до прекращения БЛОКJJрующеrо
тска высокой частоты, что повышает надежность работы защиты при
внсшних КЗ;
в) защита сотова к повторному действию при несимметричных
КЗ в любой момент. а при трехфазных через 0,2 с пос,"е прекра-
щения перЕоrо КЗ;
с) во время неполнофазноrо режима пусковые орсаны защиты
J.,10rYT прнйти в действие, если токи обратноЙ и нулевой последова
тельностей превысят уставку срабатывания реле 1./(AZl и 1./(AZ2.
Однако защита при этом блокнруется, как в случае внешнсrо КЗ.
В случае возникновения в НСIТолнофазном режиме повреждения На
защищаемой линии может сработать реле сравнения фаз 2./(S4
и защита подействует на ОТКJIЮЧ€llие;
д) в схеме предусмотрены БJJОКНрОВКИ, предотвращающне лож-
ное срабатывание защиты при нарушеиии цепей переменноrо напря-
жения и при кратковременном исчезновении оперативноrо тока.
О р r а н м а н и п у л я Ц и и обеспечивает управление rВЧ
под Еоздействием перемеННоrо тока и состоит из комбrнированноrо
фильтра токов (реrУЛJJруемых резисторов 2.R25' и 2.R:?5', трансре-
актора 2ТL ф , переключатеJJЯ уставок SX1, промеЖУТОЧlJоrо транс-
форматора 2TLM' стабилитронов 1.VD1 и 1.VD2, конденсатора 2.С13
н резистора 2.R22.
Комбинированный фильтр преобразует трехфазную систему то-
ков в величииу U Ф i, + ki,. Блаrодаря этому обеспечивается срав-
нение фаз токов по концам защнщаемой линии при любом виде пов-
· m
1 С1
181
j(18f-:iСI)Хm= 1А VJX m Eтp
2.K/"S.2
(2РПS)
2KSJ
(2ПРJ)
I
I I : :Ia.1: f_
I 1
I I I I I I
I . llb!11
I I I I
,
I t :
5) f
., 2
1A1-уН т
( ' . ) 1
181+ 1 С1 3" Н т
1 R
АI й.", =iA1R j(181 iCljXm=iA1(R YJXm);
1 А1 j(181 1cl)= iA1VJ .
1.
2. K1.,5.1
(2РПS)
От ВЧ
пpueMHIJ.Ka
")
. 2
1 А2 3"Н т
1 R
А2 Й"'2=1А2R+j(i82 iС2)Хт=1А2(R+YJХm)
1 А2 j(i82 ic2)Xm,:,iA2 VJXm=E mp
Рис. 7.40. OpraH сравнения фаз:
Q: ..". принципиальная схема; 6 ДНаrраММа работы
реждення С помощью односо канала связи. Схема фнльтра показана
на рис. 7.37, а векторные диаrраммы прн подаче на есо вход токов пря-
мой, обратной и нулевой последовательностей на рис. 7.39.
Напряжение на выходе фильтра iJ ф равно сумме трех составляю-
щнх: ЭДС на выходе трансреактора 2ТL ф Е тр jX т Ов i c ).
падеиня напряжения на сопротивлении 2.R25' оТтока фазы А iA1R',
надення нанряжения на сопротивлении 2.R25' от суммы токов фаз В
и С (i B + icJ R".
Элемеиты фильтра должны удовлетворять условиям:
R' == 2R";
Х т < 3 R'.
При соблюденнн этих условнй, как следует из векторных дна-
rрзмм, ТОКН нулевой последовательности не создают напряжения
на выходе фильтра н i; Ф равно:
И Ф == i A1 (R уЗ Хт) + i A2 (R + у3 Хт) ==
== k' (i AI + ki А2)'
k R+VЗХ т
R V3Xm"
(7.38)
(7.39)
Таким образом, iJ ф пропорционально i I + ki ,.
в схеме предусмотрена возможность установки переключателем
SX1 четырех значений (4, б, 8).
О Р r а н с р а в н е н и я фаз. Как уже отмечал ось выше, реле
2.KS4 включено в выходную цепь приемника и реаrиrует на раз-
ность фаз ТОКОВ по концам защищаемой лннии в зависимости от ха.
рактера БЫСОКQчаСТОТIlоrо сиrпалз.
В защите ДФЗ-201 в качестве реле сравнения фаз используется
двухобмоточное поляризованное реле: основнаЯ обмотка включена
в выходную непь приемника (рнс. 7.40), а дополнительная на на-
пряжение оперативноrо тока через переключатель YCTaBOK Ha
кладку SX2 (си. рис.7.3б).
Выходной (анодный) ток приемника 1. при КЗ в зоне имееТ пре-
рывистый характер, показанный на рис. 7.35. Если бы реле 2.KS4
неrlосредственно питалось анодным током, то ero контакты замы
калнсь бы ненадежно. Поэтому нитание реле 2.KS4 осуществляется
по СIlециальной схеме, преобразующей прерывистый анодный ток
приемника в постоянныЙ. Эта схема, показанная на рис. 7.40, СО.
СТОит из трансформатора 2. TL, выпрямителя 2. VS8 и конденса-
тора 2.С12. Характер токов, нроходящих В разных элемеитах рас-
сматриваемой схемы, ноказан на рис. 7.40, б.
Значение тока, проходящеrо в основной обмотке реле 2.KS4,
зависит от продолжительности импульсов высокой частоты. С YMeHЬ
шеннем интервалов между импульсами тока высокой частоты YMeHЬ
шается ток, поступающий в реле 2.KS4. При токе 1,.к" > 'с. р
реле 2.KS4 срабатывает. Так как продолжитеЛЬНО'2ТЬ нерерыва между
импулрсами тока высокой частоты зависит от сдвиrа фаз между
токами по концам линии электропередачи, то, следовательно, зна
чение тока в реле 2.KS4 завнсит от уrла ф. Зависимость ',. KS'
'= t (ф), называемая фазной характеристикой, нзображена на
рнс. 7.41. Уrол срабатывания реле 2.KS4 (уrол блокировки защнты)
изменяется стуненчато переключением накладкн SX3, установлен-
ной в цеп н дополнительной обмотки реле 2.KS4., (рнс. 7.3б). Преду-
смотрены трн уставкн уrла блокировки: 45, 52, БО..
229
, .. ) 1
(182+Ic2 Н
182
1 С2
2 .
уRIо .
и."о=О
.1. RZL . ".
3 о Erp= (Io8 Ioc)JXт=o
Рис. 7.39. Векторные диаrраммы фищ,тра манипуляции
сде
228
1" KS , мА
1"" 1"
1/,0 "-' "-'
, 1.
J,Б
Фс,р,то.х
3,2
Рис. 7.41. Фазная характеристика диффе..
ренциально фазнои высо!{очастотной за..
ЩИТ"I. Заштрихована зона блОКИрОВКИ
Таким образом, реле 2./(54,
основная обмотка KOToporo под
ключается к схеме сравнения фаз
замыкающим контактом реле
2./(L5.2 (при срабатьшанни rpy
бых пусковых ортанов в цепи
arключения), срабатывает, если
УI'ОЛ между токами не превышает
+ 1207135°, что соответствует по
вреждеИI1Ю защищаемuй линии.
Рассматривая работу орrаиа
сравнения фаз, следует отметнть
Ф ,р,тах fI Р Ф ,р.то.lI возможность arказз в действии
ДФ3 при симметричном К3 на ли
нни, работающей в режиме OAHOCTopoHHero питания Н3I'рузки. В этом
случае ВЧА комплекта защиты, устзновленноrо на приемном конце
лннни, запустившись вследствие кратковременно возникшей прн
повреждении Ilесимметрии, будет выдавать затем сплошной немани
пулированный высокочастотный СИl'i--lал из за отсутствия подпитки
места повреждення со стороны наrрузки.
Через трансформатор 2.TL и выпрямитель 2.V57 к ВЧП подклю
чено поляризованное реле 2./(53, которое служит для вызова персо-
иала при ежеднеШIЫХ проверках высокочастотноrо канала. Реле
2.К53 нормально подключсно к ВЧА и отключается контактом
2./(L5.1 нри возникновении повреждения в п.ервичной сети.
Выбор уставок защиты ДФЗ 201. Т о к с р а б а т ы в а п и п
т о к о в о r о р е л е 1./(А 1 отстраивается от иаrрузкн по следую
щему выражению:
k и / и тах
lc з== / '
, 'в
16
1,2
(7.40)
rде lH,тax принимается равным максимальной lIаrрузке в HOpMaJIb
ном режиме; при этом допускается, что в аварийных режимах реле
1./(Аl может сработать, поскольку это lIе вызовет ложноrо срабаты-
вания защиты.
Ток срабатывания реле 1./(А2, осуществляющеrо
nодrотовку IIет отключения, выбирается по двум условиям: соrласо
ваиия с YCTaBKoii реле 1./(Аl н отстройкн от максимальиOl'О ТОl<а
наrрузки в аварнйном режиме.
По первому условию:
I с ,о1. КМ (1,572) l с , аl. КАI. (7.41)
По второму условию ток срабатывавия I с" I . КА' определяется
соrласно выражению (7.40), в котором 1", та, привимается макс н-
мально возможным в аварийном режиме.
2SII
,,1".3а окоичат льн е зи?ченне 1",1. КА2 принимается большее на
двух значений.
Ток срабатывания реле 1./(АZ1(пускающеrоВЧА)
отстраивается от тока н баланса I пО при внещних трехфазных К3,
lшrда 1 3) Iс.зl.КА1:
lc, з J, KAZl == kиlи!"i'
Т О К С Р а б а т ы в а н и я р е л е 1./(AZ2
депью отключения) рыбира тся по условню:
Iс, з 1. KA.l2:::::::: 21 с ,:з 1. KAZI.
Коэффициевт чувствиr львости пусковоrо орrаиа при несим-
ыетричных К3 (двухфазных и днофазных) в конце защищаемой
ЛИНИИ должен быть HP меньше 2.
В случае иедостаточной чувствнтельности nycKOBOl"O opraHa при
однофазных К3 в работу вr.uдится ЭJlемевт, реаrирующий на ток 31..
Чувствительность ПУСКОЕоrо .?praBa при К3 a ЗСМ.1Ю, косда в pe e
прОТf.:'кают токи как обра]нои, так и НУol1еВQИ ПОСЛ€ЛОВ31еЛЫIOстеи.
проверяется по СII .ILИаЛЫIЫМ характерИСТI!КZ.М. приврденным в тех..
иической литературе по з,щите ДФ3 [36, 37].
Сопротивление срабатырания реле сопро-
т и в л е и и я 1./(Z определяется по двум услоеиям:
надежноrо ОХЕата защищаемоЙ липии Zc" (1,5 2) Zn при
СРр == Cf!l\;
отстройки
(7.42)
,
(управляющеrG
1,
(7.43)
от тока иаrрузки
kH Z раб, min
ZCt з =::;:: k/J при срр == СРа.
Т О К С Р а б а т ы в а н н я р е л е 2./(54 зависвт от зваче-
ния уrла блокировки (рис. 7.41). Этот уrол, а следовательно, и ток
срабатывания peJle 2./(54 должвы быть такими, чтобы защита не
действовала при ввешних К3 н иэдежно работала при поврежде-
ниях в зоне с учетом возможных искажеь:ий фаз.
При внешннх К3 в результате фазовых поrрешвостей сдвис
фаз Ф между токами 1т и l п отличается от 1800 на уrол . Это нска-
жение фаз вызырается следующими причпнами:
. yr Ловыми ПОI'р ШНОСТЯМИ тт ДСРтт;
появлением сдвиrа фаз нервичных токов по концам защищае
мой линии Д'fiс ВСЛ€ДС1вне наложения на rOK сквозноrо к.з eMKOCT
ных ТО1<ОВ линии, эта поrрешность учнтывается только на ДJlИН..
иых линиях 330 кВ и выше;
уrJIОВЫМИ поrрешностями opraHa манипуляции комплектов за-
щит !l'PM;
конечной скоростью раСПрОС1ранения высокочастотных сиrна-
лов с oAHoro конца линии вэ друrой. Эта поrрешность пропорцио-
liальна длвве ливии и составляет 6' на каждые 100 км.
Как показывают расчеты и GПЫТ эксплуатации, суммарное зна-
чение поrреШlIOС'l'еЙ ДОС'Тlнаf'Т 40 550 в зависимости от длины И
ItпИрЯжепня ЛllНИIl. С учетом веобходимщ'о запаса уrол блокировки
ПрИПимаеl'l'Я равным 45 600 (рР.с. 7.41). В защите ДФЗ 201 ире-
231
дусмотрены три уставкн 'раба1ывання реле 2.1(54, которым соот-
ветствуют три значення утла блокировки, :1:45; :1:52; :1:60".
К о э Ф Ф и ц и е и т k Ф н л ь т р а м а и и п у л я Ц и и при.
иимаеrся равным 4 8 (одинаковым с обоих коицов лииии). Расчет-
ным повреждеиием при этом явдяе1СЯ двухфазиое КЗ на Земдю
фаз В и С в конце защищаемой лниии.
Особенности защит ДФЗ, применяемых на дальних ЛИНИях элек.
тропередачи cBepxBblcoKoro напряжения. На длиниых лнннях сверх-
высокото напряжения с помощью защиты 1ипа ДФЗ.201 не удае',тя
обеспечить Необходимую чувствнтеЛЫlOС1Ь при удалеl!l!ЫХ КЗ.
Это объясняется необходнмостью отстрсйкн пусковых opraHOU
защиты от больших ТОКОВ ЮНРУ3КИ, наличием значительных eMKOC'1
иых ТОКОВ и малыми значениями ТОКОВ К3 в конце защищаемой
зоны. В связи е ЭТИМ ДЛЯ линиЙ электропередачи све-рхвысокоrо
напряжения создаиы специальиые комплекты защит типов ДФЗ-504
(раиияя модификация ДФЗ-402), ДФЗ-501 (раиияя модификаПИ>l
ДФЗ.401) и ДФЗ-503.
На лиииях электропередачи 330 500 кВ сравиительно иеБОJ1Ь-
шой длииы примеияется первая из этих модификаций (ДФЗ.504),
КC/Iорая оТЛичается 01' защиты ДФЗ-201 большим БЫС1родействи,м
и чувствительиостью пусковых орrаиов. Это обеспечивается при-
менеиием специальных чаеТQ1НЫХ фильтров, ИСПолЬзованиеl\-l безынер..
UИОННQrо пуска ВЧА и некоторым изменением схемы ВЫХОДНЫХ цепей.
На ДJlИИНЫХ лиинях 330-----500 кВ, а таКЖе иа лиинях с ответ.
ВJlеииями иапр"жениtм 220 кВ и выше при меняется заЩИ1а типа
ДФЗ-501. Эта модификация защиты отличаен:я от защиты ДФЗ.504
СJJедуЮЩ,ими особениостями! более чувствиre.1ЬНЫМ пусковым орса.
НОМ, реаrирующим на компенсированное значеиие напряжения
обратиой последовательности и тока нулевuй последовательности;
наличием в opraHe манипуляции устрой тва для кuмпенсации ем-
костных 10КОВ линии; выполнением выходных цепей; иаличиt'М
Y€TpoilcTBa блокировки при иеисправностях цепей иапряжения.
Более по'дняя модификация эаЩИ1Ы ДФЗ.50I, оrлнчающан' я
от нее некоторымн усовершенствованиями, но<",ит название
ДФЗ.503 [2].
"!"<'c В эксплуатации Moryт происходить нарушения нормальных режимов работы
q-рансформаторов и автотрансформаторов, к которым ОТНОСЯТСЯ: прохождение через
чрансформатор или автотрансформатор сnеРХТОКО8 при повреждении друrих свя
занных с ними элементов, переrрузка, выделение из масла rорючих rазоВ, ПОНИ
жение уровня масла, повышение ero температуры.
Защита трансформаторов и автотрансформаторов должна выпuлнять следующие
функции:
отключать трансформатор (автотрансформатор) при ero повреждении от всех
источников питания;
отключать трансформатор (автотрансформатор) от поврежденной ч'асти электр(}.
f/становки при прохождении через Hero сверхтока в случаях повреждения шин или
друrоro оборудования, сьязанноrо с трансформатором (автотрансформатором).
а также при повреждениях смежных Линий электропередачи или оборудоrзаIlИЯ и
отказах защит или ВЫКЛlOчаТeJIей;
подавать предупредительный сиrнал дежурному персоналу подстанции (или
электростанции) при переrрузке трансформатора (автотрансформатора), выделении
таза из масла, понижении уровня масла, повышении ero температуры.
Для защитЫ трансформаторов (автотрансформаторов) при цх повреждении
и сиrнализациИ о нарушении нормальных режимов работы применяются следующие
ТИПЫ защКТЫ [1, 2, 27, 38, 39J,
дифференциальная для защиты при повреждениях обмоток, ВВОДОВ и оши
вовки трансформаторов (автотрансформаторов);
токовая отсечка MrHoBeHHoro действия для защИТЫ трансформатора (aBTO
трансформатора) при повреждениях ошиновки, вводов и части обмотки со стороны
источника питаlIИЯ;
rазовая для защиты при повреждениях внутри бака трансформатора (авто..
трансформатора), СОПрО80ждающихся ВbJДeJIением rаза, а также при понижении
уровня масла;
от сверхтоков, проходящих через трансформатор (автотраНСфQрматор) при
повреждении как самото трансформатора (<Jвтотрансформатора), так и друrих свя
закных с ним элементов максимаЛьная токовая или максимальная токовая нз-
правленнаЯ защита, реаrИрУlOщая на фазные токи, а также на токи нулевой и
обратной последовательностей, маКСИМаЛьная токовая защита с пуском минимзль-
ното напряжения, дистанционная защита;
от замыканий на корпус.
от переrрузки и др.
r лава восьмая
ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ
И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ
8.2. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА
Область применения И принцип действия. Диффереицналь-
иая защита при меняется в качеС1'ве основиой БЬ!стродействующей
за цнтыI трансформаторов и аВlОтраисформ.аторов, Ввиду ее сравни-
тельной сложности дифференциальная защита устаиавлнвается в сле-
дующих случаях [27]:
на одиночио работающих трансформаторах (автотрансформато-
рах) мощностыо 6300 кВ. А и выше; ,
на параллельио работающих траисформаторах (аВ10траисфор.
маторах) мощностью 4000 кВ.А и выше;
на трансформаторах мощностью 1000 кВ.А н выше, если токо-
вая оТсечка не обеспечнвает иеобходимой чувствительносТII при КЗ
иа выводах инзшеrо напряжения (k, < 2), а максимаЛЬная токо-
вая защита имеет выдержку времени более 1 с.
Прн параллельиой работе траисформаторов (автотрансформато-
ров) диффереипиальиая защита обеспечивает не только быстрое,
но н селектнвное отключение ПовреждеНJJоrо трансформатора (авто,
,ТРансформатора), что поясияется на рис. 8.1. Если параллельио
работающие трансформаторы т 1 и Т2 оснащены ТОЛЬКО максималь-
233
8.1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЗАЩИТЫ
ТР АНСФОРМА ТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМА ТОРОВ
в обмотках трансформаторов и ЗВТОТРЗПСФ:>РМдТОРОВ MorYT ВUЗникать
к3 меЖдУ фазами, одной или двух фаз на землю, между Битками ОДНОЙ фазы
и замыкания между обмотками разных напряжений На ВВодах трансформаторов
и автотрансформаторов, ошиновке н в кабелях MorYT также воЗникать К3 'между
фазами и на землю.
232
Источник пита ниЛ
На рузка
Рис. 8.1. ПjJQХОЖДСllие тока К3 и деЙ
ствве Мi.lксималыюЙ ТОКОВОЙ 3<JЩИТЫ
при ПОВJJеждении OAHOl'O из п<tраJlлель.
НО Р<Jбuтающих трансформаторов
(автотрансформаторов)
Рис. 8.2. Принцип действия дифферен
циальиой защИТЫ трансформатора
(автотрансформатора)
а 'fою)rаслр ДеЛеНИе при сквозном кз;
б то же прН l(З В ТРИНСФОРМ1:IТ(Jре (8 зоне
Дейс'fВИЯ дифф ре!J.ЦllаJlыrой защИТЫ)
Источни/(
у пuтаНI1Я
I
ТА1
1 1 ! р,
КА
.G а)
Q Источник
у пl1танuя
,
Таким образом, если схема дифференциальной защнты выпол-
неиа правильно и ТТ имеют точно совпадающие характеристики,
то при прохождении через трансформатор тока наrрузки или внеш-
Hero К3 ток в реле отсутствует и дифференци альная защита на такие
режимы не реаrирует.
Практически вследс:вие .несовпадеиия характеристик ТТ вто-
ричные токн не равны [, *- [, и поэтому в реле проходит ток не-
баланса, т. е.
ip i, i, jР,"б.
ДЛЯ TOI'O чтобы дифференциальная защита не подействовала
от тока небаланса, ее ток срабатывання должен быть больше этоrо
тока, т. е.
[с,, k,/р,пб' (8.1)
При К3 в трансформаторе нли любом друrом месте между ТТ
направление токов /п н /2 нзменится на протнвоположное, КаК по.
казано на рис. 8.2, б. При ЭТОМ ток в реле соrласно (7.9) станет
равным
ТА1
1,! /1,
КА.
1 л t t [2
T
, .
е а)
[p [,+[,
или
[ ..i!.... +.i!.L .2....
р К/ К/ К,
Такнм образом, прн К3 в зоне дифференциальной защиты в реле
проходит полный ток К3, деленный на коэффипиент трансформапни
ipансформаторов тока. Под влияиием этоrо тока защита срабэты-
Вает и производит отключеиие повреждеииоrо траисформатора.
