Все о релейной защите: Релейная защита | АО «Системный оператор Единой энергетической системы»

Содержание

типы реле, виды защит, расчеты, эксплуатация

Перейти к контенту

В данном разделе представлены статьи о способах организации и работе защиты электротехнического энергетического оборудования. Собраны и написаны статьи по конкретным видам защит, представлены расчеты и схемы их реализации.
В рубрике представлена техническая документация, которая необходима при наладке и эксплуатации, а также интересные статьи, которые будут полезно почитать всем, кто связан с РЗА, АСУ ТП и телемеханикой.

Документация и программное обеспечение на терминалы релейной защиты, по производителям:
АББ | Сименс | Шнайдер-Электрик | Экра

Релейная защита 0

Видео: Цепи центральной сигнализации релейных терминалов

Релейная защита 0

Дифференциальная защита в устройствах ЯРЭ-2201, ЯРЭ-2202: устройство и принцип работы

Комплексное устройство защиты типа ЯРЭ-2201 (2202) предназначено для установки в комплексных распределительных устройствах напряжением

Релейная защита 0

Цифровые диф реле защиты трансформаторов «Siemens»: работа, наладка, схемы

Фирмой «Siemens» для дифференциальных защит двухобмоточных трансформаторов, генераторов и двигателей выпускается цифровая защита типа

Релейная защита 0

Цифровые дифференциальные реле фирмы «ALSTHOM» — схема, устройство, функции

Типы, устройство и функции реле фирмы «ALSTHOM» Фирма «ALSTHOM» выпускает три модели дифференциальных трехфазных

Релейная защита 0

Дифференциальное реле SPAD 346 С — принцип работы, выбор уставок, модули

Фирмой «АВВ» для защиты двухобмоточных трансформаторов и трансформаторов с расщепленной обмоткой, а также для защиты

Релейная защита 0

Диф защита трансформатора на терминале RET 316 — принцип действия

Для защиты трехобмоточных и мощных двухобмоточных трансформаторов фирмой «АВВ» выпускается цифровое устройство типа RET 316.

Релейная защита 0

Терминал защиты трансформатора «Сириус-Т» / «Сириус-Т3»

ЗАО «Радиус Автоматика» выпускает микропроцессорные защиты трансформаторов «Сириус-Т» для двухобмоточных трансформаторов [40] и «Сириус-Т3» для трехобмоточных

Релейная защита 0

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

Применение реле РСТ15, РСТ 23 Разработанное с применением интегральных операционных усилителей реле типа РСТ15

Релейная защита 0

Терминал защиты трансформатора RET 521: расчет уставок, принцип действия

RET521 — терминал защиты трансформатора Другой разновидностью цифровых многофункциональных защит трансформаторов, выпускаемых фирмой «АВВ»,

Релейная защита 0

Терминалы серии SEPAM 1000 + Т87 фирмы «Шнайдер Электрик»: принцип работы и устройство

Фирмой «Schneider Electric» с 2000 г. налажен выпуск трех серий цифровых реле SEPAM 1000

Релейная защита 0

Реле типа ДЗТ-21 и ДЗТ-23: устройство, принцип работы, параметры

Особенности реле ДЗТ-21 и ДЗТ-23 В реле типа ДЗТ-21 и ДЗТ-23 (в дальнейшем ДЗТ-20)

Релейная защита 0

Принцип действия дифференциальных реле РНТ, ДЗТ, РНТМ, ДЗТМ

До середины 70-х годов в России единственными серийно выпускаемыми реле специально для дифференциальных защит

Релейная защита 0

Диф защита трансформатора (ДЗТ): принцип действия и токи небаланса

Принцип действия продольных защит основан на первом законе Кирхгофа. Условная схема дифференциальной защиты Если

Релейная защита 4

Что такое напряжение нулевой последовательности? Схемы, применение, физический смысл

Система трехфазных напряжений в нормальном режиме работы является симметричной. Но, стоит произойти короткому замыканию,

как защищают от сбоев электросети и электрические станции

декабрь 16, 2020

Силовое оборудование электросетей и электрических станций всегда должны быть защищены от сбоев при эксплуатации и короткого замыкания. Таким средством является релейная защита и автоматика (РЗА).

Производители предлагают огромное количество устройств, которые могут заблокировать внезапную аварию в электросети или, например, предупредить с помощью звукового либо светового сигнала о появлении аварийной ситуации.

Чаще всего релейная защита функционирует с автоматикой, а их совместная работа связана с различными типами аварийных ситуаций:

уменьшение частоты электрического тока, которая появляется при возникшей перегрузке генератора из-за короткого замыкания или отсоединения определенной части разных устройств из сети.

увеличенное напряжение появляется из-за возникшей разгрузки электросети.

при токовой перегрузке возникает опасный нагрев изоляции кабеля, появляются искры.

Основные виды РЗА:

МТЗ – максимальная токовая защита. Срабатывает в тот момент, когда ток достигает определенного установленного значения.

направленная МТЗ. Дополнительно осуществляет контроль за направлением мощности.

ГЗ – газовая защита. Необходима для отключения трансформатора при появлении различных повреждений в следствии образования опасных газов.

ЛЗШ – логическая защита шин. Необходима для поиска места, где происходит короткое замыкание.

дифференциальная защита. Необходима для предохранения трансформаторов, генераторов и шин, сравнивает величины тока на входе и выходе.

ДФЗ – дифференциально-фазная защита. Контролирует фазы тока с обеих сторон линии. Если они отклоняются от заданных параметров, то срабатывает защита.

ДЗ – дистанционная защита. При коротком замыкании срабатывает при снижении сопротивления сети.

ДЗ с ВЧ-блокировкой. При коротких замыканиях используется для отключения подачи тока на воздушных линиях.

удаленная защита. Применяется в ситуациях, когда требуется быстрая скорость реакции и особая чувствительность.

защита минимального напряжения. Отключает оборудование в том случае, когда напряжение падает ниже установленного минимального значения.

защита максимального напряжения. Срабатывает, когда напряжение увеличивается и начинает превышать допустимое значение.

Также релейная защита разделяется по основным признакам:

По способу подключения: первичная и вторичная.

По функциональным признакам: логические и измерительные.

По типу исполнения: электронные и электромеханические.

По способу воздействия: прямое или косвенное.

Особенности конструкции релейной защиты

Устройство РЗА непрерывно совершенствуется благодаря внедрению инновационных технологий. Но основные принципы и элементы конструкции остаются неизменными.

Структуру релейной защиты можно представить в виде схемы:

Электрический сигнал — Модуль наблюдения процессов — Узел логики и анализа — Исполнительный блок — Сигнальный блок

Блок наблюдения проводит мониторинг всех процессов в электрике за счет трансформаторов тока и напряжения, которые проводят измерения. В узле логики и анализа сравниваются поступившие сигналы с максимальным показателем уставок. Защита будет срабатывать, даже если имеется небольшое совпадение данных значений. Исполнительный блок всегда находится в состоянии готовности, ожидая сигнала от логического блока. Сигнальный блок функционирует при помощи света или звука.

Когда пройдет полный цикл срабатывания защиты, специалист ручным способом переводит устройство в первоначальное состояние.

Основные принципы работы

Бывают ситуации, когда нарушается работоспособность релейной защиты. Это происходит по разным причинам: ложное срабатывание, неисправности в самом реле и т.д. Чтобы не допускать снижения трудоспособности РЗА, изготовителями разрабатываются различные принципы и требования, которые необходимо соблюдать при установке, эксплуатации и обслуживании.

Существует несколько основных принципов:

принцип надежности. Релейная защита должна бесперебойно выполнять все задачи, заложенные производителем.

принцип селективности (избирательный принцип). Релейная защита должна безошибочно находить и устранять место, где произошло повреждение сети.

принцип быстродействия. Время от обнаружения повреждения до полного обесточивания должно быть максимально минимизировано.

принцип чувствительности. Он позволяет определять типы всевозможных повреждений с помощью коэффициента, величина которого должна соответствовать 1,5-2.

Что нужно знать о защитных реле

Защитные реле, возможно, являются наименее понятным компонентом защиты цепей среднего напряжения (СН). На самом деле, некоторые считают, что автоматические выключатели среднего напряжения работают сами по себе, без прямого срабатывания защитных реле. Другие считают, что работа и координация защитных реле слишком сложны для понимания. Давайте углубимся в детали и устраним эти заблуждения.

Справочная информация

Стандартный словарь IEEE определяет автоматический выключатель следующим образом.

«Устройство, предназначенное для размыкания и замыкания цепи неавтоматическими средствами, а также для автоматического размыкания цепи при заданной перегрузке по току без ущерба для себя при правильном применении в пределах своих номиналов».

Согласно этому определению, выключатели среднего напряжения не являются настоящими автоматическими выключателями, поскольку они не размыкаются автоматически при перегрузке по току. Это электрические переключающие устройства, которые не работают до тех пор, пока какое-либо внешнее устройство не даст команду на открытие или закрытие. Это верно независимо от того, является ли устройство воздушным, масляным, вакуумным или [SF.sub.6] выключателем. Датчики и реле используются для обнаружения перегрузки по току или другого ненормального или неприемлемого состояния и подачи сигнала на срабатывание механизма переключения. Автоматические выключатели среднего напряжения — это переключатели грубой силы, а датчики и реле — это мозги, управляющие их работой.

Датчиками могут быть трансформаторы тока (ТТ), трансформаторы напряжения (ПТ), датчики температуры или давления, поплавковые выключатели, тахометры или любое устройство или комбинация устройств, которые реагируют на отслеживаемые условия или события. В распределительных устройствах наиболее распространенными датчиками являются ТТ для измерения тока и ТТ для измерения напряжения. Реле измеряют выходной сигнал датчика и вызывают срабатывание выключателя для защиты системы при превышении заданных пределов, отсюда и название «защитные реле». Наличие множества датчиков, реле и автоматических выключателей позволяет проектировать полные системы защиты, простые или сложные, в зависимости от необходимости, желательности и экономической целесообразности.

Электромеханические реле

В течение многих лет защитные реле представляли собой электромеханические устройства, построенные как прекрасные часы, с большой точностью и часто с подшипниками, украшенными драгоценными камнями. Они заслужили заслуженную репутацию за точность, надежность и надежность. Существует два основных типа рабочих механизмов: реле электромагнитного притяжения и реле электромагнитной индукции.

Реле магнитного притяжения . Реле магнитного притяжения, как показано на рис. 9.0021 Рис. 1 (здесь не включены), имеют либо соленоид, втягивающий плунжер, либо один или несколько электромагнитов, притягивающих шарнирный якорь. Когда магнитная сила достаточна для преодоления удерживающей пружины, подвижный элемент начинает двигаться и продолжает движение до тех пор, пока контакт(ы) не замкнется или магнитная сила не исчезнет. Точка срабатывания — это ток или напряжение, при котором плунжер или якорь начинают двигаться, и в реле распределительного устройства значение срабатывания можно установить очень точно.

Эти реле обычно срабатывают мгновенно, без преднамеренной задержки по времени, замыкаясь сразу после срабатывания, насколько это позволяет механическое движение. Временная задержка может быть добавлена к этому типу реле с помощью сильфона, приборной панели или часового спускового механизма. Однако точность синхронизации значительно менее точна, чем у реле индукционного типа, и эти реле редко используются с временной задержкой в распределительных устройствах.

Реле притяжения могут работать как с переменным, так и с постоянным током на катушках; следовательно, на реле, использующие этот принцип, влияет постоянная составляющая асимметричной неисправности, и они должны быть настроены таким образом, чтобы это учитывалось.

Индукционные реле . Индукционные реле, как показано на рис. 2 (здесь не включены), доступны во многих вариантах для обеспечения точных срабатываний и времятоковых характеристик для широкого диапазона простых или сложных системных условий. Индукционные реле в основном представляют собой асинхронные двигатели. Подвижный элемент, или ротор, обычно представляет собой металлический диск, хотя иногда это может быть металлический цилиндр или чашка. Статор представляет собой один или несколько электромагнитов с токовой или потенциальной обмоткой, которые индуцируют токи в диске, заставляя его вращаться. Движение диска сдерживается пружиной до тех пор, пока силы вращения не станут достаточными для поворота диска и приведения его подвижного контакта к неподвижному контакту, тем самым замыкая цепь, управляемую реле. Чем больше обнаруживаемая неисправность, тем больше ток в катушках и тем быстрее вращается диск.

Калиброванная регулировка, называемая шкалой времени, устанавливает расстояние между подвижными и неподвижными контактами, чтобы изменить время работы реле от быстрого (контакты лишь слегка размыкаются) до медленного (контакты разнесены почти на полный оборот диска). Действие сброса начинается, когда прекращается вращательное усилие либо путем замыкания контакта реле, отключающего выключатель, либо иным образом устраняющим неисправность, обнаруженную реле. Ограничительная пружина возвращает диск в исходное положение. Время, необходимое для сброса, зависит от типа реле и настройки шкалы времени (расстояния между контактами).

С несколькими магнитными катушками можно одновременно измерять несколько состояний напряжения и тока. Их сигналы могут быть аддитивными или субтрактивными при срабатывании диска. Например, дифференциально-токовое реле имеет две катушки тока с противоположным действием. Если два тока равны, независимо от величины, диск не движется. Если разница между двумя токами превышает настройку срабатывания, диск вращается медленно при небольшой разнице и быстрее при большей разнице. Контакты реле замыкаются, когда разница сохраняется в течение времени, определяемого характеристиками и настройками реле. Используя несколько катушек, направленные реле могут определять направление тока или потока мощности, а также величину. Поскольку движение диска создается наведенными магнитными полями от магнитов переменного тока, индукционные реле почти полностью не реагируют на постоянную составляющую асимметричной неисправности.

Большинство реле распределительного типа заключены в выдвижной корпус полуутопленного монтажа. Реле обычно устанавливаются на двери ячейки распределительного устройства. Проводка датчика и управления выведена на разъемы на корпусе. Реле вставляется в корпус и подключается с помощью небольших переключателей или перемычки, в зависимости от производителя. Его можно отсоединить и вынуть из корпуса, не нарушая проводки. При отключении реле соединения ТТ в корпусе автоматически замыкаются накоротко, чтобы замкнуть вторичную обмотку ТТ и защитить ТТ от перенапряжения и повреждения.

Многие реле оснащены разъемом для тестового кабеля. Это позволяет использовать тестовый комплект для проверки калибровки реле. Передняя крышка реле прозрачна, ее можно снять для доступа к механизму, на ней предусмотрены провода и свинцовые пломбы для предотвращения несанкционированного доступа посторонних лиц.

Твердотельные реле

В последнее время все большую популярность приобретают твердотельные электронные реле. Эти реле могут выполнять все функции, которые могут выполняться электромеханическими реле, и, благодаря универсальности электронных схем и микропроцессоров, могут выполнять многие функции, недоступные ранее. Как правило, твердотельные реле меньше и компактнее, чем их механические аналоги. Например, трехфазное твердотельное реле максимального тока можно использовать вместо трех однофазных механических реле максимального тока, но оно меньше, чем одно из них.

Точность электронных реле выше, чем у механических реле, что обеспечивает более тесную координацию системы. Кроме того, поскольку в них нет механического движения, а электронная схема очень стабильна, они сохраняют точность калибровки в течение длительного времени. При желании время сброса может быть очень коротким, поскольку отсутствует механическое движение.

Для работы электронных реле требуется меньше энергии, чем их механическим эквивалентам, что создает меньшую нагрузку на трансформаторы тока и трансформаторы тока, которые их питают. Поскольку твердотельные реле имеют минимум движущихся частей, их можно сделать очень устойчивыми к сейсмическим воздействиям, и поэтому они особенно хорошо подходят для районов, подверженных сейсмической активности.

В своих ранних версиях некоторые твердотельные реле были чувствительны к суровым электрическим условиям промышленных приложений. Они были подвержены отказам, особенно из-за высоких переходных напряжений, вызванных молнией или коммунальными услугами, а также переключением на месте. Тем не менее, современные реле спроектированы таким образом, чтобы выдерживать эти переходные процессы и другие суровые условия применения, и этот тип отказов практически устранен. Твердотельные реле завоевали прочную и быстро растущую позицию на рынке, поскольку опыт подтверждает их точность, надежность, универсальность и надежность.

Приведенная ниже информация относится к электромеханическим и полупроводниковым реле, хотя одно работает механически, а другое — электронно. Будут указаны существенные различия.

