ОМИКРОН ОМИКРОН ОМИКРОН
Система Orphus

РНТ 565 - реле дифференциальное

РНТ 565 - реле дифференциальное

1. Технические характеристики реле с улучшенной отстройкой от апериодической составляющей серии РНТ-565
2. Описание конструкции РНТ и ДЗТ
3. Основные понятия о реле РНТ и ДЗТ
4. Принцип действия реле РНТ
5. Увеличение м.д.с. срабатывания дифференциального реле
6. Реле РНТ с плавной регулировкой параметров
7. Схемы дифференциальных защит повышенной чувствительности
8. Общая методика выбора уставок
9. Особенности выбора уставок с реле PHT
10. Объем испытания и рекомендации по наладке
11. Схемы, применяемые для наладки и проверки реле
12. Некоторые схемы, применяемые при лабораторных исследованиях
13. Описание, проверка и наладка реле с улучшенной отстройкой от апериодической составляющей серии РНТ-560 РНТ-565, 566, 566/2, 567, 567/2
14. Нормы времени и объем работ при техническом обслуживании реле дифференциальные РНТ-562 - РНТ-567, ДЗТ-1(2), ДЗТ-11 - ДЗТ-14, ДЗТ-21(23), МЗТ-11

3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

         Дифференциальные защиты, использующие реле типа РНТ и ДЗТ , выполняются по схеме с циркулирующими токами. Для этого вторичные обмотки одноименных фаз трансформаторов тока, установленных по концам защищаемого элемента, включаются параллельно реле (принимаем, что начало обмотки у каждого трансформатора тока расположено на удаленном от защищаемого элемента конце, рис. 2). Полярность включения вторичных обмоток трансформаторов тока выбирается такой, чтобы при нормальном режиме работы и при коротких замыканиях вне зоны, ограниченной трансформаторами тока, по реле протекала геометрическая разность вторичных токов. При этом по вспомогательным проводам, соединяющим вторичные обмотки трансформаторов тока, циркулируют полные токи трансформаторов тока. При внешнем коротком замыкании (рис. 2,а) по реле протекает геометрическая разность вторичных токов трансформаторов тока

ÌΙγ = ÌΙв ÌΙΙв.

При равенстве первичных токов (Ìιп=ÌΙΙп), одинаковых коэффициентах трансформации трансформаторов тока (пτΙ=пτΙΙ) и отсутствии погрешностей у трансформаторов тока ÌΙв ÌΙΙв ,    Ìр = 0 и реле не срабатывает.

Принцип действия продольной дифференциальной защиты с циркулирующими токами

а)                                            б)
Рис. 2. Принцип действия продольной дифференциальной защиты с циркулирующими токами.
            а — внешнее короткое замыкание; б — внутреннее короткое замыкание.