Особениости, влияющие на выполнение диффе енциальной за.
щиты трансформаторов (автотрансформаторов). Наличие /iaMa2l<tl
чuваlОщеео тока, nроходЯЩl!20 только СО стороны источника питания.
Даже в том случае, коrда трансформатор (автотрансформатор)
имеет коэффициент трансформацин, равный единице, и одинаковое
соединение обмоток, ток со стороны ИСТQЧНИК2. пиТ8НИя больше
ТоКа со стороны иаrрузки на значение намаrничнвзющеrо тока.
Намаrничивающий 10К в нормальном режиме составляет прн
мерно 1 5 % номииальноrо тока трансформатора (автотрансфор-
матора) и поэтому вызывает лишь некоторое увеличенне тока He
баланса. Иные ЯВJ1ения происходят при Включенни холостоrо TpaHC
форматора (автотрансформатора) под напряжение или при восста-
новленни напряження после о'rключення К3. В этих случаях в об-
мотке траисформатора (автотрвнсформатора) со стороны ис.точника
питания возникает бросок намаrничивающеrо тока, которыи в пер..
вый момент времени в 5 8 раз превышает НОМEIIaЛЬНЫЙ ток транс-
формчтора (автотрансформатора), но быстро, в течение 1 с, затухает
до значения порядка 20 % номнна.пьноrо тока. .
',. Для предотвр щения ложноrо срабаТЫFання днффер€нциальнон
ващиты от броска намаrничивзющеrо тока ток срабатывания защиты
должен быть БО."Iьше максимаJlьноrо значення намаrиичftвающеrо
тока, т. е.
/ с, з::::;:::: kt/ нам, тах' (8.2)
235
НЫМИ ТОКОВЫМИ заЩИlамн, то при по.вреЖДtt1ии на Е;водах низшеrо
напряж<"Пия ,'рансформатора, например в. точке К, подействуют
максимальные 1'Оковые защнты обоих трансформаторов, а так как
нх выдержки Fреме!tи одинаковы, ОТКJJlочатся оба трансформа1'Ора.
Дифференпиальная защита, дейетвующая без выдержкн BpeMeH ,
обеспечивает в p(j(;CMO"lpeHHOM слуqае 01К.fночение только повреж.
AeHHOI"O трансформатора.
Для выполнения дифф ренциальной защиты трансформатора
(автотрансформатора) устаИ2в.r.иваются ТТ со С10рОНЫ всех ero
обмоток, как показано на рнс. 8.2 для двухобмоточноrо трансфор"
матора. Вторичные обмо1КИ ТТ соединяют я в диффt:ренциальную
схему (см. 7.3) и пара.ОЛtJIЬНО к иим подключается токовое реле.
АНaJюr чно ВЫПОЛIшеТСR д ффереИIlнальиая защита аВ'Iотраисqюр
матора. Прн р"ссмотр нии прннципа деiiС1ВНЯ дифференциальной
аащиты условно принимается, что защ щаемый трансформатор
имеет КОЗффИIlllент трансформации, равный единице, одииаковое
соединен е обмоток н одинаковые ТТ G обеих сторон.
Cor ласно выраженню (7.?) при прохождении через тр"нсформа
юр скв(;зноrо тока наrрузки или К3 ток в реле рапею
ip i, i,.
Прн прииитых выше услови ях И пренепреrая TOJ(OM намаrничи-
вания трансформатора, который в нормальиом режиме и.м ет .малое
значение, можно считать, Ч'l'О первичные токи равны /1:;;:;; /п И)
C.!lедuвательно, вторичиые токн i, i,. С учетuм этоrо
ip i, i, o.
234
Рис. 8.3. Соотношение вторичныXi ;
токов В схеме дифференциальной
защитЫ трансформатора и схемы
включения промеЖУТОЧlIоrо авто-
трансформатора тока для выравни-
вания вторичных токов
It. номинальиому току обмоткн трансформатора (автотрансформа
тора). Так, например, номинальиые токи обмоток трансформатора
мощиостью 5БОО кВ .А, напряжением 35/б,б кВ составляют:
со стороны обмотки 35 кВ
5600
/,. 92,5 А;
V3.35
СО стороны обмотки б,б кВ
/ 5600' 490A.
б,6 V3 .6,6
При определеииых выше иоминальвых токах ТТ должиы иметь
коэффициенты трансформации: со стороны 35 KB IOO/5 и со CTO
ровы б,6 кВ БОО/5. Прн Этом вторичиые токи ТТ составляют
(рис. 8.3, а):
со стороны обмотки 35 кВ
/З5 19 5 4,62 А;
со стороны обмотки 6,б кВ
/,,6 6 5 4,08 А.
5,5 кВ
а)
5,5 B
5}
5,5кВ
8)
ТОК [Нам,тал зависит от
конструкпии трансформатора
(автотрансформатора), MO
мента ero включения ПОД
напряжrиие и ряда друтнх
услоnнй, "рудно подлающих
ся уче"J у. Поэтому при pac
ток срабатывания определяется
четах дифференциальной защиты
по формуле
/с, 3 kи/ иом , (8.3)
rде [НО:'I для трансформаторов н()мннальный ток ООМОТКИ I имею-
щей иаибольшую мощность; для автотрансформаторов иоминаль-
ный ТОК, определенный по ero ТИПОВоЙ мощности; !lH ноэффи
ЦИf;НТ надежности отстроЙки, приниыаемый равным 1 4 в зави(,и
МОС'l'И от типа реле, используемых в CXt'Me дифференциальной за
щиты.
Автотрансформаторы характеРИЗУЮ"J'СЯ двумя значениями "мощ-
НОС1Иi номннальной или проходной мощностью SHOM Н типовои И.fJИ
расчетпой мощностью 5 тип . Номннальной мощностью автотрансфор'
матора называется та предельная мощность, которая м"жет быть
передаиа через автотрансформатор иа стороне высшеrо напряжения.
Типовой мощвостью автотрансформатора называется мощность,
иа которую рассчитаны ero обмотки. Номинальная (ир?ходная)
и типовая (расчешая) мощности находятся между собои в сле.
дующем соотношенни,
Sтпп == аS иом ,
(84)
Таким образом, вследствие неравенства вторичных токов в пле-
чах дифференциадьной защиты в дифференцнаJIЬНОМ реле при НО-
минальной наrрузке трансформатора проходит ток небалаиса, рав-
ный:
/ р,"О liь 1'.6 4,62 4,08 0,54 А.
При сквозном К3 зтот ток возрастает пропорционалыlO току К3,
а также вследствие возрастания 110rрешиостей 1Т, нмеlOЩ Х неодн-
иаковые характеристнки, что может вызвать ложиое действие диф.
ференциадьной ззщнты.
Поэтому ддя сиижения тока небаланса, вызванноrо неранеиством
вторичных TOKOD ТТ дифференци альной защиты, производнтся
выравиивание этих токов путем включення специальных промежу-
точных автотрансформаторов тока TL или путем НСПОльЗоваиия
выраВннвающих или уравнительных обмоток днфференцнальиых
реле (см. ннже).
Промежуточные автотрансформаторы тока, как показнно На
рнс. 8.3, б н в, MorYT включаться со стороиы обмоткн Kal( ннзшеrо,
так н высшеrо иапряження. Рекомендуется включатЬ нх со стороны
более мощных ТТ.
ДЛЯ paccM01peHHoro выше трансформатора промежУТОЧIlЫЙ авто-
трансформатор тока Т L, установленный со стороны б,б кВ (рис. 8.3,6),
должен повышать ток с 4,08 до 4,62 А, т. е. должеи включаться как
ПоВышающнii и нметь коэффициент трансформацию
4,08 О 88
nТL;;;;;;;;; 4,62 == , .
rде
а UB UC
Ив
Ив номинальное высшее напряжение; и с номина 'Ihное сред-
нее наllряжение.
НераlЗенство втори'tliых токов U Ра.1нотипность трансформа-
торов тока. ПQ(ЖОДЬКУ у транеформаторов и автотраисформаторо
токи со стороны оБМ010!< высшеrо, среднеrо и НИЗI1lет'о напряжении
не равны, трансформаторы тока, выбираемые 'ю HOMHHaJ'bHbIM
токам обмоток, имеют разные коэффнцненты трансформации н рзз.
личное конструктивное выполнение. Вследетвне 3101"0 они имсю ',
различные характеристикн н поrрешноетн.
Номинальные токи об."О1ОК трансформаторов (аВНJтрансформа-
торов), как правило, не совпадают СО шкалой номинальных ТО}{ОЕ ТТ.
Поэтому при выборе ТТ прнннмается трансформато" тока, номи-
нальный Т()К KOlCJporo яВляется ближаЙшим большнм по отношению
236
237
АI ВI СI
ТА!
.
[M 1в4 jeI ВН
ц 1 Bt Ц нн
[А. ji B jB tie ie РА
IА2
iA[
i e1
б)
АЛ
ВЛ
IA
СЛ а)
i Bf
. .
Iе 8) I в
ТА!
i Alt [вт. iefl
ВН
НН
iJ
. ..
Iе . B 1"
102
iA
ja2
. IP iA[
I А11
ззо е
а)
Рис. 8.4. Прохо./Кдение ТОКОВ в обмотках трансформатора с соединением обмоток
по схеме звезды трсуrолыIИК и векторные диаrраммЫ токпв, поясняющие 06разо
вание )'fЛQБоrо сдвиrа
Рис. В.5. Прохождение токов и векторные диаrр.аммы ТОКОВ в схеме дифференпиаJlЬ
ной защитЫ трансформатора с соединением обмоток по схеме звезда треуrОЛЫIИКt
ПОяСНяющие принцип компенсации уrЛОВЩ'Q сдви!'а
При установке промежуточноrо автотрансформатора тока со CTO
роны 35 кВ (рис. 8.З, 6) он должен понижать ток с 4,62 до 4,08 А,
т. е. ДОJ!жен включаться как понижающнй и иметь коэффициент
трансформации
4.62 1 1З
пТL , .
НеодинаК0861Е схемы сосдинения обмоток трансформаторов. Рас-
смотренные выше соотношения ТОКОВ в схеме дифференциальноЙ
защиты справедливы только ДJlЯ трансформаторов, имеющих оди-
наКОЕые схемы ссединения обмотою звезда эвезда ИЛИ треуrоль.
ННI{ lреуrольник. При неuдинаКОВblХ схемах соедднення обмоток,
например звезда треуr()JlЬНИК, ЭТИ соотношения не(;праведливы,
так как тuки со стороны (Iбмотки, соединенной в звезду, и токи
СО Сl0рОНЫ обмотки, соедииенной в треуrольник, оказываются
сдвннутыми относительно Apyr друrа на не который уrол, ко,орый
зависит от схемы соединеиия обмоток. Уrловой сдвиr токов создает
большие токи небаланса в реле ДИффfренциальной защи !Ы. Про-
хождение токов через трансформатор G соединеннем обмоток ЗБезда
треуrольннк и векториые днаrраммы, поясняющие образование
уrловоrо сдвиrа, показаны на рис, 8.4.
