Site Loader

Содержание

2.5.2. Реле направления мощности. Релейная защита в распределительных электрических Б90 сетях

2.5.2. Реле направления мощности

Для того чтобы определить направление мощности, передаваемой по контролируемой электрической сети, в месте установки защиты используют специальное реле — реле направления мощности. Отечественная промышленность выпускает реле направления мощности двух видов: индукционные (серий РБМ-170 и РБМ-270) и микроэлектронные (типа РМ-11 и РМ-12) [3].

Индукционное реле направления мощности [2, 3] имеет две обмотки, размещенные на полюсах замкнутого стального магнитопровода 1 (рис. 2.17). Одна из них, токовая (4) включается во вторичные цепи ТТ, и ток в ней (Ip) определяется вторичным током ТТ. Вторая — потенциальная (5) — подключается ко вторичной обмотке трансформатора напряжения (ТН), и ток в ней (IH) пропорционален подведенному напряжению (UH). Между полюсами расположен внутренний стальной сердечник 2 цилиндрической формы и алюминиевый ротор 3, имеющий форму стакана. На роторе укреплен контактный мостик 6. При направлении мощности КЗ от шин в линию этот мостик замыкает неподвижные выходные контакты

7 (реле срабатывает). Возврат реле происходит под воздействием противодействующей пружины 8.

Магнитные потоки, создаваемые катушками с соответствующими токами, сдвинуты в пространстве на угол 90°. Взаимодействие потоков с токами, индуктированными ими в роторе, создает вращающий момент, который заставляет ротор поворачиваться. Если магнитные потоки имеют синусоидальную форму, то вращающий момент МВР ~ ФI ? ФU ? sin?. Здесь ФI и Ф

U — магнитные потоки, создаваемые токовой и потенциальной катушками соответственно; T — электрический угол между магнитными потоками ФI и ФU.

На рис. 2.18 показана векторная диаграмма, поясняющая принцип действия реле. Приняты следующие обозначения: ?p и ?H — векторы тока и напряжения, подведенных к реле; ?р — угол между векторами ?p и ?H, определяемый параметрами силовой электрической сети и схемой включения реле; ?H — вектор тока в потенциальной катушке реле; ? — угол между векторами ?H и ?H (угол внутреннего сдвига), определяемый соотношением активного и реактивного сопротивлений цепи потенциальной катушки.

Учитывая, что ФI ~ Ip, ФU ~ IH~ UH, а ? = ? — ?р, можно получить:

MBP = kp ? UH ? IP ? sin (? — ?р).

В этом выражении kp — постоянный коэффициент, определяемый параметрами реле, а UH ? Ip ? sin (? ? ?р) = Sp — мощность на зажимах реле. Следовательно, вращающий момент реле пропорционален мощности:

MBP = kp ? Sp, то есть реле реагирует на мощность.

Вращающий момент реле равен нулю, когда sin (? — ?р) = 0. Отсюда следует, что MBP = 0, если ?р = ? при отставании и если ?р = (? + 180°) при опережении вектором ?p вектора ?H. Линия, расположенная под этим углом к вектору ?H, называется линией нулевых моментов или линией изменения знака момента [2, 3].

Угол ?р между векторами ?P и ?H, при котором вращающий момент имеет максимальное значение, принято называть углом максимальной чувствительности ?

МЧ. Линия, расположенная к вектору ?H под углом ?МЧ, называется линией максимального момента.

Если внутренний угол ? = 0 (рис. 2.19, а), то вращающий момент MBP = kp ? UH ? Ip ? sin (??р) в реле пропорционален реактивной мощности, подведенной к реле (синусное реле или реле реактивной мощности). Эти реле выполняют так, что MBP положителен, если угол ?р < 0 (то есть MBP = kp ? UH ? Ip ? sin ?р). Угол максимальной чувствительности для синусного реле ?

МЧ = 90°.

Если внутренний угол ? = 90° (рис. 2.19, б), то вращающий момент

MBP = kp ? UH ? IP ? sin (90 ? ?р) = kp ? UH ? IP ? cos ?р

пропорционален активной мощности, подведенной к реле (косинусное реле или реле активной мощности). Для косинусного реле ?МЧ = 0°.

В реле смешанного типа (см. рис. 2.18) угол а может иметь значения от 0° до 90°. У отечественных реле смешанного типа (РБМ-171, РБМ-271) угол а изменяется дискретно: ? = 45° (?МЧ = 45°) или ? = 60° (?мч = 30°).

Срабатывание реле направления мощности происходит при выполнении условия:

MBP ? МПР,

где МПР — противодействующий момент, который определяется силой противодействия возвратной пружины, трением в подшипниках реле и силой нажатия контактов при срабатывании реле.

Поскольку вращающий момент реле пропорционален подведенной к нему мощности, то реле срабатывает при определенном произведении UH ? Ip. Минимальное значение мощности на зажимах реле, при котором оно срабатывает, принято называть мощностью срабатывания реле SCP. Для большинства индукционных реле

SCP = (0,2 ? 4) B ? A.

Чувствительность реле оценивается по вольт-амперной характеристике, которая представляет собой зависимость напряжения срабатывания реле от тока (рис. 2.20, а), при неизменном угле между векторами ?H и ?p равном углу максимальной чувствительности [3].

Зависимость мощности срабатывания реле от угла между векторами ?H и ?p при неизменном токе принято называть угловой характеристикой реле (рис. 2.20, б) [2]. Она определяет зоны срабатывания и несрабатывания реле. Как видно, при углах, соответствующих изменению направления вращающего момента, мощность срабатывания возрастает и стремится к бесконечности. При ?

р = ?МЧ мощность срабатывания реле имеет минимальное значение.

Принцип действия микроэлектронных статических реле направления мощности РМ-11 и РМ-12 основан на измерении длительности интервалов времени, при котором напряжение и ток, подведенные к реле, имеют одинаковый знак. Время совпадения знака сигналов измеряется в течение каждого полупериода и сравнивается с уставкой. При определенной продолжительности времени совпадения знаков сигналов реле срабатывает. Эти реле превосходят индукционные по многим основным характеристикам и широко используются в системах релейной защиты [3].

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Реле направления мощности — презентация онлайн

1. Реле направления мощности

Функция РНМ
РНМ
Sк2
К1
Sк1
К2
В первом случае Sк1 направлена от шин в линию и РНМ
должно замыкать свои контакты, во втором – Sк 2
направлена к шинам и РНМ не должно замыкать
контакты.
РНМ имеет две обмотки: одна питается напряжением
Uр, а другая током Iр
РНМ
ТН

ТТ
Ip
Up
Взаимодействие токов, проходящим по обмоткам, создает
электромагнитный момент, величина и знак которого зависят от
напряжения Up, тока Ip и угла сдвига φp между ними.
Чувствительность РНМ оценивается минимальной мощностью,
при которой реле замыкает свои контакты.
Эта мощность называется мощностью срабатывания Sс.р.

4. Принцип действия индукционного реле

Ф1
Ф2действия индукционного реле
Принцип
2
1
Ф2
I1
I2
Fэ1
δ2 = 90 + ψ
Fэ2
IД1
Ф1
Fэ1
I2
3
ψ
IД2
1
5
δ1 = 90 — ψ
2
Fэ2
IД1
Ф2
3
ЕД1
IД2
ЕД2
I1
Ф1
Подвижный из алюминия или меди диск 3 находится в поле
двух магнитных потоков Ф1 и Ф2, которые создаются
переменными токами, протекающими по обмоткам
неподвижных электромагнитов 1 и 2. При вращении
против часовой стрелки диск преодолевает момент
пружины 5 и замыкает контакты 4.
Можно считать, что потоки и токи совпадают по фазе.
Пронизывая диск 3 магнитные потоки Ф1 и Ф2 наводят в
диске ЭДС ЕД1 и ЕД2 , которые отстают по фазе от
вызвавших их потоков на 90 градусов согласно закону
электромагнитной индукции. Под действием этих же
потоков в диске создаются вихревые токи IД1 и IД2 ,
замыкающиеся вокруг оси индуктирующего их магнитного
потока и, можно считать, совпадающие с
соответствующими ЭДС по фазе.
Известно, что между магнитным потоком и током,
находящимся в его поле, возникают электромагнитные
силы взаимодействия.
В данном случае это электромагнитные силы
соответственно FЭ1 и FЭ2 . Мгновенное значение этих сил
меняет свой знак в течение периода, а вращение диска
зависит от знака среднего значения сил FЭ1 и FЭ2 . Знак и
направление каждой силы определяется углом сдвига
фаз между магнитным потоком и взаимодействующим с
ним током.
Силы образуют результирующую электромагнитную силу,
равную их алгебраической сумме FЭ = FЭ1 + FЭ2 .
Результирующая сила создает вращающий момент
МЭ = FЭ d, где d – плечо силы FЭ . МЭ и FЭ приводят диск 3 в
движение, который в зависимости от знак МЭ замыкает
или размыкает контакты 4.
Таким образом, принцип работы индукционного реле
основан на взаимодействии двух мгновенных потоков с
вихревыми токами, индуктируемыми в подвижной
системе реле (диске).
Реле имеет наибольший момент при сдвиге фаз магнитных
потоков на 90 градусов (ψ = 90°). При ψ = 0 реле не
может работать, т.к. МЭ = 0. Знак момента зависит
от sinψ , т.е. от сдвига фаз между магнитными
потоками Ф1 и Ф2 или создающими их токами I1 и I2 .
При значениях ψ в пределах 0-180° момент МЭ
положителен, а при ψ в пределах 180-360 ° он
отрицателен. Соответственно и электромагнитная сила
изменяет свое направление, а диск вращается в
соответствии с ее направлением. FЭ всегда направлена от
оси опережающего магнитного потока к оси отстающего
магнитного потока.

