Назначение, состав реле   РТФ-1М

Литература

1. Алексеев С.А. Реле защиты. –М «Энергия», 1976 г.

2. Линт Г.Э. Симметричные составляющие в релейной защите. – М.: Энергоатомиздат, 1996 г.

3. Кузнецов Ф.Д. и др. Техническое обслуживание релейной защиты и автоматики электростанций и электрических сетей. – М.: издательство НЦ ЭНАС, 2001 г.

4. Лопатин В.Г., Лопатина Н.П. Симметричные составляющие в релейной защите. Учебное пособие, издательство СНУЯЭиП, 2013 г.

5. Линт Г.Э. Релейные защиты, выполненные на интегральных микросхемах. – М.: Энергоатомиздат, 1990 г.

 

Назначение, состав реле   РТФ-1М

 

    Реле токов обратной последовательности РТФ-1М предназначено для использования в схемах релейных защит в качестве органа, реагирующего на появление токов ОП при несимметричных КЗ в защищаемой сети. На токи ПП и НП реле РТФ-1М не реагирует.

    На рисунке 1 приведена схема внутренних соединений реле РТФ-1М.

 

 

    В состав реле входят:

· активно-трансформаторный фильтр токов ОП (ФТОП), (ТТ, ТАV, R1, R2);

· выпрямительный мост на диодах VD1 ÷ VD4;

· исполнительный орган (реле максимального напряжения серии РН-50).

Реле имеет два диапазона уставок; переход на диапазон с большей уставкой по току срабатывания ОП осуществляется путем введения в действие резистора R3, включаемого последовательно с выпрямительным мостом и обмоткой W_p исполнительного реле.

 

   

2 Принцип действия реле РТФ-1М

 

В фильтр токов ОП входят трансформатор тока ТТ и трансреактор ТАV. Каждый трансформатор имеет две первичные обмотки W₁ и W'₁ и одну вторичную обмотку W₂. Первичные обмотки трансформатора тока W₁ и W'₁ включены на разность фазных токов I_с и I_а, то есть на (I_с – I_а). Первичные обмотки трансреактора включены на разность токов I_в и I_с, то есть на (I_в – I_с). При таком включении первичных обмоток в трансформаторах происходит полная компенсация токов НП.

К вторичной обмотке ТТ подключен регулируемый резистор R1, на котором происходит падение напряжения U_R1, равное произведению I_2ТТ R1. Рассмотрим более подробную работу трансформатора тока совместно с его нагрузкой R1. Поскольку первичные обмотки ТТ W₁ и W'₁ , имеющие одинаковые числа витков W, включены на геометрическую разность токов (I_с – I_а), то вторичный ток ТТ I_2ТТ, протекающий в контуре   W₂, R1 (рисунок 2), пропорционален геометрической разности вторичных фазных токов и как в любом ТТ I_2ТТ совпадает по фазе с током (I_с – I_а). Несовпадение по фазе может быть лишь в пределах угловой погрешности измерительных трансформаторов ТА_А и ТА_С с учетом угловой погрешности трансформатора ТТ.

 

 

                                                                                                  

 

	Рисунок 2, поясняющий работу трансформатора тока ТТ

 

   

 

Падение напряжения   совпадает по фазе с током

 

   (1)

 

или

 

.                                         (2)

 

Выражение (2) показывает, что падение напряжения на резисторе R1 пропорционально первичному фазному току I_А с учетом коэффициентов трансформации  и  К_ТТ. Кроме того, величину напряжения   можно в некоторых пределах регулировать, изменяя величину сопротивления R1.

Если полные первичные токи в защищаемой сети I_А, I_В и I_С содержат составляющие ПП, ОП и НП, то можно, проведя составляющие ПП и ОП через ТТ, получить напряжение на R1 от токов ПП и ОП. Токи НП I_оа и I_ос взаимно компенсируются, так как они возбуждают в сердечнике ТТ два равных по величине и противофазных магнитных потока.

Токи ПП и ОП создают на резисторе R1 свои напряжения и , пропорциональные геометрическим разностям соответствующих последовательностей (рисунок 3).

		Рисунок 3 Векторные диаграммы токов ПП и ОП в трансформаторе тока ТТ реле РТФ-1М

 

Рассмотрим работу трансреактора. Его вторичная обмотка нагружена переменным резистором R2. На первичные обмотки W₁ и W'₁ с равными числами витков подаются вторичные токи I_в, и I_с. 

 

МДС, создаваемая током (I_в - I_с) равна

 

         F = (I_в - I_с)×W, где                                                            (3)

 

- W – число витков первичной обмотки ТАV(W₁ или W'₁)

Падение напряжения на резисторе R2 пропорционально геометрической разности токов (I_в - I_с) и опережает ее по фазе на некоторый угол α (опережение или отставание U_R2 от тока (I_в - I_с) можно получить соответствующим выбором полярности включения обмотки W₂ в общую цепь).

 

                (4)

 

Здесь:

- К_х×W₁×W₂ = Х_м – сопротивление взаимоиндукции ТАV, Ом;

- - полное сопротивление вторичного контура ТАV;

трансреактора; - К_х – коэффициент пропорциональности, характеризующий магнитные свойства сердечника, числа витков W₁и W₂, а также конструктивные особенности

-                                           (5)

Если (r_W2 + R2) = K_x×W_2TAV, то

 

Если (r_W2 + R2) >> K_x×W_2TAV, то

Таким образом, угол α можно изменять в некоторых пределах изменением параметров ТАV и, главным образом, изменением сопротивления R2.

В реле РТФ-1М параметры трансреактора и сопротивление R2 подобраны таким образом, что угол α составляет 60º.

При воздействии на ТАV токов ПП имеем следующую векторную диаграмму.

 

	Рисунок 5. Векторная диаграмма токов ПП в трансреакторе реле РТФ-1М

 

При воздействии на ТАV токов ОП имеем следующую векторную диаграмму

 

	Рисунок 6. Векторная диаграмма токов ОП в трансреакторе реле РТФ-1М

 

 

Построим векторную диаграмму общую для ТТ и ТАV при воздействии на них токов ПП (рисунок 7).

Из векторной диаграммы следует, что напряжения  и  противофазны. Для того, чтобы результирующее напряжение от токов ПП в выходном контуре фильтра было равно нулю, необходимо добиться равенства по модулю этих напряжений.

 

 

	Рисунок 7. Векторная диаграмма ФТОП реле РТФ-1М при воздействии на него токов ПП.

 

В некоторой степени этого равенства добиваются соответствующим подбором параметров TAV (коэффициентом передачи TAV) и изменением сопротивления R2. Более точное выравнивание  и  обеспечивают изменением сопротивления R1.

При воздействии на реле токов ОП имеем следующую векторную диаграмму (рисунок 8).

 

Для получения угла  равного 60⁰ пользуются конечным выражением

 

(6)

                 

 

Числа витков обмоток ТТ и ТАV подбираются такими, чтобы при средних значениях R1 и R2 соблюдалось приблизительное равенство (6). При этом угол  должен быть близок к 60⁰. Более точная доводка угла  и модулей напряжений  и  производится резисторами R1 и R2.

Из векторной диаграммы на рисунке 8 следует, что ЭДС ненагруженного фильтра Е_ф,н равна

 

(7)

   ,

где

-  - значение вторичного фазного тока ОП, А;

-  - коэффициент передачи фильтра, Ом;

Ток через нагрузку  определяется выражением

 

(8)

.