Кик вндно, токи В фазах обмотки, соединенной в з езду, i лI ,
i B11 i cr и в фазах обмотки, соединенной в треуrОJIЬНИК. i A1 iB,.lc
\рис. 8.4, б и в) не имеЮТ yr ловоrо сдвиrа. Однако в месте установки
трансформаТОРGВ тока т А2 со стороны обмотки, соеДI1 ненной в тре-
уrольник, проходят rOKH, равные rеометрической разности фазных
тОКОВ (рис. 8.4, е); так, в фазе AII проходит ток i А П, равный раз-
ности фазных токов i A и i B , т. е. iAII iA iD' аналоrично в фазе
236
Bll проходит ток i BII i B iси в фазе CJJ ток i CII ic iA'
Эти токи, как вндио из векториой диаrраммы на рис. 8.4, е и д,
сдвинуты ОТНОСИ,телыю токов i,л_r. i nI, j сI на уrол 3300 по движе-
нию чаСОRОЙ стр лки (или на 30(,) против движения часовой стрелки).
Соединение обмоток трансформатора по схеме звезда треуrо"ьник,
создающее такой уrол между токами, называется l1-й rрvппой.
Из рис. 8.4, д видно, что даже при равеистве первичных' токов
со стороны обмоток, соединенных в звезду и в треУI'ОЛЫШК, т. е.
при J AI J AII , J BI J BII , J CI J CII ' их rеометрическая раз-
ность !1з-за наличия уrловоrо сдвиrа не равна нулю, а равна век-
тору J Р' Уrловой сдвиr первичных токов трансформатора является
источником значительных токов небаланса в реле дифферешшальной
защиты. Поэтому при выполиении дифференциальной защиты транс-
форматоров производится компенсация УI'ловоrо сдвиrа ВТОРИЧНЫХ
1'Оков путем спе!\lfальноrо соединения вторичных обмоток ТТ.
Вторичные обмотки трансформаторов тока ТА!, YCTaHOВJIeHHЫX
со стороны обмотки ВН трансформатора, соединенной в схему звезды,
соединяются в такой же треуrолыIИК, как и обмотка НН транс-
форматора, а вторичные обмоткн трансформаторов тока Т А2, уст'а-
новлениых со стороиы обмотки Н Н трансформатора, соединенной
. :, xeMY треуrольника, соединяются в такую же звезду. К31< и об-
Мотка ВН трансформатора.
При таком соединении вторнчных обмоток ТТ, как ПОf{азано
на рнс. 8.5, в трансформаторах тока ТА!, вторичные обмотки Кото-
рых- соединены в треуrольник, создается СДDиr токов иа такой же
уrол, как и в соединенной в треу!'ольник обмотке Н Н трансформа-
239
тора, что и обеспечивает совпадение фаз вторичных токов в плечах
дифференциальиой защиты.
При опредеJlении коэффициеита трансформации промежуточноrо
автотрансформатора тока в случае соединения одной из rрупп ТТ
в треуrольник необходимо учитывать увеличение в 1,73 раза (уЗ)
тока, подходящеrо со стороны этих ТТ.
Если принять, что обмотки рассмотрениоrо выше трансформа-
тора соединены по СХеме звезда треуrольник, то ТТ должны быть
80единены по схеме рие. 8.5. При этом вторичный ток СО стороны
обмотки 35 кВ будет paBeНl
[35 19 O 5 1,73 8A.
Соответственно разность вторичных токов при отсутствии про-
межуточноrо автотрансформатора тока возрастет до
Jр,нб Ij 4,08 3,92 А.
Поэтому промежуточный автотрансформатор тока при установке
ero o стороиы 6,6 кВ должен иметь коэффициент трансформации
4,08 О 51
пТL === === , ,
" Наличие токов Iiебалансав схеме дифференциальной защиты.
Токи небаланса в сХеме дифференциальной защиты трансформаторов
и автотраисформатоjЮВ нмеют место из-за поrрешностей ТТ, из-за
изменения козффициента трансформации защнщаемоrо траисфор-
матора (автотраисформатора) при реrулированни напряження, из-за
неточНOI'{) выравнивания вторичны}: ТОКОВ.
ДЛЯ отстройки диффереициальноЙ защиты от тока небаланса
при сквозном К3 ее тои срабатывания должен удовлетворять ус-
ловию
1 с, в === k/ я(!, расч'
rде k" коэффицнент надежиости отстройкн, прннимаемый рав-
ным 1,3.
Расчетный ток небаланса, опредеJIяемый поrрешностями ТТ t
ВЫЧНСJIяется по формуле
J'J1б,рас" kаkод,,fJн.т"х' (8.6)
rде ka коэффициент, учитывающий влияние на быстродействую-
щие защиты переходных процессов при К3, которые сопровождаются
про хождением апеРYlQдиче!.:'.ких составляющих в ' 'OKe кз; ПрИНИ
мается равиым 1 дм реле. имеющих БНТ с короткозамкнутыми об-
мотками, и равным 2 для реле без БНТ; k одн коэффнциент одно-
типности условий работы ТТ. l1ринимаемый равным 0,5 в тех слу-
чаях, коrда ТТ обтекаются близкими ПО значению токами, и paB
ным 1 в осталЬных случаях; f 0,1 поrрешность ТТ, удовлетво-
ряющих 10 %-ной кратности (см. rл. 4); [" ш" наибольший ток
при сквозном К3.
Расчетный ток небаланса, опредеJlяемый нзмененнем коэффи-
циента трансформации защищаемоrо трансформатора прiI реrули-
ровании напряжения, i ыqИС"lяется по формулам:
при реrулированнн с одной стороны трансформатора (автотраис-
форматора)
12 нб, рас,! === !1N 1 н, тах,
(8.5)
а при установке СО CTOpOf:bI 35 кВ
8
nп 4,08 1,96,
Для уменьшения коэффициента трансформации промеЖУТОЧНОI'О
автотрансформатора тока коэффициент трансформации ТТ, устанав-
ливаемых со етороны обмотки трансформатора, €оединениой в звезду,
выбирается по номинаJJЬНОМУ току обмотки, увеличенному в 1,73 раза.
Так, для рассмотренносо выше трансформатора при номинально"
'Соке обмотки 35 кВ, 92,5 А коэффициент трансформации ТТ выби-
раеТGЯ ио току 92,5.1,73 160 А и принимаетоя равным 200/5.
Тоеда вторичный ток ТТ Со €TOPOHЫ 35 кВ будет paBeНl
[' 92.5.1,73 4A
35 200/5 .
При этом коэффициент трансформации промеЖУI0чноrо авто-
трансформатора тока стаиовится близким к единице и равным ПjJИ
У8тановке ero Со стороны 6,6 кВ
4,08 1 02
nп , ,
а при установке со Стороны 35 кВ
4
nп 4,08 0,98,
При такнх коЭффициентах трансформации промеЖУТОЧIIЫХ авто-
трансформаторов тока их можно вообще не устаиавливать.
240
при реrулировании G двух сторон трансформатора
форма тора)
[, нО, ,,,с. !1N BH J R . тах + !1N cH I R , тах. (8.8)
rде!1N ПОJювина реrулировочноrо диапазона, для которосо произ-
водится выравнивание вторичных rOKoB !например, при половине
реrулировочноrо диапазона N :1::10 %,!1N 0,1).
Ра четный ТОК небаланса! определяемый неточным выравнива-
нием вторичных токов, ВЫЧИСJlяется по формуле
(8.7)
(автотранс-
Wп расч Wп 1
W II 11 н таХI
рас'!
(8.9)
rде wr рас" Wll расч расчеТlIые чнсла витков обмоток БНТ реле
РНТ для неосновных Сторон (сторон с меньшим вторичным током);
Wr. Wll ПРИНЯТblе чиела витков обмоток БНТ реле РНТ для неос-
Новных сторон (ближайшне большие или меньшие целые числа вит-
/з вб. РаСч :::::;:;
WI расч WI
wI рас'!
IIH> mах +
241
а}
1
1
ки КНI УМI 9 S Q1
+..............
КI.Z КН2 УА Т2 9 SQ2
+..............
o}.
К"
IIt II,
Рис. 8.6. Принципиальпая схема диффе.
ренциалыюй отсе'IКИ двухоБМОТОЧIIоrо
трансформатора;
а схема токовых цепей; 6 схема цепей
операТИВlIоrо тока
Рве. 8.7. ПРИНЦИПИ2лъная схема токо- Рис. 8.8. ПРИIщипиальная схема то-
Bыx цепей дифференциальной защиты КОВЫХ цепей дифференциальной защиты
двухоБМQТQ'ЧНОro трансформатора с реле трехсБМО1U'lIюrо трансформатора с реле
типа РНТ.5б5 (РНТ-562) т-па РНТ-565 (РНТ-562)
ТОК срабатывания дифференциальиой отсечки определяется также
условием отстройки от тока небаЛанса, который вычисляется по
формуле (8.1!). Из двух значений TuKa срабатывания принимается
большее. В тех случаях, косда поrрешность ТТ не превышает 10 %,
определяющим является условие (8.3).
Чувствительность дифференциальной отсечки характеризуется
коэффициентом чувствительности
I .
k R,т!ll
Ч 10,3 '
rде [Н, mln минимальныЙ ток К3 при повреждениях в зоне деЙ-
ствия дифференциальной отсечки; I с " TOK срабатывания диф-
ференциальной отсечки.
Коэффnциен',' чувстnительности до."жен быть не менее дnух.
Дифференциаль"ая защита с реле РНТ-565. Принцилиальные
схемы диффереюшальной защиты с реле РНТ-565 (см. rл. 3) при-
ведены на рис. 8.7 и 8.8.
Бысrpонасыщающнйся трансформатор реле РНТ-565 является
одновременно и промежуточиым трансформатором для компенсации
HepaB HCTв.a I!тор»'UШх.. iI..!Ы lсе!1jjlLШ!.ф фереnцn альноjj защиты
и имеет для этой _ цели с пециальиые _ ВЮiте.Т!qНhТе об от ки. ТОК
ВО вторичиой оБМотке ОНТ, к которои подключено ре ле, 6пределяется
_ u
суммарным маrнитиым ЛО1 ОКОМ в сердечни ке. н.оторыи создается
как рабочей, так и уравнnтельиыми обмотками. Для тосо чтобы при
прохождении через трансформатор сквозиоrо тока наI'рУ3КИ пли КЗ
TQK во вторичной обмотке был равен нулю, необходимо правnльно
ВКлючить рабочую и ураЕнnтельные обмоткn в дифференциальnую
схему и так подобрать числа ВИТКОВ обмоток, чтобы компенсировать
иеравеНСТБО ВторИЧНЫХ токов тт и установить необходимый так
срабатывания.
