Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия


Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действияПрименение реле РСТ15, РСТ 23

Разработанное с применением интегральных операционных усилителей реле типа РСТ15 предназначено для дифференциальной защиты одной фазы понижающих трансформаторов распределительных сетей и мощных электродвигателей, оно имеет менее совершенную отстройку от бросков тока намагничивания, поэтому ток срабатывания защиты должен быть принят не менее 50% номинального тока трансформатора.

Принцип действия реле основан на выделении постоянной составляющей и составляющей промышленной частоты в выпрямленном дифференциальном токе и их сравнении

Наличие пауз и четных гармонических составляющих в броске тока намагничивания приводит к значительной несимметрии положительных и отрицательных полуволн тока относительно оси времени. При выпрямлении в таком токе ярко выражена составляющая промышленной частоты. При выпрямлении же синусоидального тока составляющая промышленной частоты отсутствует.

Таким образом, наличие составляющей промышленной частоты выпрямленного дифференциального тока может быть использовано для блокировки дифференциальной защиты при броске тока намагничивания.

Для того чтобы не замедлять действие защиты при коротких замыканиях c апериодической составляющей в зоне действия и для восстановления пауз в «трансформированных» бросках тока включения на входе реле, установлено корректирующее звено – трансреактор, нагруженный на активное сопротивление (аналогично тому, как в реле ДЗТ-20). Так же, как и в реле ДЗТ-20, постоянная времени вторичной цепи трансреактора составляет (0,06 – 0,075)Т, что увеличивает отстройку от «трансформированных» бросков включения, а апериодическая составляющая тока короткого замыкания поглощается ветвью намагничивания трансреактора за 0,2Т, что позволяет обеспечить минимальное замедление защиты при внутреннем коротком замыкании. Трансреактор одновременно исполняет роль согласующего и изолирующего звена.

В реле РСТ15 фиксация составляющей промышленной частоты в выпрямленном дифференциальном токе осуществляется с помощью время-импульсной схемы.

Времяимпульсный орган, включенный на выходе порогового устройства, дает выходной сигнал, если пороговое устройство находится в сработанном состоянии более 22 мс, т.е. больше периода промышленной частоты. Если переменная составляющая промышленной частоты настолько велика, что разность отрицательной полуволны и постоянной составляющей I0 окажется меньше тока срабатывания реагирующего органа, на выходе порогового устройства появляется хотя бы кратковременная пауза, выдержка времени сбрасывается и исполнительный орган не срабатывает (рис. 4.1).
Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия

Рис. 4.1. Временная диаграмма, поясняющая принцип работы реле РСТ15

Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия

Рис. 4.2. Структурная схема дифференциального реле типа РСТ15

Структурная схема дифференциального реле типа РСТ15 приведена на рис. 4.2, а временные диаграммы работы реле при броске тока намагничивания и при синусоидальном токе повреждения в зоне действия показаны на рис. 4.3.
На рис. 4.2 и 4.3 введены следующие обозначения:
КС − корректирующий, согласующий орган;
В – двухполупериодный выпрямитель;
ФНЧ – фильтр низких частот;
ПУ – пороговое устройство;
РФ – релейный формирователь прямоугольных импульсов;
ВВ – орган выдержки времени на срабатывания;
ИО – исполнительный орган;
Iдифф – дифференциальный ток на входе реле;
Iкс – ток на выходе корректирующего, согласующего органа;
Iв – ток на выходе двухполупериодного выпрямителя;
Uфнч – напряжение на выходе фильтра низких частот;
Uрф – напряжение на выходе релейного формирователя;
Uвв – напряжение на выходе органа выдержки времени на срабатывание.

Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия
Рис. 4.3. Временные диаграммы работы реле типа РСТ15 при однополярном броске тока намагничивания (а) и при синусоидальном токе повреждения в зоне действия (б)

Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия

Рис. 4.4. Принципиальная схема дифференциального реле типа РСТ15

Принципиальная схема дифференциального реле типа РСТ15

Входным элементом является трансреактор TAV1, который, выполняя функцию корректирующего звена, одновременно согласует и изолирует микроэлектронную часть от входных цепей. На первичной обмотке трансреактора выведены отпайки для выравнивания токов разных сторон силового трансформатора (на рис. 4.4 рядом с соответствующими частями обмотки указаны числа их витков).

