lflSbl0 витков. В скобках указана марка провода.

hti

1ж

i hum

Ч 6 б)

Рис. 6-43. Характеристики чувст- Рис. 6-44. Зависимость тока вительности комплекта КРБ-126. срабатывания обратной после­довательности от тормозного тока для различных уставок коэффициента торможения комплекта КРБ-126 (а) и ха­рактеристика тока небаланса ФТОП комплекта КРБ-126 (б).

Разрывная мощность блокирующих контактов Р/7_г и замыкаю­щего контакта РТ\ в цепи постоянного тока с индуктивной нагруз­кой (постоянная времени не более 0,005 с) не менее 25 Вт при напряжении 24—250 В и токе до 0,5 А.

Габариты устройства приведены на рис. П1-16

Масса устройства не превышает 18 кг.

Изменение уставок производится с помощью накла­док на передней стороне откидной платы устройства. Маркировка уставок токов нулевой и обратной последо­вательностей соответствует пятиамперному исполнению, для одноамперного исполнения их необходимо умень­шать в 5 раз.

Обозначение в схеие на рис. 6-39 и 6-41

Технические данные

РТ_г

Реле поляризованное РП-7, И1_В = 8800* (ПЭЛ-0,1), 730 Ом, аг)_т =4200* (ПЭЛ-0,1), 600 Ом

РВ

Реле времени ЭВ-144, С_вом = 110 или 220 В

РН

Реле напряжения РН-54/160

РП_г

Реле промежуточное КДР-1, а» = 20 000' (ПЭВ-2/0,11), 2600 Ом

РП₂

Реле промеж\точное КДР-1, w=35 500*'(ПЭВ-2/0,08), 8500 Ом

pn_s

Реле промежуточное КДР-ЗМ:

и_Вом = 110 В, до = 20 000* (ПЭВ-2/0,11), 2600 Ом f_ff0M =220 В, ®> = 35500* (ПЭВ-2/0,08), 8500 Ом

TT_t

/яо»=1 А, иг, = 15* (ПЭВ-2/0,77) /_яом = 5 A, = 3* (ПБД-1,56), ш_г=5000* (ПЭВ-2/0,12), отводы от 1750 и 2900 витков, сердечник Ш-12Х12 мм

7Т_а тт₃

/яом-=1 А, да, = 180* (ПЭВ-2/0,77)

102 = 60* (ПЭВ-2/0 77) /_н™ = 5 А, ге', = 36* (ПБД-1,56), ш_г = 12* (ПБД156), из=3100* (ПЭВ-2/0,16), сердечник 111-10X35 мм

ТТ₄

/ион-1 А, до, = 15* (ПЭВ-2/0,77) /нп., = 5 А, ш, = 3* (ПБД-1,25), до₂=6600* (ПЭВ-2/0,12), отводы от 1200 и 3200 витков, сердечник 111-12x24 мм

ТП

и;, = 1000* (ПЭВ-2/0,25), отводы от 200, 300 н 430 витков, ш₂= 1360* (ПЭВ-2/0,25), сердечник Ш-12Х12 мм

ДРг, ДРг

ш = 2300* (ПЭВ-2/0,27), сердечник Ш-12Х12 мм; зазор 0,5 мм

Обозначение

в схеме на рис. 6-39 и 6-41

Технические дандые

Ri\ R2

Резистор ПЭВ-10:

f7_HOM = 110 В, «=680 Ом±Ю°/о Увом = 220 В, #=2700 Ом±Ю%

Ra

Резистор ПЭВ-10.

(7ном = 110 В, /? = 1800 Ом±Ю% . Уцом =220 В, « = 6800 Ом±Ю%

Ri

Резистор МЛТ-2:

L'_B„„ = 110 В, « = 10 кОм±Ю% U_НОм=220 В, i?=30 кОм±5%

Rs> Rei

Резистор ПЭВ-10:

Увом = 110 В, Я=820 Ом±Ю% U_ВОМ=220 В, «=3000 Ом±Ю%

R7

Резистор регулируемый — 300 Ом

R_a

Резистор ПЭВ-10 —330 Ом±Ю%

Rio

Резистор ре1улируемый 600 Ом

Rt', Ru

резисгор ПЭВ-10 —620 Ом±5%

Rl2

Резистор ПЭВ-10 —680 или 1000 Ом±Ю°/о

Ci', Cp

Конденсаторы МБГО-2 — 10 мкФ — 160 В:

(7_Яом = 110 В, С=50 мкФ 1/во* = 220 В, С=30 мкФ

С,

Конденсаторы МБГЧ-1—2 мкФ — 500 В, 2 кон­денсатора параллельно

Конденсаторы МБГЧ-1—2 мкФ — 500 В, 3 кон­денсатора параллельно

Конденсатор МБГЧ-1 — 0,5 мкФ — 250 В

Конденсатор МБГО-2 — 4 мкФ — 400 В

Обмоточные данные и номинальные величины комплектующих элементов приведены в табл. 6-20.

Проверка и регулировка элементов цепи постоянного оператив­ного тока производится так же, как у устройства КРБ-125. Про­верка н регулировка пускового органа производится в следующей очередности:

настройка фильтра пятой гармоники производится прн неиз­менном напряжении 4—8 В с частотой 250 Гц, подаваемом на фильтр прн снятых накладках Н\. Изменением величины воздушно­го зазора дросселя Др, добиваются максимального значения тока через фильтр. При проверке фильтра на него подают такое же на­пряжение с регулируемой частотой, ток должен иметь наибольшее значение при частоте 250 Гц.

Настройка и проверка фильтра второй гармоники производится точно так же при снятой накладке Н₃ и частоте 100 Гц.

Пусковое реле РТ\ проверяется при включенном вместо наклад­ки Н₄ миллиамперметре, закороченных зажимах 4—6, заклиненном в притянутом положении якоре реле РП₃ н имитации двухфазного к. з на входе устройства. Ток срабатывания реле должен быть fi пределах 2,4—2,6 мА, коэффициент возврата — 0,4—0,5, а меж­контактный зазор — не менее 0,4 мм.

Проверка настройки ФТОП н чувствительности пускового орга­на к току обратной последовательности производится прн закоро­ченных зажимах 4—6, заклиненном в притянутом положении якоре РП_Ъ и имитации к. з. фаз АВ, ВС и СА. Определяется ток на входе устройства, соответствующий срабатыванию реле РТ; эти токн

должны быть равны У^ 3/_2Уст± 12% и не должны отличаться друг от друга более чем на 3,5%. В первом случае подстройка произво­дится регулировкой упорного винта размыкающего контакта РТи во втором — регулировкой Rj и Rm-

Таким же образом определяется коэффициент возврата пуско­вого органа. Определение тока срабатывания и тока возврата про­изводится соответственно при притянутом н отпущенном якоре РП-. Регулировка производится подбором сопротивления Rig.

При проверке коэффициента торможения первичные обмотки трансформаторов ТТ₂ и ТТ₃ подключаются к двум независимым регулируемым источникам тока. Якорь РП₃ заклинивается в притя­нутом положении. При неизменном тормозном токе определяется ток срабатывания пускового органа прн различных уставках коэф­фициента торможения. Значение последнего находится по форму­лам (6-166) и (6-167).

Производится проверка чувствительности пускового органа к току нулевой последовательности при заклиненном в притянутом положении икоре РПэ и подаче тока только к зажимам 36—40. Ре­гулировка производится упорным вннтом размыкающего контакта РТ 1, при этом нужно следить, чтобы чувствительность пускового органа к току обратной последовательности оставалась в допусти­мых пределах.

26- 505

ГЛАВА СЕДЬМАЯ

устройства питания защит на переменном оперативном токе

7-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Классификация. Устройства питания аппаратуры ре­лейной защиты, автоматики и управления на переме®- ном оперативном токе применяются в электроустановках высокого напряжения, если в них отсутствуют аккуму­ляторные батареи.

Выпускаемые в настоящее время устройства нитани» могут быть разделены на следующие виды:

нестабилизированные блоки питания, подключае­мые к измерительным трансформаторам напряжения или к трансформаторам собственных нужд (БПН);

стабилизированные блоки питания, подключаемые к трансформаторам тока (БПТ);

блоки питания и заряда конденсаторов (БПЗ) в со­четании с батареями конденсаторов (БК)

Блок питания БПН представляет собой обычный трансформатор напряжения с выпрямителем на выходе, Трансформатор в БПН, как и в других устройствах пи­тания, электрически разделяет входные и выходные це­пи. Номинальное значение входных и выходных напря­жений может изменяться путем использования различ­ных отводов от первичных и вторичных обмоток или пу­тем параллельного и последовательного соединения секций обмоток

Блоки питания БПТ. В основу принципа работы этих блоков положена стабилизация среднего значения вто­ричного напряжения при насыщении специального про­межуточного трансформатора тока ПНТ. Большие пики вторичного напряжения в момент перемагничивания сердечников ПНТ представляют опасность для изоляции - обмоток и диодов выпрямительного моста. С целью устранения этих пиков вторичная обмотка ПНТ шунти­руется конденсатором (рис. 7-1), который с индуктив­ностью ветви намагничивания образует феррорезонанс,- ный контур (рис. 7-2).

Принцип действия стабилизированных токовых бло­ков питания можно пояснить построением результирую­щей вольт-амперной характеристики (ВАХ) по ВАХ

отдельных элементов блока. Для упрощения принято, рто все электрические величины синусоидальны и потери в стали и меди ПНТ равны нулю. Падение напряжения на конденсаторе пропорционально проходящему по не- му току и характеризуется прямой линией 1 на рис. 7-3. Падение напряжения на ветви намагничивания X» про­порционально индукции, а ток пропорционален напря­женности в сердечнике ПНТ, поэтому ВАХ X_w можно

U б

IЛь

Рис. 7-1. Принципиальная схе­ма токового феррорезонансно- хо блока питания.

Рнс. 7-2. Схема замещения токового феррорезонансного блока питания.

26"

представить кривой намаг- ПНТ                          ничивания сердечника, по­строенной в некотором мас­штабе (кривая 2). Токи в.

1^и

s

у

4s

__

н

гГ

f

У/С

¹

i

/

/

\

а

^ у

г

ТА

L

п

X./

у

j

I

U"\

U^m

V

Рис 7-3. Вольт-амперные харак­теристики токового феррорезо­нансного блока питания.

индуктивной и емкостной ветвях сдвинуты на 180°, по­этому суммарная ВАХ (кривая 3) определяется как раз­ность кривых 1 и 2. На кривой 3, представляющей собой характеристику блока питания на х. х., можно выделить три характерных участка. От начала координат до точки Л напряжение примерно пропорционально току. При значении входного тока блока, равном /_фр, происходит скачок выходного напряжения от V до I)" и выход на рабочий участок характеристики, где выходное напря­жение блока мало зависит от входного тока. Скачкооб­разный переход из точки А в точку В происходит при неизменном входном токе из-за автоматического уве­
личения сопротивления контура /Y^—С. Незначительное увеличение входного тока в точке А приведет к увели-t чению тока 1ц, что в свою очередь вызовет уменьшение сопротивления Хц и увеличение сопротивления контура Хц —С. Так как питание блока производится от источни­ка тока и входной ток не зависит от сопротивления это­го контура, то увеличение сопротивления контура X^—С приводит к дополнительному увеличению напряжения на контуре, увеличению тока I^ и уменьшению сопро­тивления Хц. Процесс развивается лавинообразно до другого устойчивого состояния.

Рис. 7-4. Форма кривой напряжения на феррорезонансном контуре с учетом третьей гармоники. и — до феррорезонанса; б — после.               '

Ордината точки А кривой 3 рис. 7-3, соответствую­щая току наступления феррорезонанса, равна ординате точки А_х кривой 2, касательная к которой в этой точке параллельна прямой 1.

До наступления феррорезонанса ток в емкости боль­ше тока в индуктивности и выходное напряжение отста­ет от входного тока на 90°. После наступления ферроре* зонанса ток в индуктивности становится больше тока в емкости и выходное напряжение опережает входной ток на 90°. Таким образом, при плавном увеличении вход­ного тока в точке А происходит не только скачкообраз­ное увеличение выходного напряжения, но и опрокиды­вание его фазы. Следует отметить, что при этом фаза высших гармоник выходного напряжения не изменяется¹, в результате чего резко уменьшаются пики в его кривой. Это очевидно из рис. 7-4, где кроме основной гармоники показана наибольшая из высших гармоник — третья.

Если после наступления феррорезонанса плавно уменьшать ток, то скачкообразное уменьшение выход­ного напряжения произойдет не при hx — Jф_Р, а с учетом принятых ранее допущений, при 1_Вх=0. Практически этот ток равен току высших гармоник и току потерь в стали и меди ПНТ. Эти потери могут быть представле­ны активным сопротивлением, включенным параллель­но сопротивлению нагрузки /?_н-

Вольт-амперная характеристика сопротивления i?_H на рис. 7-3 представлена прямой 4. Построение результи­рующей ВАХ блока питания , под нагрузкой удобно произво­дить графически Для этого строятся прямоугольные тре­угольники, катетами которых являются абсциссы кривых 3 и 4 при неизменных ординатах, а гипотенузы равны абсциссам результирующей кривой 5.

Сопротивление R_n увеличи­вает ток наступления ферроре­зонанса и уменьшает разность между токами наступления и исчезновения феррорезонанса. При некотором значении Ru скачок выходного напряжения при плавном измене­нии входного тока исчезает. Токи наступления и исчезно­вения феррорезонанса становятся равными.

В этих условиях наблюдается наибольшая отдача мощности блоком питания, так как 1с+1ц ^{и весь} входной ток проходит через нагрузку. У правильно спро­ектированного БПТ при максимальной нагрузке скачок выходного напряжения при плавном изменении входно­го тока отсутствует.

При большом входном токе в контуре (рис. 7-2) мо­жет возникнуть феррорезонанс на второй и более высо­ких гармониках, который сопровождается опрокидыва­нием фазы этих гармоник и резким увеличением ампли­туды выходного напряжения. Для предотвращения этого первичные и вторичные обмотки ПНТ располагают иа разных стержнях магнитопровода. При этом возрастает индуктивность рассеяния вторичной обмотки (рис. 7-5), и если на частоте 50 Гц выполняется соотношение

Рис. 7-5. Схема замещения токового феррорезонансного блока питания с учетом ин­дуктивности рассеяния вто­ричной обмотки ПНТ.

X_S>0,25X_C,                                                                  (7-1)

то на второй и более высоких гармониках нагрузка ПНТ не имеет емкостного характера (X_s ^ Х_с) и феррорезо- нанс на этих гармониках не возникает. В мощных бло­ках из-за недостаточного значения индуктивности L_s до­полнительно к ней включается дроссель. Так как цепь X_s—С\—R_n\ путем преобразования схемы из параллель­но и последовательно включенных элементов может быть представлена в виде параллельно включенной емко­сти С и сопротивления R_n, то анализ, проведенный для схемы на рис. 7-2, можно распространить на схему на рис. 7-5. При этом С и Rn однозначно определяются ве­личинами X_s, С\ и R-ex.

Для получения аналитических зависимостей для схе­мы на рис. 7-2 аппроксимируем ток в нелинейной индук­тивности Ьц выражением

i^k.W + k^,                                                 (7-2)

где k\, kt — постоянные коэффициенты; W — потокосцеп- ление.

По первому закону Кирхгофа

(74)

\Л i_c+i_u = I_nsm<at.                                   (7-3)

С учетом того, что и — dWjdt находим:

•____ L^P.

(-

© Й

•С®² + Ъ + ~ k^l j X — ~Y = I_m; . X + с©^г + к_г + -1 k₂) у- = о,

^И R dt '

i_r = С — = С^Щ-.                      " (7-5)

^с М d&                                           ^х '

Подставляя (7-2), (7-4) и (7-5) в (7-3), получаем:

+ ~ ^ + k_xW + = /„sin of. (7-6)

Пренебрегая в первом приближении высшими гармо­никами, решение уравнения (7-6) будем искать в виде

¥ = X sin (ot + Y cos at.                           (7-7)

Подставляя (7-7) в (7-6) и приравнивая отдельно члены, содержащие синус и косинус, получаем?

где W^=X²-\-Y² — амплитуда значения потокосцепле- ния.

Решая эту систему уравнений, находим:

+              +                                        (7-8)

Так как выходное напряжение блока и_вых пропорцио­нально амплитуде потокосцепления Y™, то выражение (7-8) является уравнением результирующей кривой 5 (рис. 7-3). Продифференцировав (7-8) по ?_т и прирав­няв к нулю, находим условия экстремума функции /_т=

I

_

№

27$

+ (к_г — со²С)² j = 0,                          (7-9)

откуда

со

\/                               — 1/ (ш²С —к-,)² — 3-3—

Я²

(7-9а)

Из выражения (7-9а) может быть получена амплиту­да потокосцепления, а следовательно, и выходное напря­жение, при которой происходит наступление и исчезнове­ние феррорезонанса. Для этого необходимо, чтобы урав­нение (7-9) имело два положительных действительных корня, определяющих максимум и минимум функции I_m=f(^_m). Поэтому обязательным условием наличия феррорезонанса в блоке питания является следующее:

со²С > К                                       (7-10),

Физически коэффициент k\ представляет собой вели­чину, обратную линейной части индуктивности 1/£_ЛИн, если &2=0. Тогда (7-10) можно преобразовать следую­щим образом:

1 ®С>

•Й^-ЯИН

т. е. начальная часть кривой 2 на рис. 7-3 должна лежать выше прямой" 1.

Подставляя оба положительных корня уравнения (7-9) в (7-8), можно найти по параметрам элементов блока (С, R, ki, k₂) токи наступления и исчезновения феррорезонанса.

Как указывалось выше, критерием правильности рас­чета БПТ является равенство токов наступления и исчез­новения феррезонанса при минимальном сопротивлении R_H■ Это значит, что уравнение (7-9) должно иметь один положительный действительный корень. Для этого необ­ходимо, чтобы второе подкоренное выражение в (7-9а) равнялось нулю, откуда

(ш³С —А₁)=УЗ©//?.

При этом значение амплитуды потокосцепления, по которому может быть вычислено выходное напряжение, равно:

Блоки питания и заряда конденсаторов БПЗ. Наи­большая мощность от источников питания потребляется кратковременно во время работы электромагнитов от­ключения выключателей. Поэтому в ряде случаев оказы­вается целесообразным вместо мощного блока питания для работы электромагнитов отключения использовать энергию предварительно заряженного блока конденса­торов (БК), а питание оперативных цепей защиты произ­водить от блока питания меньшей мощности, который может также использоваться и для заряда блока конден­саторов, т. е. устройства БПЗ могут использоваться и как блоки питания, и как зарядные устройства. Устройства БПЗ выполняются либо нестабилизированными анало­гично блокам питания БПН, либо стабилизированными аналогично блокам питания БПТ.

Значение емкости и напряжение заряда конденсато­ров должны быть такими, чтобы:

энергия конденсаторов превышала энергию, требу­емую для срабатывания электромагнита отключения;

напряжение конденсаторов было больше напряжения срабатывания во всем промежутке времени сраба­тывания электромагнита отключения. Увеличение напря­жения заряда конденсаторов позволяет уменьшить их емкость при неизменной энергии W—0,5 CU², но значе­ние напряжения заряда по условиям техники безопасно­сти не должно превышать 400 В.

Для нестабилизированных устройств БПЗ согласно [34] сложную кривую заряда конденсаторов от источни­ка выпрямленного напряжения приближенно можно за­менить экспонентой, постоянная времени которой при двухполупериодном выпрямлении

Т — 2/?С_за р,

где Сзар —заряжаемая емкость; R — полное сопротивле­ние цепи заряда.

При однополупериодном выпрямлении по сравнению с двухполупериодным время заряда конденсаторов оди­наковой емкости в 2 раза больше. Время заряда конден­саторов в данном случае ограничивается мощностью трансформатора БПЗ, сопротивлением в цепи заряда и допустимым током выпрямителей.

Процесс заряда конденсаторов от токового устройст­ва БПЗ с феррорезонансной стабилизацией происходит как в блоке питания БПТ, показанном на рис. 7-1, где вместо сопротивления нагрузки R_n подключается заря­жаемая емкость Сзар, происходит вынужденным выпрям­ленным током. При этом согласно [37] приращение на­пряжения на заряжаемой емкости в любой п-й полупе­риод составит:

да - У2~/_ВХГ(1-«)*~У я (1 + а)" C_3apw₂

где W\, w₂ — число витков первичной и вторичнои обмо­ток трансформатора ПНТ в БПЗ; /_вх — входной ток БПЗ; Т — длительность периода входного тока; а= = С/С₃ар; С — емкость стабилизирующего конденсатора во вторичной цепи трансформатора ЛЯГ; С_зар — емкость заряжаемого конденсатора.

7-2. БЛОКИ ПИТАНИЯ СЕРИИ БЛ-11

Блоки серии БП-11 предназначены для питания це­пей оперативного тока схем защиты, автоматики и уп­равления в случаях, когда потребление этих цепей не превышает 20 Вт в длительном режиме и 40 Вт в крат­ковременном режиме. Блоки могут также использовать­ся для питания полупроводниковых защит, в частности защиты при замыканиях на землю ЗЗП-1, и устройства сигнализации УСЗ-2/2.

В состав серии входят стабилизированный блок БПТ-11, подключаемый к трансформаторам тока, и не- сгабилизированные блоки БПН-11/1 и БПН-11/2, под­ключаемые к измерительным трансформаторам напря­жения или к трансформаторам собственных нужд.

Рйс. 7-6 Принципиальная схема бло* ка БПТ-11.

Блок БПТ-11 (рис. 7-6) состоит из промежуточного насыщающегося трансформатора тока ПНТ, конденсато­ра С, образующего с ветвью намагничивания ПНТ фер- рорезонансный контур, и выпрямительного моста ВМ.

Две одинаковые первичные обмотки w\ и до\ имеют отводы, позволяющие ступенчато изменять ток наступ­ления феррорезонанса. Если вторичные обмотки транс­форматоров тока соединены в звезду, то обмотки wj и до- блока используются раздельно в двух разных фазах. Если блок БПТ-11 включается на разность токов двух трансформаторов тока, то для уменьшения тока наступ­ления феррорезонанса обмотки w\ я w\ блока могут соединяться последовательно. Вторичная сбмотка до₃ на­мотана проводом большего диаметра, чем обмотка w₂, и используется для получения выходного напряжения 24 В При этом накладка Я устанавливается в положе­ние I. Выходное напряжение 110 В получается при ис­пользовании обмотки до₃ совместно с частью обмотки Дог при установлении накладки П в положение II. Конден­сатор блока подключается к последовательно соединен­ным обмоткам до₂ и до₃ на более высокое напряжение, чем выпрямитель. Такое включение позволяет снизить требуемое для получения феррорезонанса значение ем­
кости и габариты конденсатора. В этом случае мини­мальное значение емкости определяется значением рабо­чего напряжения конденсаторов.

Для компенсации возможного отклонения емкости на ±10% и технологического разброса характеристик ста­ли сердечника ПНТ обмотка имеет дополнительные отводы, с помощью которых в небольших пределах мо­жет регулироваться ток наступления феррорезонанса.