Назначение устройств релейной защиты и предъявляемые к ним требования, страница 30

Рассмотренные реле тока (напряжения) имеют невысокое быстродействие, так как для получения удовлетворительного сглаживания постоянная времени сглаживающего  фильтра должна значительно превышать период 1-й гармоники выпрямленного напряжения. Для повышения быстродействия применялись схемы расщепления однофазной величины в трехфазную с последующим  их выпрямлением (исключаются 2-я и 4-я гармонические составляющие). Этот способ приводит  к значительному усложнению схемы и по этой причине не нашел широкого применения.   

Для получения быстродействующих реле тока (напряжения) используется принцип, основанный на сравнении времени превышения мгновенного значения входной величины опорного сигнала с заданным временем. На рис. 4-20,а показана функциональная схема реле с РЭ, действующим на указанном принципе.  Используются следующие обозначения: ИУ - индикатор уровня; D^t - элемент выдержки времени; РИ - расширитель импульсов; ПОС - положительная обратная связь. Когда амплитуда сигнала на входе ИУ, пропорционального входной величине, превышает опорный сигнал U_оп, на его выходе появляются импульсы длительностью

2                   U_оп

                                                 t  = ¾¾  arccos ¾¾¾ .

w               U_{вх макс}

Когда t_иу >  t_в, импульсы появляются на входе и выходе РИ. РИ фиксирует появление первого импульса и преобразует последовательность импульсов в непрерывный сигнал. Для получения непрерывного выходного сигнала время возврата РИ должно быть больше паузы между импульсами.  Принцип работы индикатора уровня поясняется рис. 4-20,б. РИ применяются в качестве РЭ в схемах сравнения с импульсным выходом (сигнал, соответствующий КЗ внутри зоны действия реле, имеет вид импульсов определенной продолжительности).

Реле тока (напряжения) на рассмотренном принципе помехоустойчиво, надежно работает при погрешности ТТ до 50%.

К недостаткам реле следует отнести зависимость тока (напряжения) срабатывания от частоты входного сигнала. При снижении частоты входного сигнала возрастает длительность импульсов, уменьшается параметр срабатывания и наоборот.

Параметры реле тока: максимальное время срабатывания - 10-35 мс; мощность, потребляемая при срабатывании - 0,35 ВА; погрешность по току срабатывания - не более 4%.    

Электромеханические реле тока и напряжения    

Электромеханические реле тока (РТ) и напряжения (РН) широко применяются в качестве ИО в токовых и комбинированных УРЗ, а также в устройствах автоматики. Используются как максимальные РТ и РН, так и минимальные. Первые срабатывают при значении входной величины, большей уставки, вторые - при значении входной величины, меньшей уставки. Важным параметром реле является коэффициент возврата (к_в), равный отношению значения входной величины при возврате к ее значению при срабатывании. У идеальных реле к_в =1, у реальных измерительных реле тока (напряжения) по ряду причин наблюдается отличие к_в  от 1 (у максимальных - в меньшую сторону, у минимальных - в большую).  

В электромеханических ИО входные электрические величины преобразуются в механические. В электромагнитном РТ (РН), состоящем из шихтованного сердечника из электротехнической стали, подвижного Z - образного якоря с закрепленным на нем подвижным контактом и возвратной пружины, вращающий момент, пропорциональный току в квадрате, сравнивается с механическим моментом пружины. Гармоническая составляющая электромагнитного момента вызывает вибрацию якоря, полностью устранить которую практически невозможно.  

РН подключается к ТН, который является источником напряжения, поэтому в схеме реле необходимо сформировать ток,  пропорциональный входному напряжению. Для этого последовательно с обмоткой реле включается резистор, сопротивление которого на порядок выше, чем сопротивление обмотки. Благодаря этому устраняется зависимость тока в обмотке реле от ее сопротивления (индуктивность обмотки зависит от положения якоря в зазоре между полюсами сердечника). Регулировка тока (напряжения) срабатывания реле производится путем изменения момента пружины (плавно) или переключением обмоток с последовательного на параллельное соединение (только у РТ, ток срабатывания изменяется при этом в два раза). У РН изменение напряжения срабатывания в два раза может производиться путем включения последовательно с обмоткой одного из двух резисторов.