Конденсатор C1 предназначен для защиты реле от помех с частотами следования импульсов более 500Гц. Варистор RV1 выполняет роль защиты вторичных цепей от перенапряжений.

В качестве двухполупериодного выпрямителя используется мост, одно плечо которого выполнено на диодах VD1 и VD2, а другое – на резисторах R1 и R2. Применение такой схемы позволяет при заданной стабильности минимальной уставки по току срабатывания принять напряжение на вторичной обмотке TAV1 в два раза меньше, чем в случае применения обычной мостовой схемы.

В качестве нагрузки выпрямителя используется делитель напряжения на резисторах R3, R4, R5 и R6. Переменный резистор R4 используется для подстройки шкалы уставок.

С помощью штекерного переключателя SB1 можно подключить параллельно резистору R6, с которого снимается напряжение далее на фильтр, дополнительно резистор R5 и таким образом увеличить токи срабатывания порогового органа в два раза (коэффициент k = 1,0 или k = 2,0).

Для выделения постоянной составляющей и составляющей промышленной частоты применен активный фильтр низких частот (ФНЧ) на операционном усилителе DA1 с многоконтурной обратной связью. В состав ФНЧ, кроме операционного усилителя, входят резисторы R7 – R10, R24 и конденсаторы C2 и C3. Как показано в [4], в случае однополярного броска тока намагничивания отрицательные полуволны первичного тока первой и второй гармонических составляющих совпадают по фазе, поэтому необходимо, чтобы и на выходе фильтра сохранилось это соотношение.

Для обеспечения этого требования добротность фильтра на промышленной частоте должна быть более трех, но с увеличением добротности увеличивается время затухания переходных процессов, возникающих в фильтре при появлении тока включения.

Оптимальным значением добротности выбрано значение, равное 2,2. Для получения более стабильных характеристик фильтра [18] модуль коэффициента передачи фильтра на постоянном напряжении, определяемый отношением резисторов 7 и 8, принят равным единице. Для других частот модуль коэффициента передачи определяется из выражения:

Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия(4 – 1)

где ω0 – круговая частота свободных колебаний при отсутствии затухания;
Q0 – добротность фильтра, определяемая как модуль коэффициента передачи при ω = ω0.
Модуль коэффициента передачи фильтра реле РСТ15 при промышленной частоте, как уже отмечалось, принят равным 2,2 при двойной частоте 0,3. Типовая характеристика фильтра реле РСТ15 [19] приведена на рис. 4.5. Конденсатор C4 предназначен для защиты от высокочастотных помех и предотвращения срабатывания реле при подаче на него оперативного тока.

Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия

Рис. 4.5. Типовая характеристика фильтра реле типа РСТ15

Инвертируемое напряжение с выхода операционного усилителя DA1 фильтра низких частот подается на резистор R11, который совместно с резисторами R13 – R17 образует делитель напряжения, с которого подается положительный потенциал на инвертирующий вход операционного усилителя DA2 релейного формирователя прямоугольных импульсов. Резисторы R13 – R17 используются для ступенчатого регулирования тока срабатывания реле.

Уставка нормируется относительно номинального тока реле при условии протекания тока по 20 виткам первичной обмотки трансреактора и имеет следующие значения: 0,4; 0,5; 0,65, 0,9 и 1,2 при k = 1,0, а при k = 2,0 соответственно: 0,8; 1,0; 1,3; 1,8 и 2,4.

