Содержание
Введение……………………………………………………………………………
Глава 1. Измерительные преобразователи синусоидальных напряжений
и токов……………………………………………………………………………....7
1.1. Измерительные трансформаторы тока и напряжения………………….7
1.2. Реакторы и трансреакторы…………………………...………………..…9
1.3. Магнитные усилители…………………………………………………..11
1.4. Насыщающиеся трансформаторы тока………………………..………12
1.5. Фильтры симметричных составляющих тока и напряжения……...…14
1.6. Нелинейные измерительные преобразователи……………….…….…18
Глава 2. Электромеханические элементы устройств релейной защиты
и автоматики……………………………………………………..…………...…..20
2.1. Общие сведения об электромеханических системах……………….....20
2.2. Основные сведения об устройстве и принципе действия электромагнитных реле………………………….....20
2.3. Электромагнитные измерительные реле тока и напряжения….……...22
2.4. Электромагнитные логические реле……………………………..……...26
2.5. Индукционные измерительные реле тока……………..…….…….…....27
2.6. Индукционное реле направления мощности типа РБМ – 171…………29
Глава 3. Полупроводниковые и микроэлектронные элементы………………...31
3.1. Некоторые сведения о полупроводниковой и микроэлектронной элементной базе…………………………………………………………..………..…31
3.2. Элементы логических органов…………………………………….…….32
3.3. Полупроводниковые и микроэлектронные элементы измерительных органов………………………………………………………………………...…..3 3.4 Микропроцессорная база..……………………..…………
Введение
Элементы и функциональные части устройств релейной защиты и автоматики
Устройства релейной защиты состоят из отдельных элементов, связанных между собой общей схемой. Назначение каждого элемента – преобразовать входные сигналы, полученные от предыдущего элемента, и передать их последующему элементу. В каждом устройстве элементы объединяются в функциональные части. Условно в соответствии с последовательностью преобразования и передаче сигналов выделяют измерительную, передающую, логическую и исполнительную части.
Основные требования, предъявляемые к устройствам релейной защиты и автоматики
Основные требования, предъявляемые к релейной защите: селективность, быстродействие, чувствительность и надёжность.
Селективность - свойство защиты, обеспечивающее отключение повреждённого элемента. Абсолютную селективность имеют защиты, которые могут срабатывать только в случае повреждения на защищаемом элементе. Защиты с абсолютной селективностью выполняются без выдержки времени. Относительной селективностью обладают защиты, которые могут срабатывать в качестве резервных и при повреждениях, и на смежных элементах. Защиты с относительной селективностью выполняются, как правило, с выдержкой времени.
Чувствительность защиты характеризует устойчивость срабатывания и оценивается коэффициентом чувствительности (Кч).
Быстрота срабатывания обеспечивает уменьшение разрушения повреждённого элемента и повышает надежность электроснабжения неповрежденных.
Надежность обуславливается безотказностью работы релейной защиты и зависит от качества выполненного проекта, совершенства применяемых аппаратов, качества произведённого монтажа и эксплуатационного обслуживания.
Глава 1. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
СИНУСОИДАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ
Реакторы и трансреакторы
Реактор LR состоит из обмотки W и ферромагнитного сердечника. Ферромагнитные материалы имеют нелинейную характеристику намагничивания В = f (H), что обуславливает уменьшение их магнитной проницаемости с увеличением напряженности магнитного поля Н. Индуктивное сопротивление ХL пропорционально µ, поэтому оно изменяется с изменением тока в обмотке реактора. Для уменьшения этой зависимости и обеспечения относительного постоянства сопротивления магнитопровод реактора выполняется разомкнутым (с воздушным зазором, рисунок 1.3, а).
В ряде устройств, например в магнитных усилителях, используют так называемые управляемые реакторы, сопротивление которых путем соответствующего управления изменяют в требуемых пределах (рисунок 1.3, в).
Путем изменения постоянного тока в обмотке управления Wy изменяют магнитное состояние магнитопровода, его магнитную проницаемость и тем самым сопротивление XL.
 |
Рисунок 1.3
Трансреактор ТАV выполняет функции реактора и трансформатора, преобразующих ток в напряжение (рисунок 1.4).
Он состоит из обмотки W1 тока, разомкнутого магнитопровода и вторичной обмотки W2, находящейся в режиме, близком холостому ходу. Ток в первичной обмотке является током намагничивания, а напряжение U2Х равно ЭДС Е2 вторичной обмотки:
U2x = II1 ZIнам Z1δ/(Z1нам +ZIδ). (1.4)
 |
Рисунок 1.4
Магнитные усилители
Простейший магнитный усилитель AL состоит из двух управляемых реакторов (рисунок 1.5). Их основные (рабочие) обмотки переменного тока соединяются последовательно согласно, а обмотки управления – последовательно встречно.
 |
Рисунок 1.5
Рисунок 2.11
Элементы логических органов
Логический элемент времени (рисунок 3.1).
 |
Рисунок 3.1
При отсутствии сигнала на входе через эммитерный переход VT проходит примой ток, поэтому VT открыт и конденсатор С закорочен. При этом к VD приложено обратное напряжение и он закрыт. Сигнал на выходе отсутствует (Uвых=0).
Устройство действует, если на входе появляется положительное напряжение Uвх, при этом VT закрывается и конденсатор начинает заряжаться. С течением времени потенциал точки а становится ниже потенциала точки б и диод VD открывается, замыкает цепь выхода. На выходе появляется сигнал в виде тока Iвых или напряжение Uвых на нагрузке Rн. Время от момента подачи сигнала Uвх до момента возникновения сигнала на выходе и является выдержкой времени.
Симметричный триггер состоит из двух транзисторов, включенных по схеме с общим эммитером (рисунок 3.2).
 |
Рисунок 3.2
Резистор R2 связывает коллектор одного транзистора с базой другого, образуя положительную обратную связь. Триггер имеет два входа S и R и два выхода – прямой и инверсный Q (RS – триггер). Схема симметрична, и триггер имеет два устойчивых состояния. В одном из них VT 1 открыт, а VT 2 закрыт, в другом наоборот. Одно из них можно принять за 1, а второе за 0. В каждом из состояний схема может находиться сколь угодно долго.
3.3. Полупроводниковые и микроэлектронные элементы измерительных органов
Полупроводниковые измерительные реле, как и электромеханические, осуществляют сравнение воздействующих величин по их абсолютному значению и по фазе. В процессе сравнения они преобразуют непрерывные величины на входе в дискретную величину на выходе. Для выполнения схемы сравнения используют диоды, триоды, выпрямители, поляризованные и магнитоэлектрические реле, а также транзисторные и операционные усилители.
Двухкаскадный усилитель в релейном режиме (рисунок3.3).
 |
Рисунок 3.3
В устройствах релейной защиты усилитель используется в качестве нуль-органа схем сравнения. Он отличается от триггера тем, что при отсутствии сигнала на входе транзистор VT1 открыт, а VT2 закрыт. Усилитель приходит в действие при подаче на его вход положительного напряжения Uвх (сигнала), который должен быть достаточным для закрытия VT1. При этом транзистор VT2 открывается. В таком состоянии схема находится до тех пор, пока входной сигнал не будет снят или входное напряжение не уменьшится до некоторого значения. Ток в коллекторной цепи транзистора VT2 изменяется скачкообразно от минимального до максимального значений благодаря обратной положительной связи, обеспечивающей релейное действие усилителя аналогично электромеханическому реле.
Схема сравнения абсолютного значения одной величины с заданным значением (рисунок 3.4)
Она представляет собой нелинейный мост из потенциометра R1 R2, резистора R3 и стабилитрона VD. На вход моста подается предварительно выпрямленное напряжение Uвх. В качестве заданного значения использовано напряжение стабилитрона Uст. С ним сравнивается напряжение потенциометра U1, пропорциональное напряжению Uвх.
U1= Uвх R2/( R1+ R2). (3.1)
 |
Рисунок 3.4
Схемы сравнения абсолютных значений двух электрических величин (рисунок 3.6 - на циркуляцию токов)
 |
Рисунок 3.6
Схемы сравнения состоят из двух выпрямителей VS1 и VS2, выравнивающих сравниваемые величины А и В и исполнительной части ЕА. Различают схемы на равновесие напряжений и схемы на циркуляцию токов. При А>В ток в ЕА имеет одно направление - положительное, а при А<В –отрицательное.
Содержание
Введение……………………………………………………………………………
Глава 1. Измерительные преобразователи синусоидальных напряжений
и токов……………………………………………………………………………....7
1.1. Измерительные трансформаторы тока и напряжения………………….7
1.2. Реакторы и трансреакторы…………………………...………………..…9
1.3. Магнитные усилители…………………………………………………..11
1.4. Насыщающиеся трансформаторы тока………………………..………12
1.5. Фильтры симметричных составляющих тока и напряжения……...…14
1.6. Нелинейные измерительные преобразователи……………….…….…18
Глава 2. Электромеханические элементы устройств релейной защиты
и автоматики……………………………………………………..…………...…..20
2.1. Общие сведения об электромеханических системах……………….....20
2.2. Основные сведения об устройстве и принципе действия электромагнитных реле………………………….....20
2.3. Электромагнитные измерительные реле тока и напряжения….……...22
2.4. Электромагнитные логические реле……………………………..……...26
2.5. Индукционные измерительные реле тока……………..…….…….…....27
2.6. Индукционное реле направления мощности типа РБМ – 171…………29
Глава 3. Полупроводниковые и микроэлектронные элементы………………...31
3.1. Некоторые сведения о полупроводниковой и микроэлектронной элементной базе…………………………………………………………..………..…31
3.2. Элементы логических органов…………………………………….…….32
3.3. Полупроводниковые и микроэлектронные элементы измерительных органов………………………………………………………………………...…..3 3.4 Микропроцессорная база..……………………..…………
Введение
Назначение релейной защиты и автоматики
Системы электроснабжения являются сложными производственными объектами, все элементы которых участвуют в едином производственном процессе, основными особенностями которого являются быстротечность явлений и реальная возможность повреждений аварийного характера. Надёжное и экономичное функционирование систем электроснабжения возможно только при широкой их автоматизации. Для этой цели используется комплекс автоматических устройств, состоящий из устройств автоматического управления и устройств автоматического регулирования.
К устройствам автоматического управления в первую очередь можно отнести устройства релейной защиты, действующей при повреждении электрических установок. Наиболее опасными и частыми повреждениями являются короткие замыкания между фазами электрической установки и короткие замыкания фаз на землю в сетях с глухозаземленными нейтралями, возможны и более сложные повреждения, сопровождающиеся короткими замыканиями и обрывом фаз. В электрических машинах и трансформаторах наряду с указанными повреждениями могут возникнуть замыкания между витками одной фазы и так называемый «пожар в стали» при нарушении изоляции между листами стали магнитопровода. При всех этих повреждениях нарушается нормальная работа системы электроснабжения с возможным выходом синхронных генераторов, компенсаторов и электродвигателей из синхронизма и нарушением режима работы потребителей. Опасность представляет также термическое и динамическое действие тока короткого замыкания как непосредственно в месте повреждения, так и при прохождении его по неповрежденному оборудованию. Для предотвращения развития аварии и уменьшения размеров повреждения необходимо быстро выявить место повреждения и отключить поврежденный элемент в течение долей секунды.
Определяют поврежденный элемент и воздействуют на отключение соответствующих выключателей устройства релейной защиты. Основным элементом релейной защиты является специальный аппарат - реле.
Однофазные замыкания на землю в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящие реакторы нейтралью не сопровождаются возникновением больших токов (токи не превышают нескольких десятков ампер). Междуфазные напряжения при этом не изменяются, и работа системы электроснабжения не нарушается. Тем не менее, этот режим работы нельзя считать нормальным, так как напряжения неповрежденных фаз относительно земли возрастают и возникает опасность перехода однофазного замыкания на землю в многофазные короткие замыкания. Однако необходимости в быстром отключении поврежденного участка нет. Релейная защита работает на сигнал, привлекая внимания персонала, который должен в течение не более двух часов (требование ПУЭ) устранить замыкание или отключить поврежденный элемент, переведя питание потребителей на резервный источник.
Однако одной релейной защиты для нормального функционирования системы электроснабжения недостаточно. Необходим ещё ряд устройств автоматического управления и регулирования.
Так, при срабатывании релейной защиты часть потребителей может быть отключена от своего основного источника питания. Потребители первой и второй категории по требованию ПУЭ должны иметь резервные источники. Эти резервные источники питания включаются устройством автоматического включения резерва (УАВР).
Опыт эксплуатации воздушных линий электропередачи показывает, что большинство повреждений после быстрого отключения линий релейной защитой самоустраняются, а линии, включенные повторно, остаются в работе, продолжая обеспечивать электроснабжение потребителей. Повторное включение выполняется устройствами автоматического повторного включения (УАПВ).
К устройствам автоматического управления относятся устройства автоматической частотной разгрузки (УАЧР) и др.
Все электроприемники рассчитывают на определенное напряжение, при котором они имеют наилучшие технико-экономические показатели работы. Снижение напряжения нарушает условия их нормальной работы.
Для поддержания напряжения применяются устройства автоматического регулирования возбуждения синхронных генераторов (УАРВ). Широко применяются также устройства автоматического регулирования коэффициента трансформации трансформаторов с УРПН (устройствами регулирования под нагрузкой).
Для включения синхронных генераторов на параллельную работу используются автоматические синхронизаторы, которые не только выбирают момент включения генератора, но и регулируют его напряжение и частоту вращения в процессе синхронизации.
Дата: 2019-03-05, просмотров: 194.