При выполнении днфференциальной защиты двухобмоточноrо
траноформатора (рис. 8.7) цснn от 11' с обеnх ero сторон присоеди-
243
ков); I!н.тах И I п н, тах наибольшие значения токов К3 при CKB03
НОМ КЗ СО стороны, "де включены обмоткн БНТ с витками W. и Wп.
Таким образом, суммарный расчетный ток небаланса опреде-
Ляется как сумма трех состаВJlЯЮЩИХ, Т. е.
1 кб, расч == 11 н6. раС'1 + /2 мб. расч + 13116, Расч' (8.10)
Обычно при расчете дифференциальной защиты траисформаторов
(автотрансформаторов) nначале определnется ток небаланса как
сумма
I 6. расч === /1 н6. расч t /2 нб, рас'!- (8.11)
Затем после выбора тока срабатывания и опредеJIСНИЯ расчетных
чнсел витков БНТ реле РНТ определяется дополнительно суммар-
ный ток исбаланса по формуле (8.10) и произвuдится уточненис ра-
нее выбранноrо тока срабатывання.
Схемы и расчет дифференциаJlЬНОЙ защиты. Д иффере"циаль"ая
оmсечlW. Дифференцнальнuй отсечкой наЗЫВается дифференциальная
защита мrНQвеиноrо действия, имеющая ток срабатываиня больше
броска амаrничивающеrо то"а. Принцнпnальная схема дnфферен-
циальнои отсечки двухобмоточnоrо трансформатора прnведена на
рис. 8.6.
Ток срабатывания дnфференцnаJlЬНОЙ отсечки определяют усло-
nием отстройки от броска намаrничивающеrо тока cor"aCHo фор-
муле (8"3), принимая ku 3--;--4.
Броски намаrНИЧИВающеrо тока в первый момент вклюgения
трансформатора MorYT преnышать ток срабатывания дnфференцnаль-
ной отсечки, выбранный с укаэанным коэффициентом иадеЖНОС1И
отстройкn. Однако эти токи очень быстро затухают, что дает воз'
можность отстроиться от них за счет собственноrо времени действия
реле дифференцnальной отсечки. Для этоrо в схеме дифференцnаль-
Ной отсечки примеияют выходное промежуточное реле (рем KL
на pnc. 8.6) типа РП-251, которое имеет время срабатывания 0,07
0,08 с.
242
(8.12)
яяются К уравнительным обмоткам У, и У, так, чтобы при прохож-
денин через трансформатор CKB03Horo тока ток н в уравннтельных
обмотках былн направлены встречно. В прннципе для компенсации
неравенства вторичных токов 1'1' можно было бы использовать только
одну уравнительную обмотку БНТ. Однако при ИСПОJlьзовании обеих
обмоток обеспечивается более точная компенсация неравенствз
вторичных ТОКОВ.
Расчет днфференциальной защиты производится в следующей
последовательности:
.1. Определяется ток срабатывания защиты по первому условню
по формуле (83) при k" 1+1,3.
Определяется расчетный ток небаланса I б. р'о< по формуле (8.11)
и ток срабатывания по второму условию по формуле (8.5). Прнни-
мается большее значение тока срабатывания ззщнты 1 с,3'
2. Определяются первнчные токи для всех обмоток защищае-
Moro трансформатора (автотрансформатора), соответствуЮщне номи-
нальной мощности наиболее мощной обмотки трансформатора или
проходной мощности автотрансформатора при среднем положен ни
устройства реrулнровзния напряження, и вторнчные ТОКИ в плечах
дифференциальной защиты.
3. Определяется вторнчный ток срабатывания, отнесенный к сто-
роне с большим вторичным током:
kcx1c з ( 8 13 )
I,p, к' .
11
rде К" коэффицнент трансформации 1'1' G большим вторичным
ТОКОМ.
4. Определяется расчетное число витков обмоток БНТ со сто-
роны с большим вторичным током, которая называется основной:
W, 10011,p" (8.14)
rде Wr == Wр,б + W yp , суммарное чнсло витков рабочей и первой
уравнительной обмоток с основной стороиы; 100 маrнитодви2КУ-
щая сила срабатывання реле РНТ -565, А.
В соответствин с имеющимися на обмотках отпайкамн для pery
лировзния числа витков принимается ближайшее меньшее к Wl
значение, которое можно установнть на рабочей н первой уравни'
теJlЬНОЙ обмотках в сумме нли на ОДНОЙ из ЭТИХ обмоток полностью.
Таким образом, установленное число витков с основной стороны
в общем случае равно:
Ш СА::;:;:: Шуст, раб + Ш уст ,уРl'
5. Определяется расчетное чнсло ВНТКОВ СО стороны С меиьшнм
вторичным ТОКОМ, которая называется н е о с н о В н о Й, из усло
вия, чтобы при прохожденнн через трансформатор сквозноrо тока
ток во вторичной обмотке В был равен нулю. Это условие выпол-
няется, коrда равен нулю суммарный маrннтный поток В сердеч-
нике БНТ, что нмеет место при равенстве нулю маrнитодвижущих
снл, создаваемых ero обмотками, Т. е. прн ус.ловии
I,w осп I.wп О,
01.куда
[, +
WП==W ОСН WYCT,}"P2; Wуст,раб'
(8.15)
244
в соответствин с имеющимися отпайками для реrулирования
числа ВНТКОВ второй уравннтельной обмоткн прнннмается БЛИ2Кай.
шее меньшее значение, которое можно установить на этой
обмотке, Шуст, ур 2.
6. После расчета чисел витков обмоток БНТ н подбора отпаек
вычисляется по формуле (8.9) ток небаланса, вызванный неточной
компенсацией вторичных токов, н суммарный расчетный ток He
баланса по формуле (8.10). Затем по формуле (8.5) вновь опреде-
ляется ток срабатывання дифференцнальной защнты, н если он
получнлся больше определенноrо в п. 1, то необходимо вновь пере-
счнтать чнсла витков обмоток БНТ. Расчет повторяется до тех пор,
пока ток срабатывания, определенный с учетом IзиCi,расч, CTaHe
равным нли меньше тока срабатывания, определенноrо предыду-
щим расчетом.
. 7. Определяется коэффициент чувствительности прн КЗ в зоне
дифференциальной защиты при условиях, косда ток КЗ lи тin имеет
наименьшее значение. Коэффнциент чувствительностн можно опре-
делять (упрощенно) по полному току КЗ, ОТНесенному к основной
стороне, по формуле
k, Ip,"",.II,p" (8.16)
еде I CP1 вторичный ток срабатывания, отнесенный к основной,
стороне н опредеJJиемый по фОрМУJJе (8.13);
kcx/ll т!п
1 '
РI UО,'1Н Кп
Здесь I н , Пllп полный ток в месте К3 в минимальном режнме.
Коэффициент чувствительности должен быть не менее двух,
При выполненни дифференцнальной защиты трехобмоточноrо
трансформатора или автотрансформатора вначале анаJlOl'И'!НО пре-
дыдущему определяются первичные токи со всех сторон, COOTBeT
ствующие номи наJIЬНОЙ мощности наиболеЕ мощной обмотки транс-
форматора или нроходной МОЩНОСТН аВТОТрансформатора, опреде-
Ляются вторичные ток" В соответствующих плечах дифференциальноЙ
защиты и ВЫВВЛяеТся сторона с большим током.
Трансформаторы тока стороны с большнм вторнчным током,
которая rакже называется основНой (напрнмер, обмотка II 1 на
рнс. 8.8), присоеднняются непосредственно к рабочей обмотке Р.
а 1'1' двух друrих иеОСН08НЫХ сторон присоеДНН>lЮТСЯ к уравни-
тельным обмоткам У, и У,.
"I'>асчет днфференциальной защиты Iрехобмоточноrо траисфор.
ма1Ъра (авто I'рансформатора) производнтся в следующей послед()'
ва1ельностн;
1. Определяются токи срабаТЫЬ&НI1}, защJ.' ты по первом) 11 В10,
рому УСЛ()ЕИЯМ н() форм,J.", (8.3) и (8.5) соответственно. При это".
расчетный ток небаllаиса 1;'6. р"" определяется по формуле (8.11).
245
По результатам расчетов принимается большее зиачеиие тока сра-
батывания 1 с, З.
'2. Определяется вторичныЙ ТОК срабатывания, отнесеннЫй к oc
новиой стороне, по формуле (8.13).
3. Определяется расчетиое число витков рабочей обмотки по фор-
муле (8.14). В соответствии с имеющимися отпайками для реrули-
рования числа ВИТКОВ рабочей обмотки принимается ближачшее
меньшее к W 1 значение W YCT , раб-
4. Определяются числа ВИТКОВ уравнительных обмоток, ИСХОДЯ
из условия равенства нулю CYMMapHoro маrиитноrо потока в cepw
дечиике БНТ аиалоrичио двухобмоточному трансформатору.
Так, если отключена обмотка 11, то указанному условию удов-
летворяет равенство
Iзw уст , раб == /l W yp 1 + llW}'CT, раб,
откуда расчетное число ВИТКОВ первой уравнительной обмотки равно)
WуРl Wуст,раб /'7:/1 (8.17)
Аналоrично, считая отключенной обмотку 1, получаем формулу
ДЛЯ определения расчетноrо числа .ВИТКОВ второй уравнительной
обмоТI{И:
18 /2
te'yp 2 == W YCT . раб /2
(8.18)
в соответствии с имеющимися отпайками для реrулнрования
чисел ВИТКОВ уравнительных обмоток прииимаются ближаЙшие
меньшие или большие значения, которые можно установить на этих
обмотках W yCT , урl и W yCT , УР 2 .
5. Вычисляется по формуле (8.9) расчетный ток небаланса,
-ВЫзванный яеточной компенсацией вторичных токов, и суммарный
расчетный ток небаланса по формуле (8.10). Затем аналоrично рас-
чету защнты двухобмоточноrо трансформатора производится пере-
счет тока срабатывания и определяется коэqxpициент чувствитель-
ности по формуле (8.16).
ДиффереНЦИaJIьная защита с торможением. В ряде случаев, коrД8 при внеш-
них К3 через 1'1" дифференциальной защитЫ проходят БОJJьшие токи, токи не.
баланс<!, определяемые по формулам (8.6) и (8.7), и соответственно ток срабаты-
вания, ОlIределяемый по формуле (8.5), получаются очень большими. При этом
дифференциальная защита может не обеспечивать необходимой чувствительности.
Для повышения чувствительности дифференциальной защитЫ в таких случаях
используются реле КА W с тормозным действием типа дзт. У таких реле на БИТ
ароме обмоток, аналоrичных тем, что имеются у реле типа РИТ, расположен
дополнительно одна или несколько тормозных обмоток. Включение реле соднои
тормозной обмоткой типа ДЗТ-ll показано на рис. 8.9. Тормозная обмотка Т, вклю-
чепвая в плечо дифференциальной защИТЫ, по которой проходит ток сквозноrо КЗ,
подмаrничивает сердечник БНТ. что п,риводит к увеличению тока срабатывания
реле. Зависимость тока срабатывания реле ДЗТ от тока, проходящеrо в тор-
мозной обмотке, показана на рис. 8.9, б. Эта зависимосТЬ, называемая тормозной
характеристикой, показывает, что при увеличении тока сквозноrо К3 ток срабаты-
ваиия также возраСТ<lет, что обеспечивает отстройку от увеличивающихся ТОКОВ
нсбаланса.