Орган выдержки времени на срабатывания включает зарядную цепь из конденсатора C5 и резистора R19 и операционный усилитель DA3. Постоянная времени принята примерно равной 30 мс, что обеспечивает выдержку времени, при которой перебрасывается DA3, равную 22 мс. Диод VD4 служит для отключения выхода операционного усилителя DA2 от цепи C5 – R19 при ее заряде и для быстрого разряда конденсатора при возврате. Для исключения пульсации выходного напряжения на грани срабатывания введена положительная обратная связь с выхода DA3 на неинвертирующий вход DA2 через R18.

Исполнительный орган состоит из усилителя на транзисторе VT1 и выходного реле KL1 (номинальное напряжение реле Uном = 110 В, напряжение срабатывания не более 60 В), резистор R22 служит для снижения напряжения на базе транзистора VT1.

Диод VD8 создает запирающее напряжение транзистора VT1, VD7 служит для защиты транзистора от перенапряжений при возврате реле KL1, VD9 защищает схему от повреждения при подключении питания неправильной полярности. Варистор RV2 и конденсатор C8 служат для защиты от перенапряжений и высокочастотных помех из сети постоянного оперативного тока.

Питание полупроводниковой части реле осуществляется от параметрического стабилизатора напряжения +15 В, 0 В, −15 В на стабилизаторах VD5 и VD6, конденсаторах C6 и C7 и балластных резисторах R23 и R21, включенных со стороны «плюса» и «минуса» оперативного тока. Резистор R23 одновременно служит для ограничения тока через обмотку реле KL1.

Принцип действия реле РСТ15, РСТ23

При отсутствии тока на входе реле на выходе фильтра (выход DA1) напряжение равно нулю, на инвертирующем входе DA2 с делителя R11 – (R13 – R17) подается положительный потенциал, на неинвертирующем входе DA2 с делителя напряжения обратной связи R12 – R18 подается отрицательное напряжение, поэтому на выходе DA2 напряжение равно отрицательному напряжению источника питания электронной части реле; диод VD4 открыт; конденсатор C5 разряжен; на неинвертирующем входе DA3 – отрицательное напряжение, на выходе DA3 также отрицательное напряжение; транзистор VT1 закрыт; KL1 в несработанном состоянии.

По заводской информации [19] в режиме, когда на входе реле отсутствует ток, в контрольных точках электронной схемы должны быть следующие величины напряжений относительно ХР5 (табл. 4−1).

Таблица 4−1

Величины напряжения в контрольных точках при отсутствии входного сигнала

Номера контр. точекXP1XP2XP4XP6XP7
Величины напряж, В0±0,015-12,8 – 17,2-(⏐Uпит⏐-(0,5…2,5))-(⏐Uпит⏐-(0,5…2,5))

При подаче на вход реле синусоидального тока по величине больше тока срабатывания на входе фильтра появится выпрямленное напряжение с частотой пульсации 100 Гц (рис. 4.3, б), на выходе фильтра – постоянное напряжение с небольшой пульсацией, так как фильтр пропускает постоянную составляющую, а напряжение с частотой 100 Гц ослабляет в три раза.

Так как отрицательное постоянное напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя DA2 в течение всего периода промышленной частоты больше по величине отрицательного напряжения на неинвертирующем входе, то DA2 переключается, т.е. на его выходе появляется положительное напряжение несколько меньшее по величине, чем напряжение источника питания.

Диод VD4 закрывается, создаются условия для заряда емкости C5 через резистор R19. По истечению выдержки времени, равной 22 мс, на неинвертирующем входе операционного усилителя DA3 напряжение достигнет величины несколько более 0 В и DA3 переключится, на выходе его появится напряжение несколько меньшее положительного напряжения источника. На базе транзистора VT1 с делителя из резисторов R20 – R22 – положительное напряжение, VT1 открывается, срабатывает выходное реле KL1. Одновременно положительное напряжение с выхода DA3 через делитель напряжения R18 – R12 подается на неинвертирующий вход DA2, что уменьшает величину порога срабатывания DA2 (триггерный эффект положительной обратной связи) и тем самым исключается вибрация выходного реле при входном токе на грани срабатывания.

