книги / Тяговые подстанции городского электрического транспорта

Для защиты на оперативном переменном токе, когда при ко­ ротком замыканий возможна посадка напряжения на шинах собственных нужд, применяется последовательное реле времени типа РВМ-12 и РВМ-13 (реле времени моторное).

Реле состоит из двух насыщающихся трансформаторов ТР (рис. 63-6), включаемых во вторичные цепи одного или двух трансформаторов тока. При замыкании цепей 9—11 или 11— 13 электродвигатель начинает вращаться и через редуктор приво­ дит в действие контакты. Пределы регулирования времени 0,5-^-4 и 1,(И -10 сек.

и в устройствах автоматики, служат для повторения действия основных реле. В этом возникает необходимость в случае увели­ чения числа контактов или увеличения их мощности.

В качестве промежуточных реле постоянного тока применя­ ются электромагнитные клапанные реле типа ЭП-1 для после­ довательного включения на токи 0,125^-3,8 а и параллельного включения на напряжение 12-^-110 в.

На переменном токе промежуточные реле выпускаются типов ЭП-41 и ЭП-43 на напряжение 12-s-500 в. Приведенные типы реле не являются единственными, имеются и другие.

В релейных защитах на оперативном переменном токе для увеличения мощности контактов применяется промежуточное реле типа РП-341, схема которого изображена на рис. 63-7.

Вторичная обмотка трансформатора тока ТТ включается че* рез зажимы 8—14 последовательно с обмоткой насыщающегося трансформатора Тр. Однако через обмотку реле Р ток поте­ чет лишь после того, как внешнее пусковое реле замкнет контакт в цепи зажимов 11—13. Если пусковое реле имеет размыкаю­ щиеся контакты, то они подключаются к зажимам 7—9, а зажи­ мы 11—13 в этом случае закорачиваются.

При срабатывании реле Р его контакты Л ч -Р 4 меняют поло­ жение, при этом сначала замыкается контакт Р4, а лишь после этого размыкается контакт Р\.

Усиленные переключающие контакты Pi и Р4 способны шун­ тировать и дешунтировать отключающие катушки приводов вы­ ключателей при переменном токе до 150 а. Схема включения усиленных контактов изображена на рис. 59-1, г.

Ток срабатывания реле 2,5 а при последовательном соедине­ нии обмоток насыщающего трансформатора и 5 а —при парал­ лельном соединении, потребляемая мощность 6 вт, собственное время срабатывания 0,05 сек.

§ 64. Индукционные реле защиты

Индукционные реле в устройствах релейной защиты получи­ ли весьма широкое распространение. На этом принципе работа­ ют реле тока, напряжения, мощности и другие реле.

Принцип действия индукционных реле аналогичен принципу действия индукционных измерительных приборов. В качестве подвижной системы ротора в индукционных реле служит медный или алюминиевый .цилиндр или диск. Этот диск, поворачиваясь, замыкает контакты.

Вращающий момент на роторе

Результирующая сила, поворачивающая ротор, будет всегда на­ правлена от оси опережающего потока к оси отстающего потока; 2) для изменения направления вращения диска достаточно

в одной из обмоток реле изменить направление тока;

3) величина силы пропорциональна магнитным потокам (то­ кам в обмотках), их частоте и увеличивается с увеличением уг­ ла г|? в пределах до 90°;

4)вращающий момент в диске может быть получен только при наличии двух магнитных потоков, сдвинутых на угол г|)>0;

5)индукционные реле работают только на переменном токе. Время действия индукционных реле зависит от скорости вра­

щения подвижной системы и от угла поворота до замыкания контакта.

Скорость вращения подвижной системы зависит от величины магнитного потока, а следовательно, от тока в электромагни­ тах. Таким образом, в индукционных реле легко может быть по­ лучена зависимая характеристика. Независимая часть характе­ ристики получается за счет насыщения сердечника электромаг­ нитов.

Для увеличения выдержки времени иногда применяют посто­ янные магниты. При вращении диска эти магниты наводят

вдиске токи, взаимодействие которых с магнитным потоком создает тормозной момент. Тот же постоянный магнит служит для устранения инерционного вращения диска после исчезнове­ ния тока в электромагнитах.

Быстродействие индукционных реле достигается за счет уменьшения угла поворота и уменьшения момента инерции под­ вижной системы. ^Например, индукционные реле с цилиндриче­ ским ротором благодаря малому диаметру ротора имеют время действия около 0,02—0,04 сек, т. е. по времени действия не отли­ чаются от электромагнитных реле.

Наконец, необходимо отметить еще одну важную особенность

вработе индукционных реле. Момент сопротивления ротора при закручивании пружины возрастает, а момент электромагнитных сил при неизменном токе остается постоянным. В результате диск остановится, не дойдя до контакта, или нажим на контак­ ты будет очень слабым. Для устранения этого недостатка в дис­ ке делают радиальные надрезы таким образом, чтобы по мере поворота диска длина надрезов в зоне магнитного потока умень­ шалась, а момент вращения увеличивался.

Наиболее употребительными индукционными реле на тяговых подстанциях являются реле серии РТ-80 и ИМБ-170.

Индукционное токовое реле серии РТ-80 (рис. 64-1) состоит из комбинации двух элементов: индукционного и электромагнит­ ного. Первый обеспечивает ограниченно-зависимую характери­

стику времени действия, а второй — независимую характеристи­ ку и отсечку (см. рис. 59-2, д) .