246
II'AW
(типа дзн)
;; реле о l
аl
I
I У! I 11 Р I
I :! !
L .! .E !! c'J
} '
lс,р
I a
о}
Рис. 8.9. Припципиальнвя схема токовых цеllСЙ дифферснциз.пЫ!0I1 защиты с реле
Д3T ) 1 для двухоБМОТОЧI:lоrо трансформатора;
а схема включеНIIЯ реле: 6 ТОрМОЗН<lЯ характеристика зависимости тон:а срабаТЫDalWЯ
'с. р от тока в ТОрМОЗНой обмотке J T . о
ПромышлеНJЮСТЫО выпускается реле с одной тормозной обмоткой типа дзт -11,
с тремя тормозными обмотками типа ДЗТ.13 и с 'Iетырьмя ТОрМD::IНh!МИ обмотками
типа Д3Т-l4.
ДЛЯ 311ЩИТЫ трансформ<!торов и автотрансформаторов бодьшой мощности в Со----
ветском Союзе освоен выпуск диффсренци;ты!и- защиты с торможением типов
ДЗ-Т 21 и ДЗТ 23, в которых применен новый принuип отстройки от бросков- тока
нааrничиваf\ИЯ а токов небаЛl1нса. Эта защита обладает более высокой ЧУВСТВИ-
тeJlЫI.OСТЬЮ, быстродействием и 110требляет меньшую Мощность по сравнениlO
с примеllяемыми в настоящее время защита IИ, и,спользуlOЩИМИ lIасыщающиеся
трансформ<:lТОРЫ тока [50].
Иа дифференuиз.'1ЬНЫХ защитах с реле ДЗТ 21 и ДЗТ 23 мтиет быть выlлllенаa
минимальная уставка по току сра6атываlIИЯ О,3/ fюм TpaIlcq;opMaTopa. Для ОТ.
стройки от бросков намаrничивающerо тока. силовых трансформаторов (звтотр-<шс-
форматоров) и flереходных токов н.ебаланса ИСНG.1lьзуется время-импульсныи прин-
цип блокирования защИТЫ в сочетании с торможением от составляющих второй
raрмонической тока, содержвщихся, как пока:,ывает анализ, в 10ках намаrничп
ваllИЯ.
Время.импульсный ПРИНЦИП основывается па анализе ддитеЛЫЮСТ!1 пауз, П
ЯВЛЯЮЩI1Х('Я в кривоЙ дифференциальнorо тока (рис. 8.10). При апериодическом
броске '[ока намаПlичивания I!аузы 'и между momeH-ТЗI\Ш, кота мrl'luвеПIiЫе значе.
w..м.я тока намапшчивания nрепышают ТОК сраба1ЪШВНИЯ реаrирук:щеrо opraHa зв.
ЩJi-ты (РО), веJIИКИ (рвс 8.10, а и б). При синусоидальном токе (режим КЗ в защи.
i... Д A
,
t
8)
t
а}
Х'Р /\ /\ /\
i .J ,L -V V \L \ t
,
t
t"
11111111.
2) t
5}
Рис. 8.10. Временные диаrраммы, поясняющпе принцип действия дифференциальной
. защиты с pe.'le ТIII1<! ДЗТ-21:
<1. -ВЫпрямленныJ.l рабочий ток в реле при броске тока Намаrничивания; б то же при
!ммеТРliЧИОМ токе 1\3; в ИМЛУ,lЬСЫ И паузы на выходе opraJla. формиrующеrо импульсы
при БРоске тока намаrннчиваlJНЯi е ..,.. то же при симметричном токе 1(3
247
r m Y 1 }"
t... -:--J J
tJ .:;! .;;: -i'
rl } }{ t ! ! } l
"' d d 1 ;;r.u ..,,, d
'" .., ". I "" '" <с ....
..... 1.1')
'"
"-
'" '"
""
"" ос
""
'"
'" ;;; ;;; <с
<.> ""
'"
<.>
'" ..,
'" '" <.>
".
'" ",'Ь ос
..
ос
"'
s1
.. .., '"
s1 i;i
"' '"
<.> 1);
'"
.. !;:! ..,
s s
>.
....
..,
'"
Рис. 8.11. ОДlIолипейпая структурная схема защиты ДЗТ.21
щаемой зове) паузы между мrновеННЫМИ значениями выпрямленноrо тока К3 ) пре
ВЫШaIСЩИМИ ТОК сра6атывания РО, малы (рис. 8.10,8 и 2). Таким образом, оце.
нивая с помощью специальной схемы (см. ниже) продолжитеш,ность пауз, защита
может отличить режим 6роска тока намаrПичивания (блокировка защиты) от ре.
жима К3 в зоне (сра(jатывзние защиты).
Сочетание в ДЗТ 21 (ДЗТ 23) двух указанных спосо(jов ПО3DОЛЯет обеспечить
отстройку защиты от бросков TVKa намаrНиЧивания при необходимых 6ыстродей.
СТВИИ и чувстnиТt ЛЬНОСтИ. В защИте предусмотрено также торможеНие от фазных
'j"OKOB в двух ПЛtчах защИТЫ ,улучшающее отстройку от устаliОВИВШИХСЯ и псре
ХОДНЫХ токов fн баланса, При больших краТНDСТЯХ тока в защищаемоЙ зоне, оса-
6енно при наличии аперИОДическоЙ состаВЛяющей, может наступить наСЫщение Т1
защиты. При ЭТОМ во ВТОРИЧIiЫХ токах тт появляются паузы, которые MorYT вызвать
.замедление ИЛh отказ защИТЫ, Для 06еспечения надежности и 6ыстродействия эа
щиты в ЭТИХ режимах в схеме предусмотрена дополНите.'1Ьная отсечка
Реле ДЗТ.21 (ДЗТ 23) выполнено трехфазнь{м В четырехмодульной кассете:
три фазных модуля (по числу фаз) и четвертый общий модуль питания и управления
(ста6ИЛИЗ3ТОli питания полупроводниковых цепей, выходное промежуточное реле,
сиrНализаЦШ1 и т. д.).
Однолинейнаf1 структурная схема защиты приведена на рис. 8.11, она солер
жит: промеЖУТ()Чllые автотрансформаторы TLl и Т/Д для выравнивания nторич.
ных токов; нромеЖУТОЧIiые трансформаторы TL3, TL4 и ВЫпрямители VS1, VS2,
через которые формируется тормозной ток ПJIечей защиты, подаваеМЫJ1 к реаrиру
ющему орrаиу РО; ста6илитрон VD, включенный последовательно в тормозную
цепь и обеспечивающий при небольших токах ра6оту защиты 6ез торможения
(рис. 8.12); трансреактор ТА У, к вторичным оомоткам KOToporo ПОДключено через
выпрямитель VS3 реле дифференциальной отсечки
l с ,р КА и uепь торможения от тока второй rаРМОНИRИ;
1\10 фильтр тока второй rармоники ZF и выпрямитель
\\. VS4, через которые подается к ро тормозной ток
'\.с..'9 второй I'армоники; ус:тройстш.l формирования. под
rотаВЛивающие токи смещения, подаваемые в Ро,
l c ,p,тiп пропорциональны тормозным токам.
> .t + .tl
ii "'6 "'6"'6 I
L
,. т "1 . "'
bij : i J
lTopM
Рис. 8.12. Характеристика срабатывания защитЫ
ДЗ1 в зависимости от тормозноrо тока
248
с:(
'"
'"
::;
"
,.,
f3'
о
-
о
rn
'"
.".
'"
ij
u
"
'"
..
'"
"
"
"
"
"
"-
t::
00
u
'"
'"
249
11 I'Ф 15 88 7 IJ8 ХТ2/1а
01 R12* i,
Н2 Н. Rq Н6 RЮ R18 t
Уп11 Н16 нJ!!
19 Н1 УР5 УР6 УТ2 V7'I XT2/qb. рф
1/19 t
VJ11 Rlq J
/IJt08 YJ12 УТ1 Н5" Уп10 Н1. УТ5 &/хоа В,
t
21 О. УТ.
02 Вер
VJ1J УР7 R17 08 ХТ2/2а t
УР8 N V}]q Н15
хтфа Рис. 8.16. Диш'раммы, поясняющие ПРИНЦИП работы реаrирующеrо орrЗН8 реле
+68 ДЗТ 21 при К3 в зоне
5
Рис. 8.14. Схема реаrирующеrо opraHa Эl диФ4'еренциальноrо реле
ПР}lНципиаJlЬН.ая схема фазнorо модуля МРЗД (рис. 8.13) содержит СJlедующие
основные узлы; ра60'lУЮ цепь; упрощенную цепь ТОрМожеIIИ}! ОТ тока второй
rарМQПИКИ; цепь торможения от ТОКОВ в плечах защиты; реаrирующий opraH.
Рабочая цепь СОСТОИТ из траllсреактора ТА V (обмотка w2), выпрямите.'Iьпоrо
моста на диодах VDl VD4 и резисторов Р8, Р9. Обмоточные данные трансреак-
тора и значения сопротивлений резисторов R8, Р9 и рз подобраны так, ЧТО по-
стоянная времени вторичной I!епи трансреЗl(тора составляет 0,06 периода промыш-
ленноЙ частоты Такое знач ние ПОстuянноЙ времени ПО3БОЛИ.'10 улучшить отстройку
от «траНСфОРМПрОJ:l<lIl!II>IX» ТОКОВ ВК.'!lOчепия примерно в 3- 5 раз. В то же время <ше
риодичсская сс.;таьляющая тока К3 в защИщаемой зоне поrЛощается ветвью пзма-
rничивания трансрезктора практически полностью за 0,18 Т (Т постоянная
времени вторичной пспи ТА У). Блаrодаря этому реле не замеДJJяется при синусои
далыiхx токах К3 с апериодической состаВ.'1яющей [10]. К выпр [мителыюму
мосту VD1 VD4 через диод VDб, резисторы R2, R4*, R5*, КtJJJденсатор Сl ПОk
К.1flOчено реле КА с маrнитоуправ.'1яемым Коптакruм. С помощью этих элементов
осуществляется Дl1.ффе}Jснциальш.!я отсечка, обеспечившсщая надежную работу
ЭШЦПТЫ при БU.r1LШНХ (бuлее 40 %) norpelJJHoCТJ1x ТТ,
С помощью Iн:рек.'!ючате.1fЯ SX2 МОЖIIО !Ю.1учить УСТ<.IБКу отсечки 61 ном ,ОТI)
ИЛИ 9/ 1lOM OTll (отклонение не более :t10 %), rде 'IIОМ оТв номинальное Зllа
чение отвеПjJJСНиЯ на трансреаК'i"Oре, ныБИР<iемое 6JIНЗ«ИМ к номиналыiOМУ току
трансформатора или автотрансформатора,
Конденсатор С5, rЮДКJlюченныЙ парал:rельно обмотке w2 трансреактора, пред
Н<'.!::>Начеll ДЛя з[!щиты Р8бочсй цепи от ВЫСОКОЧ<.lстотных помех (при Ч<:lстотах бо.lIее
1000 [ц)
Цепь тормож.енuя от токав второй еармсники состоит из траI1среШ\10ра ТА V
(обмотка (3), резисторon R3, RJO, фильтр;;. второй I'армоники L C2, выпрямпте.1L-
HOro моста На диодах VDlO VD13, СI'JJ<!живаJCщеrо конденсатора С4 и ра:::lде,,1Нтель-
Horo диода VD14.
Существенным недостатком дифференциальных реле, JIСПО.1ЬЗУЮlJl.ПХ ПРEJЩИП
торможения от BTOpoii rармоническоЙ составляющей, является заме,Jление IIX cpa
6аТЫВ<lJIИЯ при К3 в зоне, 'ITv обусловлено понвлением больших ЗН;.JчеI1ПЙ ТОКОВ
От дифференциальной
цепи.
Вер
к усилителю
второй rаРМОl1ИКИ при насыщении ТТ, ДЛЯ устранения указанноrо замедления
в схему цеПИ торможения от второй rармонической составляющей введены стаби.1fН
троны, которые оrраНИЧИВ8ЮТ тормозной сш-нал на уровне, соответстцующем перио
дическому броску намаrничивающеrо тока С, амплитудой 2J HoM ,OTB'
Цепь торможения от токов в плечах защиты состоит из Прuмежуточных транс-
форматоров TLl и TL2, выпрямительных мостов VSl и VS2, диодOR VП6, VD7.
ста6илитронов VD8, VD9, сrлаживающеrо копденсатора С3 и резисторов Rl, RБ J
Rll, R12.
Тормозные характеристики реле наказаны на рис, 8,12, Реrулирова.ние. КОЭф
фициента торможения ПрОИ.:lводится с пОМОIl.l,ью переменноrо резиС'торз R12, Бда-
rодаря наличию стабилитрuнов VD8, VD9 в начальной "аети тормозны}. характе-
ристик имеется rОРИЗОIIтальный участок, Он обеспечивает работу защиты без TOp
можения при тормозных токах, меньших 11IiJM,OTB' или О,61 ком , ОТВ (нзыеня .
переключеllием наКJlаДки SX3) ,
В .::хеме ТОрМОЗlIОЙ цепи ре.ю> предусмотрены I;ЫВОДЫ XT2i6a и ХТ2/7а дл,Я
подключения ОДНОЙ или двух ПРИСТЗВОК дополнительноrо торможения,
Схема реа2uрующеGO opeafla РО диффереНIlИ<lльноrо реле привеДelJа на
рис. 8,14, а прИНцип действия. поясняется диаrраммами на рис, 8.15, Реаrпрующии
opraH состоит из релейпоrо qюрмирователя РФ, элемента зьrдсржки ВремеliИ на
Вuзврат В А (5 МС) и элемента выдержки времени на срабатывание Вер (22 мс),
Релейный фОрМИрОВliТель прямоуrолыIхx импульсов рф выполнен по схеме
усилителя оrраничптеля на транзисторе УТ1, Б элемент ВВ ВХОДЯТ зарядная цепь
R12* C2 и пороrовый opraH, выloлненныый на транзисторах VT2, УТ:] и деЛителе
иапряжения R16, R17, В элемент Вс;р ВХОДят зарядная цепь R12* C2 и nop.oro-
вый opraH на транзисторах УТ4, УТ5 и ДеЛитеJJе напряжения R16, R17.
РеrУ:IИРОВaI;ие тока r.рабатывапия РФ н, следовательно, тока срабатывания
аащиты IIрИ отсутствии тормuжения производится с помощью резистора R13, под-
КЛЮ<Jенноro К выводам 17 и 1 РО (см, рис. 8,13),
Для получения ре.лейной характеристики РО в ero схему введена цепь поло-
жительной обратнои связи, дейсТВующаft на уве.тIичение УСТ<lВКИ элемеНТе Вв, Уве-
Личение уставки элеМf:н.rв B D посде срабатыьышя РО позволяет улучшить Р<lботу
реле при токах КВ с апериодическоЙ состаЫiяющей В первом периоде после воз-
НИКновения К3 стен?;нь наСЫщениf' ТТ значительно меньше, чем во ВТОрОМ периоде,
и Длительность пауз на задаНIIОМ уровне измерения также меньше, Поэтому РО.
сработав в первом периоде, будет удерживаться в последующю: блаrодаРfJ увеличе.
НИЮ уставки по длительности паузы. Положительная обратная СВЯЗЬ в РО ocy
щеСтвляется подключением диода VD7 между выходом РО и средней точкоЙ дели-
теля R6, R7. К этой же точке ПОДключено зарядное сопротивление R5 элемента ВВ'
Б нормальном режиме и режнме внешнеrо К3 ток на выходе РО мал, H
этому сиrнал на bЫ.н:д€ релеfiноrо формирователя прямоуrольньrх импульсов РФ
(рис. 8,16) Р<:lвен нулю, Сиrналы на выходе орта1l08 ВВ и Вер также равиы нулю.
251
От 8bIXOaHOZO ораа.на.
Рис, 8,15. Структурная CXCil13 f'еi]rJ!рующеrо opral!a
250
ХТI
C ,
.......,-<
......,-<
--4<
I
--4<
I
----t<
----+
I
I
I
1
c "
r
5
1
'9
17
16
I
I I
I 1
I
11i
2а
3а
+68
r
I
I
1
1
I
l
ХТ2
r ' 1а
1
I 12а
I
I 13а
L J
...- КLЧ.1
...- КLЧ.2
...- КИ3
...- КИЧ
252
V1J1
VlJ2
VTI
VT2
VlJ3
VT3
RI
R2
8
ки
VlJЧ
VlJ5
VlJб
ОВ
1 y.:..u,!!, J
13B
,..+6В.......
VlJб.1
VlJ5
08
VM
""""" ,
13B I
VlJl I
I
I
I
J
VlJб.2
R2
СI
RЧ
VlJ 7. 2 VlJl1
КИ.l VlJ8.1 R5
С2" 5
Rб КLЧ
KL2.1 VlJ8.2
С3 11 5
R7
КЦl VlJ9.1
cq" 5
R8
31
Rl
При ЭТОМ транзисТОр VT 1 открыт, конденсатор С/заряжен, транзисторы VT2
}I: VT3 открыты, КОlJдепсатор С2 ра рЯЖен, транзисторы VT4 и VT5 ОТКрЫТЫ.
Сиrнал на выходе РО равен нулю.
При появлении на входе РО СИНУСQидальноrо тока, выпрямленноrо по схеме
двухпuлуперИQдноrо выпрямления и превышающеrо ТОК сра6атывания РФ, тран-
зистор VTl НЗ'lИнает периодически закрываться и открываться (рис. 8.14). При
закрывании траlJзистора VTJ конденсатор Сl разряжается через ДИОД VD6 и
резистор R4, транзисторы VT2 и УТ3 закрываются и конденсатор С2 ПЭ'!ИН3ef
заряжаться.
При последующем открывании VTl диод VD6 закрывается и конденсатор Сl
заряжается через резистор R5*. Если длительность OTKpblTorQ состояния траlJЗИ
стара УТl (длительность пауз) велика, то конденсатор Сl успевает зарядиться до
напряжения, paBHoro опорному; транзисторы VT2 и VT3 открываются на время,
достаточное для полнorо разряда конденсатора С2 (O,25 0, 75 мс). При этом траВ.
зисторы УТ4 и VT5 остаются открытыми и сиrнал на выходе РО равен нулю.
При увеличении тока на входе РФ до зна'lения, превышающеrо ток сраба
тывания реле, Длительность OTKpblToro состояния VTl уменьшается и KOHдeHca
тор Сl не успевает зарядиться до напряжения, paBHoro опорному. Транзисторы VT2
}I УТ3 в этом случае остаются закрытыми и конденсатор С2 заряжается до напря-
жения, достаточноrо д.IJЯ выхода транзисторов VT4 и УТ5 из насыщения. При
ЭТОМ снижается потенциал ВЫХода РО, диод VD7 закрывается и потенциал cpeд
ней точки делителя R6, R7 СНижается. Это приводит К увеличению времени заряда
конденсатора Сl до значения, при котором напряжение станет равным опорному,
т. е. к изменению уставки элемента В й . Поэтому транзистор VT2 продолжает
оставаться закрытым (проявление релейной характеристики РО), а транзисторы VT4
и УТ5 переходят в режим отсечки. На выходе РО появляется сиrнал, равный 1.
ДЛя повышения помехоустойчивости реле при появлении высокочаСТОТJlОЙ
помехи в схеме РО установлен конденсатор С3, создающий задержку на срабаты-
вание РФ около 0,4 МС.
Модуль питания. Схема модуля питания (МПУ) защиты (рис. 8.17) содержит
следующие узлы: усилитель, выполненныи на транзисторах VT 1 и VT2; параме.
трический стабилизатор питания, выполненный на стабилитронах VD1 VD,5.
Диоде VD6.1 и резисторах Rl R4; выходное реле защитЫ.
Усилитель имеет на входе схему ИЛИ на диодах VD1 VD3 и служит для
связи выходов РО дифференциальных реле каждой фазы С промежуточным реле KLl
(repKoH). Дифференциальные отсечки (см. выше) также действуют через реле KLl.
Контакт промежуточноrо реле KL1.1 находится в цепи обмотки выходноrо
промежуточноrо реле KL4. Искроrасящнй контур R6 C2 и диодЫ VD7.1 и VD7.2
улучшают условия переключения rерметизироваНilоrо контакта.
В схеме параметрическоrо стабилизатора питания ста6ШIИТРОНЫ VD1 VD3
и ДИОд VD6.1 служат дЛЯ некOiОрОЙ компенсации разброса напряжений стабилиw
зации стабилитроноь VD4 и VD5 соответственно. НОМИНi:lльные напряжения пи.
тания полупроводниковых цепей 13 и + 6 В.
Диод VD6.2 защищает полупроводниковые приборы от повреждения при ПQw
ДаЧЕ НI: МЛУ I18ПJ.!яжения обратной полярности. Конденсатор Сl служит для лре.
дотвр.аШСНЕЯ влияни", помех по цепям питания На реаrирующие opraHbl реле.
В <:ЦМI; МПУ защИТЫ ДЗТ.21 предусмотрены вывод ХТ1/9с, позволяющий под-
КЛЮ t !d1Ъ пщ:леДовательно с обмоткои реле KL4 указательное реле PY.21, и вывод
XTIIOa, ПозВоляющий при необходимости подключать дополнительное выходное
нромежуточное реле.
