Реле сопротивления на выпрямленном токе, выполняемые с помощью полупроводниковых приборов

а) Общие принципы выполнения реле

Реле сопротивления на выпрямленном токе отличаются просто­той схемы, малым потреблением мощности и позволяют получать характеристики срабатывания различного вида (окружность, эллипс и др.).

сравнения 5 и реагирующего исполнительного органа (нуль-индикатора) 6.

Исполнительный орган может выполняться в трех вариантах, ассмотренных в § 2-16:

1) с помощью поляризованного или магнитоэлектрического реле, непосредственно подключенного к зажимам mиn;

2) с помощью тех же реле, включаемых через усилитель на полупроводниках (рис. 2-49, § 2-16), работающий в качестве нуль-индикатора, т. е. реагирующий на знак сигнала;

3) с помощью триггера (бесконтактного реле) на полупроводниках, на выходе которого появляется напряжение в зависимости от знака сигнала.

Общие положения о выполнении исполнительного органа иостальных элементов блок-схемы были рассмотрены в § 2-16.

Эти напряжения получаются путем преобразования U _р и I _р, которые, как показано на рис. 11-9₄ а, подаются на входные зажимы реле.

Выражение (11-10) показывает, что реле будет работать при сопротивлении z_р ≤ z_с.р; величина z´_с.р определяется отношением k₄/k₁, которое можно рассматривать как абсолютное значение сопротивления зоны |z´|. Это означает, что реле работает при любом z_р, модуль которого равен |z´|, независимо от его угла и знака.

Таким образом, рассмотренное реле действительно является ненаправленным реле сопротивления, имеющим характеристику срабатывания в виде окружности с центром в начале координат и радиусом, равным |z´| = k₄/k₁ (см. рис. 11-7, а)

Сопротивление срабатывания z_с.р регулируется изменением k₄ и k₁, т.е. изменением коэффициентов трансформации ТН и ТР.

Зависимость z_с.р от тока I _р. Условия срабатывания (11-9) являются идеальными, они не учитывают конечной чувствительности исполнительного органа (нуль-индикатора) ИО.

В действительности для срабатывания реле необходимо приложить определенное избыточное напряжение U_o для преодоления механических сил сопротивления подвижной системы исполнитель­ного органа или создания напряжения, необходимого для начала работы бесконтактной релейной схемы на транзисторах (триггера).

Разделив все члены равенства на | к₁1_р | и сделав преобразова­ния, получим:

С учетом этого для срабатывания реле необходимо выполнить условие

Из (11-12) следует, что z_с.р зависит от I _р, во-первых, из-за ко­нечной чувствительности реагирующего реле, характеризуемой напряжением U₀, и, во-вторых, из-за нелинейности сопротивления выпрямителей в магнитопроводе трансреакторов, в результате которой коэффициенты k₁ и k ₄ не остаются постоянными, а ме­няются с изменением тока I _р.

Зависимость z_с.рот I _р является недостатком конструкции, она вызывает непостоянство зоны действия реле (см. § 11-11), т. е. погрешность в z_с.р,

Сглаживание пульсации выпрямленного тока. Для сглаживания кривой выпрямленных токов в схеме должны быть предусмотрены сглаживающие устройства, рассмотренные в § 2-15. В данной схеме для сглаживания тока предусмотрен конденсатор С. Как ука­зывалось, сглаживающие устройства приводят к некоторому замедлению действия реле.

Реле подобного типа со схемой сравнения на балансе токов и магнитоэлектрическим реле в качестве реагирующего органа применяется в дистанционной защите ДЗ-1 для сети 35 кВ, раз­работанной лабораторией Энергосетьпроекта с участием ЧЭТНИИ и выпускаемой ЧЭАЗ.

в) Направленное реле сопротивления с круговой характери­стикой

Направленное реле сопротивления показано на рис. 11-10, а. Реле основано на сравнении абсолютных значений двух напряжений

Здесь к₄ = к₂.

Сравниваемые напряжения U ₁ и U_II получаются с помощью вспомогательного трансформатора напряжения ТН₁ и двух оди­наковых трансреакторов ТР₁ и ТР₂. Вторичные обмотки транс­реакторов замкнуты на активное сопротивление r.

Напряжение сети U _рподводится к ТН₁ и трансформируется на вторичную сторону, образуя напряжение k₁ U _р, где k ₁ является коэффициентом трансформации ТН₁.

Следовательно, рассмотренное реле является направленным реле сопротивления.

Как уже отмечалось, у реле с такой характеристикой z_с.р зависит от значения угла φ_р.-

то величина z' и z_с.р может регулироваться изменением к₁ и к₂, т.е. коэффициентами трансформации (числом витков) ТН₁ и ТР. Угол φ_м.ч определяется параметрами трансреактора ТР₁ и ТР_г и может регулироваться изменением сопротивления r. Обычно φ_м.ч принимается равным углу сопротивления защищаемой линии и колеблется в пределах от 60 до 80°.

Выше аналитическим методом было показано, что рассмотренное реле является направленным реле сопротивления. То же самое можно показать, исходя из физической картины зависимости величин /₁ и 1_II (или U₁ и U_II) от местоположения точки к. з. (рис. II-40, г).

Тогда при близких двухфазных к.з., вызывающих снижение U _р до нуля, напряжение третьей неповрежденной фазы, подведенное к ТН₂, сохраняется и обеспечивает работу реле за счет напряжения, обусловленного э. д. с. Е_П.

При трехфазных к. з. все напряжения падают до нуля. В этом случае э. д. с. Е_п поддерживается некоторое время за счет разряда конденсатора С.

В течение времени разряда конденсатора э. д. с. "памяти" создает ток в обоих контурах, обеспечивая работу реле. Чтобы свести к минимуму искажающее влияние Е_п на z_с.р, величина этой э. д. с. берется не больше 3—5% нормального значения U _р.

По рассмотренной схеме на балансе напряжений с магнито­электрическим реле на выходе завод ЧЗАЗ выпускает реле сопро­тивления типа КРС-1 [Л. 96].

г) Направленное реле сопротивления с эллиптической (оваль­ной) характеристикой

Найденное уравнение срабатывания совпадает с (11-5) и яв­ляется уравнением эллипса, проходящего через начало координат с большей осью, равной 2а.

Сопротивления z´ и z˝ являются векторами, определяющими положение фокусов эллипса.

Рассмотренный способ выполнения реле с эллиптической харак­теристикой относительно сложен.

Ниже приводится более простре выполнение реле с эллиптиче­ской (овальной) характеристикой.

д) Реле на сравнении величин двух напряжений с использо­ванием переменной составляющей выпрямленных напряже­ний (или токов)

Это напряжение подводится к зажимам нуль-индикатора НИ работающего с выдержкой времени t = 0,01 с.

где t _{вых.пол} — продолжительность непрерывного положительного импульса выходного напряжения U_тп.

Графически условия срабатывания пока­заны на рис. 11-13, г. Кривая 1 напряжения U_тп соответствует началу работы реле, так как при этом t _{вых.пол} = t _ни. Если кривая U_тп расположена выше кривой 1, t _{вых.пол} увеличивается и условия работы реле улучшаются, если же кривая U_тп окажется ниже (кривая 2), то условие (11-19а) не выполняется t _{вых.пол} < t _нии реле работать не будет.

меньше, чем при δ= 0, а угол φ_р вектора z_с.р будет отличаться от φ_м.ч, т.е. φ_р ≠ φ_м.ч

Чем ближе к 90° будет δ, тем больший избыток U_II (ΔU), необходим для работы реле, соответственно будет увеличиваться I _р и уменьшаться z_с.р.

Сопротивления z_с.р, а следовательно, и чувствительность реле имеют наименьшее значение при δ = 90°, так как амплитуда U_тп в этом случае будет равна арифметической сумме U_II~ + U_I~ и достигнет наибольшего значения, чему соответствует максималь­ная величина ΔU в (11-196).

Характеристика реле. Таким образом, когда δ = 0, реле имеет наибольшую чувствительность (рис. 11-14) и его зона действия равна z_{ср.макс} = z', т. е. равна диаметру АВ окружности, а когда δ ≠ 0, чувствительность реле уменьшается и его зона действия сокращается, так как для срабатывания реле при том же U _р необходимо большее, чем в предыдущем случае, увеличение I _р (т. е. U_II). При этом z_с.р получается меньшее, чем z_{ср.макс} (диаметра окружности), что приводит к сжатию окружности и превращает ее в эллипс (рис. 11-14).

Степень сжатия окружности характеризуется величиной малой оси эллипса, ее можно изменять, включая емкость С₁, которая меняет относительное значение переменной составляющей в выпрямленном токе.

Подобная конструкция реле сопротивления разработана ВНИИЭ [Л. 47] и применяется в дистанционных защитах ДЗ-2, выпускаемых ЧЭАЗ.

Дата добавления: 2014-12-23