Типы реле

Существуют буквально сотни различных типов реле. В каталоге одного производителя электромеханических реле указано 264 реле для функций защиты и управления распределительных устройств и систем. Для сложных систем со многими уровнями напряжения и взаимосвязями на больших расстояниях, таких как передача и распределение коммунальных услуг, ретрансляция — это искусство, которому некоторые инженеры посвящают всю свою карьеру. Для более простого промышленного и коммерческого распределения релейная защита может быть менее сложной, хотя правильный выбор и применение по-прежнему очень важны.

Наиболее часто используемые реле и устройства перечислены здесь, в таблице (не включены сюда) с их номером функции устройства Американского национального института стандартов (ANSI) и описанием. Эти стандартные номера используются в однолинейных схемах и схемах соединений для обозначения реле или других устройств, экономя место и текст.

Если реле объединяет две функции, отображаются номера функций для обеих. Наиболее часто используемым реле является реле максимального тока, сочетающее в себе функции мгновенного и обратнозависимого отключения. Это обозначенное устройство 50/51. В качестве другого примера, устройство 27/59будет комбинированным реле минимального и максимального напряжения. Полный стандарт ANSI перечисляет 99 номеров устройств, некоторые из которых зарезервированы для использования в будущем.

Реле можно классифицировать по характеристикам времени срабатывания. Реле мгновенного действия — это реле без преднамеренной задержки по времени. Некоторые могут работать за половину цикла или меньше; другие могут занять до шести циклов. Реле, которые работают в течение трех или менее циклов, называются быстродействующими реле.

Реле с выдержкой времени могут быть с независимым или обратнозависимым временем. Реле с неограниченным временем действия имеют предустановленную выдержку времени, которая не зависит от величины управляющего сигнала (ток, напряжение или что-то еще, что измеряется) после превышения значения срабатывания. Фактическая предустановленная временная задержка обычно регулируется.

Реле с обратнозависимой выдержкой времени, такие как реле максимального тока или дифференциальные реле, имеют время срабатывания, которое зависит от значения управляющего сигнала. Временная задержка велика для слабых сигналов и постепенно уменьшается по мере увеличения значения сигнала. Время работы обратно пропорционально величине отслеживаемого события.

Реле максимального тока

В распределительных устройствах реле максимального тока обычно используется на каждой фазе каждого автоматического выключателя, и часто используется одно дополнительное реле максимального тока для защиты от замыканий на землю. Обычной практикой является использование одного элемента защиты от короткого замыкания мгновенного действия и одного элемента максимальной токовой защиты с обратнозависимой выдержкой времени (ANSI 50/51) для каждой фазы.

В стандартном электромеханическом реле оба элемента на одну фазу объединены в одном корпусе реле. Мгновенный элемент представляет собой хлопковый или соленоидный элемент, а элемент обратного времени представляет собой индукционный диск.

В некоторых твердотельных реле три элемента мгновенного действия и три обратнозависимых элемента могут быть объединены в одном корпусе реле меньшего размера, чем у одного индукционного дискового реле.

Реле максимального тока реагируют только на величину тока, а не на направление тока или напряжение. Большинство реле предназначены для работы от выхода стандартного ТТ с коэффициентом трансформации, с вторичным током 5 А при номинальном первичном токе. Твердотельное реле не нуждается в дополнительном источнике питания, получая питание для своей электронной схемы от выхода трансформатора тока, питающего реле.

На элементе мгновенного действия может быть установлена только точка срабатывания, которая является значением тока, при котором элемент мгновенного действия будет действовать без преднамеренной задержки времени, чтобы замкнуть цепь отключения автоматического выключателя. Требуемое фактическое время немного уменьшится по мере увеличения величины тока, примерно с 0,02 с максимум до примерно 0,006 с минимум, как видно из мгновенной кривой на рис. 3 (см. стр. 47) [ИЛЛЮСТРАЦИЯ ОПУЩЕНА]. Это время зависит от реле разных номиналов или производителей, а также от электромеханических и полупроводниковых реле.

Обратите внимание, что эта кривая основана на кратных настройках срабатывания для мгновенного элемента, которые обычно значительно выше, чем настройки срабатывания обратнозависимого элемента.

Временные задержки могут быть выбраны в широком диапазоне практически для любых мыслимых требований. Выбор времени задержки начинается с выбора реле. Существует три классификации времени: стандартное, среднее и длительное время задержки. В рамках каждой классификации существует три класса наклонов кривых, обратных времени: обратные (наименее крутые), очень обратные (более крутые) и чрезвычайно обратные (самые крутые). Временная классификация и наклон кривой являются характерными для выбранного реле, хотя для некоторых полупроводниковых реле они могут в некоторой степени регулироваться. Для каждого набора кривых, определяемых выбором реле, фактическая реакция регулируется с помощью шкалы времени.

На элементе обратного времени есть две настройки. Сначала устанавливается пункт выдачи. Это значение тока, при котором начинается процесс отсчета времени, когда диск начинает вращаться на электромеханическом реле или начинает отключаться электронная схема на твердотельном реле.

Затем выбирается настройка времени. Это регулирует кривую задержки времени между минимальной и максимальной кривыми для конкретного реле. Типичные обратные, очень обратные и экстремально обратные кривые показаны на 9.0021 Рис. 3 (здесь не указан). Данное реле будет иметь только один набор кривых, либо инверсных, либо очень инверсных, либо крайне инверсных, регулируемых во всем диапазоне шкалы времени. Обратите внимание, что ток указывается в кратных значениях срабатывания.

Каждый элемент, мгновенный или с выдержкой времени, имеет флаг, указывающий, когда этот элемент сработал. Этот флаг необходимо сбросить вручную после срабатывания реле.

Установка пункта самовывоза

Стандартное реле максимального тока предназначено для работы от трансформатора тока ступенчатого типа со стандартным вторичным выходом 5 А. Выход стандартного ТТ составляет 5 А при номинальном первичном токе, указанном на паспортной табличке, и выход пропорционален первичному току в широком диапазоне. Например, ТТ с коэффициентом трансформации 100/5 будет иметь выходной ток 5 А, когда первичный ток (определяемый и измеряемый ток) равен 100 А. Это первичное и вторичное отношение 20:1 является постоянным, так что при первичном токе 10 А вторичный ток составляет 0,5 А; для первичной обмотки 20 А, вторичной обмотки 1,0 А; для первичной обмотки 50 А, вторичной обмотки 2,5 А; и т. д. Для первичного тока 1000 А вторичный ток составляет 50 А, и аналогично для всех значений тока вплоть до максимального, с которым ТТ может работать, прежде чем он насыщается и становится нелинейным.

Первым шагом в настройке реле является выбор ТТ, чтобы срабатывание можно было настроить на желаемое значение первичного тока. Номинальный первичный ток должен быть таким, чтобы первичный ток от 110 до 125 % от ожидаемой максимальной нагрузки создавал номинальный вторичный ток 5 А. Максимально доступный первичный ток короткого замыкания не должен создавать более 100 А вторичного тока, чтобы избежать насыщения и избыточного нагрева. Точное выполнение этих требований может оказаться невозможным, но они являются полезными рекомендациями. В результате может потребоваться некоторый компромисс.

В реле максимального тока 50/51 настройка элемента максимального тока с выдержкой времени (устройство 51) производится с помощью заглушки или винта, вставленного в соответствующее отверстие в розетке с числом отверстий, отмеченным во вторичных амперах ТТ, с помощью регулируемого калиброванным рычагом или другим подобным способом. При этом выбирается один отвод вторичного тока (общее количество отводов зависит от реле) на приемной катушке. Диапазон настроек первичного тока определяется коэффициентом выбранного ТТ.

Например, предположим, что ТТ имеет отношение 50/5А. Типичными отводами будут 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12 и 16А. Настройки срабатывания будут варьироваться от первичного тока 40 А (отвод 4 А) до 160 А (отвод 16 А). Если требуется датчик на 60 А, выбирается ответвитель на 6 А. Если требуется срабатывание более 160 А или менее 40 А, необходимо выбрать ТТ с другим коэффициентом или, в некоторых случаях, другое реле с более высокими или более низкими настройками отводов.

Доступны различные типы реле с катушками срабатывания на ток от 1,5 А до 40 А. Общие диапазоны катушек составляют от 0,5 до 2 А для слаботочных датчиков, таких как обнаружение замыкания на землю; от 1,5 до 6А среднего диапазона; или от 4 до 16 А, диапазон, обычно выбираемый для защиты от перегрузки по току. Имеются трансформаторы тока с широким диапазоном первичных номиналов, со стандартными вторичными 5А или другими вторичными номиналами, с ответвленными вторичными обмотками или с несколькими вторичными обмотками.

Приемлемая комбинация коэффициента трансформации трансформатора тока и катушки срабатывания может быть найдена практически для любого желаемого первичного тока срабатывания и настройки реле.

Настройка мгновенного срабатывания (устройство 50) также регулируется. Уставка задается в амперах срабатывания, полностью не зависящих от уставки срабатывания элемента обратнозависимой выдержки времени, или, в некоторых твердотельных реле, в кратных значениях точки срабатывания обратнозависимой выдержки времени. Например, одно электромеханическое реле регулируется от 2 до 48А срабатывания; твердотельное реле регулируется в диапазоне от 2 до 12 раз больше, чем уставка ответвления срабатывания с обратнозависимой выдержкой времени. В большинстве электромеханических реле средством регулировки является заглушка ответвления, аналогичная заглушке элемента обратнозависимой выдержки времени. С помощью штекера крана можно выбрать диапазон брутто-тока. Некалиброванная регулировка винта обеспечивает окончательную настройку звукоснимателя. Это требует использования тестового набора для подачи калибровочного тока в катушку, если настройка должна быть точной. На твердотельных реле регулировка может быть калиброванным переключателем, который можно установить с помощью отвертки.

Установка времени набора

Для любой заданной настройки отвода или срабатывания реле имеет целое семейство времятоковых кривых. Желаемая кривая выбирается вращением диска или перемещением рычага. Циферблат или рычаг времени калибруются в произвольных числах между минимальным и максимальным значениями, как показано на кривых, опубликованных производителем реле. Типичный набор кривых шкалы времени для реле обратнозависимой выдержки времени показан на рис. 4 (здесь не включен). При установке таймера на ноль контакты реле замкнуты. По мере увеличения настройки шкалы времени размыкание контактов становится больше, увеличивая время срабатывания реле. При желании можно выполнить настройки между точками калибровки, а применимую кривую можно интерполировать между распечатанными кривыми.

Точки срабатывания и настройки шкалы времени выбираются таким образом, чтобы реле могло выполнять желаемую защитную функцию. Для реле максимального тока цель состоит в том, чтобы при возникновении неисправности в системе срабатывало ближайшее к ней реле. Настройки времени на вышестоящих реле должны задерживать их работу до тех пор, пока соответствующее устройство максимального тока не устранит неисправность. Требуется исследование селективности с построением времятоковых характеристик каждого устройства в исследуемой части системы. Благодаря широкому выбору доступных реле и гибкости настроек для каждого реле выборочная координация возможна для большинства систем.

Выбор и настройка других реле, кроме реле максимального тока, выполняются аналогичным образом. Детали будут различаться в зависимости от типа реле, его функции в системе и производителя реле.

Работа реле

Электромеханическое реле сработает и начнет замыкать свои контакты, когда ток достигнет значения срабатывания. При обратнозависимом токе срабатывания рабочие усилия очень малы, а точность синхронизации невелика. Точность синхронизации реле примерно в 1,5 раза больше срабатывания, и именно здесь начинаются кривые время-ток (9).0021 Рис. 4 ) [здесь не указано]. Этот факт необходимо учитывать при выборе и настройке реле.

Когда контакты реле замыкаются, они могут подпрыгивать, слегка размыкаясь и создавая дугу, которая обжигает и разрушает контактные поверхности. Чтобы предотвратить это, реле максимального тока имеют встроенное вспомогательное реле с пломбируемым контактом, установленным параллельно с контактами реле времени, которое немедленно замыкается при соприкосновении контактов реле. Это предотвращает искрение, если контакты реле дребезжат. Это вспомогательное реле также активирует механический флажок, указывающий, что реле сработало.

Когда выключатель, управляемый реле, размыкается, катушка реле обесточивается вспомогательным контактом на выключателе. Это защищает контакты реле, которые рассчитаны на токи до 30 А, но не должны размыкать индуктивный ток цепи отключения выключателя, чтобы предотвратить дуговой износ. Затем диск возвращается в исходное положение под действием пружины. Реле сбрасывается. Время сброса — это время, необходимое для полного возврата контактов в исходное положение. Контакты часть около 0,1 сек (шесть циклов) после обесточивания катушки. Общее время сброса зависит от типа реле и настройки шкалы времени. Для максимальной настройки шкалы времени (контакты полностью разомкнуты) типичное время сброса может составлять 6 секунд для реле с обратнозависимой выдержкой времени и до 60 секунд для реле с очень инверсной или чрезвычайно инверсной функцией. При более низких настройках таймера расстояние открытия контакта меньше, поэтому время сброса меньше.

Твердотельное реле не зависит от механических сил или подвижных контактов для своей работы, а выполняет свои функции электронным способом. Таким образом, синхронизация может быть очень точной даже для таких малых токов, как значение срабатывания. Отсутствует механический дребезг контактов или искрение, а время сброса может быть очень коротким.

Выбор ТТ и ТТ

При выборе измерительных трансформаторов для релейной защиты и учета необходимо учитывать ряд факторов; коэффициент трансформации, нагрузка, класс точности и способность выдерживать доступные токи короткого замыкания.

Коэффициент трансформации . Упомянутые ранее рекомендации по ТТ должны иметь номинальную вторичную мощность от 110 до 125 % от ожидаемой нагрузки и не более 100 А вторичного тока при максимальном первичном токе короткого замыкания. Там, где может потребоваться более одного коэффициента трансформации ТТ, доступны ТТ с ответвленной вторичной обмоткой или многообмоточной вторичной обмоткой.

Нагрузка ТТ . Нагрузка ТТ — это максимально допустимая вторичная нагрузка, выраженная в вольтамперах (ВА) или импедансе в омах для обеспечения точности. В стандартах ANSI перечислены нагрузки от 2,5 до 45 ВА при 9Коэффициент мощности 0 % (PF) для измерительных ТТ и от 25 до 200 ВА при 50 % PF для релейных ТТ.

ТТ класса точности . Стандарты класса точности ANSI: [+ или -] 0,3, 0,6 или 1,2%. Ошибки отношения возникают из-за I квадрат R тепловых потерь. Ошибки фазового угла возникают из-за потерь в намагничивающем сердечнике.

ТТ помечены точкой или другим обозначением полярности на первичной и вторичной обмотках, так что в момент поступления тока на отмеченную первичную клемму он покидает отмеченную вторичную клемму. Полярность не требуется для определения перегрузки по току, но важна для дифференциального реле и многих других функций реле.

Соотношение ПТ . Выбор соотношения PT относительно прост. PT должен иметь такой коэффициент, чтобы при номинальном первичном напряжении вторичное выходное напряжение составляло 120 В. При напряжениях, превышающих номинальное первичное напряжение более чем на 10 %, PT будет подвергаться насыщению сердечника, что приведет к ошибкам напряжения и избыточному нагреву.

Нагрузка PT . Доступны трансформаторы напряжения для нагрузок от 12,5 ВА при коэффициенте мощности 10 % до 400 ВА при коэффициенте мощности 85 %.

Точность ПТ . Классы точности соответствуют стандарту ANSI [+ или -] 0,3, 0,6 или 1,2%. Первичные цепи PT и, по возможности, вторичные цепи PT должны быть снабжены предохранителями.

CT и PT должны иметь достаточную мощность для обслуживания нагрузки и достаточную точность для функций, которые они должны выполнять. Однако большая нагрузка или точность, чем необходимо, просто увеличат стоимость измерительных трансформаторов. Твердотельные реле обычно имеют меньшую нагрузку, чем электромеханические реле.

Различные типы реле, их конструкция, работа и применение

Реле являются важным компонентом защиты и переключение ряда цепей управления и других электрических компонентов. Все реле реагируют на напряжение или ток с конечной целью размыкания или замыкания контактов или цепей. В этой статье кратко обсуждаются основы реле и различные типы реле, которые используются для различных приложений.

Содержание

Что такое реле?

Выключатель — это компонент, который размыкает (выключает) и замыкает (включает) электрическую цепь. тогда как реле — это электрический переключатель , который управляет (включает и выключает ) цепью высокого напряжения с использованием источника низкого напряжения. Реле полностью изолирует цепь низкого напряжения от цепи высокого напряжения.

Запись по теме: Твердотельное реле (ТТР) — Типы реле ТТР — Конструкция и эксплуатация

Конструкция реле

Для ознакомления с базовой конструкцией и внутренними частями реле на следующем рисунке четко показана вид реле изнутри. Давайте обсудим их все один за другим.

Клеммы реле

Вообще говоря, в реле есть четыре типа клемм.

Вход управления или клеммы катушки:

Клеммы входа управления представляют собой две входные клеммы реле, управляющие механизмом переключения.

К этим клеммам подключен источник малой мощности, чтобы активировать и деактивировать реле. Источник может быть переменного или постоянного тока в зависимости от типа реле.

Связанная запись: Разница между реле и автоматическим выключателем

COM или общая клемма:

COM относится к общей клемме реле.

Это выходная клемма реле, к которой подключен один конец цепи нагрузки.

Эта клемма внутренне соединена с любой из двух других клемм в зависимости от состояния реле.

НО Терминал:

НО или Нормально разомкнутая клемма также является клеммой нагрузки реле, которое остается разомкнутым , когда реле неактивно .

Клемма NO замыкается на клемму COM при срабатывании реле.

Клемма NC:

NC или Нормально замкнутая клемма — это другая клемма нагрузки реле. Эта клемма обычно подключается к клемме COM реле при отсутствии управляющего входа.

Когда реле срабатывает, клемма NC отсоединяется от клеммы COM и остается разомкнутой до тех пор, пока реле не будет деактивировано.

Полюса и направление:

Полюса относятся к переключателям внутри реле.

Число переключателей внутри реле называется полюсами реле.

Число цепей , управляемых на полюс , называется ходом реле.

Однопозиционное реле может управлять только одной цепью, т. е. либо ВЫКЛ. , либо ВКЛ. , в то время как двойное реле может управлять двумя цепями, т. е. переключаться с одной цепи на другую, открывая одну цепь и замыкая другую во время переключения (ВКЛ. и ВЫКЛ.). ).

Сообщение по теме: Типы переключателей. Его конструкция, работа и применение

Реле Эксплуатация :

Предположим, реле SPDT (однополюсное, на два направления)

Когда нет источника питания, реле неактивно и положение его полюса остается на клемме NC , которая в вышеупомянутом случае оказывается верхней клеммой. Это приводит к электрически короткому пути между клеммой COM и клеммой NC . Таким образом, он позволяет протекать току через цепь, подключенную к клеммам COM и NC.

При включении реле от источника низкого напряжения полюс реле переключается на клемму NO . Таким образом, клемма NC становится разомкнутой, а клемма COM замыкается или замыкается на клемму NO . Впоследствии, разрешая протекание тока через цепь, соединенную с терминалом COM и NO .

Типы реле:

Существует различных типов реле , и они классифицируются по различным категориям в соответствии с их свойствами. Каждый из этих типов реле используется для определенного применения, и перед использованием в какой-либо цепи необходимо выбрать соответствующее реле.

Связанный пост: Предохранители и типы предохранителей – их конструкция, работа и применение

В зависимости от полюсов и направления:

Следующие типы реле классифицируются по количеству полюсов и направлению внутри реле.

Реле SPST

SPST относится к однополюсному однонаправленному реле .

Однополюсный означает, что он может управлять только одной цепью, а однополюсный означает, что его полюс имеет только одно положение, в котором он может проводить ток. Схема SPST приведена ниже.

Реле SPST два состояния Т.е. либо разомкнутая, либо замкнутая цепь.

Реле SPDT

SPDT относится к однополюсным двухпозиционным реле.

Однополюсный означает, что он может одновременно управлять только одной цепью. Двойной бросок означает, что его шест имеет два положения, в которых он может проводить ток.

Реле SPDT имеет два состояния, и в каждом состоянии его одна цепь остается замкнутой, а другая остается разомкнутой, и наоборот.

Связанная запись: Что такое датчик? Различные типы датчиков с приложениями

Реле DPST

DPST относится к двухполюсным одноходовым датчикам.

Двойной полюс означает, что он может управлять двумя полностью изолированными отдельными цепями. Одиночный бросок означает, что каждый полюс имеет одно положение, в котором он может проводить ток.

Реле DPST может одновременно переключать две цепи, т. е. обеспечивать замыкание или размыкание цепи.

Реле DPDT

DPDT относится к двухполюсному двойному ходу.

Двойной полюс означает, что он может управлять двумя цепями, а двойной ход означает, что каждый полюс может работать в двух разных положениях.

Реле DPDT можно интерпретировать как два реле SPDT, но их переключение происходит одновременно.

Реле может иметь до 12 полюсов.

Связанный пост: Резистор и типы резисторов | Фиксированный, переменный, линейный и нелинейный

Формы реле

Типы реле также классифицируются на основе их конфигурации, известной как « Формы ».

Реле «Форма А»

« Форма А » является реле SPST с нормально разомкнутым ( NO ) состоянием по умолчанию.

Он не имеет клеммы NO, которая соединяет цепь, когда реле активируется, и разъединяет цепь, когда реле деактивируется.

Реле «Форма B»

Форма B 9Реле 0022 является реле SPST с нормально закрытым ( NC ) состоянием по умолчанию.

Клемма NC подключает цепь, когда реле неактивно, и разъединяет цепь, когда реле активируется.

Реле формы C

Реле формы C представляет собой реле SPDT с двухпозиционными контактными клеммами, известными как NC & NO .

