Реле на сравнении величин 2х напряжений с использованием переменной составляющей выпрямленных напряжений

Общие сведения

Схема аналогична принципиальной схеме реле с круговой характеристикой, изображенной на рис. 15., рис. 16. за исключением двух особенностей:

1) используется НИ замедленного действия с временем срабатывания Dt=0,01 с.;

2) в схеме не предусматривается сглаживающего устройства, поэтому выпрямленные напряжения |U_I| и |U_II| и напряжение U_mn=|U_II|-|U_I| имеют пульсирующий характер и состоят из постоянной и переменной составляющих рис. 23.

U_mn=|U_mn| _ -|U_mn| ~,

где:

U_mn _ =|U_II| _ -|U_I| _

U_mn ~ =|U_II| ~ -|U_I| ~

постоянная составляющая является арифметической разностью, зависящей только от величины;

переменная составляющая является геометрической разностью, зависящей как от величины амплитуд напряжений, так и от сдвига фаз между ними.

Переменная составляющая на входе НИ в конечном счёте зависит от величины и сдвига фаз между сравниваемыми напряжениями U_I и U_II. Переменная составляющая выпрямленного напряжения примерно равна его второй гармонике и имеет в два раза большую частоту по сравнению с выпрямленным напряжением. Поэтому угол d¢ сдвиг фаз переменных составляющих выпрямленных напряжений в два раза больше угла d - сдвига фаз у выпрямленных напряжений: d¢=2×d.

При d=0 и d¢=0 - |U_II| ~ и |U_I| ~ совпадают по фазе. Напряжение U_mn ~ равно арифметической разности их абсолютных значений. (См. рис. 24.)

При d=90° d¢=180° - |U_II| ~ и |U_I| ~ противоположны по фазе, вследствие чего U_mn ~ равно арифметической сумме |U_II| ~ и |U_I| ~. При одинаковых амплитудах выпрямленных значений, в последнем случае, амплитуда U_mn ~ получается в два раза больше. (См. рис. 25.)

При d>0, но d<90° d¢>0, но d¢<180° напряжение U_mn ~ равно геометрической разности |U_II| ~ и |U_I| ~ и имеет промежуточное значение по амплитуде.

Условия срабатывания реле

Время срабатывания НИ равно 0,01 с. т.е. равно периоду переменной составляющей (100Гц). При таком исполнении НИ может сработать только, если напряжение U_mn=|U_mn| _ -|U_mn| ~ имеет положительное значение в течение времени действия НИ. Т.о. для срабатывания необходимо выполнить 2 условия:

1) |U_II|>|U_I|;

2) время, в течение которого напряжение на входе НИ положительно ³ 0,01 с. (см. рис. 26.)

Сопротивление срабатывания

При d=0° пограничным условием действия реле будет равенство: U_II=U_I. В этом случае U_mn=0. Реле, при этом обладает наибольшей чувствительностью, так как для его срабатывания достаточно лишь незначительного превосходства U_II над U_I - DU¢.

При d=90° в случае равенства напряжений |U_II|=|U_I|, постоянная составляющая |U_mn| _ =0 и к НИ подводится только переменная составляющая |U_mn| ~.

Условие срабатывания реле не выполняется. Для срабатывания реле необходимо увеличить амплитуду U_II на величину DU¢¢ (см. рис. 27.), так, чтобы кривая U_mn¢¢ не имела отрицательных значений.

Условие срабатывания в этом случае |U_II|=|U_I|+DU¢¢.

Т.о. при данном угле сдвига фаз срабатывание произойдёт при большем значении напряжения U_II, а следовательно и Ip, так как U_II=k×Ip., то есть сопротивление срабатывания Zc.p. при d=90° будет меньше, чем при d=0°, а угол j_Р отличаться от угла максимальной чувствительности j_М.Ч.

Сопротивление Zc.p., и, следовательно, и чувствительность реле имеют наименьшее значение при d=90°.

Характеристика реле

При d=0°, реле имеет наибольшую чувствительность. Когда d¹0° - чувствительность реле уменьшается и его зона действия сокращается, так как при том же напряжении, подведённом к реле Up необходимо большее, чем в предыдущем случае Ip. При этом Zc.p. получается меньше, чем для реле с круговой характеристикой, то есть характеристика превращается в эллипс.

Степень сжатия эллипса характеризуется величиной малой оси эллипса СD (рис. 28.). Её можно изменять, включая ёмкость С1, которая меняет относительное значение переменной составляющей в выпрямленном токе.

Пусковой комплект AKZ реле сопротивления типа КРС-1

Принципиальная схема дистанционного органа реле сопротивления комплекта КРС-1 представлена на рис. 29.

Схема во многом аналогична дистанционным органам реле ДЗ-2, но отсутствует контур подпитки и возможна уставка только одной ступени. Для устранения явления «мертвой зоны» предусмотрено смещение характеристики в III квадрант. Смещение достигается введением в тормозной контур реле резистора R14 сопротивлением 3 кОм.

Данное сопротивление обеспечивает смещение характеристики в III квадрант на 6¸12% от уставки по Zc.p. При наличии в системе коротких линий иногда такое смещение недопустимо, так как возможны неселективные действия защит при КЗ за шинами соседних подстанций. Поэтому в уставках иногда задают необходимое смещение всего 1¸3% Zc.p. Добиться такой характеристики можно заменой резистора R14 на резистор меньшего сопротивления.

Для лучшей отстройки защиты от токов нагрузки на длинных нагруженных линиях в комплекте КРС-1 предусмотрена возможность преобразования круговой характеристики в эллиптическую.

Реле состоит из следующих элементов:

1) трансформатор напряжения TV, позволяющий регулировать уставку изменением суммарного числа витков 2х последовательно включенных обмоток на вторичной стороне.

рис. 29.

Переменный резистор R24 шунтирующий до 8% витков позволяет добиться плавной регулировки. Резисторы R17¸R20, R21¸R23 служат для поддержания неизменным сопротивления тормозного контура.

2) трансреактор TAV имеет 2 первичные обмотки, включаемые на разность фазных токов и 2 вторичные обмотки. Угол вектора вторичной ЭДС трансреактора относительно первичного тока, определяющий угол максимальной чувствительности j_М.Ч. устанавливается резисторами R9¸R12, шунтирующими вторичные обмотки трансреактора.

Регулирование уставки в цепях тока осуществляется изменением числа витков первичных обмоток трансреактора, что позволяет изменить уставку в полтора раза для вторичного номинального тока трансформатора тока 5 А - 1 либо 1,5 Ом на фазу, для 1 А 5 либо 7,5 Ом на фазу.

3) схема сравнения состоит из двух выпрямительных мостов VC1 и VC2, балластных резисторов R15, R16 и переменного резистора R13 - для выравнивания сопротивления рабочего и тормозного контуров.

Параллельно входным зажимам НИ включены диоды VD6, VD7 предназначенные для исключения возможной перегрузки.

Для получения характеристики в виде окружности, на выходе схемы сравнения включён фильтр-пробка состоящий из дросселя L1 и конденсатора C4, их параметры рассчитаны на резонанс при частоте 100 Гц. Фильтр сглаживает периодическую составляющую выпрямленных напряжений.

Для получения эллиптической характеристики используют дополнительное торможение реагирующего органа, подпиткой тока тормозного контура от переменной составляющей частотой 100 Гц на входе схемы сравнения.

Переменная составляющая, выделенная на обмотке дросселя L1, выпрямляется по однополупериодной схеме диодом VD8 и через один из резисторов R25¸R27 подаётся в НИ дополнительно к току тормозного контура.

Характеристика превращается в эллипс, соотношение размеров которого зависит от значений сопротивлений резисторов. Чем меньше сопротивление, тем больше степень сжатия эллипса.

При использовании эллиптической характеристики время срабатывания увеличивается, за счет шунтирующего действия цепочки VD8 и одного из резисторов R25¸R27.

Для уменьшения вибрации реагирующего органа схемы сравнения, параллельно входу включен конденсатор С5.

Поиск по сайту: