Релейная защита

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ» Кафедра «Электроснабжение железнодорожного транспорта» РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ для студентов специальности 23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов» специализации «Электроснабжение железных дорог» очной и заочной форм обучения Составитель: Загорский В.А. Самара 2016 УДК 621.316.9 Релейная защита: Конспект лекций для студентов специальности 23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов» специализации «Электроснабжение железных дорог» очной и заочной форм обучения [Электронн.] / составитель В.А. Загорский. – Самара: СамГУПС, 2016. – 68 с. Утверждены на заседании кафедры Электроснабжение железнодорожного транспорта. Печатаются по решению редакционно-издательского совета университета. В конспекте лекций по дисциплине «Релейная защита» приведены теоретические материалы, методика, иллюстрации и табличные данные, необходимые для проведения лекционных занятий по релейной защите систем электроснабжения железнодорожного транспорта. Конспект лекций предназначен для студентов специальности 23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов» специализации «Электроснабжение железных дорог» очной и заочной форм обучения. Составитель: Загорский Владимир Алексеевич Рецензенты: к.т.н., доцент СамГТУ В.М. Дашков к.т.н., доцент СамГУПС Л.С. Лабунский Редактор Компьютерная верстка Подписано в печать Формат Усл. печ. л. Тираж Заказ № ВВЕДЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ Автоматическое устройство, служащее для выявления КЗ и ненормальных режимов работы и формирующее управляющие воздействия на высоковольтные выключатели, называется релейной защитой. Релейная защита является обязательной частью всех электроэнергетических установок, объектов и систем с напряжением 1кВ и выше. Современная релейная защита представляет собой сложную систему, состоящую из взаимосвязанных электромагнитных, электронных и микроэлектронных устройств и их источников питания. Целью лекционных занятий является подготовка специалиста, умеющего грамотно эксплуатировать средства релейной защиты и обеспечивать оптимальное управление устройствами электроснабжения при возникновении в них повреждений, сокращение до минимума ущерба от коротких замыканий, перенапряжений и других ненормальных режимов, повышение надежности электроснабжения тяговых и не тяговых потребителей. Лекционные занятия позволяют глубоко изучить основные типы электромагнитных реле, применяемых в настоящее время для защиты систем электроснабжения железнодорожного транспорта от перенапряжений и коротких замыканий. К таким реле относятся реле тока РТ-40, реле времени РВ-100 и реле максимального тока РТ-81/1, реле серий РНТ, ДЗТ и другие. Лекционные занятия направлены на формирование у обучаемых необходимых на практике компетенций - знание способов выработки, передачи, распределения и преобразования электрической энергии, закономерности функционирования электрических сетей и энергосистем, теоретические основы электрической тяги, техники высоких напряжений (ПСК-1.6). В конспекте лекций по дисциплине «Релейная защита» приведены теоретические материалы, методика, иллюстрации и табличные данные, необходимые для проведения лекционных занятий по релейной защите систем электроснабжения железнодорожного транспорта. Конспект лекций предназначен для студентов специальности 23.05.05 «Системы обеспечения движения поездов» специализации «Электроснабжение железных дорог» очной и заочной форм обучения. РАЗДЕЛ 1 ПРЕДМЕТ И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ «РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА». ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ВИДЫ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ЛЕКЦИЯ №1 ВРЕМЯ – 2 часа. ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Ознакомиться с предметом и краткой характеристикой дисциплины «релейная защита». Изучить основные понятия и виды релейной защиты. УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ: ВВОДНАЯ ЧАСТЬ – 5 мин. ВВЕДЕНИЕ. ПРЕДМЕТ И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ «РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА» – 10 мин 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ – 40 мин. 2. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ – 30 мин. ЗАКЛЮЧЕНИЕ – 5 мин. ВЕДЕНИЕ. ПРЕДМЕТ И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ «РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА» Системы электроснабжения тяговых и не тяговых потребителей является сложнейшим техническим комплексом, включающим в себя большое количество различных элементов и линий связи между ними. Особенностью этой системы является быстротечность протекающих в ней электромагнитных и электромеханических процессов. В ряде случаев оперативный персонал не успевает вмешаться и предотвратить развитие неблагоприятных последствий отказов и неисправностей, возникающих при развитии аварийной ситуации в системе электроснабжения. Для оптимизации работы системы электроснабжения железнодорожного транспорта (СЭЖТ) и предотвращения негативных последствий аварийных ситуаций создается автоматизированная система управления электроснабжением железнодорожного транспорта (АСУЭ ЖТ). Частью этой системы является релейная защита, выполняющая функции автоматики управления системой в аварийных режимах ее работы. Таким образом, релейная защита служит для локализации повреждений, предотвращения или сокращения ущерба при внезапном возникновении повреждений или ненормальных режимов работы устройств, осуществляющих выработку электроэнергии, её передачу, преобразование, распределение и использование. В результате работы релейной защиты обеспечивается устойчивая и надежная работа систем электроснабжения, а также повышается ее живучесть. Релейная защита является обязательной частью всех электроэнергетических установок, объектов и систем с напряжением 1кВ и выше. Современная релейная защита представляет собой сложную систему, состоящую из взаимосвязанных электромагнитных, электронных и микроэлектронных устройств и их источников питания. В начале прошлого века защита электрических установок осуществлялась при помощи плавких предохранителей. Затем появились реле тока и реле напряжения. Развитие элементов релейной защиты происходило следующим образом: 1910 г. Реле направления мощности индукционного типа. 1920 г. Реле сопротивления индукционного типа. 1930 г. Защита линий электропередач устройствами с электронными лампами. 1940 г. Начало использования полупроводниковых элементов релейной защиты. 1960 г. Индукционные реле заменяются на полупроводниковые. 1980 г. Использование в элементах релейной защиты микропроцессорной техники. 1990 г. Внедрение цифровых устройств релейной защиты и микропроцессорных терминалов и комплексов типа «Орион» и «Сириус». Такие устройства совмещают в себе функции релейной защиты с функциями автоматики, управления, сигнализации, контроля параметров системы, самодиагностики, связи и регистрации штатных и аварийных процессов. В настоящее время релейная защита продолжает совершенствоваться и развиваться, что позволяет более эффективно решать ее основную задачу, заключающуюся в разграничении аварийных и нормальных режимов работы системы электроснабжения. Следует отдельно отметить проблему релейной защиты тяговых сетей. В этих сетях максимальные токи нагрузки соизмеримы с минимальными (удаленными) токами короткого замыкания (КЗ). Это обстоятельство усложняет процесс разграничения нормальных и аварийных режимов работы. Релейная защита (РЗ) вместе с устройствами автоматического повторного включения (АПВ) и устройствами автоматического включения резерва (АВР) образует систему противоаварийной автоматики. Техническое состояние и надежность релейной защиты систем электроснабжения железнодорожного транспорта (РЗ СЭС ЖТ) зависят не только от технологичности, качества изготовления и монтажа ее элементов, но и от своевременного качественного технического обслуживания, выявления и устранения неисправностей. Это требует от обслуживающего персонала глубокого знания конструкции и работы устройств РЗ СЭС ЖТ. Изучив дисциплину, студент должен знать: - назначение и функции релейной защиты, основные требования, предъявляемые к ее свойствам, показатели ее эффективности, основные виды и принципы построения защит, использование достижений научно-технического прогресса в релейной защите; - принципы выполнения, основы теории, особенности использования для релейной защиты измерительных трансформаторов тока и напряжения, а также других первичных преобразователей, величины и фазовые углы токов в цепях релейной защиты в зависимости от схемы соединения первичных преобразователей тока; - особенности нормальных и аварийных режимов и их отличие для основных элементов системы электроснабжения, которые должны учитываться релейной защитой для обеспечения надежного функционирования; - методы определения параметров срабатывания основных и резервных защит по характеристикам нормального и аварийного режимов, согласование параметров защит различных элементов системы электроснабжения; -принципы выполнения защиты основных элементов системы электроснабжения с учетом основных требований к их свойствам, методы их проектирования, наладки, исследования. Студент должен уметь: - испытать и исследовать отдельные реле и защиту в целом, определять их характеристики; - составлять структурную и принципиальную схему релейной защиты для основных устройств системы электроснабжения, рассчитывать и подбирать по справочным данным элементы схем; - рассчитывать параметры срабатывания релейной защиты, настраивать реле в соответствии с выбранными уставками, определять зону действия защиты при изменении режимов работы энергосистемы и схемы питания защищаемого объекта. Студент должен иметь представление об основных этапах развития релейной защиты и перспективы ее совершенствования, возможности использования интегральных микросхем, управляющих ЭВМ и микропроцессоров для противоаварийной автоматики. При изучении дисциплины используется ранее изученный материал из таких дисциплин, как Теоретические основы электротехники”, “Электрические измерения”, “Электрические машины”, “Электронная преобразовательная техника”, “Электрические сети и энергосистемы”, “Тяговые подстанции”, “Теория надежности” и др. 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ В системах электроснабжения иногда возникают короткие замыкания (КЗ), перенапряжения и другие не нормальные режимы работы. Короткое замыкание (КЗ) – это не предусмотренное схемой соединение между собой каких-либо частей электроустановок. КЗ может быть нескольких видов: - «металлическое» КЗ («глухое»), при котором сопротивление между замкнувшимися частями электроустановки пренебрежимо мало; - КЗ через переходное сопротивление в месте повреждения изоляции. В результате КЗ токи в ветвях электроустановок, примыкающих к месту замыкания, резко возрастают и превышают максимально допустимый ток продолжительного режима. В установках переменного тока кроме того может быть междуфазное КЗ, а также замыкание между фазой и землей (замыкание на землю ЗЗ). В трансформаторах и электрических машинах возможны межвитковые замыкания в обмотках. В электродвигателях возможно замыкание между разнополярными щетками через дугу на поверхности коллектора (круговой огонь). КЗ возникают вследствие дефектов, старения и загрязнения изоляторов, обрыва и схлестывания проводов, ошибочных переключений и т.д. Электрическая дуга в месте замыкания вызывает пережоги и оплавления устройств электроснабжения. Разрушения оказываются тем больше, чем больше токи и время КЗ. При перегрузке или перенапряжении по неповрежденному участку системы протекают токи, превышающие длительно допустимое значение. В результате этого токоведущие части перегреваются, что может вызвать их разрушение. Для уменьшения ущерба поврежденный участок системы необходимо отключить как можно быстрее. За доли секунды необходимо выявить аварийный участок системы и произвести отключение как можно меньшей ее части. При этом должно быть обеспечено нормальное электроснабжение как можно большей части системы. Отключение поврежденных участков системы осуществляется коммутационными аппаратами (КА). Такими аппаратами являются высоковольтные выключатели с электромагнитом отключения ЭО. На схемах обозначаются YAT. Автоматическое устройство, служащее для выявления КЗ и ненормальных режимов работы и формирующее управляющие воздействия на высоковольтные выключатели, называется релейной защитой. Релейная защита выполняется с помощью реле. Реле – это автоматически действующее устройство, предназначенное для произведения скачкообразных изменений в управляющих системах при заданном значении воздействующей на него величины. Воздействующей называется величина, на которую должно реагировать реле (ток, напряжение, температура, газовые пузыри и т.д.). Структурная схема двухканальной релейной защиты по току и напряжению представлена на рисунке 1. На вход схемы РЗ поступают сигналы от трансформатора тока ТА и трансформатора напряжения ТV. Измерительные органы ИО1 и ИО2 анализируют информацию о входных сигналах и при определенных условиях формируют дискретный сигнал, поступающий на вход логической части ЛЧ. В логической части выходные дискретные сигналы от всех измерительных органов анализируются по определенной программе. Тут же формируется выдержка времени защиты. При выполнении заданных условий на выходе ЛЧ появляется дискретный сигнал, поступающий на вход выходного органа ВО. В выходном органе сигнал усиливается и поступает на катушку электромагнита отключения ЭО выключателя Q. Информацию о срабатывании релейной защиты выдает блок сигнализации БС. Релейная защита, контролирующая работу только одного объекта и отключающая при аварийных режимах выключатель только этого объекта, называется индивидуальной. Для улучшения свойств релейной защиты таких, как чувствительность, селективность, быстродействие применяется продольная и поперечная связь коммутационных аппаратов (рисунок 2). Продольная связь объединяет защиты КА1 и КА2 на входе и выходе одного объекта (линии). Если защиты КА1 и КА2 разных объектов присоединяются к их общим шинам, то такая связь называется поперечной. Замена релейно-контактных элементов РЗ на полупроводниковую электронику позволяет выполнить релейную защиту совместно с другими устройствами автоматики в виде единого комплекса. Применение микропроцессорной техники открывает перспективы дальнейшего совершенствования релейной защиты и передачу ее функций специальным управляющим вычислительным машинам. Рисунок 1 - Структурная схема двухканальной релейной защиты: ТV – трансформатор напряжения; ТА – трансформатор тока; Q – выключатель; ИО1, ИО2 – измерительные органы; ИС1, ИС2 – измерительные схемы; СС1, СС2 – схемы сравнения; ЛЧ – логическая часть; ВО – выходной орган; БС – блок сигнализации; РЗ - релейная защита; ЭО – электромагнит отключения; КА – коммутационный аппарат. Рисунок 2 - Схемы связей релейной защиты: а) продольная связь релейных защит; б) поперечная связь релейных защит 2. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ Токовые защиты. Для токовых защит воздействующей величиной является ток, проходящий по токоведущим частям электрической установки на участке включения защиты. Защита срабатывает, если контролируемый ток превысит заранее установленное значение, называемое уставкой. Наиболее простой токовой защитой является плавкая вставка. Плавкие вставки обладают рядом недостатков, не позволяющих использовать их в современных системах противоаварийной автоматики. Такими недостатками являются нестабильность характеристик плавких вставок, а также невозможность их повторного использования после срабатывания. Более совершенным устройством токовой защиты является токовое реле. Ток срабатывания реле (уставку) можно регулировать в некоторых пределах. В системах постоянного и однофазного переменного тока защита контролирует токи цепей (фаз). В системах трехфазного тока защита может контролировать также не симметрию токов в фазах. Защита, сравнивающая значения или фазы токов в разных концах объекта или в параллельных ветвях, присоединенных к общим шинам, называется дифференциальной токовой защитой. При сравнении токов в конце одной линии дифференциальная защита называется продольной. При сравнении токов в параллельных линиях, присоединенных к общей шине, дифференциальная защита называется поперечной. Основными достоинствами дифференциальной защиты является ее абсолютная селективность и быстродействие. Защиты напряжения. Для защит напряжения (вольтметровых, потенциальных) воздействующей величиной является напряжение. В качестве измерительного органа в них используются реле напряжения. Дистанционные защиты. В качестве измерительного органа этих защит применяется реле сопротивления. На такое реле подается ток от трансформатора тока и напряжение от трансформатора напряжения. На основе полученных данных определяется сопротивление Zp = (Up / Ip), которое сравнивается с заданной величиной сопротивления срабатывания Zcp. При условии Zp ≤ Zcp защита срабатывает. Дистанционная защита в отличие от токовой, реагирующей на один признак – ток, реагирует на три признака – ток, напряжение и фазовый угол между ними. На практике такой тип защиты применяется в линиях электропередач напряжением 35 кВ и выше, а также в контактных сетях переменного тока. Импульсные защиты. В качестве измерительного органа используются импульсные реле. Воздействующей величиной является скачок или скорость изменения тока, или отношение скорости изменения тока к скорости изменения напряжения. Эти признаки косвенно свидетельствуют о КЗ, поскольку имеют место во время его возникновения. Данный тип защиты применяется в тяговых сетях постоянного тока. Дополнительно в защите сетей постоянного тока применяются реле, реагирующие на содержание высших гармоник в кривой тока или напряжения. Наличие высших гармоник токов и напряжений также является признаком возникновения КЗ. Данный тип защиты используется в качестве дополнительной и повышает способность защиты отличать КЗ от нормальной работы тяговой сети. Высокочастотные защиты. Осуществляют сравнение значений, фазы тока или направления мощности в концах защищаемых участков. Передача информации с одного конца защищаемой линии на другой осуществляется токами высокой частоты, проходящими по защищенной линии. Высокочастотные защиты применяются в линиях электропередач напряжением 110 кВ и выше. Телеблокировка (устройство телеотключения). Является защитой с продольной связью. При срабатывании выключателя Q1 на одном конце линии по каналам телемеханики передается сигнал на отключения выключателя Q2 на другом конце линии (рисунок 2а). Газовая защита. Содержит измерительные органы не электрических величин и реагирует на интенсивность образования газов в трансформаторном масле. Тепловая защита. Содержит измерительные органы не электрических величин и реагирует на температуру и интенсивность нагрева полупроводниковых приборов. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Контрольные вопросы: 1. Перечислить основные этапы развития релейной защиты? 2. Что такое короткое замыкание? Какие два вида КЗ встречаются чаще всего на практике? 3. Каковы причины коротких замыканий? 4. Что такое релейная защита? 5. Что такое реле? 6. Что такое воздействующая величина? 7. Что такое уставка релейной защиты? 8. Перечислить основные виды релейных защит? 9. Дать определение токовой защиты? 10. Дать определение дистанционной защиты? 11. Какая защита называется дифференциальной? БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Фигурнов Е.П. Релейная защита: Учебник. В 2 ч. 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2009. 2. Правила устройства электроустановок, 6-е изд. доп. с исправл. – М.: Энергосервис, 2006. – 440 с. 3. Правила устройства систем тягового электроснабжения железных дорог РФ. – М.: Министерство путей сообщения, 1997. – 78 с. 4. Руководящие указания по релейной защите систем тягового электроснабжения. ОАО «РЖД». Департамент электрификации и электроснабжения. – М.: Трансиздат, 2005. – 216 с. РАЗДЕЛ 2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ЛЕКЦИЯ №2 - 3 ВРЕМЯ – 4 часа. ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Рассмотреть основные требования, предъявляемые к релейной защите и эффективность функционирования релейной защиты. УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ: ВВЕДЕНИЕ – 5 мин. 3. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ – 120 мин. 4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЗАЩИТ – 50 мин. ЗАКЛЮЧЕНИЕ – 5 мин. ВЕДЕНИЕ Проверка усвоения материала по контрольным вопросам к лекции №1. 3. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ Защиты должны удовлетворять требованиям Правил устройства электроустановок (ПУЭ) и другим нормативным документам таким, как Правила устройства тягового электроснабжения железных дорог РФ и Руководящие указания по релейной защите систем тягового электроснабжения. Кроме того, существует ряд других документов, регламентирующих требования к релейной защите общепромышленного назначения. Основные требования, предъявляемые к релейной защите, связаны с ее функциями и свойствами. Функциями релейной защиты являются: - срабатывание (выдача команды на отключение) при КЗ в защищаемой зоне на контролируемом объекте; - несрабатывание при отсутствии КЗ в защищаемой зоне; - несрабатывание при КЗ за пределами зоны защиты. Если защита выполняет указанные функции, то ее действия называются верными. В ряде случаев защита может не выполнять свои функции и действовать неправильно. К неправильным действиям относятся отказ срабатывания, ложное срабатывание и излишнее срабатывание. В этом случае считается, то произошел отказ релейной защиты. Для обеспечения верного срабатывания защита должна обладать рядом свойств таких, как селективность, быстродействие, устойчивость, чувствительность и надежность функционирования. Селективность (избирательность) защиты – это ее способность с заданным быстродействием отключать с помощью выключателей только поврежденные участки или элементы системы. Короткое замыкание внутри защищаемой зоны называется внутренним, а за пределами этой зоны – внешним. Если защита реагирует только на внутренние повреждения, то она обладает абсолютной селективностью. Пример – продольная дифференциальная защита. В ряде случаев защита должна реагировать не только на внутренние, но и на внешние КЗ. Такая защита называется защитой с относительной селективностью. Относительная селективность обеспечивается выдержкой времени срабатывания защиты при внешних КЗ. Селективные защиты характеризуются защитоспособностью и быстродействием. Защитоспособностью называется способность защищать внутренний участок при всех видах КЗ Если защита не реагирует на КЗ на некоторых участках защищаемой системы, то такие участки называются мертвой зоной. На практике мертвые зоны перекрываются резервными защитами. Быстродействие защиты определяется временем, необходимым для отключения участка с КЗ. Время отключения участка с КЗ должно быть, как можно меньшим. Время отключения участка с КЗ определяет: - устойчивость параллельной работы генераторов электростанций; - степень разрушения изоляции, токоведущих частей и других элементов электрических сетей и их оборудования; - сокращение продолжительности времени снижения напряжения в сети, негативно влияющего на работу исправных устройств, обеспечивающих безопасность движения (погасание или неверное действие светофоров); - повышение эффективности действия АПВ (автоматическое повторное включение) и АВР (автоматическое включение резерва). Считается, что время отключений должно составлять: - 0,1 … 0,12 с в сетях с напряжением 300 … 500 кВ; - 0,15 … 0,3 с в сетях с напряжением 110 … 220 кВ; - 1,5 … 3 с в сетях с напряжением 6 … 10 кВ. В тяговых сетях постоянного тока пережоги не возникают, если время отключения не превышает 0,12 … 0.15 с. Следует учитывать, что время отключения состоит из времени действия защиты и времени действия выключателя. Быстродействующие выключатели (БВ) конструктивно состоят из защиты и выключателя. БВ постоянного тока имеют время отключения до погасания дуги между контактами от 0,02 до 0,085 с. БВ переменного тока имеют время отключения от 0,06 до 0,12 с. Защиты, время действия которых не превышают 0,1 с считаются быстродействующими. Современные электронные защиты имеют время действия от 0,01 до 0,04 с. Их недостатком является чувствительность к помехам. Применение помехоустойчивых выходных органов РЗ с системой контроля позволяет избавиться от этого недостатка. Устойчивость функционирования защиты характеризуется чувствительностью к внутренним КЗ и нечувствительностью (отстроенностью) к внешним КЗ и нормальным режимам работы. Известно, что фазовый угол φн тока в номинальных условиях не превышает 400, а при КЗ фазовый угол φк достигает 65 … 750. Графически это можно изобразить на комплексной плоскости токов (рисунок 3). Рисунок 1 - Комплексная плоскость токов: Ia – активная составляющая тока; Iр – реактивная составляющая тока; Iн – номинальный ток; Iсзн – ток срабатывания в режиме перегрузки; Iк – ток КЗ; Iсзк – ток срабатывания в режиме КЗ; φн - фазовый угол тока в нормальных условиях; φк - фазовый угол тока в режиме КЗ. На рисунке 3 заштрихована область токов, при которых происходит срабатывание защиты. Наименьший ток, соответствующий данному фазовому углу, при котором срабатывает защита, называется током срабатывания. При φ = φн защита сработает если I ≥ Iсзн. При φ = φк защита сработает, если Iк ≥ Iсзк. Чувствительностью называется способность защиты реагировать на повреждения в защищаемой зоне в самых неблагоприятных условиях. Чем дальше место повреждения, тем меньше ток КЗ. Значение тока КЗ еще сильнее уменьшается, если напряжение в системе снижается до допустимого минимума, а КЗ происходит через переходное сопротивление изоляции или электрической дуги. При таком удаленном КЗ его ток Iкmin соизмерим с номинальным током, и защита может не сработать. Чувствительность защиты определяется коэффициентом чувствительности kч: kч = Iкmin / Iсзк. Защита будет срабатывать если kч ≥ 1. Для обеспечения надежного срабатывания защиты величина kч нормируется следующим образом: - для резервных систем kч ≥ 1,25; - для основных систем защиты kч ≥ 1,5; - для дифференциальных защит и токовых отсечек генераторов и трансформаторов kч ≥ 2. Для отстройки защиты от срабатывания на КЗ на внешних по отношению к защите участков вводится коэффициент отстройки kотс. Его величина нормируется следующим образом: - для токовых защит и защит напряжения kотс = 1,2 … 1,3; - для дистанционных защит kотс = 1,1 … 1,15. Для того, чтобы защита не срабатывала при нормальных режимах работы водится коэффициент запаса срабатывания kз = 1,15 … 1,25. Для обеспечения удержания защиты от преждевременного подключения поврежденного участка после срабатывания вводится коэффициент возврата kв. Он учитывает тот факт, что возврат защиты в исходное состояние осуществляется при значении контролируемой величины, отличающейся от ее значения при срабатывании. Значение коэффициента возврата указывается в паспорте реле. Для реле тока: kв = Iвз / Iсз. Для защит, срабатывающих при возрастании контролируемой величины kв = 0,8 … 0,9. Для защит, срабатывающих приуменьшении контролируемой величины kв = 1,1 … 1,25. Надежность защиты - это ее способность выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения эксплуатационных показателей в установленных технической документацией пределах при соблюдении правил технической эксплуатации, ремонта, хранения и транспортировки. Релейная защита работает в двух основных режимах – в режиме дежурства и режиме тревоги. В режиме дежурства защита работает при нормальной работе, защищаемой ею зоны системы. При появлении в защищаемой зоне КЗ и перенапряжений защита переходит в режим тревоги, т.е. срабатывает. В каждом режиме работы действия защиты должны быть верными. Таким образом надежность защиты заключается в ее надежном срабатывании при возникновении условий срабатывания и в надежном несрабатывании при отсутствии условий срабатывания. На РЗ постоянно воздействуют различные факторы, в том числе и случайные. Эти факторы могут вызвать неверное действие защиты. Для удобства анализа все факторы, действующие на РЗ, объединены в две группы. Факторы первой группы – это отказы элементов конструкции релейной защиты. Эти факторы характеризуют элементную надежность РЗ. Факторы второй группы – это внешние воздействия. К таким воздействиям относятся: - помехи в цепях измерительных трансформаторов, первичных датчиков и источников питания; - срабатывание разрядников на шинах и высоковольтных линиях при атмосферных и коммутационных перенапряжениях; - броски тока при автоматическом повторном включении (АПВ) и автоматическом включении резерва (АВР); - неверный выбор уставок. Может быть еще целый ряд различных факторов, связанный с изменениями условий работы защищаемой системы. Надежность защиты оценивается стандартными показателями, такими как вероятность безотказной работы, вероятность отказа, плотность вероятности отказов, интенсивность отказов и т.д. Повышение надежности РЗ осуществляется организацией соответствующей системы эксплуатации, а также схемными методами, такими, как резервирование и дублирование. В случае резервирования основная защита реагирует на нарушения работы внутри защищаемой зоны. Резервная защита должна срабатывать в случае, если основная защита неисправна. Для исключения ложного срабатывания резервной защиты при исправной основной защите быстродействие основной защиты должно быть больше. Если один и тот же участок системы защищает два устройства, то такая защита называется дублированием. Для защиты «мертвых зон» системы, а также для ускорения отключения ее отдельных участков используется дополнительная защита. 4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЗАЩИТ Система электроснабжения или ее отдельный объект могут быть защищены различными устройствами РЗ. Для сравнения различных защит необходимо оценить качество функционирования каждой из них. Неверные действия защиты приводят к развитию аварийной ситуации и увеличению наносимого аварией ущерба. Верные действия защиты также могут быть причиной ущерба. Например, при слишком большой временной задержке защиты ее срабатывание не защищает от пережогов проводов и выходу из строя других устройств системы электроснабжения. Последствия, возникающие при верных и неверных действиях защиты, различны и зависят от сложности защищаемой системы и ее ответственности. Одно неверное действие защиты ответственной системы может нанести ущерб намного больший, чем несколько неверных действий защиты малоответственной системы. С учетом различных особенностей защищаемых систем, для оценки качества их функционирования применяется обобщенный показатель Е. Обобщенным показателем качества функционирования релейной защиты Е называется отношение реального показателя эффективности работы защищаемого объекта к предельному значению показателя эффективности работы защищаемого объекта: Е = Р / П = (П – Y) / П, где Р – реальный показатель эффективности работы защищаемого объекта за рассматриваемый промежуток времени его работы (объем перевозок, отпуск электроэнергии, объем выпущенной продукции и т.п.); П – предельный показатель эффективности работы защищаемого объекта за рассматриваемый промежуток времени, при условии, что ущерба из-за действий защиты не возникает; Y – суммарный ущерб из-за неверных действий защиты за рассматриваемый промежуток времени. В ряде случаев величину Y определить трудно. В этом случае осуществляют приближенную оценку качества функционирования защиты по приблизительному показателю Еп. Предельный показатель эффективности работы объекта в этом случае оценивается числом повреждений nпов, которые защита должна отключить за данное время: nпов = nпс + nос, где nпс – число правильных срабатываний защиты; nос – число отказов срабатываний защиты. Ущерб из-за неверных действий защиты оценивается приведенным показателем неверных действий nу: nу = nос + εпс·nупс + εис·nуис + εлс·nулс, где nупс, nуис, nулс – число действий защиты, вызвавших появление ущерба при правильных срабатываниях, при излишних срабатываниях и при ложных срабатываниях; εпс, εис, εлс – коэффициенты значимости ущербов, возникших при правильных срабатываниях, при излишних срабатываниях и при ложных срабатываниях защиты. С учетом данных величин приблизительный показатель Еп определяется из выражения: Еп = (nпов – nу) / nпов. Если не известно число действий защиты, сопровождающихся ущербом, то приблизительная оценка качества функционирования защиты оценивается показателем процента правильной работы защиты К, %: К = nпс ·100 / (nпс + nос + nис + nлс), где nис – число излишних срабатываний; nлс – число ложных срабатываний. Показатель процента правильной работы в настоящее время является основным показателем оценки качества защиты. На практике для разных типов защит величина К = 67 … 98%. Наиболее точная оценка качества действующих защит осуществляется по статистическим данным об их срабатывании. Для проектируемых защит приближенная оценка качества осуществляется по прогнозным расчетам. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Контрольные вопросы: 1. Перечислить функции релейной защиты. 2. В каком случае действия релейной защиты называются верными? 3. Что такое неправильные действия релейной защиты? 4. Каковы основные свойства релейной защиты? 5. Что такое селективность релейной защиты? 6. Что такое защитоспособность релейной защиты? 7. Что такое быстродействие релейной защиты? Какие защиты считаются быстродействующими? 8. Что определяет время отключения участка с коротким замыканием? 9. Что такое чувствительность релейной защиты? Как определяется коэффициент чувствительности релейной защиты? 10. Что такое коэффициент отстройки релейной защиты и для чего он необходим? 11. Что такое коэффициент запаса срабатывания релейной защиты и для чего он необходим? 12. Что такое коэффициент возврата релейной защиты и для чего он необходим? 13. В каких двух режимах может работать релейная защита? 14. Что такое надежность релейной защиты? 15. Что такое обобщенный показатель качества функционирования релейной защиты? 16. Что такое приблизительный показатель качества функционирования релейной защиты? 17. Каким показателем оценивается ущерб из-за неверных действий защиты? 18. Что такое показатель процента правильной работы защиты? БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Фигурнов Е.П. Релейная защита: Учебник. В 2 ч. Ч. 1. 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2009. – С. 3 … 34. 2. Правила устройства электроустановок, 6-е изд. доп. с исправл. – М.: Энергосервис, 2006. – 440 с. 3. Правила устройства систем тягового электроснабжения железных дорог РФ. – М.: Министерство путей сообщения, 1997. – 78 с. 4. Руководящие указания по релейной защите систем тягового электроснабжения. ОАО «РЖД». Департамент электрификации и электроснабжения. – М.: Трансиздат, 2005. – 216 с. РАЗДЕЛ 3. НАЗНАЧЕНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЛЕ ЛЕКЦИЯ №4 ВРЕМЯ – 2 часа ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Изучить назначение, конструкцию, принцип действия и основные характеристики реле. УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ: ВВЕДЕНИЕ – 5 мин 1. НАЗНАЧЕНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЛЕ – 80 мин. ЗАКЛЮЧЕНИЕ – 5 мин. ВВЕДЕНИЕ Проверка усвоения материала по контрольным вопросам к лекции №2-3. 1. НАЗНАЧЕНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЛЕ 1.1. Классификация реле Реле – это автоматические приборы управления, предназначенные для скачкообразного изменения состояния управляемой цепи (например, её замыкание или размыкание) при заданных значениях величин, характеризующих определенное отклонение режима контролируемого объекта. В схемах релейной защиты в настоящее время применяются электромеханические реле, полупроводниковые реле и реле на микроэлектронной базе. Наличие у реле ряда недостатков (большие размеры, большое потребление мощности, трудности с обеспечением надежной работы контактов) ведет к новым принципам их исполнения, что позволяет улучшить параметры и характеристики схем защит, а также применять бесконтактные схемы. По виду воздействующих на реле физических величин они делятся на: - электрические, реагирующие на электрические величины (ток, напряжение, сопротивление, углы сдвига фаз); - механические, реагирующие на неэлектрические величины (скорость истечения жидкости или газа, уровень жидкости); - тепловые, реагирующие на количество выделенного тепла или изменение температуры. По количеству воздействующих величин, реле делятся на, реагирующие на одну величину, реле, реагирующие на две величины и реле, реагирующие на три и более величины. Электрические реле делятся на электромеханические, электромагнитные, индукционные, электродинамические, индукционно-динамические, магнитоэлектрические. Наличие у реле ряда недостатков (большие размеры, большое потребление мощности, трудности с обеспечением надежной работы контактов) ведет к новым принципам их исполнения. На смену электромеханическим реле приходят полупроводниковые реле и реле на микроэлектронной базе. 1.2. Основные требования к реле Основными требованиями по мощности, предъявляемые к реле являются: 1. Надежное замыкание и размыкание электрической цепи. Данное требование относится к контактной системе реле. Контактная система должна обеспечивать мощность: Sк = Uк·Iк, где Uк – напряжение, приложенное к контактам реле; Iк - ток, протекающий через контакты реле. 2. Термическая стойкость. Данное требование относится к обмотке реле. Обмотки реле должны обеспечивать мощность: Sр = Uр·Iр, где Uр – рабочее напряжение, приложенное к обмотке реле; Iр – рабочий ток, протекающий через обмотку реле, ток реле. 1.3. Конструкция, принцип действия и основные характеристики реле По конструктивному исполнению электромагнитные реле делятся на реле с втягивающимся якорем, реле с поворотным якорем и реле с поперечным движением якоря. На рисунке 1 представлена схема реле с поворотным якорем. Проходящий по обмотке ток Iр создает магнитный поток Ф, который замыкается по магнитной цепи реле, образованной сердечником реле, воздушным зазором между полюсами сердечника и поворотным якорем. Величина магнитного потока Ф определяется по формуле: Ф = (Iр·Wр)/Rм, где Wр – число витков обмотки реле; Rм - магнитное сопротивление магнитной цепи. Под действием магнитного потока якорь реле намагничивается и притягивается к полюсам электромагнита, т.к. на него действует электромагнитная сила Fэ: Fэ = kf·Ф2 = kf·(Iр2·Wр2)/Rм2, где kf – коэффициент пропорциональности, между магнитным потоком и электромагнитной силой, действующей на якорь реле. Рисунок 1 - Реле с поворотным якорем. Неподвижные контакты разомкнуты. 1 – сердечник реле; 2 – обмотка (катушка) реле; 3 – поворотный якорь; 4 – неподвижные контакты; 5 – подвижный контакт; 6 – возвратная пружина. Величина электромагнитной силы Fэ прямо пропорциональна квадрату тока реле Iр2, квадрату числа витков обмотки реле Wр2 и обратно пропорциональна квадрату сопротивлению магнитной цепи Rм2. Чем больше воздушный зазор между полюсами, тем больше величина Rм2 и тем меньше электромагнитная сила Fэ, действующая на якорь реле. Используя обозначение k = (kf ·Wр2) /Rм2, получим: Fэ = k· Iр 2. Электромагнитная сила создает на якоре электромагнитный момент Мэ: Мэ = Fэ·ар = k· Iр 2·ар, где ар – плечо силы Fэ. Для срабатывания реле необходимо создать силу Fэср: Fэ = Fэср = Fп+ Fт + Fm, где Fп - сила пружины; Fт - сила трения в подвеске якоря; Fm - массовая сила якоря. Переместившись в конечное положение, якорь своим подвижным контактом 5 замыкает неподвижные контакты реле 4. Током срабатывания реле Iср называется наименьший ток, при котором реле срабатывает. При протекании тока Iср по обмотке реле, действующая на якорь электромагнитная сила превосходит силу сопротивления пружины, силы трения в подвеске якоря и его массовую силу. Ток срабатывания реле определяется из выражения: Iср = [(Fэср·Rм2 )/(kf·Wр2)]1/2 = (Fэср/ kf)1/2·(Rм/ Wр). Как видно из данного выражения при постоянной величине электромагнитной силы срабатывания Fэср, ток срабатывания реле Iср тем меньше, чем меньше магнитное сопротивление Rм и чем больше число витков катушки реле Wр. Ток срабатывания реле Iср можно регулировать ступенчато путем изменения количества витков обмотки реле или плавно, путем изменения жесткости возвратной пружины Fп. По мере перемещения якоря воздушный зазор уменьшается и уменьшается магнитное сопротивление Rм. Электромагнитный момент увеличивается и еще больше превосходит силу противодействия возвратной пружины. Якорь удерживается в положении, при котором неподвижные контакты замкнуты (рисунок 2). Рисунок 2 - Реле с поворотным якорем. Неподвижные контакты замкнуты В данном положении якоря зазор между ним и полюсами магнита минимален, магнитное сопротивление минимально. Для возврата якоря и размыкания контактов 4 необходимо уменьшить ток в обмотке реле до величины тока возврата Iвоз, который существенно меньше тока срабатывания реле Iср. Током возврата реле Iвоз называется наибольший ток в обмотке реле, при котором якорь возвращается в начальное положение. При уменьшении тока в обмотках реле происходит возврат притянутого к полюсам электромагнита якоря в исходное положение под действием пружины. Для возврата необходимо, чтобы момент возвратной пружины Мп был больше электромагнитного момента Мэвоз, необходимо выполнение условия Мп > Мэвоз, где Мэвоз - электромагнитный момент, действующий на якорь при протекании в обмотке реле тока возврата Iвоз. Коэффициентом возврата реле kвоз называется величина отношения тока возврата реле Iвоз к току срабатывания Iср: kвоз = Iвоз / Iср. Реле максимального действия (максимальное реле) называются реле, срабатывающие при возрастании тока. У таких реле ток срабатывания больше тока возврата (Iср > Iвоз) и коэффициент возврата меньше единицы (kвоз < 1). Реле минимального действия (минимальное реле) называются реле, срабатывающие при уменьшении тока. Для срабатывания необходимо уменьшить ток до значения, при котором момент пружины превзойдет электромагнитный момент. У таких реле ток срабатывания меньше тока возврата (Iср < Iвоз) и коэффициент возврата больше единицы (kвоз > 1). Рассмотренная нами схема реле с поворотным якорем является наиболее распространенной, поскольку позволяет создавать большую электромагнитную силу Fэ воздействия на якорь при малом потреблении тока. Примером такого реле служат реле РП-210 и реле КДР-1. Основные характеристики РП-210: - время срабатывания tр = 0,01с; - мощность срабатывания Рср = (5 … 8) Вт. Основные характеристики КДР-1: - время срабатывания tр = (0,01-0,02) с; - мощность срабатывания Рср = 3Вт. Время срабатывания реле является одной из его важнейших характеристик. При включении обмотки на напряжение ток в обмотке реле устанавливается не сразу (рисунок 3). Он изменяется от нуля до установившегося значения Ipy. Рисунок 3 - График изменения тока в обмотке реле: Iсp - ток срабатывания реле; tн - время начала движения якоря; tр - время срабатывания реле; Ipy - установившееся значение тока в обмотке реле; Up - напряжение, приложенное к обмотке реле; Rp – активное сопротивление обмотки реле. Ток в обмотке реле изменяется по экспоненте и может быть определен из выражения: Ip = Up / Rp· (1 – e -t/T), где T = ХLp / Rp - постоянная времени обмотки реле. Движение якоря начиняется через время tн, когда ток достигнет величины тока срабатывания реле Iср. Перемещение якоря в конечное положение осуществляется через время tу после начала его движения. Время срабатывания реле tр определяется из выражения: tр = tн+ tу. Из рисунка 3 видно, что время tн зависит от скорости нарастания тока реле Iр. Оно определяется величиной постоянной времени реле Т и величиной тока срабатывания Iср. Как было установлено выше, величина Iср зависит от усилия возвратной пружины, силы трения и массы якоря реле. Время хода якоря tу зависит от скорости его перемещения. Абсолютное значение времени tу. У электромагнитных реле величина времени хода якоря составляет tу ≈ 0,001с. Для приближенных расчетов можно считать, что tр ≈ tн. С учетом сказанного, можно выделить четыре способа повышения быстродействия реле: 1. Уменьшение постоянной времени реле Т. Это может быть выполнено за счет увеличения активного сопротивления обмотки реле Rp, а также за счет уменьшения индуктивного сопротивления обмотки реле ХLp. 2. Уменьшение момента противодействия возвратной пружины Мп. Это может быть выполнено за счет уменьшения жесткости пружины, а также за счет уменьшения плеча приложения силы пружины к якорю. 3. Увеличение кратности тока КI = Ipy / Iср. Для этого выполняется переключение соединения обмоток реле с последовательного соединения на параллельное. 4. Уменьшение магнитного сопротивления Rм. Для этого для изготовления сердечника реле применяются специальные материалы с улучшенной магнитной проводимостью. Для задержки срабатывания реле применяются схемные методы. В обмотку реле в определенной последовательности (рисунки 4а) и 4б)) включаются активное сопротивление R, индуктивность L и конденсатор C. Это ведет к изменению постоянной времени реле Т до необходимого значения. Рисунок 4 - Схемы включения активного сопротивления R, индуктивности L и конденсатора C в обмотку реле. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Контрольные вопросы: 1. Что такое реле? 2. Как классифицируются реле по виду воздействующих величин? 3. Каковы два основных требования к мощности реле? 4. Как делятся электромагнитные реле по конструктивному исполнению? 5. Перечислите элементы магнитной цепи реле, по которой замыкается магнитный поток Ф? Как определяется величина магнитного потока? 6. Как определяется величина электромагнитной силы Fэ, действующей на якорь реле? 7. Как определяется величина электромагнитного момента Мэ, который создает электромагнитная сила Fэ на якоре реле? 8. Что такое сила срабатывания реле Fэс? Как определяется сила срабатывания реле? 9. Что такое ток срабатывания реле Iср? 10. Что такое ток возврата реле Iвоз? 11. Что такое коэффициент возврата реле kвоз? 12. Какие реле называются реле максимального действия? 13. Почему у реле максимального действия коэффициент возврата реле kвоз меньше 1? 14. Какие реле называются реле минимального действия? 15. Что такое время срабатывания реле tр? Как оно определяется? 16. Что такое постоянная времени обмотки реле Т? Как она определяется? 17. Что такое коэффициент возврата реле kвоз? 18. Какие реле называются реле максимального действия? 19. Почему у реле максимального действия коэффициент возврата реле kвоз меньше 1? 20. Какие реле называются реле минимального действия? 21. Что такое время срабатывания реле tр? Как оно определяется? 22. Что такое постоянная времени обмотки реле Т? Как она определяется? 23. Как влияет активное сопротивление обмотки реле Rp на время его срабатывания? 24. Как влияет индуктивное сопротивление обмотки реле ХLp на время его срабатывания? 25. Как влияет кратность тока КI обмотки реле на время его срабатывания? 26. Как влияет магнитное сопротивление реле Rм на время его срабатывания? БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Фигурнов Е.П. Релейная защита: Учебник. В 2 ч. Ч. 1. 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2009. ЛЕКЦИЯ №5 ВРЕМЯ – 2 часа. ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Изучить назначение, конструкцию, принцип действия и основные характеристики реле тока, реле времени. УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ: ВВЕДЕНИЕ – 5 мин. 2. РЕЛЕ ТОКА. НАЗНАЧЕНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ – 40мин. 3. РЕЛЕ ВРЕМЕНИ. НАЗНАЧЕНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ – 40мин. ЗАКЛЮЧЕНИЕ – 5 мин. ВЕДЕНИЕ Проверка усвоения материала по контрольным вопросам к лекции №4. 1. РЕЛЕ ТОКА. НАЗНАЧЕНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Реле тока предназначены для отключения защищаемых цепей при превышении допустимой величины потребляемого тока. Реле включаются на ток защищаемой силовой цепи через трансформаторы тока. Для уменьшения нагрузки на трансформатор тока реле тока должны иметь по возможности малое потребление мощности. Обмотки реле тока рассчитываются на длительное прохождение токов нагрузки и кратковременное прохождение токов КЗ. В настоящее время широко используются электромагнитные реле тока (РТ-40), индукционные реле тока (РТ-80), тепловые реле тока (ТРА), дифференциальные реле тока (РНТ, ДЗТ), реле тока обратной последовательности (РТФ), реле тока на интегральных микросхемах (РСТ) и другие. Рассмотрим реле тока на примере реле серии РТ-40 (рисунок 1). Рисунок 1 - Структура условного обозначения реле тока РТ-40 Условия эксплуатации реле тока РТ-40 Высота над уровнем моря до 2000м. Диапазон рабочих температур от -20 до +55°С. Окружающая среда взрывобезопасная, не содержащая пыли в количестве, нарушающем работу реле, а также агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. Установка реле на вертикальной плоскости, допускается отклонение не более 5° в любую сторону. Место установки реле должно быть защищено от попадания брызг воды, масел, эмульсий и других жидкостей, а также от прямого воздействия солнечной радиации. Основные технические характеристики реле тока серии РТ-40 представлены в таблице 1. Таблица 1. Характеристики реле тока серии РТ-40. Конструктивная схема реле тока РТ-40 представлена на рисунке 2. На шихтованном магнитопроводе 1 П-образной формы расположены две намагничивающие катушки 2. Под действием механических сил, создаваемых спиральной пружиной 7, якорь повернут против часовой стрелки до левого упора 4. Воздушный зазор между якорем и полюсами сердечника в этом положении имеет максимальное значение и магнитное сопротивление магнитной цепи тоже максимально. При протекании тока реле по его катушкам в магнитопроводе 1 возникает магнитный поток Ф, который замыкается через воздушные зазоры между полюсами магнитопровода и стальной поворотный якорь 3. Магнитный поток создает электромагнитную силу. Под ее действием якорь стремится повернуться по часовой стрелке до правого упора 5. Рисунок 2. Конструктивное реле тока РТ-40: 1 – магнитопровод (шихтованный сердечник); 2 – две катушки реле; 3 – поворотный якорь; 4 – левый упор якоря; 5 - правый упор якоря; 6 - гаситель колебаний якоря; 7 - спиральная пружина; 8 - шкала уставок; 9 - указатель уставки; 10 – два мостика подвижных контактов; 11 – нармально замкнутые правые контакты; 12 - нормально разомкнутые левые контакты. При токе срабатывания электромагнитная сила при всех углах поворота якоря (от начального до конечного), больше механической, поэтому, если ток достигает тока срабатывания, якорь повернется до правого упора 5. Воздушный зазор между якорем и полюсами сердечника в этом положении имеет минимальное значение и магнитное сопротивление магнитной цепи тоже минимально. С якорем жестко связаны посредством изоляционного рычага два мостика электропроводящих подвижных контактных 10. При положении якоря на левом упоре правая пара контактов 11 нормально замкнута, а левая пара контактов 12 нормально разомкнута. Через нормально замкнутую правую пару контактов 11 замыкается цепь сигнализации работы реле в дежурном режиме. При срабатывании реле в начале поворота якоря 3 правый мостик разомкнет правую пару контактов 11 и обесточит цепь сигнализации работы реле в дежурном режиме. В конце поворота якоря левый мостик замкнет левую пару нормально разомкнутых контактов 12 и питание поступит в цепь сигнализации работы реле в режиме тревоги и на быстродействующий выключатель, который обесточит защищаемую реле силовую цепь. Поворот якоря против часовой стрелки в исходное положение начнется при токе возврата Iвоз