Однако практически всегда существует некоторый ток н е б а л а н с а Ìнб, достигающий значительных величин при переходных режимах внешних коротких замыканий. Для исключения ложной работы защиты ток срабатывания реле выбирается больше тока небаланса Ìс.рÌнб .
При коротком замыкании в зоне, ограниченной трансформаторами тока, один из первичных токов меняет свое направлени6 ( ÌΙΙп , на рис. 2,6), вследствие чего по реле протекает геометрическая сумма токов ÌΙγ = ÌΙв ÌΙΙв.   Если ток реле больше или равен току срабатывания    ÌрÌс.р,  реле срабатывает и отключает защищаемый элемент.
При внутреннем коротком замыкании с односторонним питанием по реле протекает практически весь вторичный ток трансформатора тока стороны, обтекаемой током повреждения, поскольку сопротивление вторичных обмоток других трансформаторов тока значительно больше сопротивления обмотки реле, т. е. Ìр = ÌΙви при  ÌрÌс.р защита отключает поврежденный элемент.
Токи небаланса, возникающие при внешних коротких замыканиях, имеют различный характер.
1. Токи небаланса при внешних коротких замыканиях, обусловленные разностью намагничивающих токов трансформаторов тока защиты, что вызывается:
а) различием в конструкциях и свойствах стали сердечников трансформаторов тока, что приводит к значительному различию их магнитных характеристик, особенно при больших кратностях первичного тока;
б) наличием значительной, а главное, разнополярной остаточной индукции у сердечников трансформаторов тока разных плеч защиты;
в) большим и значительно разнящимся сопротивлением нагрузки трансформаторов тока плеч защиты, вызываемым неравным расстоянием от места установки защиты, а также различными схемами соединения трансформаторов тока.
2.Токи небаланса при внешних коротких замыканиях, обусловленные неполным выравниванием действия вторичных токов в плечах дифференциальных защит трансформаторов (автотрансформаторов) и блоков генератор—трансформатор (автотрансформатор). В свою очередь это вызывается:
а) невозможностью точной установки на коммутаторе реле РНТ или ДЗТ расчетных (часто дробных) чисел витков первичной обмотки насыщающегося трансформатора при заданном коэффициенте трансформации силового трансформатора (автотрансформатора);
б) регулировкой коэффициента трансформации силового трансформатора (автотрансформатора), особенно под нагрузкой, после того как защита была сбалансирована при первоначально установленном коэффициенте трансформации.
Кроме того, дифференциальные защиты трансформаторов и автотрансформаторов должны быть отстроены от бросков намагничивающего тока, возникающих при включении последних под напряжение или при восстановлении напряжения после отключения внешнего короткого замыкания. Величина броска намагничивающего тока может достигать десятикратного значения номинального тока и характеризуется, как правило, медленным затуханием апериодической слагающей.
Токи небаланса, обусловленные различием намагничивающих токов трансформаторов тока защиты, могут достигать значительных величин при переходных режимах внешних коротких замыканий. Для того чтобы токи небаланса переходных режимов и броски намагничивающего тока не приводили к ложной работе дифференциальных защит, необходимо увеличивать ток срабатывания дифференциальной отсечки до трех-четырехкратного значения номинального тока силового трансформатора. Последнее делает защиту малочувствительной. Поскольку токи небаланса переходных режимов, как и броски намагничивающего тока, имеют несинусоидальную форму и содержат значительную апериодическую слагающую, отстройка от таких режимов может быть выполнена с помощью устройств, автоматически загрубляющих защиту при наличии апериодической слагающей в токе.
В Советском Союзе благодаря работам И. Д. Кутявина, М. И. Царева, В. Л. Фабриканта, Г. Т. Грека, Г. Ф. Эдельштейна, авторов книги и др. [Л. 28-35] получили распространение в дифференциальных защитах насыщающиеся трансформаторы тока (НТТ). Принципиальная схема простейшего НТТ приведена на рис.З,а. Первичная обмотка включается в дифференциальную цепь, вторичная питает электромагнитное или другое реле.
При внутреннем коротком замыкании по первичной обмотке НТТ протекает ток, близкий по форме к синусоидальному. Этот ток создает в сердечнике НТТ переменный магнитный поток Фп создающий во вторичной обмотке напряжение U2. Если напряжение на выводах вторичной обмотки станет равным или больше напряжения срабатывания токового реле (исполнительного органа) произойдет отключение повреждения.

Принципиальные схемы продольных дифференциальных защит
Рис. 3. Принципиальные схемы продольных дифференциальных защит.
а — выполненные с применением простейшего НТТ. б — реле РНТ; в — реле ДЗТ.