Защита Д3Т-23 имеет несколько отличающуюся схему МПУ и пофазный выход.
ХТ1
.---t<" 8Ь
........к Оа
I 19а
I I
I 1
(I ЧЬ
(: Ob
I I ..L
15Ь
1 19Ь
(I
I 11с
.......+{ ( ; '
I I ZC
Iзс
; (,
----+ 1 Чс
.........t« 15с
...-+ ; : бс
(1 7c
...-+ ( : 8с
........i..< 9с
L
Рис. 8.17. Cxello!a МОДУЛЯ питания защитЫ ДЗТ.21
R3
8.8. ТОКОВАЯ ОТСЕЧКА
Как правило, иа траисформаторах (автотраисформато-
рах) мощностью меиее 6300 кВ .А, работающнх одииочио, н транс-
форматорах (автотраисформаторах) мощностью меиее 4000 кВ. А,
работающих параллельно, вместо сложи ой дифференциальной защнты
устанавливается токовая отсечка. Действие токовой отсечки транс-
253
форматора (автотрансформатора) основано на том же прннципе,
что н токовой отсечки лииий, рассмотрениой в 6.9.
Ток срабатываиия отсечки выбирают таким, чтобы оиа ие рабо
тала при КЗ за трансформатором, по формуле
lK. тах
I cp kHk cx К} ' (8.19)
rде 1" тах максимальный ток КЗ, проходящий через траисфор
матор (автотрансформатор) при КЗ за ним; k H коэффициеит
надежности отстройки, равный 1,3 1,4 для реле типа PT 40, деЙ
ствующих через промежуточиые реле; 1,5 1,6 для реле РТ.80.
Чувствительиость отсечки характеризуется коэффициентом чув
ствительности
k /ю k " ( 8.20 )
'1 IcpKI'
rде I Hl ток при КЗ на вводах трансформатора (автотраlJсформа
тора) со стороны источника питания. Коэффициеит чувствительности
должеи быть не менее двух.
8.4. rАЗОВАЯ ЗАЩИТА
Область применения, принцип действия и устройство
rазовых реле. rазовая защита устанавливается иа трансформаторах,
автотрансформаторах н реакторах с масляиым охлаждеиием, имею.
щих расширители.
Применеиие rазовой защиты является обязательным на rpaHc
форматорах (автотрансформаторах) мощностью 63ООкВ,д и более,
а также на трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью
1000 4000 кВ .Д, не имеющих диффереициальиой З'ЩИТbI яли от.
сечки и если максимальная токовая защита имеет выдержку времени
1 с и более. На траисформаторах мощностью 1000 40.00 кв.д
применение rазовой защиты прl1 иаличин друrой быстродействую.
щей защиты допускается, но не ЯВ.lяется обяззтеJiЬНЫМ. Применение
rаЗО80Й защиты яВляется обязательным также на внутрицеховых
трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 630 кв.д и
бо.тес иезависимо от наличия друrих быстродействуюцнх защит [27 J.
Действие rазоВОЙ защиты OCH н а ТОМ, ЧТО всяки е, даже
н€зиачитель 1 le повреждения, а также ПОЕышенные иаrРевы ВНУ1Р И
б ? ка т р ансформатора автотрансформатора) ВЫЗЫВШОт разло>""Ш! е
м.<:!..<:'Jl.L!f орrан й изоляции , что СОIlровождается j1E!)lелени ем
...;..... Интенсивность rазоо Ь разования и хиr-.шческий состаВ rаза
8ависят от характера и размеров повреждения. Поэтому защита
выполняется так, чтобы при Jlенном ии под_ я
ЦJltдупредительный сиrнал.. а при б урном .rа900БJ?аЗ О R:Н--1 Ы I1 , ЧТО
имеет место при коротких замыканиях, происходило отключение
ПОВ.Q.е'!' i\еИ IJQ[()..,ТР а .<jJ рматО] д-.(автотрансформатора). Кроме Toro.
rазовая защита деиствуеl на сиrнал и иа ОТКJ1ючение или только 1:ul
сиrнал при опасном пониженн и уровня масла в баке тра нсформа
тора или автотрансформатора.
254
J
Рис. 8.18. Установка rазовоrо реле па трансформа
торе:
1 rазовое реле; 2 кран; 8 подкладки для созда-
ННЯ иеобходвмоrо уклона крышки трансформатора (aB
тотрансформатора)
rазовая защита является универсальной и наиболее чувстви-
тельной защитой трансформаторов (автотр,нсформаторов) от виут-
р енних ПОВРеждений . Оиа реаrирует на 'fакие опасные повреждеНlifi,
как замыкания между витками обмоток, на KO'iuPbl€ не реаrируют
друrие внды защит из за недостаточноrо значеИИfi тока при это,",
виде повреждения.
rазовая защита осуществляется € помощью специальных ra80-
вых реле. которые подразделяются на п о п л а в к о вые. л 0 -
р g (' т н ы е и чаш е ч н ы е,
rазовое реле представляет собой метьллический 02".Y2', вре-
заиный в маслопровод между баком трансформатора (автотрансфор
матора) и расширителем, как показано иа рис. 8.18. Реле заполненО
маслом, I(ожух реле имее1 смотровое стекло со шкаJlОЙ, с помощью
которой определяется объем скопившеrося в реле rаза. На крышке
rазовоrо реле имеется краник для выпуска воздуха и взятия пробы
i'аза для eI'o анализа, а также расположены зажимы Д?IЯ подклю-
Чеиия кабеля к I{OHTaKTaM, находящимся внутри кожуха. У поплав-
ковых реле внутри кожуха укреплены на шариирах два поплавка,
r.редставляющих собой полые металлические цилиндры (или пласт
массовые шарики). На rnmЛавках укреплены ртутные контакты,
соединеииые с выводнhIМИ зажимами на крышке реле.
Ртутный контакт представляет собой стеклянную зэпаянную
колбочку с впаяниыми в ее верхнюю часть двумя контактами. Кол-
бочка содержит небольшое количество ртути, которая при опреде
ленном положении колбочки замыкает между собой оба контакта,
Чем создае'l'СЯ цепь чере8 реле.
,,'.Конструкция наиболее распр6странениоrо ra80Boro реле типа
f1r..22 показзна на рис. 8.19, Веnхний П ОПЛЙR()к является сиrиал ь-
ИЬDd элемеитом ::; 1П1.r'Т'hl . Нормально, коrда реле полиостью запол-
нено маслuм, поплавок всплыва т и ero коитакт при этом разомкнут.
прн медленном rазообразоваиии rазы, поднимающиеся к расшири-
,_.телю, постепенно заполняют верхнюю час ь реле и вытесняют масло.
255
Рис. 8.19. Устройство по-
плавковоrо rаЗОБОro реле
типа пr 22
8
6
5
13
12
J
Z
7 8
о
Рис. 8.20. Устройство лопаетноrо rаЗОБоrо
реле фирмы AEG Union:
J кожух; 2 коробка зажимов; 3 сИrналь.
ВЫЙ поплавок; 4 ОТключающИЙ поплавок; 5
Лопасть; б ртутные контакты; 7 стержень
длл опробования Qтключающеrо элемента; 8
краН; 9 зажимы; /0 пробка: 1/ экран;
12 пробка; ]3 экраН
Рис. 8.21. Устройство отключающе
ro элемента rазовоrо реле чашеч.
Horo ТН па
С lJ ()Н !!,!<",II!!", асла
B реле поплаJ39J:{, 9пускаясь.
ПО f>рачиваеТСЯ--'на своей оси,
БслеДСТВИ IJ !".Q. . J:IDОJ:! ОДИТ заМЫ .Ц!Ш.I;.. :ry:ru. рIХ КОllтактов цепи
Пред упредиТелЬНой .<.......ttI. fНя пи аI.I ИИ. При дальнейшем медленном
rазоо б разовании реле не может подействовать на отключение,
так как ОНО заполняется rазом ЛИШЬ до верхней кромки OTBep
стия маслопровода, после чеrо rазы будут выходить в pac
шнритель. Аиалоrичио работает сиrнальный элемент и при
жении овня масла в еле по друrим причинам, напрнмер a
у т ч ки масла нз ака транс орматора или понижения температуры.
Нн ?Кний поплаво к, расположенныи П рОIИJj uшерстиЯ"'"'маСЛО ПрQ
вода , я вляется отключающим элементом реле . l1 ри БY..QН()М rаз оо("
р азовании вследствие п овышения д авления в баке трансформа ТОРJ
(автотрансформатора) Во зникает сильный поток масла и rа за в рас.
ш нритель через rазовое реле . При скорости движення потока r аз ",
и масла U.b м / с нижнии поплавок, находящийся на пути двнженн;;
потока, о оки ывается и поисх о дит замыкание ero рт тных коп
Taj(TOB в ц е п и от клю чения. Блаrодаря тому, что при в трансфор-
маторе (автотрансформаторе) сразу возннкает бурное rазообразова
ние, rазовая защита производит отключение с f:I, большим Bper c
нем О, 1 0,3 с . Отключающий элемент работает так же при боль
шо !>' понижении уровня масла B_ yce реле.
у лопастных реле сиrнальный элемент выполняется так же,
как у поплавковых, а отключающий состоит из поплавка и пово-
ротной лопасти, механически связанных с общим ртутным контактом,
действующим На отключение.
Пример лопастноrо реле приведен на рис. 8.20. Лопасть 5 рас-
положеНа протнв входноrо отверстия реле со стороны бака транс-
форматора (автотрансформатора) и действует так же, как поплавок
у реле пr.22. Для реrулирования скорости срабатывания в преде-
лах 0,5 1,5 м/с предусмотрена возможность изменения площади
лопасти, на которую воздействует поток rазов и масла. ОтключающиЙ
256
поплавок 4 защищен от потока масла и rазов экраном 11 и поэтому
срабатывает только при понижении уровня масла. Если действие
на отключение нри пониженни уровня масла не требуется, то оно
может быть выведено BB pTЫBaHHeM пробки 12.
У чашечных реле вместо поплавков используются открытые
металлические чашки и вместо ртутных контактов обычные открытые
контакты, работающие иепосредственно в масле. Принцип действия
отключающеrо элемента чаIIIечнOI О реле показан на рис. 8.21. От-
крытая чашка 1 с ушком 2 может поворачиваться на оси 3. С чашкой
связана колодка 4, на которой укреплены подвижный контактный
мостик 5, лопасть б и пластина 7, сцепленная с нижним концом пру
жины 8. Верхний конец пружины 8 и неподвижные контакты 9
укреплены на неподвижноЙ части rазоВоrО реле. Снrнальный и
отключающий элементы помещены в корпус 10 (такой же, как у ra-
зовоrо реле тнпа пr 22). Сиrнальный элемент выполнен аналоrичио,
но чашка не имеет лопасти.
Нормально, коrда корпус реле полностью заполнен маслом,
верхняя и нижняя чаш