При подаче на вход реле синусоидального тока равного номинальному току реле, и выставленных следующих уставках срабатывания: Wtav1 = 20 виткам, k = 1,0, Iср∗ = 0,4 (т.е. ток срабатывания – 2,0 А) в контрольных точках электронной схемы величины напряжений относительно ХР5 [19] должны соответствовать табл. 4−2.

Таблица 4−2

Величина напряжений в контрольных токах при подаче на вход номинального тока

Номера контр. точекXP1XP2XP4XP6XP7
Величины напряж, В+(0.45…0,55)– (0,4…0,6)– 12,8…– 17,2+(⏐Uпит⏐–
(0,5…2,5))
+(⏐Uпит⏐–
(0,5…2,5))

При появлении на входе реле токов включения трансформатора в течение каждого периода промышленной частоты за счет наличия в выпрямленном напряжении первой гармонической составляющей на выходе фильтра, хотя бы кратковременно, появляется положительное напряжение (рис. 4.3, а). Положительное напряжение, а не отрицательное, как показано на рис. 4.3, а объясняется инвертированием напряжения на операционном усилителе DA1. Положительный потенциал на инвертирующем входе DA2 вызовет появление отрицательного напряжения на выходе DA2, открытие диода VD4 и разряд конденсатора C5. Таким образом, в каждый период промышленной частоты конденсатор C5 не успевает зарядиться (t заряда = 22 мс) до напряжения переключения DA3 и реле не работает.


Профилактическое обслуживание реле предполагает выполнение наладки перед первым включением, первого профконтроля через 1 год после ввода и последующий контроль с периодичностью не менее 1 раза в 8 лет.

Реле выпускается с завода полностью отрегулированным и испытанным, поэтому перед включением в работу в соответствии с [19] предлагается лишь выставить уставки и проверить параметры срабатывания реле на этих уставках, однако согласно [20] и [21] необходимо провести наладку в полном объеме, предписываемом [20] и [21], а именно:

  • внешний осмотр с проверкой затяжки винтовых соединений, проверки пайки, печатного монтажа и т.п.;
  • внутренний осмотр, в частности проверку и регулировку выходного реле, заключающиеся в проверке раствора замыкающих (размыкающих) контактов, которые должны быть не менее 0,8 мм, в измерении контактного нажатия, которое должно находиться в пределах 6 – 9 г (регулировка растворов и контактного нажатия производится изгибом упорных пластин), в измерении давления толкателя на якорь, которое должно быть в пределах 10 – 15 г (регулировка давления производится с помощью специального винта контактного блока);
  • измерение сопротивления изоляции мегаомметром напряжением 1000 В и испытание электрической прочности изоляции переменным напряжением 1000 В в течение 1 мин;

Проверка электрических характеристик реле

  1. Подать напряжение питания, выставить Iср∗= 0,4 и k = 1,0, замерить напряжение в контрольных точках при отсутствии тока на входе реле и при подаче номинального тока, при этом значения напряжений должны быть в пределах, указанных в табл. 4−1 при отсутствии тока и в табл. 4−2 при подаче тока, проверить формы напряжения в контрольных точках XP1 и XP2 при поданном токе – напряжение на XP1 должно иметь форму выпрямленного синусоидального напряжения, а на XP2 должно иметь пульсацию порядка 30%.
  2. Проверить частотную характеристику фильтра путем подачи на штыри ХР1 и ХР5 синусоидального напряжения регулируемой частоты величиной 1−2 В и измеряя напряжение на ХР2. Частотная характеристика должна соответствовать типовой на рис. 4.5.
  3. Измерение напряжения и времени срабатывания выходного реле.
    Напряжение и время срабатывания реле производить при отключенном от реле источнике питания и подаче «плюса» к зажиму 14 цоколя реле, а «минуса» к точке 3 платы – напряжение срабатывания не более 60 В, время при двукратном напряжении не более 10 – 15 мс.
  4. Измерение времени задержки элемента задержки на срабатывание определяется как разность суммарного времени срабатывания элемента задержки и выходного реле, замеренную путем подачи напряжения «минус 15 В» (XP4) в точку «XP3», и собственно времени срабатывания выходного реле. Разность полученного значения времени равна времени срабатывания элемента задержки и должна находиться в пределах 21 – 25 мс.
  5. Проверка тока срабатывания реле на рабочей уставке. Выставить на лицевой панели переключатель SB1 в заданное положение (выдвинутое положение штока и вертикальное расположение шлица головки переключателя соответствует уставке k = 1,0, а утопленное с фиксацией поворотом шлица по часовой стрелке на 90° соответствует уставке k = 2,0), перемычку XB1 в гнездо, соответствующее заданному Iср∗. Подать напряжение питания постоянного тока 220 В. Подать переменный синусоидальный (проверить форму) ток к заданному числу витков трансреактора.