8. Время действия индукционных реле

Принцип действия индукционных реле позволяет выполнить их с
выдержкой времени без применения специальных часовых
механизмов.
Время действия реле зависит от угла α, на который должен повернуться
диск для замыкания контактов реле и угловой скорости движения
диска ωр. При постоянной скорости tp = α /ωр.
Движение диска происходит под влиянием избыточного момента
Мвр = МЭ – Мс, представляющего собой разность электромагнитного
момента и противодействующего ему момента сопротивления. Мвр
преодолевает момент инерции подвижной системы Jdω/dt, сообщая ей
ускорение dω/dt, т.е.
Мвр = Jdω/dt. Чем больше избыточный момент Мвр, тем больше скорость
вращения диска ωр. С увеличением тока Iр в обмотке реле избыточный
момент возрастает за счет увеличения электромагнитного момента,
который пропорционален Iр2. В результате этого возрастает скорость
ωр и соответственно уменьшается время действия реле tp.
Таким образом время действия индукционного реле обратно
пропорционально увеличению тока. Такая характеристика времени
действия реле называется зависимой (кривая 1).
t
Зависимая часть
Независимая часть
2
1
t = const
Ip
Iс.p
На практике применяются токовые реле с ограниченно зависимой
характеристикой ВВ (кривая 2). Ее особенность в том, что начиная с
некоторого значения тока время действия реле не зависит от тока, т.е.
остается постоянным.
Характеристика 2 обеспечивается за счет насыщения магнитопровода.
При этом увеличение тока Iр не вызывает увеличения магнитных
потоков Ф1 и Ф2, в результате чего избыточный момент и обуславленные
им скорость вращения диска и ВВ остаются неизменными.
Для повышения ВВ устанавливается постоянный магнит, охватывающий
своими полюсами диск. При вращении диск пересекает силовые линии
магнитного потока постоянного магнита, в результате чего в нем
наводятся токи «резания». От их взаимодействия возникает
противодействующий момент, который уменьшает скорость ωр и
соответственно увеличивает tр.
ВВ регулируется изменением расстояния между подвижным и
неподвижным контактами.
Для увеличения скорости вращения применяется вместо диска цилиндр,
что увеличивает ВВ с 0,1с до 0,02 -0,01с.

11. Инерционный выбег

Вращающийся диск после прекращения действия
электромагнитной силы продолжает свое движение по
инерции за счет накопленной кинетической энергии, что
может привести к замыканию контактов после отключения
КЗ в сети. Постоянный магнит снижает, но не исключает
полностью инерционный выбег реле. Поэтому ступень
селективности защиты при выборе ВВ увеличивается на
время инерционной ошибки.

12. Векторная диаграмма РНМ

Up
α
А
φМ.ч
С
φр
Линия максимального
момента МЭ
МЭ
MЭ = Ip sin(a — jР)
В
ψ
Iн(Фн)
90°
Линия изменения знака
момента МЭ
D
Исходным для ее построения принимается вектор напряжения
Up. Ток Iн сдвинут по фазе относительно напряжения Up на угол
α, а ток Iр – на угол φp.
Угол α определяется индуктивным и активным
сопротивлением обмотки напряжения и называется углом
внутреннего сдвига реле. Магнитные потоки Фн и ФТ
совпадают с создающими их токами Iн и Iр . Из векторной
диаграммы следует, что поток Фн и Фт, а также и токи Iн и Iр
сдвинуты по фазе на угол
Ψ = α – φр и что угол Ψ меняется с изменением φр.
Имея ввиду, что Фн ≡ Iн ≡ Uн , ФТ ≡ Iр , а Ψ = α – φр , имеем
МЭ = k1Uр Iр sin(α – φр ) = k1Sp ,
где Sp = Uр Iр sin(α – φр ) – мощность, подведенная к реле.
Знак МЭ определяется знаком sin(α – φр ) и зависит от значения
φр. Синус, а следовательно, и МЭ положительны, когда угол Ψ ≠
α – φр находится в пределах 0 – 180°, и отрицательны, если Ψ
меняется от 180 до 360°.
На диаграмме зона отрицательных моментов заштрихована.
За положительное направление момента МЭ принято его
действие против часовой стрелки – на замыкание контакта.
Незащтрихованная часть диаграммы соответствует области
положительных моментов, где ФТ опережает Фн а Ψ и его синус
имеют положительный знак. Линия АВ называется линией
изменения знаков момента и всегда расположена под углом α
к вектору Uр , т.е. совпадает с вектором Iн .
При ФТ , опережающем поток Фн, момент МЭ
положителен, а при отстающем – отрицателен.
Линия СD называется линией максимальных
моментов МЭ.
Угол φр , при котором МЭ достигает максимального
значения называется углом максимальной
чувствительности φм.ч.
РНМ не действует, если отсутствуют напряжение
или ток в реле или если sin(α – φр ) = 0, что имеет
место при φр = α и φр = α + 180°.

16. Три типа реле направления мощности

Изменяя величину угла внутреннего сдвига реле ɑ, можно
получить три типа РНМ различающихся характером
зависимости МЭ от Фр.
1. При ɑ = 0
МЭ = k1Uр Iр sinφр ,
т.е. МЭ пропорционален реактивной мощности,
измеренной на зажимах реле.
Такие реле называются синусными или реле
направления реактивной мощности.
Реле имеет максимальный вращающий момент
при φр = 90°;
при φр = 0 момент МЭ равен нулю.
Зоны положительных и отрицательных вращающих
моментов и линия изменения знака моментов реле
(АВ) приведены на рис.
2. При α = 90°
МЭ = kUр Iр sin(90° — φр) = kUр Iр cosφр ,
т.е. момент реле пропорционален активной
мощности, подводимой к реле.
Такие реле называются
реле активной мощности или косинусными.

18. Векторные диаграммы РНМ синусного а) и косинусного б) типов

С
А
Iр(φТ)
Up
φр
Iн(Фн)
α = 90o
α=0
φр
ψ
MЭ ≡ Ip cosjР
+MЭ
С
MЭ ≡ Ip sinjР
Iр(φТ)
Up
ψ
Iн(Фн)
А
— MЭ
D
В
В
D
а)
б)
3. При промежуточном значении угла 0
МЭ = k1Uр Iр sin(α1 – φр).
Такое реле, реагирующее на некоторую долю
активной и реактивной мощности, называется реле
мощности смешанного типа.

20. Основные характеристики РНМ

Мощность срабатывания Sср –
наименьшая мощность на зажимах реле,
при которой оно срабатывает.
Up
Срабатывание реле происходит при
условии, что МЭ преодолеет
сопротивление пружины Мп и трения МТ.
У современных РНМ при угле
максимальной чувствительности, когда
sin(α – φр) = 1, Sср = (0,2 – 4) ВА.
Характеристика чувствительности зависимость Uср = f(Ip) при неизменном
φр , где Uср – наименьшее напряжение,
необходимое для действия реле (при
данных значениях Ip и φр).
Характеристика снимается при φр, равном
углу максимальной чувствительности.
В реальности за счет насыщения стали
магнитопровода при больших токах Ip
напряжение Uср = const.
2
1
Ucp.min
Ip
1-теоритическая;
2-действительная
Угловая характеристика представляет собой зависимость Uср = f(φр)
при неизменном Ip . Она может быть получена из выражения
МЭ = k1Uр Iр sin(α – φр ) = k1Sp
при фиксированных значениях Ip и α.
100
Up
80
60
40
20
φp
0
Рабочая
зона
45
90
135
Нерабочая
зона
180
225
270
315 360°
Рабочая
зона
Угловая характеристика РНМ смешанного типа при α = 45°

22. Угловая характеристика позволяет определить:

а) изменение чувствительности реле (характеризуемое величиной Uср)
при разных углах φр;
б) минимальную величину Uср.мин и наиболее выгодную зону углов φр , в
пределах которой Uср близко Uср.мин ;
в) при каких углах φр меняется знак электромагнитного момента и
пределы углов φр , которым соответствуют положительные и
отрицательные моменты.
Время действия РНМ зависит от величины мощности на зажимах
реле, характеризуемой отношением Sp/Scp.
t
При мощности Sp, близких к Scp, ВВ достаточно велики
и только при Sp/Scp > 3-4 реле работает с минимальным
временем.
Sp /Scp
0
1
2
3
4
5

Схемы включения реле направления мощности

Политика Схемы включения реле направления мощности

просмотров — 334

Схема и принцип действия токовой направленной защиты

Индукционные релœе мощности типа РБМ

Самоход

Полярность обмоток

Релœе мощности изготавливают так, что при одинаковом направлении токов в обмотках релœе замыкает свои контакты. Следовательно включать обмотки нужно таким образом, чтобы при КЗ на защищаемой линии токи в обмотках совпадали (см. рис. 7.2.2).

Самоходом называют срабатывание релœе направления мощности при прохождении тока только в одной его обмотке – рабочей или поляризующей. При этом релœе может неправильно сработать при обратном направлении мощности, когда повреждение возникает в непосредственной близости от релœе (UP=0). Причина самохода – несимметрия магнитных систем релœе относительно цилиндрического ротора.