Индукционный элемент реле имеет электромагниты 1 и диск 5, вращающийся в центрах рамы 10. Электромагнитная сила Fэ в диске возникает вследствие того, что полюсные .наконечники электромагнита снабжены короткозамкнутыми витками 2, кото-

помощи винта 15. Постоянный магнит 6 служит для торможения диска при отключении тока.

В зависимости от времени срабатывания и мощности кон­ тактов реле имеют различные модификации. Реле типов РТ-81, РТ-82, РТ-83, РТ-84 имеют мощность контактов до 50 а, а РТ-85, РТ-86 — до 150 а.

Индукционное реле максимального тока типа РТ-90 приме­ няется для защиты установок от перегрузки и коротких замыка­ ний. Реле выполнен1 на основе реле PT-8Ô, но имеет мало зави­ симую оттока выдержку времени (рис. 64-2,а). По существу эта независимая характеристика и включает как бы три реле — то­ ковое реле, реагирующее на перегрузку, реле времени и реле токовой отсечки.

Рис. 64-2. Реле РТ-90:

а — временные характеристики; б — схема соединения

Реле РТ-91 имеет контакты на 50 а, а реле РТ-95 — на 150 а, потребляемая мощность около 25 вт. Пределы изменения харак­ теристик в зоне / —II производятся изменением числа витков катушки (рис. 64-2,6).

§ 65. Реле мощности

На тяговых подстанциях реле мощности типа ИМБ-170 при­ меняется в качестве элемента, реагирующего на направление мощности.

Индукционная система этого реле состоит из четырехполюс­ ного магнитопровода с обмотками и вращающегося медного диска (рис. 65-1,а). Обмотки реле подключаются к трансформа­ тору напряжения (Е/р) и к трансформатору тока (/р).

Векторная диаграмма реле изображена на рис. 65-1,6. Под­ водимые к реле напряжения £/р и ток / р сдвинуты на угол <рр.

В режиме короткого замыкания этот угол может быть 60—90°.

В обмотке напряжения протекает ток / н, сдвинутый по отно­ шению к вектору напряжения на угол Этот угол сдвига соз­ дается искусственно и зависит от отношения индуктивного и ак­ тивного сопротивления в цепи обмотки.

Намагничивающие силы создаются потоками Фт и Фн, сдви­ нутыми относительно соответствующих токов на углы Ô. Этот угол зависит от потерь в стали магнитопровода и от размагничи­ вающего действия тока ротора.

Рис. 65-1. Схема (а) и векторная диаграмма (б) реле мощности ИМБ-170

В приведенных выражениях переменными являются величи­ ны С/р,/рИ фр, поэтому могут быть построены следующие зави­ симости (рис. 65-2) :

f/cp = 7](/p) при срр = const (рис. 65—2, а),

£/cp = v(cpp) при /р = const (рис. 65—2, в).

В соответствии с угловой характеристикой на векторной диаг­ рамме рис. 65-1,6 могут быть нанесены ось А—В — направления мощности, С—D — ось максимальной мощности, т. е. наимень­ шей мощности срабатывания.

Рис. 65-2. Характеристики реле мощности ИМБ-170:

а — вольт-амперная; б —минимальной мощности срабатывания; в — угловая

Получение максимальной чувствительности реле можно до­ биться двумя способами: выбором реле мощности с определен­ ным внутренним углом сдвига а и схемой включения обмоток напряжения. Реле ИМБ-170 выпускаются с внутренними угла­ ми 30 и 45°. Схемы включения реле бывают 30, 60 и 90-градус­ ными (рис. 65-3,а, б, в).

К аппаратам индукционного типа относятся также электри­ ческие счетчики учета электроэнергии.

На тяговых подстанциях в^распределительных устройствах 6—10 кв обычно применяют двухсистемные счетчики активной энергии типа И, включаемые по схеме двух ваттметров (рис. 65-4).

Глава XVI

ТИПЫ ЗАЩИТ

§ 66. Максимальная токовая защита

Максимальная токовая защита относится к наиболее про­ стым и распространенным типам защит, работающим от возра­ стания тока сверх определенного значения.

Основными аппаратами этой защиты являются токовое реле и реле времени.

Принципиальная схема применения максимальных токовых защит в радиальной сети с односторонним питанием приведена на рис. 66-1, а, б.

Рис. 66-1. Принципиальная схема применения максимальных токо вых защит в радиальной сети с односторонним питанием:

а — схема соединения; б — диаграмма выдержки времени

Для обеспечения селективной работы каждая следующая за­ щита по направлению к источнику питания имеет ступень выдержки времени Д/=0,5-*-0,7 сек (меньшие ступени выдерж­ ки времени не обеспечивают селективности в работе), Уакой под­ бор выдержек времени называется ступенчатым. В соответствии с этим защита 4 на тяговой подстанции Т-4 будет отключать выключатель 4 лишь при коротком замыкании в кабеле 4 или за шинами этой подстанции.'

При большом числе подстанций выдержка времени защиты на подстанции Т-1 сильно возрастает, поэтому максимальная токовая защита радиальных сетей ограничивает число подстан­ ций. При двустороннем питании селективную работу осуществить невозможно, поэтому максимальная токовая защита в этом слу­ чае не применяется.

Схема максимальной токовой защиты на постоянном опера­ тивном токе с независимой выдержкой времени приведена на рис. 66-2, а. В этой защите использованы токовые реле типа