Выполнить три замера тока срабатывания, определить среднее значение тока срабатывания и вычислить относительную основную погрешность по следующему выражению:

Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия(4 – 2)

где δI − основная погрешность уставки срабатывания, которая не должна превышать ± 7,5% для всех уставок с k = 1,0 и ± 10% для всех уставок с k = 2,0;
Iсраб. ср – среднее значение из трех измеренных токов срабатывания;
Iсраб. расч – ток срабатывания, соответствующий установленной уставке.

Если определяемая по (4-2) относительная погрешность выходит за допустимые пределы, необходимо подрегулировать уставку с помощью резистора R4.

Выбор тока срабатывания дифференциальной защиты с реле РСТ15 производится согласно [9], но ток срабатывания по условию отстройки от броска тока намагничивания можно принять равным 50% от номинального тока силового трансформатора. По выбранному току срабатывания необходимо определить необходимые числа витков трансреактора реле для каждой стороны и уставки k и Iср∗. Выбор уставок срабатывания может быть выполнен следующим образом. Определим число витков трансреактора для основной стороны (стороны силового трансформатора с наибольшим вторичным током), принимая предварительно уставку k = 1,0 и Iср∗ = 0,5.

В этом случае на основной стороне получается наименьшее число витков. Так как ток срабатывания реле, соответствующий Iср∗ = 0,5, равен Iср = 5 • 0,5 = 2,5 А, и получается при подаче тока к 20 виткам трансреактора, то МДС срабатывания реле на этой уставке будет равна 2,5 • 20 = 50 А. Тогда число витков основной стороны, соответствующее выбранному току срабатывания, определяется:

Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия(4 – 3)

где Iсраб. расч – расчетный вторичный ток срабатывания реле для основной стороны.

Выбираем ближайшее меньшее значение из имеющихся отводов трансреактора Wосн (первая обмотка реле с отводами от 12, 16, 20, 25 и 30 витков, вторая и третья обмотки с отводами 1 и 2 витка), т.е. число витков основной обмотки не может быть меньше 12 витков. Если Wрасч. осн получилось меньше 12 витков, то выбираем больший ток срабатывания, например Iср∗ = 0,65, тогда Iср = 5 • 0,65 = 3,25 А, МДС = 3,25 • 20 = 65 А.
Определяем число витков неосновных сторон по выражению:

Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия(4 – 4)

где Wнеосн расч – расчетное число витков для неосновной стороны;
Iном. осн и Iном. неосн – номинальный вторичный ток в плечах защиты соответственно для основной и неосновной сторон.
Принимается отвод, имеющий ближайшее число витков.
После выбора чисел витков уточняется расчетный ток срабатывания
Iср.расч с учетом составляющей тока небаланса I’’’нб (составляющая тока небаланса, учитывающая неточность установки расчетных чисел витков). При необходимости снова определяются числа витков по (4-3) и (4-4).
По выбранному числу витков основной стороны определяем уставку Iср∗ по следующему выражению:

Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия(4 – 5)

где Iсраб осн – вторичный ток срабатывания реле для основной стороны;
k=1,0 – принято предварительно.
Если по формуле (4-5) Iср∗ больше 1,2, то уставку k принимаем равной 2,0 и пересчитываем Iср∗ по (4-5), приняв k = 2,0.
Принимаем ближайшее большее значение Iср∗ и уточняем первичный ток срабатывания защиты по выражению:

Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия(4 – 6)

где nТТ – коэффициент трансформации ТТ основной стороны;
kсх – коэффициент схемы соединения ТТ основной стороны.