Имеется два базовых варианта исполнения релœе

1. РБМ 171 и 271 – включаются на фазный ток и междуфазное напряжение, jМ.Ч = – 45° и – 30°.

2. РБМ 177, 277, 178, 278 – включаются на ток и напряжение нулевой последовательности, jМ.Ч = + 70°.

Выпускаются также

РБМ 275 – jМ.Ч = 0° – релœе косинусного типа;

РБМ 276 – jМ.Ч = 90° – релœе синусного типа.

Токовая направленная защита представляет собой МТЗ, дополненную релœе направления мощности. Однофазная принципиальная схема ТНЗ представлена на рис. 7.3.1.

Рис. 7.3.1

Пусковой орган защиты: токовое релœе КА.

Орган направления: релœе направления мощности KW.

Орган времени: релœе времени КТ.

Работа схемы: при КЗ на защищаемой линии релœе KW замыкает свои контакты, а при КЗ на смежных линиях – нет. В нормальном режиме при направлении потока мощности от шин в линию релœе KW может замыкать свои контакты, однако срабатывание защиты должно предотвращаться токовым релœе КА, в связи с этим токовые релœе должны быть отстроены от токов нагрузки. В тех случаях, когда токовые релœе по условиям чувствительности не удаётся отстроить от максимальной нагрузки, применяется блокировка от релœе минимального напряжения KV (рис. 7.3.2).

Рис. 7.3.2

Сети с изолированной нейтралью

ТНЗ устанавливается на двух одноименных фазах во всœей сети.

Сети с глухозаземленной нейтралью

Защита устанавливается на трех фазах. В случае если защита служит для действия только при междуфазных КЗ – на двух фазах.

ТНЗ выполняются как на постоянном, так и на переменном оперативном токе. Двухфазная схема на переменном оперативном токе представлена на рис. 7.3.3.

Схема выполнена с дешунтированием катушки отключения, с токовыми пусковым органом и промежуточными релœе KL1,KL2 с мощными переключающими контактами.

Схема должна быть дополнена устройствами, контролирующими исправность цепей напряжения.

Рис. 7.3.3

Рис. 7.3.3 (продолжение)


Читайте также


  • — Схемы включения реле направления мощности

    Схема и принцип действия токовой направленной защиты Индукционные реле мощности типа РБМ Самоход Полярность обмоток Реле мощности изготавливают так, что при одинаковом направлении токов в обмотках реле замыкает свои контакты. Следовательно… [читать подробенее]


  • — Схемы включения реле направления мощности

    Схема и принцип действия токовой направленной защиты Индукционные реле мощности типа РБМ Самоход Полярность обмоток Реле мощности изготавливают так, что при одинаковом направлении токов в обмотках реле замыкает свои контакты. Следовательно… [читать подробенее]


  • — СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ

    СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТОКОВОЙ НАПРАВЛЕННОЙ ЗАЩИТЫ Максимальная направленная защита должна реагировать на величину тока и направление мощности при к. з. Она представ­ляет собой максимальную токовую защиту, дополненную реле направления мощности. Схема защиты,… [читать подробенее]


  • Индукционные реле

    Лекция 10

    Индукционные реле.

    На индукционном принципе выполняют измерительные реле тока и реле направления мощности. Их работа основана на взаимодействии переменных магнитных полей неподвижных обмоток, обтекаемых подведенными извне токами с токами, индуцированными этими полями в подвижном элементе (диске или цилиндрическом роторе). Таким образом могут выполняться реле только переменного тока.

    Мгновенное значение силы взаимодействия между потоком Фi, и током i при расположении проводника с током длиной  в плоскости, перпендикулярной оси потока, определяется зависимостью

    Заменяя Bi, потоком Фi можно получить

    Непременным условием получения вращающего момента на подвижном элементе индукционной системы является наличие не менее двух магнитных потоков (Ф1 и Ф2), сдвинутых в пространстве на угол . Возникающий при этом вращающий момент

    Два магнитных потока, смещенных пространственно и по фазе, можно получить, в частности, с помощью короткозамкнутого витка, надеваемого на часть магнитопровода. Потоки Ф1 и Ф2 обусловлены током Iр в обмотке реле; в ненасыщенной магнитной системе они пропорциональны току. Так как угол  при изменении тока не изменяется, то вращающий момент

    В неподвижном диске (цилиндрическом роторе) индуцируются только ЭДС трансформации Е1 и Е2, которые и обусловливают вращающий момент Мвр. Во вращающемся диске наряду с ЭДС трансформации появляются также ЭДС резания, вызванные пересечением магнитных потоков Ф1 и Ф2 вращающимся диском. Эти ЭДС создают в диске токи, которые при взаимодействии с вызвавшими их потоками обусловливают появление тормозных моментов , где  − угол поворота подвижной части. Тормозные моменты пропорциональны частоте вращения диска и зависят от магнитных потоков. На подвижную часть реле действуют также тормозной момент пружины Мп и момент инерции

    При этом движение диска (цилиндрического ротора) без учета момента трения определяется условием

    или

    Индукционные системы позволяют выполнить как быстродействующие, так и медленнодействующие реле. Для получения реле замедленного действия необходимо иметь максимальные значения  и kд. В существующих конструкциях реле это достигается тем, что их снабжают постоянными магнитами, а подвижную часть выполняют в виде диска. При вращении диск пересекает поле постоянного магнита, в результате чего возникает дополнительный тормозной момент. Такие реле имеют ограниченно зависимую от тока характеристику выдержки времени. В ее независимой части удается получить выдержки времени tс.р. > 10 с.

    Среди индукционных измерительных реле тока широкое распространение получили серии РТ-80 и РТ-90. Эти реле являются комбинированными и состоят из двух элементов: индукционного с диском, создающего ограниченно зависимую выдержку времени, и электромагнитного (отсечки) мгновенного действия, срабатывающего при больших кратностях тока в обмотке реле. Оба элемента используют одну общую магнитную систему. Реле предназначены для защиты электрических машин, трансформаторов и линий электропередачи при перегрузке и коротких замыканиях.

    Диск вращается при токе Iр = (0,1…0,2)Iс.р. срабатывания индукционного элемента. На вращающийся диск действуют сила Fи, вызывающая вращение диска, и противодействующая Fтрм, препятствующая его вращению. Противодействующая сила возникает в связи с пересечением вращающимся диском магнитного потока постоянного магнита  и пропорциональна частоте вращения диска. Поэтому при увеличении тока в обмотке реле наряду с ростом силы Fи возрастает сила Fтрм. Установившаяся частота вращения диска определяется равновесием этих сил. Их равнодействующая сила F’ стремится повернуть диск вместе с рамкой вокруг оси рамки чему препятствует сила пружины Fп. Током срабатывания индукционного элемента называется такой минимальный ток, при котором равнодействующая сила F’  преодолеет силу пружины Fп, что приводит к замыканию контактов. Реле позволяет установить ток срабатывания не более 10 А. Время от момента начало движения подвижных элементов (сцепления червяка с зубчатым сегментом) до момента замыкания контактов является временем срабатывания реле − выдержкой времени. Чем больше ток, тем больше частота вращения диска и скорость движения подвижных элементов (подъема сегмента) и тем меньше выдержка времени реле. РТ-80 имеет ограниченно зависимую характеристику выдержки времени.

    Достоинства: 1) надежная контактная система, с коэффициентом возврата индукционного элемента не менее kв=0,8 и с малой инерционной ошибкой; 2) с помощью одного реле можно выполнить быстродействующую защиту от коротких замыканий и защиту с выдержкой времени, действующую при перегрузке. Недостатки: 1) сложность конструкции; 2) значительная потребляемая мощность при срабатывании.

    Реле направления мощности является измерительным органом с двумя воздействующими электрическими величинами, сравниваемыми по фазе. Реле выполнено на основе четырехполюсной магнитной системы и имеет две обмотки − тока и напряжения.

    Вращающий момент индукционного реле:

    смешанного типа

    косинусного типа

    синусного типа

    Работа реле направления мощности определяется его характеристиками: угловой, представляющей собой зависимость мощности срабатывания (произведение напряжения на ток при срабатывании) от утла ,  т. е. или напряжения (тока) срабатывания от угла при заданном токе (напряжении), т. е. соответственно; вольтамперной, представляющей собой зависимость напряжения срабатывания от тока при угле максимальной чувствительности (угол при котором положительный вращающий момент максимален), т. е. при . Характеристики зависят от типа реле и его выполнения.

    Угловая характеристика. В реальных реле на подвижную часть наряду с вращающим моментом действуют силы трения и удерживающей пружины. Для их преодоления при срабатывании реле необходим минимальный вращающий момент Mвр.min. Для срабатывания реле направления мощности со смешанной характеристикой должно выполняться условие

    или

    Так как  постоянная величина, то Sс.р. изменяется с изменением угла , принимая минимальное значение Sс.р.min при котором , т. е.

    С учетом этого выражение для угловой характеристики имеет вид

    .

    Такая характеристика отражает зависимость мощности срабатывания реле при различных углах сдвига фаз.

    Вольтамперная характеристика. Для построения вольтамперной характеристики  при  используется записанное ранее выражение

    .

    Экспериментальная вольтамперная характеристика дает возможность определить минимальное напряжение  необходимое для срабатывания реле. Насыщение магнитной системы снижает чувствительность реле, так как при  и росте тока увеличивается . Таким образом, если при коротком замыкании к реле подводится напряжение , то оно не сможет сработать. В таких случаях считают, что реле имеет мертвую зону.

