на замыканне и размыкание                                           ——j ру

↑

Стр 1 из 137Следующая ⇒

"ЕЛЕ

t

\

ЗАЩИТЫ

РЕЛЕ:

ЗАЩИТЫ

«Э Н Е Р Г И Я»

МОСКВА \976

6П 2.1.082 Р36

УДК 621.316.925

Авторы: В. С Алексеев, Г. П. Варганов, Б. И. Панфи­лов, Р. 3. Розенбпюм.

Репе защиты. М., «Энергия», 1976.

Р 36 464 с. с ил.

На обороте тит. л. авт.: В; С: Алексеев, Г: П; Варганов, Б. И. Панфилоа, Р. 3. Розенблюм.

Книга содержит систематизированное описание вторичных реле защиты переменного тока, электромеханических реле времени, электромагнитных вспомогательных реле защиты и некоторых реле автоматики энергосистем, выпускаемых в настоящее время отечественной промышленностью. Приве­дены полные технические данные реле.

Кии га предназначена для инженерно-технических работников, занятых в области производства и эксплуатации устройств релейной защиты, а так­же может быть полезна сотрудникам проектных организаций и студентам средних и высших специальных учебных заведений, занимающимся во­просами релейной защиты.

30311-471

30-76                                                    6П2.1.082

051(01|-7б

© Издательство «Энергия», 1976.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В десятой пятилетке важная роль отводится электри­фикации—основе современного технического прогресса. Дальнейшее развитие энергетики намечается вести глав­ным образом по пути строительства вблизи топливных месторождений тепловых электростанций с установкой крупных энергетических блоков мощностью 500— 1200 МВт и атомных электростанций там, где ресурсы топлива ограничены. Будет продолжаться создание Еди­ной энергосистемы СССР, будут строиться дальние ли­нии электропередачи напряжением 750 и 1150 кВ пере­менного тока и до 1500 кВ постоянного тока. К энерге­тическим системам будут присоединены почти все колхозы и совхозы. По мере роста и усложнения энерго­систем будут расти и требования к надежности их рабо­ты. Соответственно растут номенклатура и выпуск реле и устройств защиты.

Современная энергосистема не может работать без устройств релейной защиты и автоматики, их влияние на функционирование энергосистемы весьма велико И непрерывно возрастает.

В имеющейся литературе достаточно полно освещены вопросы применения реле защиты и устройств в схемах защит. Вышли книги, посвященные описанию и расчету элементов реле и устройств. Что касается описания не­посредственно реле и устройств защиты, то здесь, за ис­ключением кратких справочников и отдельных брошюр, имеется некоторый пробел.

В настоящей книге авторы стремились дать система­тизированное описание вторичных реле защиты перемен­ного тока, электромеханических реле времени, электро­магнитных вспомогательных реле защиты, источников питания и некоторых реле для противоаварийной авто­матики энергосистем, выпускавшихся на 1 января 1974 г. промышленностью. Там, где это необходимо, приведены формулы, отражающие соотношения между величинами, характеризующими отдельные элементы реле, необходи­мые для получения нужных параметров реле. Приведе­ны описания основных конструктивных узлов, полный перечень гарантируемых технических данных и характе­ристик, обмоточные данные и номинальные параметры комплектующих элементов. Приведенные в книге указа­ния по проверке и регулировке соответствуют провер­кам, проводимым на заводе-изготовителе при выпуске реле.

Глава 1 написана Р. 3. Розенблюм, гл. 2, 3, 6 — В. С. Алексеевым, гл. 4, 7 — Г. П. Варгановым, гл. 5— Б. И. Панфиловым. Все замечания и пожелания по дан­ной книге просьба направлять по адресу: 113114, Моск­ва, М-114, Шлюзовая наб., 10, изд-во «Энергия».

ГЛАВА ПЕРВАЯ ВВЕДЕНИЕ

1-1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ПРИМЕНЯЕМАЯ В РЕЛЕ ЗАЩИТЫ

ТЕРМИНОЛОГИЯ. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РЕЛЕ ЗАЩИТЫ

Основным элементом всякой ххемы релейной защи­ты является реле. Под термином реле [1] принято по­нимать автоматически действующий аппарат, предназ­наченный при заданном значении воздействующей вели­чины, характеризующей определенное внешнее явление, производить скачкообразные изменения в управляемых системах.

Воздействующей величиной называется величи­на, на которую должно реагировать реле. Воздействую­щая величина может образоваться из одной или не­скольких величин, подведенных к различным входам ре­ле и называющихся входными величинами. Реле, для которого воздействующая величина является электриче­ской, называется электрическим реле. В свою очередь электрическое реле, применяемое в устройствах защиты элементов электрических установок, носит на­звание реле защиты.

По способу подключения к главной электрической цепи реле защиты разделяются на первичные, подключаемые непосредственно к главной электриче­ской цепи, и вторичные, подключаемые через индук­тивную или емкостную связь.

По способу воздействия на отключающее электриче­скую установку устройство реле разделяются на реле прямого и косвенного действия. Реле прямого действия непосредственно воздействуют на отключаю­щее устройство, в то время как реле косвенного действия воздействуют через промежуточный элемент.

По назначению реле делятся на измерительные и ло­гические. Реле, предназначенные для срабатывания с определенной точностью при заранее установленном зна­чении воздействующей величины в пределах непрерыв­ного диапазона ее изменения, называются измери­тельными реле. Измерительные реле, предназна­ченные для срабатывания при значениях воздействующей величины, больших заданного, называются макси­мальными реле, при значениях воздействующей вели­чины, меньших заданного, — минимальными р е - л е. По виду воздействующей величины измерительные реле делятся на следующие группы:

Воздействующая величина                             Реле:

Ток

тока

Напряжение

напряжения

Произведение тока, напряжения и сину­

МОЩНОСТИ

соидальной функции угла между ними

Угол между входными векторнымиве­

сдвига фаз

личинами

Угол между входными векторными вели­

направления

чинами тока и напряжения

ности

Отношение напряжения к току,выра­

сопротивления

женное в комплексной форме

Симметричные составляющие тока и на­

симметричных

пряжения или их сочетание

ставляющих

Частота переменного тока

частоты

Измерительное реле, выполняющее функции несколь­ких реле, объединенных логической связью, называется комбинированным.

Помимо измерительных реле в устройствах защиты широкое распространение получили логические ре- л е, предназначенные для срабатывания или возврата при дискретном изменении воздействующей величины. К этим реле относятся:

промежуточные реле, предназначенные для расширения функций других реле;

указательные реле, предназначенные для ука­зания срабатывания других реле;

реле времени, предназначенные для срабатыва­ния с регулируемой выдержкой времени, имеющей за­данную точность;

замедленное р е л е, предназначенное для сра­батывания или возврата со специально предусмотрен­ным замедлением.

По принципу действия реле защиты разделяются на следующие группы:

Принцип действия

Работа основана на воздействии магнит­ного поля обтекаемой током обмотки

' на ферромагнитный якорь

Электромагнитное реле со вспомогатель­ным поляризующим магнитным полем

Работа основана на взаимодействии по­стоянного магнита и обтекаемой током обмотки

Работа основана на взаимодействии маг­нитных полей неподвижных обмоток с магнитными полями токов, индукти­руемых в подвижном элементе

Работа основана на использовании свойств полупроводниковых приборов

Группа реле Электромагнитные реле

Поляризованное реле

Магнитоэлектрические реле

Индукционные реле

Полупроводниковые ре­ле

В любом реле можно выделить несколько конст­руктивных частей, определяемых выполняемыми функциями. Входные непрерывные величины превраща­ются в удобные для дальнейшего использования непре­рывные величины воспринимающей частью реле (транс­форматоры, трансреакторы, фильтры). Часть реле, пре­образующая род тока, характер изменения его во време­ни или вид энергии в удобный для сравнения, называется преобразующей частью (выпрямители, диффе­ренцирующие схемы). Сравнение преобразованных вели­чин и получение дискретной величины на выходе произ­водит сравнивающая часть реле (схемы сравне­ния).

Усиление дискретных сигналов и скачкообразное из­менение состояния управляемых электрических цепей осуществляется исполнительной частью реле (нуль-индикаторы, контакты). Требуемая выдержка вре­мени осуществляется замедляющей частью реле.

Одна и та же часть реле может объединять в себе функции нескольких конструктивных элементов. Элек­тромагнит промежуточного реле может быть одновре­менно преобразующей и, при наличии короткозамкнутой обмотки, замедляющей частью реле. В данном случае электрическая энергия преобразуется в энергию магнит­ного поля, а затем в механическое усилие на якоре, ко­торое сравнивается с усилием противодействующих пру­жин. Реакция короткозамкнутой обмотки замедляет на­чало перемещения якоря электромагнита.

У любого реле или его части различают два состоя­ния:

начальное — состояние при отсутствии воздейст­вующей величины;

конечное — установившееся состояние при превы­шении воздействующей величиной заданного значения.

Появление воздействующей величины на входах ре­ле называется возбуждением.

Переход реле или его части из начального состояния в конечное называется действием, и наоборот, переход из конечного состояния в начальное принято называть отпусканием. Частным случаем действия является срабатывание реле — выполнение реле предназна­ченной функции. Так, втягивание якоря электромагнита реле времени после подачи напряжения на обмотку яв­ляется действием электромагнита. Под срабатыванием реле времени понимается замыкание его контактов с вы­держкой времени, обусловленной часовым механизмом, что, собственно, и является функцией реле. Переход ре­ле в состояние, в котором оно находилось до срабатыва­ния, называется возвратом реле. Переход якоря электромагнита реле времени (части реле) в начальное положение при снятии напряжения с его обмотки явля­ется отпусканием электромагнита. Переход в начальное состояние всего реле (электромагнита, часового меха­низма, контактов) является возвратом реле.

Срабатывание реле в соответствии с его назначением называется правильным срабатыванием реле.

Несостоявшееся требуемое срабатывание реле назы­вается отказом срабатывания реле, и наоборот, состояв­шееся нетребуемое срабатывание реле называется из­лишним срабатыванием реле.

Все реле характеризуются основными параметрами: параметр срабатывания реле — пороговое (граничное) значение воздействующей величины при срабатывании, разделяющее зоны срабатывания и не­срабатывания реле в пределах непрерывного диапазона изменения этого параметра. Заданное пороговое значе­ние воздействующей величины при срабатывании или заданная выдержка времени, после которой реле долж­но сработать, называется также уставкой, а положе­ние указателя на шкале реле, соответствующее задан­ным параметру срабатывания или выдержке времени, называется уставкой по шкале. В некоторых слу­чаях воздействующая величина зависит от соотношения входных величин и угла между ними (реле мощности или сопротивления). Зависимость между входными или воздействующими величинами в условиях срабатывания называется характеристикой срабатывания. Совокупность точек в комплексной плоскости R, X, со­ответствующих срабатыванию реле, для которого воз­действующая величина определяется комплексным теслом R-^jX, называется областью срабатыва­ния реле, а линия, отделяющая в комплексной плоско­сти область срабатывания, — граничной линией. Иногда характеристика срабатывания показывает зави-, симость кратности тока в исполнительной части реле по отношению к току в ней при срабатывании от соотноше­ния входных величин. Такая зависимость носит название' характеристики чувствительности.

Изменение параметра срабатывания реле с двумя'Л более входными величинами под влиянием одной из входных величин называется самоходом;

параметр точной работы реле — значение входной величины, при которой параметр срабатывания начинает отличаться от уставки на заданную величину. Параметр точной работы относится к реле, реагирую­щим на отношение двух входных величин, например, к реле сопротивления, у которых при малых значениях то­ка сопротивление срабатывания уменьшается (см. §3-1). При некотором значении тока отклонение сопротивле­ния срабатывания от уставки начинает превышать за­данное значение (—10%) сопротивления срабатывания. Это значение тока соответствует нижнему значе­нию тока точной работы.