Основные технические данные дифференциального реле типа РСТ15

  1. Реле предназначено для работы в условиях, где требуется повышенная устойчивость к механическим (сейсмическим) воздействиям в закрытых помещениях при температуре окружающей среды от – 20° до + 55°С.
  2. Номинальный ток переменного тока 5 А. Цепи переменного тока реле длительно выдерживают ток равный 10 А при подведении его к отводу первичной обмотки трансреактора с числом витков, равным 16, если ко всей обмотке подведен в противофазе ток, равный 5 А.
  3. Номинальное напряжение постоянного оперативного тока – 220 В с допустимыми пределами изменения от 176 В до 242 В. При питании выпрямленным постоянным током переменная составляющая с частотой 100 Гц не должна превышать 6%.
  4. Токи срабатывания даны относительно номинального тока реле при 20 витках в обмотке трансформатора:
    Iср∗= 0,4; 0,5; 0,65; 0,9; и 1,2 при k = 1,0,
    Iср∗ = 0,8; 1,0; 1,3; 1,8; и 2,4 при k = 1,2.
    При подводе тока к другому отводу трансреактора ток срабатывания изменяется пропорционально отношению 20 витков к установленному числу витков.
  5. Коэффициент возврата реле kв ≥ 0,75.
  6. Реле отстроено от бросков тока намагничивания с апериодической составляющей, от «трансформированных» бросков с поглощением апериодической составляющей и от периодических бросков с амплитудой, превышающей амплитуду синусоидального тока срабатывания до 6; 6 и 2,5 соответственно.
  7. Время срабатывания реле не превышает 0,04 с при трехкратном токе.
  8. Потребление цепей переменного тока при подаче тока к 20 виткам не превышает 2,5 В • А, цепей постоянного тока 7 Вт в режиме покоя и 9 Вт – в режиме срабатывания.
  9. Коммутационная способность контакта выходного реле в цепи постоянного тока с индуктивной нагрузкой и постоянной времени, не превышающей 5 • 10-3 с при напряжении до 250 В составляет не менее 30Вт с максимальным током отключения до 1 А, максимальным током включения – 5 А (t ≤ 10 с).

Коммутационная способность контакта выходного реле в цепь переменного тока при напряжении до 250В составляет не менее 250 В•А с максимальным током отключения до 2 А.
Минимальный ток коммутации контакта напряжения U ≥ 110В равен 0,01 А при U ≥ 24 В равен 0,05 А.

Недостатки реле РСТ 15

Недостатками реле РСТ 15, которые ограничивают область его применения, являются отсутствие торможения и необходимость питания реле постоянным оперативным током.

Для устранения этих недостатков была проведена модернизация реле, которая привела к созданию новой серии реле РСТ23. Для дифференциальных защит двух- и трехобмоточных трансформаторов, генераторов и электродвигателей из этой серии предназначены реле типов РСТ23-1, РСТ23-2 и РСТ23-6 (в дальнейшем РСТ23-1, 2, 6).

Основные узлы выравнивания тока, отстройки от броска тока намагничивания у реле новой серии такие же, как и у реле РСТ15, но добавлены две цепи торможения от фазных токов плеч защиты. Фазные токи для торможения выпрямляются, сглаживаются и подаются на вход компаратора релейного формирователя прямоугольных импульсов (DA2 на рис. 4.4), что обеспечивает линейное увеличение тока срабатывания от величины тока торможения, т.е. прямолинейную характеристику торможения (рис. 4.6).

Сглаживание тормозного тока определяет малую зависимость коэффициента торможения от угла между тормозным и дифференциальным токами.

