Курсовая работа: Релейная защита
В зависимости от входного параметра реле их можно разделить на реле тока, напряжения, мощности, частоты и т. д. При этом реле может реагировать не только на изменение той или иной величины, но и на разность величин (дифференциальное реле), на изменение знака или скорость изменения входной величины.
По принципу воздействия на управляемую цепь реле делятся на контактные и бесконтактные.
По принципу работы электрические реле подразделяются на электромагнитные, индукционные, электродинамические, магнитоэлектрические и тепловые.
З. КОНСТРУКЦИЯ ВТОРИЧНЫХ РЕЛЕ
Основными частями реле, работающих на электромагнитном принципе, являются катушка, подвижной стальной сердечник и контакты.
Устройство электромагнитных реле максимального тока серии ЭТ-520 показано на рис. 2. Магнитный поток, создаваемый катушками 1 в неподвижном магнитопроводе, пронизывает Z-образный поворотный стальной якорь 3. Под действием потока якорь стремится повернуться, но этому противодействует укрепленная на той же оси, что и якорь, спиральная пружина 4. При определенном токе сила, действующая на якорь, преодолевает противодействие пружины. Якорь поворачивается, и контактный мостик 5 замыкает неподвижные контакты 6, чем обеспечивает подачу импульса на отключение выключателя. При уменьшении тока до определенной величины якорь под действием пружины 4 возвращается в исходное положение. Установка реле на определенный ток срабатывания регулируется путем перестановки по шкале 8 рычага 7, действующего на спиральную пружину. Аналогично устроены реле последних выпусков (напряжения типа РН-50 и тока типа РТ-50). Конструкция реле указанных типов отличается диапазоном установок, количеством и исполнением контактов. Выдержка времени, необходимая для обеспечения избирательной работы в схемах защиты, достигается при помощи различных реле времени.
Рис. 2. Эскиз электромагнитного реле ЭТ-520
Рис. 3. Схематическое устройство индукционного реле ИТ-80 а — вид реле с лицевой стороны; б — вид реле сверху
Индукционное реле. Индукционными называются реле, работающие по принципу взаимодействия переменных магнитных потоков с токами, которые они индуцируют в подвижной части реле (обычно диск). Поэтому индукционные реле могут работать только на переменном токе. Схема устройства индукционного реле показана на рис. VII-3.
Основными элементами этого реле являются неподвижная магнитная система / с обмоткой 2, подвижный алюминиевый диск 3, укрепленный на оси 5, и механизм выдержки времени (9, 10). Необходимые для получения вращающего момента диска два магнитных потока, сдвинутых пространственно и по фазе, создаются здесь благодаря расщепленным полюсам электромагнита, частично охваченных короткозамкнутыми витками 4 в виде медных колец. Взаимодействие магнитных потоков с токами, индуктируемыми в диске, создает момент, под действием которого диск вращается. При токе в обмотке реле, превосходящем ток срабатывания реле, происходит смещение оси диска и сцепление зубчатого сегмента 10 с червяком 9, укрепленным на той же оси. Под действием вращающегося червяка сегмент 10 перемещается, и в результате происходит замыкание контактов 12. Торможение диска осуществляется магнитным полем постоянного магнита 13, охватывающим диск.
Чем больше ток в обмотке реле, чем быстрее вращается диск с червяком, тем быстрее сегмент проходит путь, необходимый для срабатывания реле. Этим обеспечивается зависимость времени срабатывания реле от величины тока в обмотке реле.
Кроме индукционного элемента, представленного на рис. VII-3, реле ИТ-80 имеет и электромагнитный элемент (не указанный на рисунке), обеспечивающий мгновенное срабатывание реле при больших токах.
Другие системы устройства реле, в частности электродинамические и магнитоэлектрические, получили в релейной защите незначительное распространение.
4. ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
Для защиты от междуфазных коротких замыканий широко применяют максимальные токовые защиты, а также токовые отсечки. Их используют также для защиты от однофазных замыканий на землю.
Максимальная токовая защита. Максимальной токовойназывают защиту, действующую в случаях, когда ток в защищаемой цепи превышает величину, равную максимальному рабочему току этой цепи. Эта защита является наиболее надежной, дешевой и простой по выполнению. Ее применяют для защиты кабельных и воздушных линий при одностороннем их питании, генераторов, трансформаторов, высоковольтных электродвигателей.
Максимальная токовая защита относится к защитам с выдержкой времени. Ее обычно выполняют при помощи электромагнитных реле максимального тока и реле времени.
На рис. 4,a показана принципиальная схема максимальной защиты, выполненной при помощи электромагнитного реле максимального тока 1 и реле времени 2.
В нормальном режиме работы защищаемого звена контакты реле 1 и 2 разомкнуты.
При увеличении тока в обмотке реле / до определенного значения /с з (ток срабатывания защиты), оно срабатывает и замыкает своими контактами цепь обмотки реле времени, которое приходит в действие и через заданную выдержку времени замыкает контактами цепь отключающей катушки 4 привода выключателя; выключатель отключается.
В схеме предусмотрена оперативная цепь постоянного тока, заблокированная через блок-контакты 5 привода выключателя. При отсутствии блок-контактов контакты реле 2 при размыкании отключили бы ток, в отключающей катушке привода, вследствие чего они могли бы быть повреждены (из-за недостаточной мощности на размыкание).
Время действия t3 зависит от времени срабатывания реле 2 и не зависит от величины тока к. з. в обмотке токового реле /, поэтому такую защиту называют защитой с независимой выдержкой времени (рис. 4,б).
На схеме рис.4,a показано также указательное реле 3, являющееся вспомогательным и служащее для сигнализации срабатывания реле.
Рис. 4. Максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени а — принципиальная однолинейная схема, б— характеристика
В радиальных сетях с односторонним питанием максимальную токовую защиту включают с питающей стороны каждой линии. При этом для обеспечения селективности отключения выдержку времени защиты подбирают по ступенчатому принципу, согласно которому у каждой последующей защиты, считая по направлению к источнику питания, выдержку времени принимают на ступень времени больше, чем у предыдущей защиты.
Рассмотрим пример защиты от однофазного короткого замыкания на землю кабельных линий в сети напряжением 6—10 кВ с заземленной нейтралью. На рис. 5,a приведен эскиз применяемого для такой защиты специального трансформатора тока типа ТЗ, а на рис.5,б — схема действия защиты. Действие защиты основано на том, что в нормальном режиме суммарный поток, создаваемый трехфазной системой токов в жилах кабеля, равен нулю. При замыкании на землю одной из фаз кабеля симметрия токов нарушается и возникает магнитный поток, который наведет э. д. с. в обмотке трансформатора тока ТЗ и в цепи реле Т появится ток. Реле срабатывает и дает сигнал о наличии повреждения в данной кабельной линии.
Рис. 5. Защита от замыканий на землю в кабельных сетях а — установка трансформаторов тока типа ТЗ; б — схема действия защиты; 1 — магнитопровод; 2 — кабель; 3 — обмотка
5. Проверка, ремонт и наладка реле