Глава 3. Реле тока дифференциальное РСТ15 (РСТ16)

 

Общая характеристика

 

Реле статическое токовое дифференциальной РСТ15 (PCTI6) предназначено для использования в схемах релейной защиты в качестве чувствительного органа дифференциальных защит, реагирующего на ток повреждения в пределах зоны действия дифференциальной защиты. Основные технические данные приведены в табл. 12.

 

Таблица 12

Тип реле	Номинальный переменный ток, А	Номинальная частота, Гц
РСТ15-1-04	1	50
РСТ 15-5-04	5	50
РСТ16-1-04	1	60
РСТ 16-5-04	5	60

Основные технические данные

 

Оперативное напряжение - постоянное, 220 В. Допустимо его изменение в пре­делах от 176 до 242 В.

Ступенчатая шкала уставок пo току срабатывания в долях от номинального тока реле: 0,4; 0,5; 0,65; 0,9; 1,2 - при коэффициенте кратности шкалы реле К=1 и при числе витков обмотки трансреактора W₁=20. Предусмотрена возможность диск­ретного увеличения уставок по току срабатывания в два раза при К=2.

Коэффициент возврата не менее 0,75. Основная погрешность реле на устав­ках не более 7,5% при К=1 и не более 10 % при К=2. Дополнительная погреш­ность по температуре в диапазоне от -20 °С до +55 °С не должна превышать ±15 % величины уставки при температуре (20 ± 5} °С и номинальном опера­тивном напряжении.

Коэффициент выравнивания реле (отношение тока срабатывания при произвольном числе витков к току срабатывания при числе витков дифференциальной обмотки равном 20 и отсутствии выравнивания) изменяется в пределах от 0,627 до 1,6. Ступень выравнивания (процентное отношение двух соседних значений токов срабатывания) при этом не более 7 %.

Реле отстроено от бросков тока намагничивания с апериодической составляющей и от трансформированных бросков с поглощенной апериодической составляющей и амплитудой, превышающей амплитуду синусоидального тока Срабатыва­ния в 6,6 раза, а также от бросков периодической составляющей с амплитудой, превышающей амплитуду синусоидального тока срабатывания в 2,5 раза.

Время срабатывания реле при трехкратном токе срабатывания не более 0,04 с,

Потребляемая мощность цепи контроля 2,0 В-А на фазу. Мощность, потребля­емая цепью оперативного напряжения в номинальном режиме, не более 7 Вт. Дли­тельно допустимый ток по цепям первичной обмотки - до 10 А, по уравнительной обмотке - до 5 А. Односекундная термическая стойкость реле 150 А.

Реле имеет один замыкающий контакт. Длительно допустимый ток контактов 2,5 А.

Отключающая способность контактов:

- в цепи постоянного тока от 24 до 250 В и постоянной времени индуктивной нагрузки не более 0,02 с - 30 Вт (но не более 1 А);

-   в цепи переменного тока при cos j > 0,4 - до 250 В-А (но не более 2 А).

Ток при включении - 5 А на время не более 10 с. Замыкающие контакты обес­печивают не менее 100 включений постоянного тока до 20 А при напряжении до 250 В на время до 0,5 с. ' •

Реле не срабатывает при снятии, подаче и кратковременных перерывах опера­тивного напряжения даже при наличии тока на входе до 0,25 от тока срабатывания,

Размер цоколя реле 152x132 мм, высота - 181 мм, масса реле - 1,5 кг.

 

Принцип действия и устройство

 

Реле содержит следующие основные узлы: трансреактор (дифференцирующее звено); выпрямительный мост; полосовой фильтр, пропускающий постоянную со­ставляющую без усиления, усиливающий первую гармонику тока реле в 2,2 раза и ослабляющий вторую гармонику тока реле в 3 раза; компаратор; элемент задерж­ки на срабатывание; выходное реле; элементы питания схемы.

Принципиальная схема реле приведена на рис.24.

В режиме замера броска тока намагничивания в индуктивностях первичной цепи ток в реле близок по форме к току однополупериодного выпрямителя, то есть резко несимметричен. Будучи выпрямленным, он сохраняет высокую скважность, характерную для однополупериодного выпрямления, его основная переменная со­ставляющая имеет частоту 50 Гц. Фильтр увеличивает такую пульсацию, усиливая первую гармонику и пропуская постоянную составляющую без усиления. Компа­ратор успевает возвращаться каждый период, не позволяя сработать элементу вы­держки времени и выходному реле. Чувствительность реле к току броска намагни­чивания резко снижена.

Синусоидальный ток проходит через трансреактор TAV1, сохраняя свою форму. Выпрямители VD1, VD2 превращают этот ток в постоянный, пульсирующий с часто­той 100 Гц (ток двухполупериодного выпрямления). Фильтр снижает пульсацию, ос­лабляя вторую гармонику и пропуская без ослабления постоянную составляющую, которая вызывает устойчивое срабатывание компаратора, элемента выдержки време­ни и выходного реле. Чувствительность реле к синусоидальному току максимальна.

Обмотки W₁, W₂, W₃ трансреактора TAV1 служат для выравнивания токов сто­рон защищаемого объекта. Обмотка W₁ является основной, обмотки W, и W₃ - уравнительными.

Трансреактор – трансформатор с воздушным зазором в сердечнике, напряжение на выходе трансреакгора с большой точностью соответствует производной от магни­тодвижущей силы сердечника трансреакгора. Выпрямительный мост из диодов VD1, VD2 и резисторов Rl, R2 преобразует напряжение трансреакгора и передает его на вход фильтра. Резистор R4 служит для подстройки уставок тока срабатывания. Кон­денсатор С1 предназначен для защиты от высокочастотных помех частотой выше 500 Гц. Варистор RU1 служит для защиты вторичной цепи от перенапряжения.

Напряжение с резистора R6 (R5, R6) подается на активный фильтр, собранный на резисторах R7-R10, конденсаторах С2, СЗ и операционном усилителе DA1. Типовая частотная характеристика фильтра приведена на рис. 25. Вход фильтра - точка ХР1, а выход фильтра- точка ХР2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Одновходовый компаратор собран на опе­рационном усилителе DA2. Порог срабаты­вания компаратора задается делителем R12, R18 и резисторами R13-R17. Напряжение фильтра подается на компаратор через рези­стор R11. Сумма токов через резисторы R13-R18 и R11, представляющая собой ток сме­щения, определяет порог чувствительности компаратора DA2. Как только потенциал в точке инверсного входа DA2 поменяет знак с плюса на минус, компаратор срабатывает, на его выходе минус 13-14 В мгновенно сме­нится на плюс 13-14 В, диод VD4 запрется, а емкость С5 начнет перезаряжаться через ре­зистор R19 с минуса на плюс. Напряжение на выходе повторителя DA3 отслеживает потенциал конденсатора С5, отпирая транзи­стор VT1 и одновременно повышая надежность срабатывания компаратора. По до­стижении достаточного открытия VT1 выходное реле К1 срабатывает.

 

Расчет уставок реле

 

Расчет рабочих уставок производится в следующем порядке. Определяют число витков w_ock обмотки W, трансреакгора TAV1 для плеча дифференциальной защиты с максимальным током срабатывания I_1ср, путем деления МДС F_ср, равной 50 А, на ток плеча I, с округлением полученного результата до ближайшего меньшего зна­чения, соответствующего числу витков какого-либо из отводов обмотки W₁.

Число витков основной обмотки трансреакгора, соответствующее отводам

 

Отвод W1	1	2	3	4	К1
Wосн., витков	12	16	20	25	30

 

Для определения числа витков трансреактора TAV1 , которое требуется вклю­чать в другие плечи дифференциальной защиты, необходимо воспользоваться ус­ловием постоянства МДС срабатывания

 

I_1ср. W_осн. = I_2ср. (W^/₁ + W_доп.1 ) =   I_3ср. (W^//₁ + W_доп.2 )

 

где W^/₁ - число витков дифференциальной обмотки W ₁, к которым последователь­но должна быть подключена уравнительная обмотка W₃, с числом витков W_доп.1;

W"₁ -число витков дифференциальной обмотки W₁, к которым последователь­но должна быть подключена уравнительная обмотка W₃ с числом витков W_dan2 ,.

Номера отводов обмоток W_1, W₂, и W₃ определяются по приведенным ниже данным.

Число витков обмотки W_2, соответствующее отводам

 

Отвод W2	Н2	5	К2
Wдоп.1, витков	0	1	3

 

Число витков обмотки W_f соответствующее отводам

 

Отвод W3	Н3	6	КЗ
Wдоп.2, витков	0	1	3

 

При заданной величине тока срабатывания I, и выбранном числе витков об­мотки W₁ трансреактора определяют необходимую уставку реле по относительно­му току срабатывания по формуле

 

 

 

при уставке по коэффициенту кратности К= 1.

Если полученное значение I^*_ср.  превышает 1,2, то уставку по К необходимо при­нять равной 2 и по приведенной формуле рассчитать требуемую уставку по I^*_ср.  с округлением до ближайшего значения уставки по шкале реле.

 

Проверка характеристик реле

 

Рекомендуется сначала провести общую проверку функционирования и настро­ить реле на рабочей уставке. В случае, если реле имеет погрешность выше нормы, проверяют реле по узлам.

Рабочие уставки выставляются на реле в следующем порядке.

Гибкие проводники, идущие от зажимов 8, 10, 12 цоколя реле, присоединить на лицевой плате трансреакгора TAV1 к выбранным отводам обмоток W₁, W₂, W₃. Поставить в нужное положение перемычки между обмотками W₁-W₂ и W₁-W_3.

На лицевой табличке реле установить переключатель SВ1 в положение, соответствующее требуемой уставке по К. Выдвинутое положение штока и вертикаль­ное расположение шлица соответствуют уставке К=1. Для получения К=2 необхо­димо шток переключателя утопить и зафиксировать поворотом по часовой стрел­ке в горизонтальном положении.

На лицевой табличке реле установить перемычку ХВ1 в одно из гнезд XS1-XS5, соответствующее выбранному значению относительного тока срабатывания.

 

Обозначение перемычек	XS1	XS2	XS3	XS4	XS5
Относительный ток срабатывания	0,4	0,5	0,65	0,9	1,2

 

Порядок проверки реле на рабочей уставке

 

Подают оперативное напряжение постоянного тока 220 В на зажимы 14, 16 цо­коля реле (плюс - на зажим 14). Ток от внешнего источника переменного тока подводят к зажиму 6 и к одному из зажимов (8, 10 или 12) реле. Плавно увеличивают ток до срабатывания. Срабатывание фиксируют по замыканию контакта выходного реле.

Определяют относительную основную погрешность реле по току срабатыва­ния, пользуясь формулой

 

 

 

где I_ср     - среднее из трех измерений тока срабатывания на выбранной уставке, А;

I_{ср.расч.} - значение тока срабатывания, А, рассчитанное по формуле

 

 

где W   - число витков, обтекаемых входным током;

КI_ср.  - расчетные параметры реле.

Относительная предельная основная погрешность не должна превышать ±10 %.

Плавная регулировка уставок реле для всех положений переключателя уставок XS-XB делается с помощью подстроечного резистора R4. Следует использовать подрегулировку для более точной настройки на рабочую уставку. При проверке нужно следить за синусоидальностью тока проверочного источника.

Поэлементная проверка реле производится в случае обнаружения неисправно­стей или при получении основной погрешности больше 10 %.

Необходимо иметь в виду, что в заводском описании реле сказано: «Реле не является ремонтопригодным в части печатной платы, поэтому при отказе элемен­тов печатной платы реле должно быть заменено на исправное...»

 Поиск неисправностей следует производить в следующей последовательности.

проверить наличие оперативного напряжения;

выставить минимальные уставки по току срабатывания I^*_ср. и коэффициенту К. Зри этом вынуть из гнезда переключатель ХВ и перевести шлиц переключателя К в вертикальное положение;

замерить напряжение между контрольными точками при отсутствии тока на входе реле и при подаче номинального тока, при этом напряжения должны находиться в пределах, указанных в табл. 13.

 

Таблица 13

Потенциалы в контрольных точках схемы реле, В

 

Ток на входе реле	ХР1-ХР5	ХР2-ХР5	XP4(-Uпит.)	XS1* (+Uпит.)*
Iвх=0 Iвх. = Iном	0  +(0,45-0,55)	±0,015  -(0,4-0,6)	- (12,8-17,2)  - (12,8-17,2)	+(12,8-17,2) +(12,8-17,2)

* Для подключения к плюсу источника питания использовать гнездо XS1, расположен­ное на лицевой плате реле

 

Проверить формы напряжений на ХР1 и ХР2 при поданном токе. Напряжение на ХР1 должно иметь форму выпрямленного синусоидального напряжения. На­пряжению на ХР2 соответствует пульсация порядка 30 %

В случае необходимости проверку частотной характеристики фильтра произвести в следующем порядке: подавая между точками ХР1 и ХР5 синусоидальное напряже­ние регулируемой частоты U_вх. и измеряя напряжение U_вых на ХР2, снять частотную характеристику. Значение U_вх при этом должно находиться в пределах от 1 до 2 В.

При необходимости измерения времени элемента задержки на срабатывание
следует проверять выдержку времени совместно с выходным реле путем подачи
минуса питания (ХР4) в точку ХРЗ. Затем нужно измерить собственное время сра­батывания выходного реле путем подачи минуса питания на конец обмотки реле,
соединенный с точкой 3 платы.

Необходимость в проверке исполнительного органа появляется только тогда, когда реле дает отказ в срабатывании и имеется уверенность в готовности к работе схемы реле от входа до точки ХР6. Следует проверить и, если надо, настроить электромеханическое выходное реле.

Для обеспечения доступа к контактам выходного реле можно освободить (разог­нуть) крепление печатной платы и отвести плату в сторону. Зазор между контактами реле должен быть не менее 0,8 мм. Совместный ход контактов - 0,4-0,5 мм. Регули­ровка контактов производится изменением изгиба упорных пластин. Измерять напря­жение срабатывания выходного реле следует при отсутствии тока на входе устрой­ства, соединив минус питания (входной зажим 16) с точкой 3 печатной платы, меняя напряжение на входных зажимах 14 - 16. Напряжение срабатывания не должно пре­вышать 60 В.