ОМИКРОН ОМИКРОН ОМИКРОН
Система Orphus
Релейная защита воздушных линий 110-220 кВ типа ЭПЗ-1636 [25] Расчет уставок устройств релейной защиты [24] ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА [18] Максимальная токовая защита [14] Проверка релейной защиты [13] Дифференциальная защита линий [12] Защита синхронных генераторов [12] Измерительные трансформаторы [10] Принципы построения измерительных и логических органов релейной защиты на полупроводниковой и интегральной базе [10] Токовая направленная защита [9] Защита электродвигателей [9] Реле [9] Защита от однофазных замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью [8] Правила выполнения схем РЗА [8] Проверка защиты первичным током нагрузки и рабочим напряжением [8] Высокочастотные защиты [7] Защита воздушных и кабельных линий электропередачи [7] Защита трансформаторов и автотрансформаторов [7] Защита предохранителями и автоматическими выключателями [7] Защита от коротких замыканий на землю в сети с глухозаземленной нейтралью [6] Векторные диаграммы. Короткие замыкания в электрических системах [6] Действие релейной защиты при качаниях [6] Аппаратура для проверки релейной защиты [5] Защита шин [3] Особенности защиты линий и трансформаторов, подключенных к линиям без выключателей на стороне высшего напряжения [3] Оперативный ток [3] Общие сведения [3] Управление выключателями [2]

ТИПОВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИО

Изучение принципов выполнения схем различных видов ИО (реле) следует начать с рассмотрения отдельных типовых схем функциональных элементов, с помощью которых реализуются описанные выше функции структурных частей ИО, поскольку из этих элементов компонуются схемы измерительных органов полупроводниковых РЗ. К таким элементам относятся промежуточные преобразователи тока и напряжения, частотные фильтры, выпрямители, сумматоры напряжений, схемы сравнения и ряд других элементов, построенных в большинстве случаев на ИМС [40, 45, 53].

Функциональные элементы воспринимающей части ИО. В качестве функциональных элементов этой части используются преобразователи тока, напряжения и выпрямители.




Преобразователи тока. Одной из функций воспринимающей части является преобразование входного тока в пропорциональное ему напряжение. Эта операция, наряду с другими, отмеченными выше функциями воспринимающей части, выполняется посредством промежуточных трансформаторов тока (ПТТ) или трансреакторов (ПТР), которые наиболее просто исключают непосредственную гальваническую связь ИО с внешними цепями переменного тока.

Промежуточные трансформаторы тока (рис.2.39, а). В первичные обмотки w1 ПТТ подводится ток IP от измерительного ТТ (IAIB) защищаемого объекта; вторичная обмотка w2 замыкается на активное сопротивление резистора R, с зажимов которого снимается выходное напряжение U2 = I2R. Выразив с помощью коэффициента трансформации kПТТ = w2/w1 ток I2 через I1получим, что выходное напряжение ПТТ

                                                                                (2.21)

Коэффициент kПР = kПТТ является коэффициентом преобразования тока I1 в напряжение UПТТ - Как следует из (2.21), он равен

Выражение (2.21) показывает, что выходное напряжение пропорционально входному току I1 = IPпри условии, чтоkПР – постоянная величина. Для выполнения этого условия ПТТ должен работать в линейной части характеристики I2 = f(IP) (рис.2.39, б). Изменяя значения w1 w2 или сопротивления R, можно изменять значение kПР.

В конструкции ПТТ предусматривается экран (показан пунктиром). Экран выполняется в виде дополнительной однослойной обмотки, расположенной между первичной и вторичной обмотками ПТТ. Экран защищает питающиеся от вторичной обмотки элементы от высокочастотных помех, появляющихся по разным причинам в цепях w1 и w2 ПТТ. Высокочастотные токи (помехи), проходя через емкость С между витками первичной w1 и вторичной w2 обмоток и экраном, замыкаются через последний на нулевую шинку, для этого один конец экрана Э должен быть обязательно связан с нулевой шинкой ("землей"). При таком включении емкость С со стороны экрана будет иметь нулевой потенциал, что надежно препятствует прохождению через нее токов помех, появившихся на первичной обмотке ПТТ.

