Статья на тему Стенд Участок релейной защиты

Узакова Э.У.

ГАПОУ «Нижнекамский технологический колледж»

СТЕНД «УЧАСТОК РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ»

Требования к релейной защите и классификация реле.

Общие сведения о релейной защите и требования к ней. В процессе работы установки в отдельных её элементах могут возникать повреждения и ненормальные режимы, нарушающие работу всей электроустановки в целом. Причинами повреждений обычно являются нарушения изоляции или неправильные действия обслуживающего персонала Ненормальные режимы работы появляются при перегрузке оборудования, снижениях напряжения в сетях и у потребителей электроэнергии. Повреждения и ненормальные режимы работы могут привести к тяжелым последствиям, поэтому они должны быть устранены как можно скорее. Для быстрого отключения поврежденных участков сети или отдельных элементов установки применяются специальные автоматические аппараты (реле). Приборы и устройства, объединенные в общую систему релейной защиты. Основным элементом этой системы является реле - аппарат, автоматически приходящий в действие при повреждениях, ненормальных режимах и подающий импульс на отключение поврежденного участка или сигнализирующий о появлении ненормального режима. Таким образом, реле могут срабатывать автоматически как на отключение соответствующего выключателя, так и на сигнал обслуживающему персоналу.

К релейной защите предъявляют определенные требования. Она должна быть селективной (избирательной), т.е. обеспечивать отключение только поврежденного участка, а остальные - неповрежденные участки должны оставаться в работе; она должна иметь необходимое быстродействие, чтобы аварийное состояние длилось как можно меньшее время; она должна обладать чувствительностью, в самый начальный момент реагируя на повреждения, и быть надежной в работе, не допуская отказов или ложного действия.

Реле и приборы сигнализации питаются от источников, получивших название источников оперативного тока. В схемах релейной защиты в качестве таких источников используются аккумуляторные батареи (постоянный ток) или измерительные трансформаторы тока и напряжения, а также трансформаторы собственных нужд (переменный ток). Провода или кабели, по которым оперативный ток подается к приборам к приборам и реле, составляют оперативные цепи. Питание оперативных цепей релейной защиты должно быть особенно надежным, так как от этого зависит современное отключение поврежденных элементов.

Краткая характеристика реле

Реле тока, основное реле. Реле состоит из электромагнита, обмоток из 2-х катушек, якоря укрепленного на оси с подвижным контактным мостом и спиральной противодействующей пружины. Если электромагнитная сила больше механической силы пружины, якорь притягивается к электромагниту, при этом подвижный контактный мост замыкает одну пару неподвижных контактов.

Установка срабатывания реле регулируется натяжением пружины и включением катушек с последовательного соединения на параллельное. Показания шкалы изменяются в два раза. Для реле тока РТ-40 пределы установок тока срабатывания при последовательном соединении 1-50 А.

Реле времени, вспомогательное реле. Реле времени типа ЭВ-132 применяют для работы на постоянном токе на напряжение 220В. В этих реле при подведении напряжения к обмотке реле, расположенной на ярме, заводится часовой механизм, что приводит к подъему якоря. А якорь через систему рычагов заводит часовой механизм, одновременно замыкая без выдержки времени мгновенные контакты. При выключении напряжения системы рычагов приходит в исходное положение, мгновенные контакты переключаются, а заведенный часовой механизм начинает вращать рычаг, перемещая подвижные контакты, которые с установленной выдержкой времени замкнут контакты. Выдержка времени регулируется перемещением контактов.

Промежуточное реле, вспомогательное реле. Промежуточное реле предназначены для размножения контактов основного реле, например для одновременного замыкания, или размыкания нескольких цепей, питающих отключение катушки приводов выключателей. Их используют также для увеличения мощности сигнала основного реле (путем передачи его импульса на промежуточное реле с более мощными контактами). Промежуточное реле выполняется для работы на постоянном и переменном оперативном токе и включается как реле напряжения или как реле тока.

Для работы на переменном токе напряжением 220В применяют также реле типов РП-250, РП-256, которые имеют короткозамкнутый виток на сердечнике электромагнита, служащий для устранения вибрации подвижной системы. В качестве промежуточных реле, применяемых для работы на переменном, постоянном токе, используют малогабаритные реле типа МКУ-48, в которых путем набора контактных пластин можно получить необходимое количество замыкающих и размыкающих контактов.

Тепловое реле, основное реле. Тепловое реле предназначено для защиты электродвигателей от перегрузок и применяется в магнитном пускателе. Реле состоит из нагревательного элемента, биметаллической пластины, траверсы, защелки, блок-контактов, кнопки возврата. При повышении тока протекающего по нагревательному элементу биметаллическая пластина нагревается и изгибается, тем самым освобождая рычаг, который действует на траверсу, она поднимается и блок-контакты размыкаются. Время срабатывания зависит от силы тока цепи.

Указательное реле, вспомогательное реле. Указательное реле применяют для подачи сигнала о срабатывании той или иной защиты и указания, в какой именно части электроустановки возник не нормальный режим. Реле состоит из сердечника, катушки, подвижных контактов, якоря, флажка, барабана, неподвижных контактов, кнопки возврата.

Принцип действия максимальной токовой защиты заключается в следующем: в случае повышения силы тока в защищаемой сети защита начинает свою работу. Максимальная токовая защита даёт сигнал на отключение только по истечении определённого промежутка времени, называемого выдержкой времени. Выдержка времени зависит от того, где располагается защищаемый участок. Наименьшая выдержка времени устанавливается на наиболее удалённом от источника участке. МТЗ соседнего (более близкого к источнику энергии) участка действует с большей выдержкой времени, отличающейся на величину, называемую ступенью селективности. Ступень селективности определяется временем действия защиты. В случае короткого замыкания на участке срабатывает его защита. Если по каким-то причинам защита не сработала, то через определённое время (равное ступени селективности) после начала короткого замыкания сработает МТЗ более близкого к источнику участка и отключит как повреждённый, так и свой участок. По этой причине важно, чтобы ступень селективности была больше времени срабатывания защиты, иначе защита смежного участка отключит как повреждённый, так и рабочий участок до того, как собственная защита повреждённого участка успеет сработать. Однако важно так же сделать ступень селективности достаточно небольшой, чтобы защита успела сработать до того, как ток короткого замыкания нанесёт серьёзный ущерб электрической сети.

Выбор тока срабатывания реле. Исходным для выбора тока срабатывания максимальной токовой защиты от перегрузок является требование, чтобы она надёжно работала при повреждениях, но и в то же время не действовала при максимальных токах нагрузки и её кратковременных толчках, вызываемых пуском и самозапуском двигателей, колебанием нагрузки потребителей, и другими причинами.

Излишняя чувствительность защиты из-за недостаточной отстройки её токов нагрузки может приводить к неправильным отключением при неопасных перегрузках, что наносит ущерб потребителям. Слишком чувствительная защита сама становится источником аварий и перебоев в питании потребителей. Из этого следует, что главная задача при выборе тока срабатывания состоит в надежной отстройке защиты от токов нагрузки. Для этой цели необходимо выполнять два условия:

1. токовое реле защиты не должны приходить в действие при максимальном рабочем токе нагрузки , для чего ток срабатывания защиты должен быть больше максимального тока нагрузки: ;

2. токовое реле, срабатывающее при перегрузке в сети, должно надёжно возвращаться в исходное положение после исчезновения перегрузки при оставшемся в защищаемой линии рабочем поле.

Описание схемы стенда, «Участок релейной защиты».

В схеме стенда согласовано работают в одной электрической схеме четыре типа реле и магнитный пускатель, что обеспечивает максимальную защиту оборудования и аппаратуры нагрузки потребителя.

Рис.1. Схема стенда «Участок релейной защиты»

Рис.2. Внешний вид стенда «Участок релейной защиты»

Включением автоматического выключателя QF подаем на установку напряжение 380/220В. Нажимаем на кнопку SB2, включаем нагрузку асинхронный трехфазный электрический двигатель. При этом создается управляющая цепь: фаза С, предохранитель, FU4, выключатель SB2, катушка магнитного пускателя КМ, контакты теплового реле КК, контакты промежуточного КL, зажим с обозначением «N(0)». При этом в силовой цепи замыкаются главные контакты магнитного пускателя КМ1, присоединяя электрический двигатель М к сети. При отпускании кнопки SВ2 управляющая цепь остается замкнутой, так как ранее одновременно с главными контактами замкнулись блок-контакты КМ2.

Для остановки двигателя нажимаем кнопку SВ1, вследствие чего размыкается управляющая цепь, а, следовательно, главные контакты и блок-контакты. Контакты теплового реле КК в рабочем состоянии замкнуты. Если же ток в сети превышает номинальное значение, то нагревательные элементы КК1 и КК2 нагреваются значительно, и тепловое реле размыкает контакты КК, т.е. разомкнет управляющую цепь.

При коротком замыкании силовой или управляющей цепи сработают предохранители FU1, FU2, FU3 или FU4.

Амперметр показывает величины силы тока нагрузки, т.е. электродвигателя М.

Вольтметр показывает фазные напряжения на зажимах нагрузки. Так работает установка при нормальном режиме.

Имитируя нарушения режима, включаем тумблером SА дополнительную нагрузку на фазу С. При этом первым реагирует амперметр РА, показывая резко возросший ток и реле максимального тока КА, через катушку которого проходит весь потребляемый ток фазы С. Реле замкнет свои контакты КА1. Включается в работу выпрямительный мост, подающий постоянное напряжение на катушку реле времени КТ, заводит часовой механизм, который одновременно замыкает без выдержки времени мгновенные контакты, тем самым отключая напряжение 220В. Замыкаются контакты КТ2, затем КТ1. Подается переменное напряжение на промежуточное реле КL1 и постоянное напряжение на указательное реле КН. Промежуточное реле размыкает свои контакты в цепи управления, главные силовые контакты размыкаются, двигатель останавливается.

Указательное реле выбрасывает флажок, тем самым указывает о срабатывании максимальной токовой защиты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения / В.А. Андреев. - М.: Высшая школа, 2007.

2. Багинский Л. В. Основные особенности продольных дифференциальных защит электрооборудования электростанций и подстанций: учебное пособие / Л. В. Багинский; Новосиб. гос. техн. ун-т. - Новосибирск, 2005. - 66 с.

3. Басс Э. И. Релейная защита электроэнергетических систем: учебное пособие для вузов по направлению "Электроэнергетика" и дисциплине "Релейная защита электроэнергетических систем / Э. И. Басс, В. Г. Павлов Г.М. Автоматика энергосистем / Г.М. Павлов, Г.В. Меркурьев. - Спб.: ЦПК, 2001.

4. Шалин А. И. Расчет уставок релейной защиты блока турбогенератор-трансформатор: учебное пособие / А. И. Шалин, Е. А. Кондранина; Новосиб. гос. техн. ун-т. - Новосибирск, 2007. - 99 с.