Тормозная характеристика состоит из трех участков: горизонтального, линейного наклонного, второго горизонтального, соединенных плавными переходами. Предусмотрена возможность исключения второго горизонтального участка тормозной характеристики. Ток начала торможения Iто для основной тормозной характеристики не более 4 А. Ток ограничения торможения IТГ для основной тормозной характеристики принимает два значения: 7Iном и 14Iном.

Коэффициент торможения для основной тормозной характеристики реле, задаваемый путем дискретного переключения коэффициента передачи тормозной цепи, имеет три значения: 0,6; 0,9 и 1,2. Обеспечена возможность расширения пределов регулирования коэффициента торможения от 0,3 до 2,4 путем изменения чисел витков трансформаторов тормозной цепи.

Номинальный ток реле РСТ23 – 1, 2, 6 равен 5 А.

Ток срабатывания реле регулируется как МДС срабатывания, так и выбором числа витков рабочей и уравнительной обмоток. Рабочая МДС срабатывания регулируется дискретно ступенями 10 А в диапазоне МДС от 30 до 240 А при основном числе витков рабочей обмотки равным 20, что обеспечивает диапазон токов срабатывания от 0,84 до 20 А при подаче тока через полное число витков – 36 витков и 12 витков соответственно.

Коэффициент выравнивания реле типов РСТ23 -1, 2, 6 изменяется так же, как и у реле РСТ15, в пределах от 0,627 до 1,6.

Степень выравнивания при этом не более ±7%. Под коэффициентом выравнивания подразумевается отношение значения тока срабатывания при произвольном числе витков к значению тока срабатывания при основном числе витков – 20. Под ступенью выравнивания подразумевается выраженное в процентах отношение разности двух соседних по величине значений токов срабатывания к их сумме.

Коэффициент возврата реле не менее 0,75.

Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия
Рис. 4.6. Тормозные характеристики реле РСТ23-1, РСТ23-2, РСТ23-6

Реле отстроены от бросков тока намагничивания с апериодической составляющей с амплитудой, превышающей амплитуду синусоидального тока срабатывания до 15 раз, а от периодических бросков тока намагничивания с амплитудой, превышающей амплитуду синусоидального тока срабатывания, до 5 раз.
Реле РСТ23-1 требует питания оперативным постоянным током с Uном = 110 В, а РСТ23-2 – с Uном = 220 В при допустимом диапазоне изменения напряжения от 0,8 до 1,1 Uном. Допустимо питание выпрямленным током при условии, что составляющая частотой 100 Гц не превышает 6%.

Для трансформаторных подстанций с переменным оперативным током следует применять реле типа РСТ23-6, которое обеспечивается оперативным питанием от тока питающей стороны силового трансформатора в диапазоне токов от 0,8 до 40 А.

Для обеспечения оперативным током реле типа РСТ23-6 в случаях, когда питание от одной стороны силового трансформатора оказывается недостаточным, используется приставка питания тока типа ПП11. Приставка подключается к специально предусмотренному в реле РСТ23-6 входу и осуществляет питание реле током другой стороны защищаемого трансформатора (рис. 4.7, 4.8). Схема подключения реле РСТ23-1 и РСТ23-2 дана на рис. 4.9.

Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия

Рис. 4.7. Схема электрическая подключения реле РСТ23-6

Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия
Рис. 4.8. Схема электрическая подключения приставки ПП11

Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия
Рис. 4.9. Схема электрическая подключения реле РСТ23-1, РСТ23-2

Цепи переменного тока реле длительно выдерживают ток, равный 2Iн, цепи переменного тока приставки и узла питания реле типа РСТ23-6 – номинальный ток, односекундная термическая стойкость реле – 200 А.

Мощность, потребляемая цепями переменного тока на основных отводах реле при номинальном токе – 2 В•А для рабочей и тормозной цепи и 13 В•А для цепи питания реле типа РСТ23-6. Мощность, потребляемая цепями напряжения питания постоянного тока, не превышает 7 Вт в нормальном режиме и 9 Вт в режиме срабатывания при номинальном напряжении питания.

