Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Схема испытаний.

3. Таблицы результатов измерений и расчета.

4. Зависимость AW_cp = f(Aw_т).

Лабораторная работа № 13 направленное реле сопротивления комплекта типа крс-2

Целью работы является изучение устройства реле, приобретение навыков настройки его на заданные параметры и экспериментальное снятие основных характеристик.

Направленные реле сопротивления применяются в качестве пусковых и дистанционных органов релейных защит линий электропередачи и других элементов электрических систем. Комплект (блок) реле типа КРС-2 содержит три направленных реле сопротивления, которые с помощью перемычек на цоколе могут включаться на линейные напряжения и разности фазных токов или на фазные напряжения и фазные токи, компенсированные током нулевой последовательности.

Описание реле сопротивления

Принцип действия реле основан на сравнении по модулю двух напряжений:

Реле срабатывает, если модуль напряжения U_II, называемого рабочим, становится больше модуля напряжения U₁ .называемого тормозным.

Подставим в условие срабатывания выражения для и с учетом I_p = I_cp, и разделим все члены на K₁I_cp. Учитывая, что U_cp/I_cp = Z_cp, получим выражение являющейся характеристикой реле в комплексной плоскости сопротивлений.

Характеристика представляет собой окружность с радиусом |К₃/К₁|, центр которой расположен в конце вектора K₂/К₁ (рис. 13.1, а). В частном случае, когда К₂=К₃, окружность проходит через начало координат (рис. 13.1, б), не охватывая области III квадранта, и реле является направленным. Для улучшения отстройки реле от нагрузочных режимов на протяженных линиях, работающих с большими нагрузками, предусматривается возможность получения характеристик, близких к эллиптическим (рис. 13.1, а, б).

а) б)

Рис. 13.1. Характеристики реле сопротивления

Угол наибольшей чувствительности _мч равен фазовому углу (аргументу) комплексного коэффициента пропорциональности К₂. Наибольшее значение сопротивления срабатывания Z_{ср.макс.} реле с характеристикой, проходящей через начало координат, равно 2|К₂/К₁|.

С целью предотвращения отказов реле при близких КЗ сопровождающихся очень малыми значениями U_p в напряжения U_I и U_II вводятся небольшие по величине одинаковые напряжения U_п (напряжения подпитки), совпадающие по фазе с U_p. Эти напряжения не оказывают влияния на вид и параметры характеристики при U_p 0 и в тоже время обеспечивают четкое направленное действие реле при близких КЗ с U_p 0.'

Устройство реле. Полная схема одного реле сопротивления, входящего в комплект КРС-2, приведена на рис. 13.2.

В состав реле входят следующие основные элементы:

– промежуточный трансформатор напряжения ТVL, на вторичных обмотках которого получается составляющая тормозного напряжения К₁ U_p;

Р ис. 13.2. Схема реле сопротивления

– трансреактор ТАV1, на вторичных обмотках которого получаются составляющая тормозного напряжения К₂I_p (обмотка 1–2) и составляющая рабочего напряжения К₃I_p (обмотка 3–4–5–6);

– трансреактор подпитки ТАV2, на вторичных обмотках которого получаются напряжения подпитки U_П, вводимые в рабочий и тормозной контуры; - схема сравнения, содержащая выпрямительные мосты VS1,VS2 и балластные резисторы R7, R8,на которых получаются соответственно и ;

– высокочувствительное магнитоэлектрическое реле ЕА, выполняющее функцию нуль-индикатора;

– выходное промежуточное реле КL.

Между точками "т" и "п” схемы сравнения действует разность сравниваемых напряжений , обусловливающая ток в обмотке рамки магнитоэлектрического реле ЕА. В нормальных рабочих режимах и при удаленных КЗ , ток в рамке реле направлен в сторону размыкания контактов, выходное промежуточное реле КL не срабатывает. При близких КЗ , ток в рамке магнитоэлектрического реле направлен в сторону замыкания контактов, реле КL срабатывает. Балластные резисторы R7, R8 создают путь для протекания тока через рамку магнитоэлектрического реле.

Резонансные контуры L₁C₁, L₂C₂ настроенные на частоту 100 Гц, служат для ограничения переменной составляющей тока в рамке магнитоэлектрического реле и предотвращают вибрации его контактов. Резистор R6, шунтирующий обмотку магнитоэлектрического реле, служит для электрического демпфирования колебаний рамки в процессе срабатывания. Противовключенные диоды VD1, VD2 ограничивают ток в рамке реле ЕА до 1-2 мА по соображениям термической устойчивости. Благодаря их применению, обеспечивается незначительное изменение напряжения на обмотке реле при значительных колебаниях разности .

Получение эллиптической характеристики. Переменная составляющая напряжения с частотой 100 Гц близка к нулю при =_м.ч. и имеет наибольшее значение при _р= _м.ч.2. Это обстоятельство используется для получения эллиптической характеристики. Переменное напряжение 100 Гц, выделенное на дополнительной обмотке дросселя LI после двухполупериодного выпрямления диодами VD3, VD4, подводится через один из резисторов R15 - R17 к рамке реле ЕА. В результате в рамке магнитоэлектрического реле создается тормозной ток, имеющий наибольшее значение при _р= _м.ч.2, и обусловливающий "сжатие" характеристики в направлении, перпендикулярном к направлению наибольшей чувствительности.

Устранение мертвой зоны. В цепь первичной обмотки трансреактора подпитки ТАV2 включен конденсатор C4 для создания условий резонанса напряжений при частоте 50 Гц, при этом ток цепи совпадает по фазе с подведенным напряжением. Поскольку напряжения на вторичных обмотках трансреактора опережают первичный ток на угол 2, то для того, чтобы напряжения подпитки U_П совпадали по фазе с U_р необходимо, чтобы подведенное к зажимам 6В-8В напряжение отставало на угол 2 от напряжения U_р. Для этого при подведении к зажимам 4В-2В линейного напряжения, например, U_р. = U_AB., к зажимам 6В-8В следует подводить фазное напряжение третьей фазы, т.е. U_C0 .

При близких к.з., когда , напряжение обеспечивает четкое направленное действие реле. При близком трехфазном к.з., когда , направленное действие реле обеспечивается за счет того, что в первичной цепи трансреактора ТАV2, а следовательно, и в его вторичных обмотках создаются затухающие напряжения частотой 50 Гц, совпадающие по фазе с напряжением предшествующего режима (работа реле "по памяти").

Установка заданных параметров срабатывания реле. Перед включением защиты в эксплуатацию на каждом реле сопротивления должны быть установлены и экспериментально проверены следующие параметры:

– вид характеристики (окружность, эллипс);

– расположение характеристики (проходят через начало координат, смещена в Ш квадрант);

– параметры характеристики (_м.ч., Z_{ср.макс.}, величина смещения в Ш квадрант, степень эллиптичности).

Органы установки параметров срабатывания расположены на лицевой панели реле сопротивления.

Вид характеристики и степень эллиптичности устанавливаются накладкой 3Н и переключателем 9Н. В положении I переключателя 9Н торможение выпрямленным напряжением 100 Гц отключено и характеристика имеет вид окружности. Накладка 3Н при этом устанавливается в положение "а-б". Для получения эллиптической характеристики накладку 3Н необходимо установить в положение "б-в", а переключатель 9Н - в одно из положений: 0,5; 0,65 или 0,8 в зависимости от требуемой степени эллиптичности (цифры указывают соотношение осей эллипса).

Смещение характеристики в III квадрант устанавливается переключателями 1Н, 2Н. В положении 0% переключателя 1Н числа витков вторичных обмоток трансреактора ТАV1 в рабочем и тормозном контурах одинаковы, К₃ = К₂ и характеристика проходит через начало координат. В положениях 6 и 12% переключателя IH число витков вторичной обмотки трансреактора ТАV1 в рабочем контуре больше, чем в тормозном, и характеристика смещена в Ш квадрант соответственно на 6 и 12% от Z_{ср.макс}. Накладка 2Н при этом должна быть установлена в положение 0%. Для смещения на 20% от Z_{ср.макс.} переключатель 1Н и накладка 2Н устанавливаются в положение 20%. При этом в тормозную цепь вводится дополнительное сопротивление R19, что приводит к еще большему смещению характеристики В III квадрант.

Установка угла наибольшей чувствительности 65° или 80° производится переключателями 5Н, 6Н, 7Н. Переключатели 5Н и 6Н изменяют величины сопротивлений во вторичных цепях трансреактора ТАV1, меняя тем самым аргументы комплексных коэффициентов К₂ и К₃. Поскольку при этом изменяются и модули коэффициентов, переключатель 7Н изменяет число витков первичной обмотки трансформа тора напряжения TVL с таким расчетом, чтобы обеспечивалась неизменность величин |К₂/К₁| и |К₃/К₁| при изменении _м.ч.

Величина Z_{ср.макс.}=2|К₂/К₁| регулируется путем изменения числа витков вторичной обмотки трансформатора напряжения ТVL,

так как

.

Поскольку для исследуемого реле К_1макс = 2, то Z_{ср.макс.} = К₂:W₂. Отсюда относительное число витков, которое необходимо установить переключателями на вторичной стороне ТVL для заданного значения Z_{ср.макс} определяется выражением W_2*=K₂: Z_{ср.макс.} или в процентах

где К₂ = 1 для реле с I_ном = 5А; К₂= 5А для реле с I_ном = I А.

Это значение с точностью до 5% может быть установлено с помощью двух переключателей на лицевой панели реле (не допускается установка обеих перемычек в одной секции вторичной обмотки!). Более точная подрегулировка производится резистором R13. Накладка 8Н при этом должна быть установлена в положение "а–б". Положение "а–в" этой накладки используется для проверки действия реле в условиях эксплуатации. Накладка 4Н используется для включения измерительного прибора, контролирующего ток на выходе схемы сравнения.