Вследствие насыщения трансреакторов аналогичное явление наблюдается и при большом токе, который со­ответствует верхнему значению тока точной работы;

параметр возврата реле — граничное значение воздействующей величины, при котором происходит возврат реле. Отношение параметра возвра­та к параметру срабатывания реле называется коэф­фициентом возврата реле. Для максимальных реле коэффициент возврата меньше единицы, для мини­мальных — больше единицы;

параметр удерживания р ел е — граничное значение входной величины, при котором реле остается в положении срабатывания. Этот термин в основном от­носится к промежуточным реле, имеющим специальные удерживающие обмотки;

тормозная величина — входная величина, пре­пятствующая срабатыванию (например, ток тормозных обмоток устройств блокировок при качаниях, дифферен­циальных реле и др.);

время срабатывания реле — время с момен­та появления воздействующей величины определенной кратности по отношению к параметру срабатывания до воздействия реле на управляемую систему. Замедление при передаче воздействия называется выдержкой времени.

Параметры срабатывания реле не всегда совпадают с уставкой реле. Отклонение параметра срабатывания реле от уставки, выраженное в процентах или в едини­цах измерения параметра срабатывания, принято назы­вать погрешностью срабатывания реле. При этом разность между максимальным и минималь­ным значениями параметра срабатывания реле при за­данном количестве измерений на какой-либо уставке носит название абсолютного значения разбро- с а параметра срабатывания. Разброс параметров сра­батывания определяется при неизменных условиях ра­боты реле (определенном значении температуры и влажности окружающего воздуха, положении реле в пространстве и т. д.).

Погрешность срабатывания реле определяется как в нормальных условиях, так и в заданных диапазонах из­менения отдельных факторов, определяющих условия работы реле (изменения температур и влажности окру­жающего воздуха, токов, напряжения, частоты сети и т. д.).

1-2. УСЛОВИЯ РАБОТЫ, ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ РЕЛЕ

Условия работы реле и устройств защиты характе­ризуются климатическими факторами внешней среды.

В соответствии со стандартами, изданными ранее 1971 г. [5—10], реле выпускаются для следующих усло­вий работы:

температура окружающего воздуха от —5-=—f-35° с, или -20ч- +40° С (основное исполнение) или —40ч- ,+40° С;

относительная влажность окружающего воздуха до 80% при температуре окружающего воздуха +20° С; высота над уровнем моря до 1000 или 2000 м. Реле и устройства защиты не предназначены для ра­боты в среде, насыщенной токопроводящей или абра­зивной пылью и водяными парами, содержащей актив­ные химические пары и газы, разрушающие металл и изоляцию, а также во взрывоопасной среде и в местах, не защищенных от попадания влаги.

Значения механических факторов, которым может подвергаться реле, не нормировались. Большинство ре­ле чувствительны к толчкам и вибрациям.

Для реле и устройств защиты, внедренных в произ-, водство после 1971 г., климатические факторы регла­ментируются ГОСТ 15150-69 и 15543-70 [3, 4].

В соответствии с этими стандартами к климатиче_- ским факторам относятся: температура и влажность ок­ружающего воздуха, солнечная радиация, дождь, ветер, пыль, резкие смены температуры и т. п.

В зависимости от того, для эксплуатации в каких климатических районах предназначено изделие, реле и устройства защиты выпускаются в климатических ис­полнениях:

У — для эксплуатации в районах с умеренным климатом;

Т — для эксплуатации в районах ' с тропическим

климатом.

Реле и устройства защиты этих исполнений в зави­симости от места размещения в эксплуатации изготовля­ются по следующим категориям:

категория 2 — для установки в помещениях, где ко­лебания влажности и температуры воздуха примерно такие же, как на открытом воздухе, и где имеется сво­бодный доступ наружного воздуха при отсутствии прямого воздействия солнечной радиации и атмосфер­ных осадков (например, в кожухе комплектного устрой­ства или под навесом);

категория 3—для установки в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулиру­емых климатических условий или с длительными пере­рывами в регулировании, где колебания температуры и влажности воздуха значительно меньше, чем на откры­том воздухе, при существенном уменьшении воздействия солнечной радиации, ветра, атмосферных осадков, отсут­ствии росы (например, в каменных, бетонных и деревян­ных помещениях);

категория 4 — для установки в помещениях с искус­ственно регулируемыми климатическими условиями при отсутствии прямого воздействия солнечной радиации, атмосферных осадков, ветра, песка и пыли наружного воздуха (например, в закрытых отапливаемых или ох­лаждаемых и вентилируемых производственных поме­щениях) .

При этом категория 4 делится на две дополнитель­ные категории:

4 1. — для установки в помещениях с кондициониро-' ванным или частично кондиционированным воздухом;

4 2. — для установки в лабораторных, капитальных, жилых и других аналогичных помещениях.

В зависимости от значений температуры, влажности окружающего воздуха и продолжительности их воздей­ствия ГОСТ 16962-71 устанавливает различные степени жесткости для изделий [11].

В табл. 1-1 приведены значения температуры, влаж­ности окружающего воздуха и продолжительность их воздействия, степени жесткости для климатических ис­полнений и категорий эксплуатации реле и устройств защиты, выпускаемых в настоящее время.

Использование реле и устройств защиты в других климатических условиях, отличных от вышеуказанных, оговорено в [3].

Климатическое исполнение и категория размещения изделий вносятся в условное обозначение типа изделия (например, реле типа РП-220 У4) или в техническое описание и инструкцию по эксплуатации, паспорт или другую сопроводительную документацию.

Реле и устройства защиты могут храниться в закры­тых отапливаемых (или охлаждаемых) и вентилируемых складских помещениях, расположенных в любых клима­тических районах, при температуре окружающего воз­духа от +1 до +40° С и верхнем значении относитель­ной влажности 80% при 25° С и более низких темпера­турах. Эти условия хранения соответствуют группе условий хранения Л [3].

Реле и устройства защиты могут перевозиться закры­тым транспортом (в железнодорожных вагонах, контей- йерах и др.), обеспечивающим сохранность изделий и их упаковки. При такой транспортировке предполагают

Параметры

Исполнение и категория изделия

У

Т

2 | 3 | 4

4.1

4 2

2 | 3 | 4 | 4.1 | 4.2

Температура, "С: рабочая

предельная

4-40/—40 4-45/—50

+40/—40 +45/—50

+35/+1 +4Q/+1

+25/+10 +40/+1

+35/+10 +40/+1

+4'5/—10 +55/-2Р

+45/—10

+55/—20

+45/+1 +55/+1

+25/+10 +40/+1

+45/+10 +45/+10

Относительная влаж­ность, %:

среднее значение верхнее значение

80 (Hpi

100* (при 25° С)

\ 20°С)

98 (при 20° С)

65 (при 20° С) 80 (при 25° С)

90 (при 27° С)

100* (при 35° С)

80 (при 27° С) 98 (при 35° 6)

60 (при 20° С)

80 (при 25° С)

80 (при 27° С)

98 (при 35° С)

Продолжительность воздействия влагн, мес

Степень жесткости

IV

III

I

I

I

VIII

VII

VII

VI

. 1

Примечания: I.Значения влажности, обозначенные звездочкой, могут быть при более низких температурах с конденса­цией влаги, во всех остальных случаях без конденсации влаги.

2. В числителе приведен верхний предел температуры, в знаменателе — нижний.

следующие диапазоны температур и предельные значе­ния относительной влажности:

для умеренного климата температура окружающего воздуха от —50 до +50° С, предельное значение влаж­ности 100% при температуре 25° С;

для тропического климата температура окружающего воздуха от —50 до +60° С, предельное значение влаж­ности 100% при температуре 35° С.

Для реле и устройств защиты, внедренных в произ­водство после 1972 г., значения механических факторов (вибрационные, ударные, линейные нагрузки), которым они могут подвергаться, регламентируются ГОСТ 16962-71 и 17516-72 [11, 12].

В соответствии с этими стандартами реле и устрой­ства защиты, предназначенные для эксплуатации в ста­ционарных установках (в шкафах, на панелях, щитах, пультах), имеют группы условий эксплуатации Ml—М7. Для устройств указанных групп условий эксплуатации вибрационные нагрузки должны находиться в диапазо­не частот 1—100 Гц при значениях ускорений 0,5; 1 и 2 g.

Связь между группами условий эксплуатации изде­лий и требованиями по видам механических факторов, а также значениями степеней жесткости (по ГОСТ 16962-71) приведены в ГОСТ 17516-72 [12].

Следует учесть, что реле и устройства защиты, со­держащие магнитоэлектрические реле, не удовлетворя­ют указанным стандартам по значениям ускорений (магнитоэлектрические реле допускают значение уско­рений до 0,25 g).

1-3. ВНЕШНЕЕ ОФОРМЛЕНИЕ РЕЛЕ. ГАБАРИТЫ И УСТАНОВОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ. ПРИСОЕДИНЕНИЕ ВНЕШНИХ ПРОВОДОВ. ПОРЯДОК НУМЕРАЦИИ ВЫВОДОВ.

ВЫСТУПАЮЩИЕ И УТОПЛЕННЫЕ КОРПУСА

Все конструктивные части реле или устройства за­щиты монтируются на механически прочных, влагостой­ких основаниях и защищаются от механических воздей­ствий и от попадания посторонних частиц кожухами.

В местах соприкосновения кожуха с основаниями обычно помещаются уплотняющие прокладки для пре­дохранения от проникновения пыли. Часто кожухи комп­лектов и устройств защиты в свою очередь состоят из двух частей: венчика и стенки кожуха. В этом случае уплотнительные прокладки помещаются также в местах соприкосновения венчика и стенки кожуха.

В основном реле и устройства защиты имеют кожухи с прозрачной передней стенкой. В этом случае, когда в реле или устройстве защиты шкалы контакты или ука­затели срабатывания не видны с лицевой стороны или совсем отсутствуют, передние стенки могут быть и не­прозрачными, например устройство типа ВУ-2, блоки питания и т. д.

Для установки в комплектные устройства целый ряд реле имеет исполнения без кожуха. Например, реле тока, времени, промежуточные и сигнальные реле для уста­новки в комплекты серии КЗ выполняются на штепсель­ных разъемах.

Совокупность основания и кожуха (венчика и стенки кожуха) в реле или устройстве принято называть кор­пусом. Реле и устройства защиты по роду исполнения корпусов разделяются следующим образом: с корпуса­ми, выступающими над лицевой стороной панели, и с утопленными корпусами.

По роду присоединения внешних проводников реле и устройства защиты выполняются с передним и задним присоединением внешних проводников.

Корпуса выступающего исполнения выполняются чаще всего как с передним, так и с задним присоединени­ем внешних проводников. Для корпусов утопленного исполнения применяется только заднее присоединение проводников.

Габаритные и установочные размеры корпусов реле и устройств защиты приведены в приложении 1 на рис П1-1—П1-20.

У вертикально расположенных рядов нумерация вы­водов производится сверху вниз. Выводы, расположен­ные слева (если смотреть с лицевой стороны), нумеру­ются нечетными числами, выводы, расположенные спра­ва, — четными.

У горизонтально расположенных рядов выводов выво­ды нумеруются слева направо.

Выводы, расположенные вверху, нумеруются нечетны­ми числами, выводы, расположенные внизу, — четными.

Детали реле или устройства защиты, предназначен­ные для заднего присоединения внешних проводников, имеют длину части, выступающей за опорную поверх­
ность основания, рассчитанную для их монтажа на ме­таллической панели толщиной до 5 мм. Выводы реле для присоединения внешних проводов рассчитаны для при­соединения к ним двух проводов каждый сечением до 4 мм².

1-4. КОНТАКТЫ РЕЛЕ

Контакты реле защиты различаются по следующим типам, регламентированным ГОСТ 2.725-68 [15].

Обозначение

Тип контакта -                                                          в электрических

схемах -

Замыкающий                                                                                '

Размыкающий

Переключающий

С безобрывиым переключением

Замыкающий, имеющий выдержку времени: на замыиание

на размыкание                                                                1 FT

Размыкающий, имеющий выдержку времени:

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров