Источники питания.
Схемы релейной защиты на оперативном переменном токе, обладая достаточной надежностью, проще и дешевле аналогичных схем защит, выполненных на оперативном постоянном токе. Широкому внедрению защит на оперативном переменном токе способствует разработка и выпуск различных механических приводов, в которых используется для включения выключателей, например, энергия, запасенная пружинами. Кроме того, релейная аппаратура и устройства питания ее, выпускаемые в настоящее время и подготовляемые к выпуску, позволяют выполнять на оперативном переменном токе ненаправленные и направленные МТЗ, дифференциальные и другие защиты линий и трансформаторов. Это дало возможность сооружать понижающие подстанции напряжением 10 и 35 кВ без аккумуляторных батарей, что значительно снижает расходы на строительство и эксплуатацию.
В качестве источников оперативного переменного тока применяют ТТ и ΤΗ. ТТ — достаточно надежные источники оперативного тока для защиты от коротких замыканий. ТН нельзя использовать для питания оперативных цепей отключения токов КЗ, так как при близком трехфазном КЗ напряжение на шинах установки может понизиться до такой величины, при которой не сработает отключающая катушка привода выключателя. ТН можно использовать для питания оперативных цепей тех защит, которые действуют при повреждениях и ненормальных режимах работы, не сопровождающихся значительным понижением междуфазных напряжений установки.
Схемы защит линий, трансформаторов и другого оборудования могут быть выполнены двумя способами. При первом способе питание реле и катушек отключения приводов выключателей осуществляется непосредственно переменным током от ТТ и ТН. При втором способе оперативный переменный ток, получаемый от ТТ и ТН, выпрямляется специальными установками, к которым относятся блоки питания и зарядные устройства. Второй способ позволяет выполнять любую защиту так же, как на оперативном постоянном токе. Возможно комбинированное применение первого и второго способов.
Широкое распространение получили схемы защит с применением промежуточных насыщающихся трансформаторов тока (ПНТТ). Это объясняется тем,что катушки отключения ручных, пружинных и особенно электромагнитных приводов потребляют мощности, во много раз превосходящие мощности вторичных обмоток ТТ. Вследствие этого нагрузка на вторичную обмотку маломощного ТТ может выходить за пределы его допустимой 10%-ной погрешности. Протекающие при этом через контакты обычных реле токи могут быть опасными для них, что вынуждает делать контакты усиленными. Применение ПНТТ ограничивает величину тока в оперативных цепях, что позволяет обеспечить работу ТТ с погрешностью не более 10% и, кроме того, использовать реле РТ-80, РТ-40 и другие с контактной системой обычного типа. Ограничение тока в оперативных цепях обеспечивается нелинейным характером намагничивания стали ПНТТ. Наибольшее применение в качестве ПНТТ получил трансформатор типа ТКБ-1 (трансформатор катушечный быстронасыщающийся).
Блоки питания и зарядные устройства.
Они предназначены для преобразования переменного тока в постоянный, которым питают устройства релейной защиты и оперативные цепи. Блоки питания (БП), выпускаемые отечественной промышленностью, могут питаться от ТТ (БПТ) или от ТН (БПН).
Блок питания БПТ-11 (рис. 178, о) состоит из ПНТТ, выпрямителя ДТ и конденсатора С. ПНТТ имеет две первичные обмотки, которые позволяют включить их в цепь ТТ одним из следующих способов: первичные обмотки ПНТТ соединить последовательно и включить на разность вторичных токов двух фаз; каждую обмотку включить на фазный ток ТТ так, чтобы магнитный поток в сердечнике ПНТТ был пропорционален разности фазных токов, подводимых к его обмоткам. Конденсатор С предназначен для сглаживания пульсации выпрямленного напряжения. БПТ-11 имеет два выходных напряжения— 110 и 24 В и длительно допустимые токи соответственно 0,25 и 0,6 А.
Блок питания БПН-11 (рис. 178, б) состоит из двух независимых элементов, каждый из которых включает в себя ТН и выпрямитель ДН. Каждый элемент может работать как самостоятельно, так и совместно с другим элементом. Первичные обмотки ТН соединяют последовательно при питании от источника 220 В и параллельно при питании от источника 110 В. Длительно допустимый ток на каждый элемент 0,15 А при 110 В и 0,6 А при 24 В. Промышленность выпускает также БПТ и БПН с однофазными и трехфазными выпрямителями значительно большей мощности, чем БПТ-11 и БПН-11.
Устройства зарядные (УЗ) предназначены заряжать конденсаторы, энергия разряда которых используется для питания катушек отключения приводов выключателей и обмоток реле вспомогательных защит. УЗ состоит из трансформатора Тр (рис. 178, в), первичная обмотка которого выполнена из двух секций, что позволяет включать его на напряжение 110 и 220 В, выпрямителя Д; токоограничивающих резисторов R1 и R2; сигнального поляризованного реле РП, которое при исправном состоянии цепей УЗ возбуждено, а при пробое в конденсаторах С1 или С2, пробое выпрямителя Д и обрыве цепей теряет возбуждение и замыкает свои контакты в цепи сигнализации; конденсатора С1, уменьшающего вибрацию якоря реле РП, появляющуюся вследствие пульсации выпрямленного напряжения; реле напряжения PH, контролирующего уровень напряжения на Тр и защищающего конденсатор С2 от разряда через обратное сопротивление выпрямителя в случае понижения первичного напряжения ниже допустимой величины. При нормальном режиме работы заряжается С2 через размыкающие контакты релейной защиты РЗ. Когда срабатывает релейная защита, размыкающие контакты РЗ отделяют С2 от выпрямителя, а замыкающие контакты РЗ соединяют С2 с катушкой отключения выключателя КО.
Рис. 179. Ненаправленная МТЗ линий на оперативном переменном токе
Ненаправленная МТЗ линий.
Обмотку реле РТ типа РТ-80 ненаправленной МТЗ с зависимой выдержкой времени (рис. 179) включают на разность вторичных токов фаз А и С. Вторичные обмотки 1TT соединены по схеме восьмерки — начало одного с концом другого. (Токораспределение показано стрелками: тонкими для нормального режима, толстыми — для режима КЗ.) При нормальном режиме через реле РТ протекают вторичные токи 1TT, векторная сумма которых меньше тока уставки срабатывания реле. Реле РТ не возбуждено, его контакты разомкнуты. При КЗ между фазами Л и С изменяется направление тока в первичной обмотке ITT фазы С, вследствие чего изменяется направление тока и в его вторичной обмотке по сравнению с нормальным режимом. Через реле РТ протекают вторичные токи от ITT, векторная сумма которых больше тока уставки срабатывания реле; реле РТ срабатывает, замыкая свои контакты в цепи КО. Для питания КО применен ПНТТ, присоединяемый к 2ТТ. Питание КО и реле РТ от отдельных ТТ обеспечивает работу ITT и 2ТТ в пределах 10%-ной погрешности, чем достигается надежная работа реле РТ и катушки КО.
Рис. 180. Направленная МТЗ на оперативном переменном токе
Направленная МТЗ с применением блоков питания и зарядного устройства. Эта защита (рис. 180) выполнена следующим образом. Зарядное устройство УЗ, ТН2 блока БПН и обмотки напряжения реле направления мощности РМа и РМс подключены к шинкам а, б, с вторичного напряжения ТН1. ПНТТ блока БПТ подключен на разность вторичных токов фаз А и С. Из этого следует, что напряжение на зажимах Б ПТ будет только при режиме КЗ. В отличие от такой же защиты на постоянном оперативном токе в рассматриваемой схеме обмотки напряжения реле РМл и РМс оказываются под напряжением только после срабатывания реле РТа и РТс. Кроме того, цепь на заряд конденсаторов С2 устройства УЗ может быть образована только при замкнутых размыкающих контактах реле РВ и реле PH. При КЗ в точке К срабатывают реле РТа и РТе и замыканием своих контактов образуют цепи напряжения реле РМа и РМс. Реле РМл и РМс, замыкая свои контакты, подают напряжение от БПТ и БПН на реле РВ. Последнее, срабатывая, сначала размыкает верхние контакты, отделяя конденсатор С2 от выпрямителя Д, а затем контактами с заданной выдержкой времени соединяют С2 с катушкой КО.