При наличии в первичном токе НТТ апериодической слагающей последняя насыщает сердечник трансформатора и уменьшает переменный поток Фп. В этом случае для того чтобы переменный поток Фп достиг величины, достаточной для срабатывания исполнительного органа, требуется значительное увеличение первичного тока. .Другими словами, апериодическая слагающая ухудшает условия трансформации между первичной и вторичной обмотками НТТ, автоматически увеличивая первичный ток срабатывания. На рис. 5 показано изменение индукции в сердечнике НТТ при симметричном синусоидальном токе срабатывания Ìс.р и несимметричном токе с апериодической слагающей Ì.бр. Из рисунка видно, что при значительной величине однополярного тока изменение индукции ∆Впосл невелико и реле не работает. При синусоидальном токе меньшей величины изменение индукции ∆Вс оказывается значительно большим и достаточным для срабатывания реле.
Следует заметить, что при внутренних повреждениях ток короткого замыкания может содержать апериодическую слагающую, которая также препятствует трансформации периодического тока во вторичную цепь НТТ. Однако это не приведет к отказу защиты, поскольку апериодическая слагающая затухает быстро, а периодическая слагающая имеет большую величину. В этом случае будет иметь место задержка в срабатывании защиты на 1,5 — 2 периода, что не является существенным недостатком.
В последние годы увеличение единичной мощности основного электрооборудования энергетических систем (генераторов, трансформаторов) привело к существенному возрастанию постоянной времени затухания апериодической слагающей тока короткого замыкания на шинах электростанций. В связи с этим высказывались опасения, что дифференциальные защиты, использующие реле с НТТ, будут давать большую задержку в срабатывании при внутренних повреждениях, причем задержка будет тем дольше, чем больше постоянная времени системы и чем выше степень отстройки от апериодической слагающей тока. Так, в [Л. 24] указано, что при постоянной времени системы 0,3 сек задержка срабатывания реле РНТ на отпайке Г — Г составит до 0,5 сек. Выполненные в Новочеркасском политехническом институте исследования показали, что такие опасения не основательны. Указанная задержка будет иметь место только при использовании идеальных трансформаторов тока. Фактически при внутренних повреждениях соотношения периодической и апериодической слагающих тока короткого замыкания таковы, что насыщение трансформатора тока происходит через 3 — 4 периода после возникновения короткого замыкания, после чего апериодическая слагающая во вторичном токе практически исчезает. Однако при этом периодическая слагающая вторичного тока существенно искажается, что уменьшает его действующее значение. Последнее приводит к снижению кратности вторичного тока против расчетной и к дополнительному увеличению времени срабатывания на 1 — 1,5 периода. Полное время срабатывания защиты при самых неблагоприятных условиях не превышает 5 — 6 периодов.
Применение НТТ обеспечивает не только надежную отстройку от переходных режимов с апериодической слагающей, но и позволяет осуществить выравнивание действия вторичных токов плеч защиты. Отстройка от периодических токов небаланса у реле с простейшими НТТ осуществляется соответствующим выбором тока срабатывания.
При значительной нагрузке на трансформаторы тока последние частично поглощают апериодическую слагающую, что может привести к ложной работе защит с ННТ при переходных режимах внешних повреждений и бросках намагничивающего тока. В этих случаях желательно применять устройства с повышенной отстройкой от токов с апериодической слагающей типа реле РНТ. Простейшая схема включения реле РНТ показана на рис. 3,6. Принцип действия реле РНТ рассмотрен в этом разделе.
В ряде случаев периодические токи небаланса, обусловленные неполным выравниванием действия вторичных токов в плечах защиты, могут достигать значительных величин, что приводит к недопустимому снижению чувствительности защиты. Для повышения чувствительности применяют НТТ с магнитным торможением сквозным (циркулирующим) переменным током типа реле ДЗТ. Простейшая схема включения реле ДЗТ показана на рис. З,в. Принцип действия реле ДЗТ рассмотрен здесь.
В общем случае выбор типа и параметров реле РНТ или ДЗТ производится расчетным путем [Л. 5, 6] в зависимости от величины и соотношения расчетных токов небаланса и бросков намагничивающего тока.
Поведение дифференциальных защит при внутренних коротких замыканиях характеризуется, как известно, коэффициентом чувствительности, представляющим отношение минимального тока Ìк.з.мин, проходящего через место повреждения (при переходном сопротивлении, . равном нулю), к току срабатывания защиты 1,, В соответствии с Правилами устройства электроустановок [Л. 2) коэффициент чувствительности должен быть не менее 2:
где Ìр.мин - минимальный ток реле при внутреннем повреждении;

A description...

 

Ìс.р.н — номинальный или начальный синусоидальный ток срабатывания реле (первичный ток НТТ при срабатывании). У реле типов РНТ и ДЗТ вследствие насыщения стали существует непропорциональность между током первичной цепи НТТ и его вторичным током (в исполнительном органе). В связи с этим для оценки поведения дифференциальных защит при внутренних повреждениях оказывается необходимым снимать характеристику кратности вторичного тока от кратности первичного тока НТТ:


A description...

   где          Ì1= Ìр ----   ток первичной цепи НТТ (ток реле);
Ì2        ----  вторичный ток НТТ (ток исполнительного
органа);
Ì2с       ----  вторичный ток НТТ при срабатывании реле
(минимальный ток срабатывания исполнительного органа).
Относительные значения (кратности) ,первичного Ì1* и вторичного Ì2* токов НТТ могут рассматриваться как коэффициенты чувствительности [Л. 7] и соответственно обозначаться Кч1и Кч2. Чебоксарский электроаппаратный завод в каталогах на реле РНТ и ДЗТ кратность вторичного тока срабатывания Ì2*  называет коэффициентом надежности.
Для дифференциальных реле серий РНТ и ДЗТ заводом даются [Л. 17 — 20] следующие соотношения кратностей первичного и вторичного токов:

 

                A description...

 

            Следует отметить, что указанные значения кратностей токов даны для синусоидального первичного тока. При наличии в первичном токе апериодической слагающей или при дополнительном подмагничивании тормозным переменным током (у реле ДЗТ) значения кратности вторичного тока снижаются. Методика определения характеристик Ì2* = f(Ì1*) дана на следующей странице.
Поведение дифференциальных защит при переходных режимах с апериодической слагающей (соответствующих внешним коротким замыканиям и включениям силовых трансформаторов под напряжение) принято оценивать косвенно по характеристике зависимости относительного тока срабатывания от коэффициента смещения:


A description...


где Ìс.р  ----   ток срабатывания реле (действующее значение   переменного тока) при наличии постоянной составляющей;
Ìа   ----   постоянный (апериодический) ток подмагничивания реле.
Таким образом, коэффициентом смещения принято называть отношение постоянного тока подмагничивания реле к действующему значению переменного тока, характеризующее смещение кривой тока относительно оси времени при заданной его форме. При синусоидальной форме тока полное смещение кривой относительно оси времени будет при Ìа = Ìm = 2 Ìс.р чему соответствует Ксм=1,41 (рис. 4,а).При несинусоидальных токах небаланса дифференциальных защит полное смещение кривой тока будет при меньших коэффициентах смещения, например, Ксм~0,9 на рис. 4,б.
В настоящее время при заводских *1 и лабораторных испытаниях реле типов РНТ и ДЗТ для снятия характеристики Ìс.р* = f(Ксм) по первичной обмотке НТТ пропускаются одновременно подмагничивающий постоянный и синусоидальный токи.

Испытания такого вида достаточно полно отражают поведение защиты в первые моменты внутренних коротких замыканий, когда в реле наряду с синусоидальными токами повреждения кратковременно протекает апериодическая слагающая тока, и по характеристике Ìс.р*=f(Ксм) можно судить о возможной задержке срабатывания защиты.
Так как токи небаланса и токи включения трансформаторов имеют несинусоидальную форму, а действующее значение смещенного несинусоидального тока значительно больше аналогично смещенного синусоидального тока, то указанные выше испытания позволяют лишь качественно судить о поведении защиты в подобных режимах. Поэтому оценку поведения дифференциальных защит при переходных режимах, соответствующих внешним коротким замыканиям и включениям трансформаторов, целесообразно производить по характеристике Ìс.р* = f(Ксм) которая снимается в условиях срабатывания при протекании по первичной обмотке НТТ одновременно подмагничивающего постоянного тока и несинусоидального тока заданной формы.

к определению коэффициента смещения на синусоидальном и несинусоидальном токах

Методика снятия характеристик Ìс.т*=f(Ксм)на синусоидальном и несинусоидальном токе дана на следующих страницах здесь и здесь.
Характеристики Ì2*=f(Ì1*) и Ìс.т*=f(Ксм) зависят от выбора индукции насыщающегося трансформатора в условиях срабатывания реле.
При увеличении индукции срабатывания кратность вторичного тока снижается, а степень отстройки от переходных режимов с апериодической слагающей повышается. Обе характеристики оказываются удовлетворительными при выборе индукции срабатывания в пределах 0,8 — 1,3 тл. Однако при выборе индукции срабатывания следует также учитывать, что реле должно быть отстроено от первого броска тока неустановившегося режима с апериодической слагающей. Последнее объясняется тем, что насыщающиеся трансформаторы реле могут иметь значительную остаточную индукцию любого знака, вследствие чего изменение индукции за первый период может быть весьма большим и достаточным для срабатывания реле. Если приближенно полагать, что исполнительный орган реагирует на среднее значение напряжения, то при срабатывании реле на синусоидальном токе э. д. с. вторичной обмотки будет пропорциональна (рис. 5)

Изенение индукции насыщающегося трансформатора при синусоидальном токе срабатывания и при броске тока намагничивания

A description...

 При переходных режимах с а периодической слагающей, когда кривая тока в реле полностью смещена относительно оси времени, а остаточная индукция неблагоприятна, наводимая за первый период э. д. с. будет пропорциональна

                                               A description...

 

         При благоприятной остаточной индукции, а также в каждый последующий период наводимая э. д. с. будет меньше

A description...

         Таким образом, отстройка от первого броска тока обеспечивается при

A description...

         Фактически отстройка реле от первого броска тока определяется соотношением электромагнитного момента (пропорционального действующему значению тока), момента сопротивления пружины и момента инерции подвижной системы исполнительного органа. Точный учет всех этих факторов затруднителен, поэтому рекомендуется экспериментальное определение условий отстройки, что дает несколько меньшие значения В, (см. на этой странице).
Поведение дифференциальных защит с реле типа ДЗТ при внешних коротких замыканиях принято оценивать по величине коэффициента торможения, представляющего отношение тока срабатывания к току подмагничивания реле (при больших токах):

A description...

 

        
В свою очередь коэффициент торможения определяется по тормозным характеристикам реле

Fс.р  =  f(FТ)

снимаемым в условиях срабатывания реле при различных углах сдвига фаз между рабочим и тормозным токами, а также при различных схемах питания тормозных обмоток,
где   Fc.p.==ΣÌ1рабω1   -----  геометрическая сумма м. д. с. первичных                                                  обмоток одного реле;
FТ  ==  ÌТωТ           —   для реле ДЗТ-1,11;
FТ==ΣÌТωТ             —   арифметическая сумма м. д. с. всех
тормозных обмоток одного реле типа ДЗТ-                                            З, 3/2, 4, 13, 13/2, 14;
Ì1раб                             —   рабочий (дифференциальный) ток,
протекающий по одной из первичных                                                      обмоток (ω1) при срабатывании реле и                                                     наличии тормозной м. д. с.;
ÌТ                                   —  ток плеча защиты, обтекающий тормозную                                             обмотку ωт данной стороны (при                                                              срабатывании реле).
Следует отметить, что угол сдвига фаз между тормозным и рабочим токами зависит от вида токов небаланса. При неполном выравнивании токов плеч защиты токи небаланса совпадают по фазе с токами внешнего короткого замыкания и угол ψ=0. Токи небаланса, обусловленные различием токов намагничивания трансформаторов тока сдвинуты по отношению к токам внешнего короткого замыкания на угол, близкий 90°.
В каталогах на реле ДЗТ приводятся две тормозные характеристики. Верхняя соответствует случаю наибольшего торможения и является расчетной по чувствительности при внутренних коротких замыканиях и наличии торможения. Нижняя соответствует случаю наименьшего торможения и является расчетной по селективности для отстройки от периодических токов. небаланса при внешних коротких замыканиях.
Величина тормозной м. д. с. зависит от схемы питания тормозных обмоток (см. g 13) и для заводских характеристик определяется соотношениями:
для реле ДЗТ-1, ДЗТ-11

FТ  == ÌТωТ  ;

для реле ДЗТ прочих типов

FТ  == 2ÌТωТ

Таким образом, при выбранных числах витков тормозной и рабочей обмоток коэффициент торможения определяется по выражениям:
для реле ДЗТ-1, ДЗТ-11 при больших токах

A description...

 

для реле ДЗТ прочих типов

A description...

 

где значения FС.Р и FТ определяются по нижней тормозной характеристике.

-----------------------------------------------------------------------

*1 Чебоксарский электроаппаратный завод в каталогах на реле РНТ приводит характеристики  Ìс.р* = f(Ксм) при других буквенных обозначениях, например E = f(K).

19 Март, 2008              219313              ]]>Печать]]>
7 / 29 ( Хорошо )

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Дva plus trи ? (цифрой)


Вверх страницы