Управляет двумя контурами, т.е. один контур остается разомкнутым, а другой замкнутым. Он также известен как « размыкание перед замыканием », потому что оно размыкает одну цепь перед замыканием другой цепи.

Реле «формы D»

Реле формы D также является реле SPDT и имеет тот же принцип, что и реле формы C, но это контактное реле « с замыканием перед размыканием ».

Замыкает следующую цепь перед разрывом (размыканием) первой цепи. Он используется для того, чтобы не нарушать непрерывность цепи.

Связанное сообщение: Конденсатор и типы конденсаторов | Фиксированный, переменный, полярный и неполярный

На основе принципов работы:

Следующие типы реле классифицируются на основе их различных принципов работы.

ЭМР (электромеханическое реле)

Этот тип реле имеет электромагнитную катушку и механический подвижный контакт .

Когда катушка находится под напряжением, она создает магнитное поле. Это магнитное поле притягивает якорь (подвижный контакт). Когда катушка обесточена, катушка теряет магнитное поле и пружина возвращает якорь в нормальное положение.

Реле EMR предназначено для работы от источника переменного или постоянного тока в зависимости от области применения. Структура реле EMR переменного и постоянного тока отличается друг от друга небольшой разницей в конструкции катушки . Катушка постоянного тока имеет холостой ход диод для защиты от обратной ЭДС и отключения катушки.

Полярность источника в реле ЭМИ не имеет значения, он питает катушку в любом случае, но если установлен диод обратной ЭДС, следует учитывать полярность.

Основным недостатком реле EMR является то, что его контакты создают дугу во время отключения, что приводит к увеличению его сопротивления с течением времени и сокращению срока службы реле.

Связанный пост: Типы защелок — защелки SR и D

SSR (Твердотельное реле)

Реле SSR состоит из полупроводников вместо механических частей и работает на изоляции цепи низкого напряжения от цепи высокого напряжения с помощью оптопары.

При подаче управляющего сигнала на твердотельное реле загорается светодиод , излучающий инфракрасный свет. Этот свет принимается светочувствительным полупроводниковым устройством, которое преобразует световой сигнал в электрический сигнал и переключает цепь.

SSR работает на относительно высокой скорости и имеет очень низкое энергопотребление по сравнению с реле EMR. Он имеет более длительный срок службы , потому что нет физических контактов, которые могли бы сгореть.

Основным недостатком реле SSR является его номинальное падение напряжения на полупроводнике, которое тратит энергию в виде тепла .

Связанный пост: Типы электронных счетчиков

Гибридное реле:

Гибридные реле изготавливаются с использованием реле SSR и EMR .

Поскольку мы знаем, что SSR тратит энергию в виде тепла и EMR имеет контакт искрение проблема. Гибридное реле использует как SSR, так и EMR, чтобы преодолеть их недостатки.

В гибридном реле SSR и EMR используются параллельно . Реле схема управления используется для переключения ТТР в первую очередь. SSR принимает ток нагрузки. Таким образом, это устраняет проблему арки. Затем схема управления подает питание на катушку ЭМИ, и ее контакт замыкается, но дуги не возникает, так как ТТР принимает нагрузку параллельно. Через некоторое время, когда контакт ЭМИ устаканится, управляющий вход ССР снимается. ЭМИ проводит весь ток нагрузки без каких-либо потерь. Так как нет потока тока через SSR, а EMR берет на себя всю нагрузку, потери мощности в виде тепла отсутствуют. Таким образом, он также устраняет проблему перегрева.

Связанное сообщение: Типы микросхем. Классификация интегральных схем и их ограничения

Герконовое реле

Герконовое реле состоит из геркона и электромагнитной катушки с диодом для обратной ЭДС.

Геркон состоит из двух металлических пластин из ферромагнитного материала, герметично закрытых в стеклянной трубке, которая также поддерживает металлические пластины. Стакан наполнен инертным газом.

Когда катушка находится под напряжением, пластины из ферромагнитного металла притягиваются друг к другу и образуют замкнутый путь. Поскольку нет движущегося якоря, нет проблемы износа контактов. Стеклянная трубка также заполнена инертным газом, что также продлевает срок ее службы.

Электротермическое реле (тепловое реле):

Электротепловое реле состоит из биметаллической (состоящей из двух металлов с разными коэффициентами теплового расширения) полосы.

Когда ток течет по проводнику, он выделяет тепло. За счет чего температура биметаллической полосы повышается и расширяется. Металл с высоким коэффициентом теплового расширения расширяется больше, чем другой металл. Из-за чего полоска изгибается и замыкает контакты, обычно активируя схему отключения.

Тепловые реле обычно используются для защиты электродвигателей.

Связанный пост: Типы цепей, сети и части цепи

Поляризованное и неполяризованное реле

Поляризованное реле использует постоянный магнит с электромагнитом. Постоянный магнит обеспечивает фиксированное положение якоря. Электромагнитная катушка изменяет положение якоря относительно неподвижной оси. Положение якоря зависит от полярности управляющего входа.

В неполяризованном реле не используются постоянные магниты, и их обмотка может получать питание в обоих направлениях, не влияя на его работу. Некоторые реле с диодами обратной ЭДС имеют полярность, поскольку диод будет шунтировать катушку, если соединение будет изменено на противоположное.

Применение реле

Реле используются для изоляции цепи низкого напряжения от цепи высокого напряжения.
Они используются для управления несколькими цепями .
Они также используются в качестве автоматической замены на .
Микропроцессоры используют реле для управления большой электрической нагрузкой.

Реле перегрузки

используются для защиты двигателя от перегрузки и электрического сбоя.
Все о релейной защите: Релейная защита | АО «Системный оператор Единой энергетической системы»