Реле имеют один замыкающий контакт.

Коммутационная способность контакта реле при напряжении от 24 до 250 В в цепи постоянного тока с постоянной времени индуктивной нагрузки не более 0,02 с и в цепях переменного тока при коэффициенте мощности не менее 0,4 соответствует:

  • отключающей способности – 30 Вт при постоянном токе и 250 В•А при переменном токе для реле РСТ23-2 и 50 Вт и 110 В•А соответственно для реле РСТ23-1 и РСТ23-6;
  • току отключения не более 1 А при постоянном токе и 2 А при переменном токе для реле РСТ23-2, и 0,23 А и 0,5 А соответственно для реле РСТ23-1 и РСТ23-6;
  • минимальному току контактов 0,01 А при напряжении не менее 110 В и 0,05 А при напряжении не менее 24 В;

Время срабатывания реле РСТ23-1 и РСТ23-2 при двукратном токе срабатывания не превышает 0,04 с, а для срабатывания реле типа РСТ23-6 при подаче тока в цепь питания скачком с нуля и более, но не выше 1,5 А, не более 0,09 с.

Конструктивно реле и приставка выполнены в унифицированном корпусе «Сура».

На лицевую панель вынесены:

  • уставки МДС срабатывания;
  • уставки коэффициента торможения;
  • гнездо контроля напряжения небаланса;
  • клеммы для регулирования числа витков рабочей, уравнительной и тормозной обмоток.

    Выбор тока срабатывания дифференциальной защиты с реле РСТ 23-1, 2, 6 производится так же, как для дифференциальной защиты с реле ДЗТ-21 [9] с учетом следующих особенностей:

  1. При определении расчетного первичного тока небаланса в режиме, соответствующем началу торможения, необходимо:
    — первичный тормозной ток принимать равным:
Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия(4 – 7)

где nТТ − коэффициент трансформации трансформаторов тока и коэффициент схемы на той стороне, где используется торможение;
nторм − принимается равным 2,0 при условии уменьшения коэффициента торможения с помощью витков тормозного трансформатора или 0,5 при увеличении коэффициента торможения с помощью витков тормозного трансформатора (уточняется после выбора тормозной характеристики);

  • полную погрешность трансформаторов тока принимать ε = 3%;
  • коэффициент, учитывающий переходный режим, kпер = 1,0;
  • коэффициент однотипности трансформаторов тока kодн = 1,0;
  • погрешность от неполного выравнивания вторичных токов можно предварительно принимать fвыр = 6%.
    Таким образом, первичный минимальный ток срабатывания защиты при отсутствии торможения определяется по следующей формуле:
Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия(4 – 8 )

где ΔUα и ΔUβ − относительные погрешности, обусловленные регулированием напряжения на сторонах защищаемого трансформатора;
kтокα и kтокβ − коэффициенты токораспределения, равные отношению токов на сторонах α и β к току короткого замыкания.

  1. Коэффициент отстройки от бросков тока намагничивания при включении ненагруженного трансформатора под напряжение следует принимать k = 0,5.
  2. Определение чисел витков входного трансформатора можно выполнить аналогично выбору витков реле РСТ15, принимая предварительно МДС срабатывания 40 А. Если число витков основной стороны получилось меньше 12, необходимо принять большее значение МДС срабатывания с тем, чтобы число витков основной стороны было в диапазоне от 12 до 20−25 витков и была возможность установки большего числа витков для неосновных сторон.
  3. При расчете коэффициентов торможения kторм следует исходить из следующих соображений:
  • коэффициент торможения определять, как
Дифференциальные реле типа РСТ15 и РСТ 23: устройство, принцип действия(4 – 9)

где Iторм. нач = 4 А,
kотстр = 1,5;

  • ток небаланса определять по формулам 2.4, 2.5 и 2.6 [9], принимая в них kпер = 1,5 – 2,0, ε = 10%, kодн = 1,0;
  • при протекании тормозных токов по двум обмоткам торможения тормозной эффект равен сумме тормозных токов обмоток.


Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: