Лекция -5

Содержание лекции: назначение источников оперативного тока. Электромагнитные реле тока и напряжения. Устройство и принцип действия электромагнитных реле

Цель лекции: получить представление о назначении и видах источников оперативного тока, а так же общие сведения о электромеханических реле.

5.1 Источники и оперативного тока

Назначение и основные требования. Источники оператив­ного тока осуществляют питание цепей дистанционного управления выключателями, устройств РЗ, автоматики и дру­гих средств управления.

Питание оперативных цепей управления, цепей РЗ и дру­гих устройств, от которых зависит отключение поврежденных элементов энергосистемы и ликвидация ненормальных режи­мов, должно отличаться особой надежностью. Поэтому глав­ное требование, которому должен отвечать источник опе­ративного тока, состоит в том, чтобы во время любых повреж­дений и ненормальных режимов напряжение источника опе­ративного тока и его мощность всегда имели достаточное зна­чение как для безотказного действия устройств РЗ, автома­тики, телемеханики и сигнализации, так и для надежного отключения и включения соответствующих выключателей.

Для питания оперативных цепей применяются источники постоянного и переменного тока. Постоянный оперативный ток. На ответственных объектах в качестве источника оперативного тока используется аккумуляторная батарея.

Принято считать аккумуляторную батарею наиболее надежным источником оперативного тока. Напряжение на аккумуляторной батарее не зависит от наличия и величины напряжения основной сети подстанции, мощности батареи достаточно для операции включения любого выключателя на объекте. Учитывая высокую стоимость и необходимость постоянного обслуживания обычных стационарных аккумуляторных батарей, аккумуляторные батареи ранее устанавливались на электростанциях и крупных подстанциях 330–110 кВ.

Аккумуляторная батарея работает в режиме постоянного подзаряда от специальных выпрямителей, которые подключены к шинам постоянного тока и одновременно обеспечивает стабилизацию напряжения на шинах оперативного тока.

Переменный оперативный ток.Для питания оперативных цепей переменным током используется ток или напряжение первичной сети. В качестве источника переменного оператив­ного тока служат трансформаторы тока (ТТ), трансформаторы напряжения (ТН) и трансформаторы собственных нужд (ТСН).

5.2 Электромагнитные реле тока и напряжения

Реле тока и напряжения серий РТ и РН предназна­чены для работы в устройствах релейной защиты и автомати­ки в качестве органа, реагирующего на изменение тока и напря­жения в контролируемой цепи. Контакты реле воздействуют на электрические цепи выключающих, отключающих или сигнальных устройств.

По исполнению контактов реле тока и напряжения этих серий могут иметь три варианта: с одним замыкающим контактом; с од­ним размыкающим контактом; с одним замыкающим и одним раз­мыкающим контактами.

Общий вид реле РТ40 (РН50) приведен на рисунке 5.1 Магнитная система реле РТ40 состоит из шихтованного сердеч­ника и подвижного якоря. В сердечнике электромагнита под ка­тушками обмоток имеются вырезы, предназначенные для снижения вибрации подвижной системы при больших и несинусоидаль­ных токах. На оси якоря закреплен полый барабанчик с радиальными перегородками внутри, заполненный кварцевым пес­ком. Барабанчик представляет собой механический демпфер, кото­рый также служит для снижения вибрации подвижной системы при больших токах.

На сердечнике расположены две катушки, концы обмоток кото­рых выведены на зажимы реле. Перестановкой перемычек на этих зажимах можно получать последовательное или параллельное со­единение обмоток и соответственно изменять величину уставок в два раза. Цифры, нанесенные на шкале, соответствуют последова­тельному соединению обмоток.

5.3 Устройство и принцип действия электромагнитных реле

Принцип действия электромагнитных реле основан на притяжении стальной подвижной системы к электромагниту при прохождении тока по его обмотке. Проходящий по обмотке электромагнита ток I_p создает магнитодвижущую силу (МДС) w _pI_p, под действием которой возникает магнитный поток Ф, замыкающийся через магнитопровод электромагнита 1, воздушный зазор и подвижную систему 14. Якорь намагничивается, появляется электромагнит­ная сила F_э, притягивающая якорь к полюсу электромагнита. Если сила F_э преодолевает сопротивление пружины, то якорь приходит в движение и своим подвижным контактом 6замы­кает неподвижные контакты реле 17(18). При прекращении или уменьшении тока I_pдо значения, при котором сила F_э стано­вится меньше силы F_п сопротивления пружины 12 якорь воз­вращается в начальное положение, размыкая контакты 17(18).

5.4 Промежуточные реле (логические элементы)

Назначение реле и требования к ним. Промежуточные реле применяются для выполнения логических операций как реле-повторители для одновременного замыкания или размыкания нескольких цепей, а также для замыкания и размыкания це­пей с большими токами.

По способу включения промежуточные реле подразделяются на реле параллельного и последовательного включения. Кроме того, выпускаются реле с дополнительными удер­живающими катушками, например реле параллельного вклю­чения с удерживающей обмоткой, включаемой последова­тельно в управляемую контактами реле цепь

Промежуточные реле постоянного тока замедленного дей­ствия. В схемах РЗ применяются промежуточные реле, замы­кающие свои контакты при срабатывании или размыкающие их при возврате с некоторым замедлением.

5.5 Указательные реле

Указательные реле служат для фиксации действия РЗ в целом или ее структурных частей (элементов). Ввиду кратковременности прохождения тока в обмотке указательных реле они выполняются так, что сигнальный флажок и контакты реле остаются в сработанном состоянии до тех пор, пока их не возвратит на место обслуживающий пер­сонал.

Указанные реле изготовляются для последовательного и параллельного включения.

5.6 Реле времени

Назначение и основные требования. Реле времени служит для искусственного замедления действия устройств РЗ и электроавтоматики.

5.7 Реле направления мощности

Реле направления мощности применяются в схемах защиты от междуфазных КЗ всех видов, реагирующей на направление мощ­ности прямой или обратной последовательности, в том числе — в направленной поперечной дифференциальной защите. Они приме­няются также в защитах от замыканий на землю, срабатывая от токов и напряжений нулевой последовательности, в том числе в ре­зервных защитах трансформаторов и автотрансформаторов. В си­стемах автоматики реле направления мощности определяют вели­чину и направление потока активной или реактивной мощности в аварийных режимах.

За положительное направление принято направление мощности КЗ из шин в линию.