Промежуточный трансреактор (ПТР) (рис.2.39, в) представляет собой трансформатор с воздушным зазором в магнитопроводе. Как и ПТТ, он выполняет все функции воспринимающей части ИО. Первичная обмоткаw1 трансреактора включается последовательно во вторичную цепь измерительного ТТ. Вторичная обмотка w2 ПТР замыкается на большое сопротивление нагрузки ZH и практически работает в разомкнутом режиме, поэтому можно считать, что магнитный поток ФПТР создается только МДС первичной обмотки I1w1. Тогда поток ФПТР = I1w1/RMI1.

Магнитный поток ФПТР индуцирует во вторичной обмотке ПТР ЭДС E2, действующее значение которой определяется по известному выражению

                                                                                    (2.22)

Пренебрегая падением напряжения в X и R вторичной обмотки, получаем, что выходное напряжение трансреактора U2E2 и совпадает с ним по фазе.

Из (2.22) следует, что Е2, а значит, и U2 пропорциональны первичному току IP, который является контролируемым током защищаемого объекта, т.е. выходное напряжение ПТР U2 = Е2 = kПТРIP здесь kПТР является коэффициентом преобразования входного тока IP в выходное напряжение U2. Векторная диаграмма рассматриваемых величин показана на рис.2.39, г. Согласно закону индукции, на диаграмме векторы Е2 и U2 изображены отстающими по фазе от потока Ф1 , а следовательно, и от I1 на 90°. В комплексной форме зависимость

                                                                                                (2.22а)

Благодаря наличию воздушного зазора δ магнитное сопротивление RM магнитопровода трансреактора имеет повышенное значение. Это уменьшает магнитный поток ФПТР и ограничивает насыщение магнитопровода.

При отсутствии насыщения коэффициент kПР в выражении (2.22) постоянен и, как следствие этого, зависимость U2(E2) от IP имеет линейный характер (рис.2.39, б).

С учетом того, что ток I1 сдвинут относительно U2 на 90°, величина kПР может рассматриваться как некоторое реактивное сопротивление X в цепи первичного тока IP или как сопротивление взаимоиндукции М между первичной и вторичной обмотками трансреактора.

Промежуточный трансформатор напряжения ПТН (рис.2.39, д) – обычно понижающий входное напряжение. К первичной обмотке ПТН подается напряжение U1, снимаемое с ТН защищаемого объекта. Вторичная обмотка ПТН замкнута на нагрузку с сопротивлением RH, значительно превышающим его внутреннее сопротивление: RH>> RПTH.

Это позволяет с некоторым приближением считать, что ПТН работает в режиме холостого хода. В этом режиме коэффициент трансформации ПТН kПТН = U2/U1 = w2/w1, следовательно, напряжение

                                                                                               (2.23)

С учетом (2.23) коэффициент преобразования выбирается из условия получения напряжения U2, допустимого для полупроводниковых элементов.

Для изменения уставки срабатывания предусматривается ступенчатое регулированиеkПТН изменением числа витков w2, возможно регулирование с помощью делителя напряжения по рис.2.39, д.

В конструкции ПТН предусматривается экран для тех же целей, что и в предыдущих схемах.

Преобразователи переменного напряжения в постоянное (выпрямленное). В ИО, построенных на сравнении выпрямленных токов и (или) напряжений, функция выпрямления осуществляется в воспринимающей части (после преобразования IP и UР с помощью рассмотренных выше ПТТ, ПТР, ПТН). При этом в составе этой части появляются дополнительные функциональные элементы: выпрямитель и сглаживающее устройство.



Выпрямители. Наиболее распространенной схемой выпрямителя, широко применяемой в релейной технике, является двухполупериодная мостовая схема, собранная на полупроводниковых диодах VD (рис.2.40, а). Двухполупериодные выпрямители применяются в воспринимающей и преобразующей частях ИО, использующих для формирования из входных синусоидальных токов и напряжений сравниваемых величин.