    Электромеханические реле с постоянным магнитом

    Электромеханические реле с постоянным магнитом разделяют на магнитоэлектрические и поляризованные реле. Такие реле имеют малое потребление мощности и являются высокочувствительными и быстродействующими реле; благодаря постоянному магниту они реагируют на направление постоянного тока в обмотке. Применяются, например, в качестве реагирующих элементов (нуль-органов) полупроводниковых схем сравнения.

    Поляризованные реле. Это реле постоянного тока, действие которого основано на взаимодействии магнитного поля обмотки и вспомогательного поляризующего магнитного поля, и изменение состояния которого зависит от полярности его входной воздействующей величины. На подвижную систему реле действуют два независимых магнитных потока: один Фр − рабочий поток, другой Фп − поляризующий. Первый создается постоянным током, проходящим по обмотке реле, второй − в большинстве случаев постоянным магнитом. Конструктивно выделяют две магнитных системы: дифференциальную и мостовую. Более проста дифференциальная система. Однако мостовая система в связи с характером распределения потоков позволяет осуществить более чувствительные реле.

    Рассмотрим принцип действия дифференциальной системы. При прохождении по обмотке реле постоянного тока появляется рабочий магнитный поток Фраб, направление которого зависит от полярности тока. В воздушных зазорах  и  (суммарный зазор ) создаются результирующие магнитные потоки соответственно

    На якорь реле действует электромагнитная сила стремящаяся притянуть его к правому полюсу. После подстановки в выражение для Fэ значений потоков Ф1 и Ф2 и соответствующих преобразований получим

    В условиях срабатывания  Левая часть равенства − постоянная величина, а правая зависит от . При движении якоря она уменьшается до нуля, а затем изменяет знак и увеличивается. Поэтому электромагнитная сила Fэ по мере движения якоря при срабатывании реле нарастает. Якорь остается в крайнем правом положении и после отключения обмотки реле. Для возвращения его в крайнее левое положение необходимо подать в обмотку ток противоположного направления. Такое реле обладает направленностью действия.

    Магнитоэлектрические реле. Принцип действия такого реле базируется на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита и тока в обмотке, расположенной на подвижной рамке в поле постоянного магнита. Сила, действующая на подвижную рамку описывается зависимостью

    где B − индукция в воздушном зазоре, обусловленная постоянным магнитом, Тл;  − ток в обмотке реле, А; w − число витков обмотки;  − активная длина витка обмотки, м. Cила F имеет линейную зависимость от тока в обмотке. Изменение направления постоянного тока приводит к изменению направление силы, т. е. реле обладает направленностью действия. Наличие поля постоянного магнита обеспечивает очень высокую чувствительность реле. Потребляемая мощность при срабатывании может составлять Рр = 10-10 Вт.

    Направленное силовое реле индукционного типа

    Эти реле могут управлять потоком энергии в указанном направлении. Направленное силовое реле работает по тому же принципу, что и реле мощности индукционного типа. Разница заключается в том, что в случае реле ватт-часов индукционного типа рабочий момент создается взаимодействием магнитных полей, создаваемых током в цепи через ТТ.

    Но в реле направленной мощности рабочий крутящий момент создается взаимодействием полей, создаваемых как источниками напряжения, так и источниками тока в цепи, которую оно защищает.Реле срабатывает, когда ток превышает заданное заданное значение в заданном направлении. Давайте посмотрим на конструкцию и работу реле направления индукционного типа.


    Конструкция направленного реле индукционного типа:

    Принципиальная схема реле направленной мощности показана на рисунке ниже. Он состоит из алюминиевого (металлического) диска, который свободно вращается между двумя электромагнитами. Центральное плечо верхнего электромагнита состоит из обмотки, называемой потенциальной катушкой.Потенциальная катушка подключена к напряжению системы через потенциальный трансформатор.

    Нижний электромагнит имеет отдельную обмотку, называемую токовой катушкой, которая намагничивается пропорционально рабочему току. Он подключается последовательно с линией через трансформатор тока и через определенные промежутки времени отводится. Отводы подключены к мосту настройки штекера, чтобы получить требуемую настройку тока реле, которую можно выполнить, изменив количество витков катушки тока.

    Крутящий момент регулируется спиральной пружиной.На диске имеется подвижный контакт, который связывает два неподвижных контакта, когда диск поворачивается на заданный угол. Этот угол может быть настроен на любое значение (0-360°) и может быть установлен путь подвижного контакта. Следовательно, реле может быть назначено для любой настройки времени.

    Работа реле направления индукционного типа:

    Два потока производятся двумя величинами для производства крутящего момента. Пусть два потока будут Φ 1 и Φ 2 . Ток в потенциальной катушке отстает от приложенного напряжения V почти на 90°.Следовательно, поток Φ 1 , создаваемый потенциальной катушкой, также отстает от приложенного напряжения.

    В то время как поток Φ 2 , создаваемый катушкой тока, будет находиться в фазе с линейным током. Крутящий момент, создаваемый на диске, возникает из-за взаимодействия вихревых токов с потоком, создаваемым потенциальной и токовой катушками, и называется движущим моментом. Крутящий момент определяется по формуле

    .

    T ∝ Φ 1 Φ 2 sin α

    Так как, Φ 1 ∝ V, Φ 2 ∝ I и α = 90° — θ

    T ∝ V I sin (90° — θ)

    T ∝ V I cos θ (мощность в цепи)

    Из приведенного выше выражения ясно, что подключение реле для питания в цепи определяет направление крутящего момента, создаваемого на диске реле.В нормальных условиях, т. е. когда в цепи нет обратного потока мощности. Приводной момент и ограничивающий момент (создаваемый пружиной) на диске будут такими, что подвижный контакт на диске отвернется от неподвижного контакта и не замкнет цепь отключения. Следовательно, реле не работает.

    Однако, когда рабочий ток в цепи меняется на противоположный, он меняет направление крутящего момента, создаваемого на диске. Диск начинает вращаться в обратном направлении, как только крутящий момент в обратном направлении становится достаточно большим.Это приводит к тому, что подвижный контакт замыкает неподвижный контакт, т. е. цепь отключения замыкается, и сигнал отключения для отключения цепи инициируется реле на автоматический выключатель.


    Направленное силовое реле индукционного типа | Строительство

    Направленное силовое реле индукционного типа:

    Это направленное силовое реле индукционного типа срабатывает, когда мощность в цепи течет в определенном направлении. В отличие от ненаправленного реле максимального тока, направленное силовое реле сконструировано таким образом, что оно получает свой рабочий крутящий момент за счет взаимодействия магнитных полей, возникающих как от напряжения, так и от источник тока цепи, которую он защищает.Таким образом, этот тип реле по существу является ваттметром, и направление крутящего момента, установленного в реле, зависит от направления тока относительно напряжения, с которым оно связано.

    Детали конструкции: На рис. 21.18 показаны основные части типового направленного силового реле индукционного типа. Он состоит из алюминиевого диска, который может свободно вращаться между полюсами двух электромагнитов. Верхний электромагнит несет обмотку (, называемую катушкой напряжения ) на центральном стержне, которая подключается через трансформатор напряжения (P.Т.) к источнику напряжения цепи. Нижний электромагнит имеет отдельную обмотку (называемую токовой катушкой), соединенную со вторичной обмоткой трансформатора тока. в линии, подлежащей защите. Токовая катушка снабжена несколькими ответвлениями, соединенными с заглушкой Midge (не показана для ясности). Это позволяет иметь любую желаемую текущую настройку. Сдерживающий момент обеспечивается спиральной пружиной.

    Шпиндель диска имеет подвижный контакт, который соединяет два фиксированных контакта, когда диск поворачивается на заданный угол.Регулируя этот угол, можно отрегулировать ход подвижного диска и, следовательно, реле можно задать любую желаемую настройку времени.

    Операция: Поток Φ из-за тока в потенциальной катушке будет почти на 90° отставать от приложенного напряжения V. Поток Φ 2 из-за токовой катушки будет почти в фазе с рабочим током I

    [См. векторную диаграмму на рис. 21.18 (ii)]. Взаимодействие потоков Φ 1 и Φ 2 с вихревыми токами, индуцированными в диске, создает движущий момент, равный:

    Понятно, что направление крутящего момента на диске зависит от направления потока мощности в цепи, с которой связано реле.Когда мощность в цепи течет в нормальном направлении, приводной момент и удерживающий момент (из-за пружины) помогают друг другу отвернуть подвижный контакт от неподвижных контактов. Следовательно, реле остается нерабочим. Однако изменение направления тока в цепи меняет направление крутящего момента на диске. Когда реверсивный вращающий момент достаточно велик, диск вращается в обратном направлении, и подвижный контакт замыкает цепь отключения. Это вызывает срабатывание автоматического выключателя, отключающего неисправную секцию.

    Направленное силовое реле, электротехника, распределительное устройство и защита, энергосистемы III, конспект лекций, odf

    Реле направления мощности

    Рис. 1 Реле направления мощности

    Направленное реле означает, что реле работает для определенного направления управляющей величины в цепи. Реле направления мощности срабатывает, когда мощность в цепи течет в определенном направлении.Устройство и принцип работы этого реле аналогичны реле ваттметра индукционного типа. Отличие состоит в том, что в реле типа ваттметра момент создается за счет взаимодействия потоков, создаваемых только током, полученным от вторичной обмотки Т.Т. в то время как в реле направленной мощности крутящий момент создается за счет взаимодействия потоков, создаваемых как напряжением, так и током цепи. Реле имеет две обмотки, одна действует как катушка напряжения, а другая как катушка тока, подобно ваттметру.Верхний магнит несет катушку напряжения или катушку потенциала, которая питается от P.T. в то время как нижний магнит несет токовую катушку, которая питается от Т.Т. в линии, подлежащей защите. Конструкция показана на рис. 1.

    Количество отводов предусмотрено для катушки тока, с помощью которой может быть достигнута желаемая настройка тока. Сдерживающий момент обеспечивается спиральной пружиной. На шпинделе диска установлены подвижные контакты, которые при вращении диска соприкасаются с клеммами цепи отключения.Катушка напряжения на верхнем магните создает поток Φ 1 . Это отстает от напряжения V на 90°. Ток I воспринимается токовой катушкой на нижнем магните, который создает поток Φ 2 . Это синфазно с током I. Ток I отстает от напряжения V на угол Φ. Угол между Φ 1 и Φ 2 равен α, как показано на векторной диаграмме на рис. 2.

    Взаимодействие потоков Ф 1 и Ф 2 создает вращающий момент.Следовательно, мы можем написать,

    В нормальных рабочих условиях крутящий момент действует в том же направлении, что и ограничивающий крутящий момент. Это отдаляет подвижные контакты от неподвижных контактов схемы отключения. Таким образом, реле остается неработоспособным до тех пор, пока поток энергии идет в одном конкретном направлении. Но при реверсировании тока и, следовательно, реверсировании мощности приводной момент действует в направлении, противоположном ограничивающему моменту, таким образом, что подвижные контакты замыкают контакты цепи отключения.Это размыкает автоматический выключатель, чтобы изолировать неисправную часть. Это реле используется для обеспечения защиты синхронных машин от обратной мощности. Реле может быть однофазным или трехфазным.

    Реле направления индукционного типа | Устройства

    В этой статье мы поговорим о направленных реле индукционного типа, используемых в электрической цепи.

    Направленное силовое реле индукционного типа:

    Ненаправленное реле может срабатывать при возникновении неисправности в любом направлении.Для того чтобы добиться срабатывания для разлома, протекающего в определенном направлении, необходимо добавить направленный элемент к ненаправленному элементу.

    Реле направления (или реверса) мощности срабатывает, когда мощность через реле будет реверсивной, т. е. питание генератора в сеть отсутствует, и питание от других источников в системе пытается подать питание на этот блок в обратном направлении. В случае двигателей такое реле используется для предотвращения изменения направления вращения двигателей.

    Принцип действия этого реле аналогичен принципу действия реле максимального тока (ненаправленного) индукционного. Отличие заключается в том, что в реле максимального тока момент развивается за счет взаимодействия магнитных полей, полученных от тока в цепи через ТТ, а в случае направленного силового реле управляющий момент получается за счет взаимодействия полей. производится как от источников напряжения, так и от источников тока защищаемой цепи. Поскольку реле имеет как катушки напряжения, так и катушки тока, реле по сути является ваттметром, и направление крутящего момента, развиваемого в реле, зависит от направления тока по отношению к напряжению, с которым оно связано, т.е.е. реле распознает разность фаз между напряжением и током.

    Детали конструкции:

    Направленное силовое реле индукционного типа по существу состоит из алюминиевого диска, который может свободно вращаться между полюсами двух электромагнитов. Верхний электромагнит имеет обмотку, называемую катушкой напряжения или потенциала, на среднем плече подключенную к цепи источника напряжения через трансформатор напряжения (ПТ). Нижний электромагнит имеет отдельную обмотку, называемую токовой катушкой, подключенную к вторичной обмотке ТТ в защищаемой линии.Токовая катушка снабжена несколькими ответвлениями, соединенными со штепсельной перемычкой, чтобы обеспечить желаемую настройку тока. Удерживающий момент обеспечивается спиральной пружиной.

    Операция:

    Крутящий момент, развиваемый диском, подвешенным между двумя магнитами, пропорционален VI. Когда мощность течет в нормальном направлении, крутящий момент, развиваемый на диске, поддерживаемом пружиной, имеет тенденцию отклонять подвижный контакт от неподвижных контактов цепи отключения.Таким образом, реле остается нерабочим. Изменение направления тока в цепи изменяет крутящий момент, создаваемый на диске, и когда он достаточно велик, чтобы преодолеть крутящий момент управляющей пружины, диск вращается в обратном направлении, и подвижный контакт замыкает цепь отключения. Это вызывает срабатывание автоматического выключателя для отключения неисправной секции. Реле можно сделать очень чувствительным, если использовать очень легкую управляющую пружину, так что очень маленькое изменение направления мощности вызовет срабатывание реле.

    Реле может быть однофазным или трехфазным, имеющим два элемента напряжения и два элемента тока, как трехфазный счетчик энергии.

    Рабочие характеристики:

    Пусть V — напряжение, подаваемое на реле через PT, а I — ток реле через CT. На векторной диаграмме (рис. 3.31) показано, что I опережает напряжение реле V на угол θ. Здесь ɸ В — поток, обусловленный катушкой напряжения, и отстает от напряжения на угол ɸ (примерно от 60° до 70°), а ɸ I — поток, обусловленный катушкой тока, и находится в фазе с током I.Чистый крутящий момент создается за счет взаимодействия ɸ I и ɸ V .

    Крутящий момент, следовательно, дается как –

    T ∝ ɸ V ɸ I sin (ɸ + θ), где ɸ V ∝ V и ɸ I ∝ I

    Таким образом, уравнение крутящего момента для реле можно представить как –

    T = K V I sin (ɸ + θ) … (3.10)

    Крутящий момент максимален, когда два потока смещены на 90°, т. е. когда (ɸ + θ) = 90°. Здесь пунктирная линия на векторной диаграмме представляет желаемое положение ɸ I для максимального крутящего момента.Поскольку V является эталонной величиной, а ɸ V имеет фиксированное положение по отношению к V для конкретной конструкции, угол между пунктирной линией и эталонной величиной V известен как угол максимального крутящего момента и пусть он обозначается τ.

    Нулевой крутящий момент будет иметь место, когда sin (ɸ + θ) = 0, т. е. (ɸ + θ) = 0° или 180°, это выполняется, когда вектор тока реле лежит вдоль пунктирной линии цепочки, которая находится под прямым углом к ​​максимуму линия крутящего момента. Таким образом, элемент направления будет работать при условии, что вектор тока находится в пределах ± 90° от линии максимального крутящего момента.Если текущий фазовращатель смещен более чем на 90°, элемент направления будет сдерживаться. На рисунке показаны рабочие и нерабочие области.

    Видно, что –

    τ = 90° – ɸ

    или ɸ = 90° – τ …(3.11)

    и уравнение крутящего момента становится

    T = KV I sin (θ + 90° – τ)

    = KV I cos (θ – τ) …(3.12)

    Когда реле вот-вот запустится, пренебрегая жесткостью пружины,

    В I cos (θ – τ) = 0

    или θ – τ = 90°

    или θ = τ + 90° …(3.13)

    Это уравнение, описывающее полярную характеристику (рис. 3.32) направленного реле.

    Зона между пунктирной линией и параллельной ей линией соответствует крутящему моменту пружины. Если текущий вектор лежит в пределах этих линий, развиваемый крутящий момент меньше, чем крутящий момент пружины, и, следовательно, реле не срабатывает. Если вектор тока пересекает пунктирную линию, рабочий крутящий момент превышает крутящий момент пружины, и, следовательно, реле срабатывает. Реле не срабатывает или сбрасывается для любого вектора тока, находящегося в области отрицательного крутящего момента.

    Можно отметить, что ток системы обычно отстает от напряжения системы, но ток реле опережает напряжение реле путем включения сопротивления или емкости или их комбинации последовательно с катушкой напряжения или потенциала.

    Такие реле очень подходят для защиты параллельных фидеров. Направленное реле максимального тока имеет недостаток, заключающийся в том, что напряжение фидера падает до гораздо более низкого значения, когда возникает неисправность, приводящая к несрабатыванию реле.Этот недостаток может быть устранен компенсацией вторичной обмотки реле на нижнем магните.

    Ампер-витки компенсационной обмотки на нижнем магните противостоят ампер-виткам, вырабатываемым токовой катушкой. Следовательно, витки катушки тока должны быть соответствующим образом увеличены. Когда напряжение падает из-за неисправности на фидере, результирующие ампер-витки, обеспечиваемые обмотками нижнего электромагнита, совместно увеличиваются, компенсируя уменьшенные ампер-витки, обеспечиваемые катушкой напряжения.

    Направленное реле максимальной токовой защиты и защиты от замыканий на землю индукционного типа:

    Реле направленной мощности нельзя использовать в качестве направленного защитного реле в условиях короткого замыкания, потому что в условиях короткого замыкания напряжение в системе падает до низкого значения, и поэтому крутящий момент, развиваемый в реле, может быть недостаточным для его срабатывания. Эта трудность преодолевается в направленном реле максимального тока, которое почти не зависит от напряжения и коэффициента мощности системы.

    Детали конструкции:

    Состоит из двух релейных элементов, а именно:

    (i) Элемент направления и

    (ii) Ненаправленный элемент, смонтированный в общем корпусе.

    Направленный элемент по сути представляет собой направленное силовое реле. Катушка напряжения этого элемента подключена к напряжению цепи через PT, а его токовая катушка питается от тока цепи через CT. Эта обмотка проходит над верхним магнитом ненаправленного элемента.Отключающие контакты направляющего элемента соединены последовательно с вторичной цепью элемента максимального тока. Таким образом, элемент максимального тока не может начать работать до тех пор, пока его вторичная цепь не будет завершена, т. е. сначала должен сработать направленный элемент, чтобы привести в действие элемент максимального тока.

    Ненаправленный элемент — это элемент максимального тока, аналогичный во всех отношениях ненаправленному реле максимального тока. Реле замыкания на землю шпинделя диска этого элемента имеет подвижный контакт, который замыкает контакты цепи отключения после срабатывания направленного элемента.Отводы предусмотрены над верхним магнитом элемента максимального тока и соединены с перемычкой, что обеспечивает возможность установки тока.

    В нормальных условиях работы поток энергии в цепи, защищенной реле, имеет нормальное направление. Таким образом, реле направления мощности (нижний элемент) не срабатывает, тем самым оставляя элемент максимального тока (верхний элемент) обесточенным. Но как только происходит изменение направления тока или мощности, диск реле обратной мощности (нижний элемент) начинает вращаться и замыкает цепь элемента максимального тока.Из-за перегрузки по току в диске создается крутящий момент, и действие замыкает цепь отключения, тем самым позволяя выключателю сработать и изолировать неисправную секцию.

    Направленный элемент сделан максимально чувствительным, чтобы обеспечить его стабильную работу — даже 20% мощности в обратном направлении приводят в действие его.

    Реле работает только когда:

    (i) Направление тока обратное

    (ii) Ток в обратном направлении превышает заданное значение и

    (iii) Чрезмерный ток (больше текущего значения) сохраняется в течение времени, превышающего установленное время.

    Направленные реле должны иметь следующие характеристики:

    (i) Высокая скорость работы

    (ii) Высокая чувствительность

    (iii) Адекватная кратковременная тепловая мощность

    (iv) Способность работать при низких значениях напряжения

    (v) Бремя не должно быть чрезмерным и

    (vi) Не должно быть проскальзывания напряжения и тока, т. е. если только катушка напряжения или только катушка тока находится под напряжением, а другая обесточена, не должно быть никакого движения.

    Индукционные чашки удовлетворяют вышеуказанным требованиям и поэтому очень популярны. Такие реле используются, когда защита от перегрузки с градуированной выдержкой времени применяется к кольцевым сетям и взаимосвязанным сетям, поскольку ток короткого замыкания может течь в любом направлении.

    Соединения направленного реле максимального тока:

    Соединения реле должны быть выполнены таким образом, чтобы токи и напряжения, подаваемые на реле при различных неисправностях, которые могут возникнуть на защищаемом участке цепи, создавали для реле положительный и достаточно большой рабочий момент.Чтобы добиться этого для всех типов неисправностей, реле не могут быть подключены для работы на истинных ваттах, поскольку для некоторых неисправностей напряжение будет чрезвычайно низким, а также коэффициент мощности будет очень малым, что приведет к ничтожно малому крутящему моменту. Чтобы преодолеть эту трудность и, таким образом, обеспечить достаточный крутящий момент, на каждое реле подается ток и напряжение.

    Используются два типа релейных соединений. Направленные соединения элементов удобно и обычно описываются в терминах угла, на который единичный коэффициент мощности (UPF) сбалансированного тока нагрузки, протекающего в направлении отключения, опережает приложенное напряжение, приложенное к катушке напряжения реле, с учетом полярности катушек реле. .

    Используются два типа соединений реле:

    (i) Реле 30° с максимальным углом крутящего момента 0°.

    (ii) Реле 90° с максимальным углом крутящего момента 45°

    Угол реле определяется как угол между напряжением и током, подаваемым на реле в условиях сбалансированного трехфазного коэффициента мощности.

    На векторной диаграмме для направленного реле 0° с нулевым максимальным углом крутящего момента I R , I Y , I B и V R , V Y , V B представляют фазные токи и фазы напряжения трехфазной симметричной системы с коэффициентом мощности, равным единице.Вектор V RB , представляющий системное напряжение от красной фазы к синей фазе, отстает от векторов I R и V R на 30°. Пусть на релейный элемент подается ток I R и напряжение V RB в соотношении фаз, как показано, т. е. I R опережает V RB на 30°. Поэтому соединения называются реле 30°.

    Угол между током и напряжением, подаваемым на реле для максимального крутящего момента, T равен нулю, поэтому положение вектора тока реле для максимального крутящего момента будет вдоль V RB .Также, поскольку согласно уравнению (3.12).

    T = KVI cos (θ – τ)

    = KVI cos θ для τ = 0

    Теперь для условия коэффициента мощности, равного единице, т. е. ток системы I R находится в фазе с напряжением системы, ток реле I R опережает напряжение реле V RB на 30°, т. е. θ = 30°, так что развиваемый крутящий момент

    T = KVI cos 30° = 0,866 KVI … (3.14)

    Если ток системы I R отстает от напряжения системы V R на 30°, то ток реле I R будет совпадать по фазе с напряжением реле V RB , так что θ = 0° и развиваемый крутящий момент будет максимальным и задается как –

    Т = КВИ … (3.15)

    При возникновении неисправности I R может отставать от V R , скажем, на 90°, и в этом случае θ будет составлять 60°, а развиваемый крутящий момент будет 0,5 T max .

    Таким образом, мы видим, что начальное опережение 30° делает реле более чувствительным при малых коэффициентах мощности. Такие реле обычно подходят для простых фидеров.

    Векторная диаграмма для 90°-реле с максимальным углом крутящего момента 45°.

    Поскольку угол между током и напряжением, подаваемым на реле для максимального крутящего момента, τ составляет 45°, развиваемый крутящий момент будет максимальным при θ = 45° и определяется как –

    T max = KVI cos (θ – τ) = KVI cos(45° – 45°) = K V I

    , а крутящий момент для соединения под углом 90° будет равен T = KVI cos (90°- 45°) = 0.707 KVI = 0,707 T max .

    Подключение источника напряжения для обеспечения остаточного напряжения:

    Направленное реле, контролирующее замыкания на землю на всех трех фазах цепи 3-ɸ, получает питание от остаточного тока и остаточного напряжения. Остаточный ток получается путем суммирования токов в трех фазах с использованием линейных трансформаторов тока или трансформатора тока нулевой последовательности. Первое встречается чаще. Для трех линейных токов I R , I Y , I B .

    I R + I Y + I B = 0 для здоровых условий

    I R + I Y + I B = I RES для замыкания на землю на одной фазе.

    Подходящим источником остаточного напряжения может быть вторичная обмотка с разомкнутым треугольником на трех однофазных трансформаторах или эквивалентный трехфазный пятистержневой трансформатор напряжения. Применение ломаного треугольника для обеспечения остаточного напряжения показано на рис. 3.39. При нормальных рабочих (или здоровых) условиях векторы вторичного напряжения образуют замкнутый треугольник, и поэтому на потенциальной катушке реле не появляется напряжение, как показано на рис.3.39 (а).

    При возникновении замыкания на землю на любой линии, скажем, в точке F на линии B на рис. 3.39 (b), вектора напряжения такие, как показано, оставляя остаточное напряжение V RES на вторичной обмотке с разомкнутым треугольником, которое представляет собой напряжение, появляющееся на катушка напряжения направляющего элемента реле. Величина и фаза этого остаточного напряжения будут зависеть от величины тока замыкания на землю и импеданса пути повреждения.

    Соединения для реле направления замыкания на землю показаны на рис.3.40. Момент, развиваемый на реле, будет пропорционален V РЭС I РЭС cos (θ – τ), где τ – угол максимального момента реле, а θ – угол между V РЭС и I РЭС .

    Поиск направления в направленных реле максимального тока • Услуги Valence по обучению электрикам

    Читатель недавно задал вопрос о прямом и обратном направлениях, описанных в разделе «Направленное реле максимального тока » серии «Руководство по тестированию реле» .В качестве примера я использовал электромеханические реле направления, что могло быть ошибкой. Давайте еще раз взглянем на элемент Directional Overcurrent (67) с точки зрения системы.

    Мы начнем с простой линии передачи с источником слева и нагрузкой справа. Ток течет через метку полярности трансформатора тока на выключателе 3 и в направленное реле максимальной токовой защиты (67) в том же направлении. Любой ток, протекающий через метку полярности, считается прямым направлением.

    Векторная диаграмма для этой ситуации может выглядеть следующим образом. Каждая нагрузка представляет собой комбинацию сопротивления и индуктивности, поэтому нормальным рабочим диапазоном для этой линии является область, заштрихованная зеленым цветом, когда ток протекает через автоматический выключатель 3.

    Давайте посмотрим, что видит реле направленной максимальной токовой защиты (67), подключенное к автоматическому выключателю 4, при тех же условиях. Это реле предназначено для защиты той же линии передачи с другого направления.Ток поступает на метку неполярности ТТ, и реле определяет, что ток уходит из линии передачи; или в обратном направлении.

     

    Векторная диаграмма проверки счетчика реле направленной максимальной токовой защиты (67), подключенного к автоматическому выключателю 4, будет выглядеть следующим образом. Ток течет в обратном направлении, и оранжево-красная заштрихованная область отображает нормальную область, когда ток течет в нагрузку за реле.

