Принцип действия и описание схем реле тока

Принципиальные схемы реле тока приведены на рис.14 и 15.

 

Рис. 14. Принципиальная схема реле тока РСТ11 и РСТ12

Рис. 15. Принципиальная схема реле тока РСТ13 и РСТ14

Реле состоит из воспринимающей части (промежуточный трансформатор ТА1), преобразующей части (выпрямительный мост VD10-VD13, выход которого подключен к резистору R1), сравнивающей части (пороговый элемент на операционном усилителе, интегрирующая RC-цепь и триггер Шмитта) и исполнительной части (промежуточное реле K1, включенное в цепь коллектора транзистора VT1).

Положение переключателей уставок SB1-SB5 на схемах соответствует минимальной уставке по току срабатывания реле. Числа над переключателями соответствуют числам на шкале уставок реле.

Пороговый элемент реле выполнен на компараторе DA1. Порог компаратора определяется напряжением на цепи резисторов R6, R9-R13, которое практически пропорционально сопротивлению этой цепи, так как ток в ней задается резисторами R3-R5, имеющими большое сопротивление. Переменный резистор R3 служит для точной подстройки уставки. Диод VD1 предназначен для защиты компаратора DA1 при больших токах на входе реле.

При отсутствии тока на входе напряжение на выходе компаратора DA1 имеет максимальное положительное значение и примерно составляет 15 В. Этим напряжением заряжен конденсатор С2. При наличии входного тока в моменты времени, когда мгновенное значение переменного сигнала на инвертирующем входе 2 компаратора DA1 превышает напряжение порога, на выходе компаратора появляется максимальное отрицательное напряжение (минус 15 В), конденсатор С2 быстро перезаряжается через параллельно включенные резисторы R7, R8 и диод VD2. В промежутки времени, когда мгновенное значение сигнала ниже порога, на выходе компаратора DA1 вновь появляется положительное напряжение, диод VD2 запирается и конденсатор С2 медленно заряжается по цепи резистора R7, так как сопротивление резистора R7 выбрано в 3 раза большим сопротивления резистора R8.

При увеличении амплитуды входного тока время заряда конденсатора С2 отрицательным напряжением увеличивается, а время заряда положительным напряжением уменьшается, поэтому амплитуда отрицательного напряжения на С2 увеличивается, а положительного — уменьшается. При токе срабатывания реле амплитуда сигнала на конденсаторе С2 достигает отрицательного порога срабатывания триггера Шмитта, выполненного на компараторе DA2, который переключается, напряжение на его выходе становится положительным, по цепи резистора R17 открывается до насыщения транзистор VT1 и срабатывает выходное реле K1.

Одновременно становится положительным напряжение порога триггера, определяемое напряжением на резисторе R15. Амплитуда положительного напряжения на С2 ниже вновь установившегося порога, поэтому триггер DA2 и выходное реле K1 остаются в устойчивом положении после срабатывания. Возврат реле происходит при уменьшении амплитуды входного сигнала, что приводит к повышению положительного напряжения на конденсаторе С2 выше вновь установившегося порога триггера DA2 и переключению этого триггера.

Для обеспечения высокого коэффициента возврата реле, а также для уменьшения времени его срабатывания и возврата параллельно инвертирующему входу триггера включен стабилитрон VD3, уровень стабилизации которого несколько превышает порог триггера. Этот уровень выбран так, чтобы перезаряд конденсатора С2 интегрирующей RC-цепи во времени происходил на относительно малом, практически линейном участке экспоненты, что стабилизирует временные характеристики реле.

Резистор R17 ограничивает ток, а резистор R18 — напряжение цепи база-эмиттер транзистора VT1. Диод VD6 защищает этот транзистор от перенапряжений в цепи эмиттер — коллектор при коммутации электромагнитного реле K1, а диод VD7 служит для обеспечения режима отсечки транзистора VT1 в режиме до срабатывания реле. Конденсаторы С1 и С4 предназначены для защиты реле от импульсных помех, а конденсатор С3 — для предотвращения кратковременного срабатывания выходного реле при включении оперативного напряжения.

Оперативное напряжение переменного тока подается на схему реле РСТ11, РСТ12 через выпрямительный мост VD14-VD17 и балластный резистор R21. Конденсатор С8 предназначен для сглаживания выпрямленного напряжения.

Напряжение ± 15 В для питания компараторов DA1 и DA2 снимается со стабилитронов VD4 и VD5 и дополнительно сглаживается конденсаторами С5, С6, которые одновременно служат для защиты схемы реле от импульсных помех. Резисторы R19, R20 являются балластными при стабилизации и сглаживании напряжения. Реле серий РСТ13, РСТ14 работают на постоянном напряжении оперативного тока. Диод VD8 предназначен для защиты схемы реле от ошибочного включения напряжения обратной полярности.

Регулирование уставок реле производится дискретно ступенями по 0,1 от минимальной уставки диапазона, указанного в табл. 2. Значение тока срабатывания на соответствующей уставке определяется по формуле

I = I_min (1 + N),

где I_min — минимальная уставка по току диапазона уставок, выбранная по табл. 2;

N — сумма чисел на шкале уставок (0,1; 0,2; 0,4; 0,8; 1,6), около которых шлицы переключателей уставок SB1-SB5 установлены горизонтально.

При этом контакты соответствующих переключателей разомкнуты, а резисторы R9-R13 введены в работу, что приводит к повышению порога срабатывания компаратора DA1. При необходимости ток срабатывания реле может быть подкорректирован с помощью переменного резистора R3, расположенного на печатной плате реле.

Список используемой литературы

1. «Релейная защита. Принципы выполнения и применения» В.Н. Копьев Томск 2006

2. ТОКОВЫЕ ЗАЩИТЫ ЛЭП: Методические указания к лабораторным работам / Л.Л. Богатырев, Л.Ф. Богданова, В.П. Федотов, А.А. Суворов. Екатеринбург 2006.

3. «Техническое обслуживание релейной защиты и автоматики электрических станций и сетей» Часть 3 Статические реле под ред. Б.А. Алексеева Москва 2000

4. Методические указания по техническому обслуживанию реле тока РСТ11-РСТ14, реле напряжения РСН14-РСН17 И РСН11, РСН12, РСН18 РД 34.35.644-97 Исполнители Ф.Д. Кузнецов (ОРГРЭС), Г.П. Варганов, С.Г. Николаев (ЧЭАЗ) Утверждено Департаментом стратегии развития и научно-технической политики РАО "ЕЭС России" 03.11.97 г