В положительный полупериод переменный ток i = Imsinwt, показанный стрелкой с одним штрихом, проходит через реле по двум открытым для положительного тока диодам 1 и 3, при этом диоды 2 и 4 закрыты. В отрицательный полупериод ток i (стрелка с двумя штрихами) проходит в реле через диоды 2 и 4, которые в этом случае открываются, а диоды 1 и 3 закрываются.

Таким образом, после выпрямителя ток идет через реле все время в одном направлении как в положительный, так и в отрицательный полупериод переменного тока. Кривая выпрямленного тока имеет пульсирующий характер (рис.2.40, в), изменяясь от нуля до максимума, но в отличие от кривой переменного тока она сохраняет постоянный знак. Выпрямленный ток можно представить как сумму постоянной составляющей Id, равной среднему за период значению выпрямленного тока, и переменной составляющей Id~, или I100, являющейся синусоидальной функцией с частотой 100 Гц (рис.2.40, г):



Постоянная составляющая выпрямленного тока

                                                                            (2.24)

где Im – амплитуда выпрямляемого тока i = Imsinwt; ICPi – среднее значение выпрямленного тока.

Переменная составляющая

                                                                           (2.24a)

Из (2.24) следует, что постоянная составляющая Id пропорциональна максимальному значению выпрямленного тока Im и может поэтому рассматриваться как модуль его вектора.

Разложение выпрямленного тока на составляющие осуществляется с помощью ряда Фурье, согласно которому выпрямленный ток состоит из постоянной слагающей и гармонических составляющих с нарастающей частотой и убывающими амплитудами.

При двухполупериодном выпрямлении синусоидального тока переменные составляющие ряда Фурье состоят только из четных гармоник:



Составляющими 4-й и более высоких гармоник пренебрегают и считают, что переменная слагающая выпрямленного тока состоит в основном из 2-й гармоники с амплитудой, равной

, частотой f2 = 2f1, = 100 Гц.

Если пульсация выпрямленного тока недопустима, то ее необходимо устранять (точнее, уменьшать), для чего применяется устройство, сглаживающее пульсацию.




Устройство для сглаживания пульсации тока ограничивает попадание переменных составляющих тока в реле. Подобные устройства показаны на рис.2.41.

В схеме на рис.2.41, а последовательно с обмоткой реле KL включен дроссельL, индуктивное сопротивление которого XL = wL = 2 πfL = 2 π • 50L значительно для переменной составляющей с f2 = 100 Гц и равно нулю для постоянного тока.

В схеме на рис.2.41, б обмотка реле KL зашунтирована конденсатором С с сопротивлением ХC = 1/wС = 1/2 πfС. Большая часть переменной составляющей выпрямленного тока, для которой ХC мало, замыкается через конденсатор С, минуя реле. Для постоянной составляющей конденсатор является бесконечно большим сопротивлением, и поэтому она полностью замыкается через обмотку реле. Такое реле реагирует на среднее значение тока.

В схеме на рис.2.41, в для сглаживания применен контур LC, настроенный в резонанс на частоту 2-й гармоники 100 Гц, преобладающей в выпрямленном токе. Такой фильтр свободно пропускает постоянную составляющую через индуктивность L и представляет большое сопротивление для переменной составляющей. Схемы на рис.2.41, а и б дают наилучший результат для источников переменного тока с малым сопротивлением по отношению к нагрузкам (реле KL); схема на рис.2.41, в более эффективна для источников с большим по отношению к нагрузке сопротивлением.

Наиболее распространенным является сглаживание с помощью контура RC по схеме на рис.2.41, г.

Изучение функциональных элементов формирующих и сравнивающих частей следует начать с рассмотрения типовых ИМС, на базе которых построены элементы указанных структурных частей.

 

24 Август, 2011              5130              ]]>Печать]]>
0 / 0 ( Нет оценки )

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Dвa pлюs тpi ? (цифрой)

Вверх страницы