    Если бы мы поменяли местами источник и нагрузку, вы могли бы поменять местами приведенные выше векторные диаграммы для каждого реле.Давайте встряхнем ситуацию, замкнув автоматический выключатель 8 и применив замыкание фазы А на землю на 50% ниже линии. Это ошибка, поэтому:

    • Неисправное напряжение должно падать пропорционально серьезности неисправности
    • Ток короткого замыкания должен быть значительно больше нормального тока нагрузки.
    • Ток короткого замыкания должен отставать от напряжения на 40–89,9 градусов в зависимости от характеристик линии, напряжения и серьезности неисправности.
    • Неповрежденные фазы должны оставаться относительно одинаковыми.

    Оба тока повреждения текут в линию передачи, поэтому направленные реле максимального тока, подключенные к автоматическим выключателям 3 и 4, будут воспринимать ток в прямом направлении, поскольку ток течет в обе полярные метки ТТ.

     

    Если предположить, что неисправность находится ровно на 50 % ниже по линии, оба источника идентичны, и полное сопротивление между источниками и неисправностью также идентично, мы можем использовать одну и ту же векторную диаграмму для обоих реле.Очевидно, что в реальном мире это не так, и текущие величины будут другими. Типичная область неисправности в прямом направлении находится в зеленой заштрихованной области для обоих реле.

    Теперь давайте посмотрим на неисправность, которая не находится на линии передачи.

    Ток неисправности протекает через метку полярности трансформатора тока, подключенного к автоматическому выключателю 3, поэтому реле направленной максимальной токовой защиты (67) обнаруживает неисправность в прямом направлении. Если ток неисправности больше, чем уставка максимального тока, реле сработает.

    Схемы направленной максимальной токовой защиты были заменены реле полного сопротивления линии (21), чтобы предотвратить возникновение подобной ситуации. Основная цель этого реле — срабатывать при сбоях в линии передачи, а не при сбоях где-то еще в системе, как это произошло бы здесь. Реле импеданса линии распознает, что неисправность не в линии передачи, и игнорирует эту неисправность, если только оно не запрограммировано на обеспечение резервной защиты со значительной временной задержкой.

    Ток неисправности протекает через метку неполярности трансформатора тока, подключенного к автоматическому выключателю 4, поэтому реле направленной максимальной токовой защиты (67) обнаруживает неисправность в обратном направлении. Заштрихованная оранжевым/красным цветом область обозначает типичную область неисправности за реле.

    Реле направления перегрузки по току можно настроить на срабатывание при неисправностях в прямом направлении, что защитит оборудование перед реле. Или они также могут быть настроены на срабатывание при неисправностях за реле в обратном направлении.Прямое и обратное направление обычно определяется нормальным протеканием тока в реле, поэтому обязательно проверьте подключение трансформатора тока, прежде чем делать какие-либо предположения.

    Неправильное определение направления вперед и назад легко совершить ошибку. Если у меня когда-либо возникали сомнения по поводу настроек реле или направленных токовых испытаний, я обычно спрашивал инженера-проектировщика: «Вы имели в виду отключение, если неисправность в линии передачи или в шине?» (Вы можете использовать любую простую в определении характеристику для вашей ситуации.) Как только они ответят на этот вопрос, я проверю соединения ТТ и проведу тест на линии передачи и посмотрю, отключится ли она. Затем я применяю неисправность в обратном направлении, чтобы убедиться, что она не срабатывает. Всегда спрашивайте инженера, что он имел в виду, если есть какие-либо сомнения.

    Вы также можете сначала выполнить проверку в любом направлении и посмотреть, в каком направлении настроено срабатывание реле. Если это не имеет для вас смысла, вы можете спросить инженера: «Вы имели в виду, чтобы реле отключалось при неисправности на шине?»

    Я надеюсь, что это поможет прояснить определения прямого и обратного хода для реле направленной максимальной токовой защиты (67).Следующий пост на эту тему, «Тестирование направленных реле максимального тока», надеюсь, поможет прояснить характеристический угол.

    Пожалуйста, поделитесь этой статьей или оставьте комментарий, если она показалась вам полезной. Это может показаться не таким уж большим, но это помогает нам продолжать создавать для вас больше бесплатного контента.

    Кроме того, в качестве бонуса вы можете щелкнуть изображение ниже, чтобы зарегистрироваться, и мы вышлем вам бесплатную памятку по поиску направления в направленных реле максимального тока . Он объединяет то, что мы только что рассмотрели, в простое двухстраничное резюме в формате PDF , которое вы можете распечатать и взять с собой:

    Направленное реле максимального тока [67]: Цифровые реле

    Пожалуйста, поделитесь и распространите информацию:

    В этом посте объясняется работа реле направленного тока вместе с его настройками.Дано подробное объяснение настроек реле направления с параметрами Характеристический угол , Максимальный угол крутящего момента и Напряжения поляризации .

    Цифровой Направленное реле максимального тока

    Принцип работы направленного реле максимального тока:

    Реле направленного тока работают в прямом или обратном направлении с защитой от перегрузки по току.

    Если направленное реле, установленное в прямом направлении, означает, что неисправность возникает в прямом направлении. зона, то работает только реле.И наоборот, если реле установлено в положение Reverse направление означает, что если неисправность возникает в зоне реверса, то срабатывает только реле.

    Обычно означает, что прямое направление относится к потоку мощности от сборной шины (к защищенной зоне), а обратное направление означает, что мощность течет к шина.

    Характеристики направленного реле:

    Реле направления определяют зону срабатывания с помощью поляризующего напряжения и характеристического угла .

    Рабочие характеристики направленного реле

    Направленным реле требовалось опорное напряжение для определения направления тока. Это напряжение, взятое с трансформаторов напряжения . Опорное напряжение называется напряжением поляризации. Реле срабатывает в определенном направлении, когда ток короткого замыкания имеет то же направление и превышает установленное значение перегрузки по току.

    • Угол характеристики реле: RCA

    характеристический угол — это фазовый угол, на который эталонный или поляризационный напряжение регулируется таким образом, чтобы направленное реле срабатывало с максимальным чувствительность.

     Характеристический угол также называется Направленный угол, так как он определяет направление работы реле.

    • Максимальный угол крутящего момента: MTA

    Максимум угол крутящего момента — это угол, образуемый током короткого замыкания по отношению к его фазе. Напряжение. Это ожидаемый угол разлома и полностью предсказуемый. Этот угол отличается для фазных замыканий и замыканий на землю.

    • Центр зоны или линия максимального крутящего момента:

    Центр зона – это линия, образованная Char Angle, где реле проявляет максимальную чувствительность.В этой линии ток реле находится в фазе с опорным или поляризованным. Напряжение.

    Это граничная линия, которая разделяет плоскость на области действия и запрета.

    Форвардная зона составляет +/- 85° по обе стороны от Линия максимального крутящего момента или линия центра передней зоны.

    Реверс рабочая зона является зеркальным отражением передней зоны.

    • Изменения, происходящие при неисправности:

    Всякий раз, когда возникает неисправность на линии электропередачи или шинах, напряжение снижается пропорционально серьезности неисправности, а ток увеличивается больше, чем нормальный ток.Ток замыкания носит запаздывающий характер. Здоровые фазовые величины и углы не изменены.

    Направленная защита от перегрузки по току Настройки:

    Это должно быть заметил, что направленная перегрузка по току различна для фазы и замыкания на землю. Различие заключается в выборе поляризующих напряжений.

    1. Направленная защита от перегрузки по току для обрыва фазы [67]:

    элементы направленного замыкания фазы работают с квадратурным соединением для предотвращения потеря поляризующей величины при фазовых замыканиях.То есть каждый из текущих элементов управляется напряжением, полученным от двух других фаз.

    Это соединение вводит фазовый сдвиг на 90° (опережающее напряжение тока) между эталонные и рабочие объемы.

    Каждая фаза ток сравнивается с напряжением между двумя другими фазами. Как I L1 сравнивается с V 23 .

    Эти Поляризационное напряжение определяется внутри самого реле.Нет необходимости устанавливать внешне.

    Ожидаемое угол ошибки называется Максимальный крутящий момент угол в Электромеханических реле.

    (Этот угол обычно составляет -30 o для воздушных линий и -45 o для подземные кабели для фазовых замыканий.)

    Используется для расчета Характеристического угла и определения центра зоны. Здесь нет настройка максимального угла крутящего момента в числовых реле.

    • Установка характеристического угла:

    Реле Характеристический угол RCA приведен в реле Настройки защиты от замыкания фазы.Диапазон составляет (от -95 до +95 градусов). То Настройка Char Angle должна быть указана при настройке Directional over current. реле.

    Пример:

    Например считать, что замыкание фазы происходит при угле -30 o . Отставание по току неисправности напряжение на 30 o .[Это максимальный угол крутящего момента]

    Характеристический угол = 90 o [Угол квадратуры] — Максимальный угол крутящего момента

    Характеристический угол = 90-30=60 o .

    Настройка характеристического угла для обрыва фазы
    • Центр передней зоны :

    Это зона, в которой реле срабатывает с максимальной чувствительностью.

    Центр передней зоны = Vref Угол + Char Угол

                                              = 0 o + 60

                                                           = 60 o

    Когда измеренное напряжение поляризации падает ниже этого уровня настройки, направленный выход не выдается, и, следовательно, защита направления будет запрещена.

    Настройка минимального напряжения предотвращает неправильную работу реле в условиях перегорания предохранителя/отключения MCB.

    Направленная защита от перегрузки по току для замыканий на землю:

    Каждое замыкание на землю в реле вычисляется как измеренное или прямое замыкание на землю. Выбор напряжения поляризации для этих двух типов замыканий на землю отличается.

    Чтобы понять разницу между измеренными замыканиями на землю и производными замыканиями на землю Прочтите здесь .

    2. Защита направленного тока для Измеренные замыкания на землю: [67G]

    элементы направленной защиты от замыканий на землю для обнаружения замыканий на землю Нулевая последовательность фаз используется метод поляризации. Поляризация напряжения достигается для элементы замыкания на землю (они отличаются от замыканий на землю) путем сравнения соответствующий ток I 0 с его эквивалентным напряжением V 0 .

    Эти напряжения доступны только в условиях замыкания на землю.Напряжение неисправные фазы обрываются, а остальные фазы остаются здоровыми.

    Эти поляризации напряжения определяются внутри самого реле. Нет необходимости устанавливать снаружи.

    Ожидаемое угол ошибки называется Максимальный крутящий момент угол в Электромеханических реле.

     (Этот угол обычно варьируется от 0 до до -90 o зависит от типа используемого заземления нейтрали.)

    для сопротивления Земные системы = 0 или

    Заземление Трансформатор с резистором= – 15 o

    Солидно Заземленная распределительная система = -45 o

    Солидно Заземленная система передачи = -65 o

    Реактивное сопротивление Заземленные системы = -90 o

    Используется для расчета Характеристического угла и определения центра зоны.Здесь нет настройка максимального угла крутящего момента в числовых реле.

    • Установка характеристического угла:

    Реле Характеристический угол RCA приведен в уставки реле защиты от замыкания на землю. Диапазон составляет (от -95 до +95 градусов). То Настройка Char Angle должна быть указана при настройке реле Directional OC.

    Пример:

    Например, рассмотрим замыкание на землю под углом -15 o в системе с заземлением через сопротивление.Ток повреждения отстает от напряжения на 15 o . [Это максимальный угол крутящего момента]

    Характеристический угол = 0 o – Максимальный угол крутящего момента

    Характеристический угол = 0-15=-15 o .

    Настройка характеристического угла для замыканий на землю
    • Центр передней зоны :

    Это зона, в которой реле срабатывает с максимальной чувствительностью.

    Центр передней зоны = Vref Угол + Char Угол

                                              = 0 o -15 o

                                                           = -15 o

    Это общая настройка для любого типа неисправности.Как упоминалось ранее, когда измеренное напряжение поляризации падает ниже этого уровня, направленный выходной сигнал не выдается, и, следовательно, защита направления будет запрещена.

    Настройка минимального напряжения предотвращает неправильную работу реле при перегорании предохранителя или срабатывании MCB.

    3. Защита направленного тока для производных Замыкания на землю: [67G]

    Почувствовать Замыкания на землю Нулевая последовательность фаз или поляризация обратной последовательности фаз используется техника.

    • Поляризация нулевой последовательности фаз:

    Нуль последовательные напряжения доступны, когда PT является PT с ПЯТЬЮ ветвями, который может обеспечить путь нулевой последовательности или программируемый терминал с подключением по схеме Open-Delta.Этот тип соединения обеспечивает поляризующие напряжения нулевой последовательности.

    В этом случае Напряжения нулевой последовательности V 0 и токи нулевой последовательности I 0 используются для поляризации.

    • Поляризация обратной последовательности фаз:

    При двух фазный (фаза к фазе) PT или трехлинейный PT Напряжения нулевой последовательности недоступны. В этом случае напряжения обратной последовательности V 2 и Токи обратной последовательности I 2 используются для поляризации.

    Выбор угла характеристики реле, максимального угла крутящего момента и минимального напряжения такой же, как и для Измеренных замыканий на землю, как описано выше.

    Дайте мне знать, если вы заинтересованы, проверьте Применение направленных реле сверхтока в линиях передачи, подробно объясненных г-ном Крисом.

    Ненаправленное реле максимального тока индукционного типа | Строительство

    Здравствуйте, друзья, сегодня я собираюсь рассказать вам Конструкция и работа ненаправленного реле максимального тока индукционного типа : Если вы также хотите знать, то продолжайте читать эту статью полностью.

    Конструкция и работа ненаправленного реле максимального тока индукционного типа

    Это реле также называют индукцией утечки на землю. Реле максимального тока срабатывает, когда ток в цепи превышает заданное значение. Ненаправленные реле максимального тока индукционного типа могут быть сконструированы так же, как и счетчики мощности, с некоторыми модификациями.

    Детали конструкции ненаправленного индукционного типа над реле тока показаны на рисунке.

    Состоит из двух электромагнитов. Его верхний конец имеет форму английской буквы «Е», а нижний — буквы «U». Алюминиевый диск свободно вращается между двумя магнитами.

    Верхний магнит имеет две обмотки – первичную и вторичную. Первичные обмотки, ТТ линии Обмотки проклеены через промежутки, которые необходимо закрепить.

    Эта лента соединена или соединена с мостом установки заглушки. Таким образом достигается требуемая уставка тока для реле.Как правило, существует семь секций ленты, которые находятся в диапазоне перегрузки по току от 50 до 200 % с шагом 25 %. Эти значения представляют собой процент от номинального тока реле. Таким образом, номинальный ток реле будет 10 А, т. е. ТТ с номинальным вторичным током 10 А. Подключится к.

    Но запустить операцию можно только при 50-процентной установке реле 5А. Следовательно, штифт, вставленный между подпружиненными браншами гнезда мостовидного протеза для регулировки текущей настройки, потребует соответствующего значения ленты.Когда контакт удаляется для изменения настройки во время работы реле, реле автоматически принимает настройку высокого тока. Таким образом, CT, не будет вторичного обрыва цепи. Таким образом, реле будет продолжать работать, даже если при изменении настройки возникнет ошибка.

    Вторичная обмотка на центральном плече верхнего магнита соединена последовательно с обмоткой на нижнем магните. Эта обмотка получает энергию от первичной обмотки посредством индукции. Благодаря расположению вторичной обмотки потоки рассеяния верхнего и нижнего магнитов будут адекватно заменены в пространстве или пространстве и времени, из которых на алюминиевом диске создается вращающий момент.Управляющий момент достигается спиральной пружиной.

    Когда ток превышает заданное значение, контакты и диски на шпинделе вращаются, чтобы соединиться с клеммами цепи отключения. Угол поворота диска составляет от 0 до 360 градусов. Ход подвижных контактов регулируется регулировкой угла поворота диска. Это позволяет реле указывать желаемую настройку времени, которую указывает указатель на шкале настройки времени. Диаметр циферблата варьируется от 0 до 1.Это не прямое время срабатывания, но оно дает множитель или множитель, который используется с множителем настройки временной пробки для получения фактического времени срабатывания реле. Производитель предоставляет кривую множителя настройки временной пробки.

    Принцип работы реле индукционного типа

    Принцип работы реле индукционного типа аналогичен принципу действия измерительных приборов индукционного типа (амперметр, вольтметр, ваттметр или блок питания и т. д.). В реле отклоняющий момент создается за счет взаимодействия вихревых токов в алюминиевом или медном диске с потоком магнитов переменного тока.

    Когда они пересекают грань, в диске индуцируется электродвижущая сила — это вдох. Вихрь индуцирует токи в диске.

    Конструкция реле индукционного типа

    Этот тип реле состоит из двух электромагнитов с двумя обмотками в верхнем электромагните. Есть первичная обмотка, а ток подключен ко вторичной обмотке трансформатора и завязан на ней.

    Эти настройки штекерного разъема прикреплены к мосту и часто устроены таким образом, что кто-то может откалибровать настройку штекера для тока до процентных значений тока.Диск настройки откалиброван от 0 до 1.

    Номинальный ток для защиты от перегрузки по току находится в диапазоне от 50% до 200%. В то время как для защиты от разломов диапазон потока варьируется от 10% до 70%. Любое желаемое тейпирование может быть достигнуто с помощью заглушек. Таким образом, с помощью этого устройства вторичная обмотка трансформатора тока никогда не разомкнется. Таким образом, трансформатор тока в реле также защищен, так как реле находится в высокой уставке при изменении уставки защиты.Индуктивное реле максимального тока показано на рисунке ниже.

    При этом вторичная обмотка закорочена и питается за счет индукции от первичной обмотки. Смещение происходит как в фазе, так и в пространстве первичной и вторичной обмоток, и к диску переменного тока прикладывается отклоняющий момент в ответ на индуцированный вихревой ток.

    В этом реле при увеличении значения тока увеличивается крутящий момент диска, а время срабатывания уменьшается. Следовательно, его природа обратно пропорциональна времени, когда оно происходит.Этот тип реле также называют реле максимального тока.

    что вы сегодня узнали:-

    Друзья, сегодня вы узнали о конструкции и работе ненаправленного реле максимального тока индукционного типа, о структуре и работе реле индукционного типа, о принципе работы реле индукционного типа, о структуре реле индукционного типа. Если вам понравилась предоставленная мной информация, вы можете поделиться ею со своими друзьями, а если у вас есть какие-либо вопросы или предложения, то вы можете сказать об этом, оставив комментарий ниже.

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.