Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Измерительная часть блока С108.01




Для задания смещённой характеристики срабатывания переключатель SB11 (рис. 3.28) надлежит установить в разомкнутое состояние. Если необходима характеристика, проходящая через начало координат, переключатель SB11 должен быть замкнут, а штырь ХВ1 надлежит установить в гнездо XS1.

Переключателями SB9, SB10 осуществляется изменение угла jм.ч, при этом отклонение уставки, вызванное изменением jм.ч,

компенсируется соотношением сопротивлений резисторов R28,

R32 и R25, R26. Разомкнутые положения переключателей SB9, SB10 соответствуют углу jм.ч = 65О, замкнутые – jм.ч = 80О. Контур "памяти" выполнен в виде селективного фильтра,

построенного на основе усилителя DA1 по схеме с одноконтурной обратной связью.

Кнопка SB8 и диоды VD1, VD2 используются при проведении тестовой проверки реле сопротивления.

Фазоповоротные цепи построены на RC -цепочках R25, R28, C6 и R26, R32, C7 (рис. 3.28). Токи Iz 1 и Iz 2, задающие в комплексной плоскости сопротивления положение особых точек z 1 и

z 2, формируются за счёт подбора номиналов резисторов R28, R25 и R26, R32 и конденсаторов С1 и С2. При замыкании переключателя SB10 (SB9) во входных цепях усилителя DA2 (DA3)

параллельно резистору R23 (R24) подключается резистор R25 (R26), а резистору R28 (R32) – резистор R29 (R33). Тем самымуменьшается суммарное сопротивление фазоповоротных цепей и увеличиваются модули величин z 1 и z 2.

В качестве сумматоров используются селективные фильтры с одноконтурной обратной связью, выполненные на основе усилителей DA2 и DA3. Их использование обусловлено тем, что схемы фильтров позволяют организовать точку суммирования токов Iz 1 и IU (или Iz 2 и IU) без дополнительных элементов. При этом одновременно фильтрами осуществляется подавление высших гармонических (помех) и низкочастотных (апериодических) составляющих, присутствующих во входных сигналах.

Совмещение сумматора и

фильтра в одном звене позволяет расширить динамический диапазон изменения входных величин реле сопротивления путём

введения "гибкого" ограничения выходного сигнала ОУ [39].Для этого в обратную связь ОУ параллельно Т-образным мостам включена RC -цепь (R37, C15), которая вместе с диодами моста

V1 при больших уровнях сигнала шунтирует Т-образные мосты, уменьшая коэффициент передачи каскада. Чтобы искажение характеристик срабатывания при больших и малых сигналах было минимальным, аргументы комплексных сопротивлений дополнительной RC -цепи и Т-образного моста должны быть одинаковыми. Но "гибкое" ограничение изменяет частотные характеристики цепей, вследствие чего ухудшается подавление высокочастотных составляющих при больших уровнях сигналов.

Регулирование угла jм.ч выполняется путём одновременногоизменения аргументов комплексных коэффициентов kZ 1 и kU с

помощью резисторов R23, R29 и R24, R33.

Формирователь импульсов несовпадения выполнен на основе усилителя DA6. Верхние диоды выпрямительного моста V3 образуют максиселектор отрицательных значений разности

мгновенных значений величин е 1 и е 2, а нижние – максиселектор положительных значений.Когда на блок С108.01 подано только напряжение питания, а входных сигналов нет, все диоды моста открыты опорным током. В этом случае диоды VD5, VD6 закрыты. Соответственно входное дифференциальное напряжение ОУ

удерживает на выходе формирователя импульсов несовпадения напряжение положительного насыщения ОУ: u ФИН = US +.

В интервале совпадения положительных знаков е 1 и е 2, под действием бóльшего из сравниваемых напряжений е max открыты один из диодов селектора положительных значений и диод VD6,

а под действием меньшего из сравниваемых напряжений е min один из диодов селектора отрицательных значений. Положи-

тельный потенциал инвертирующего входа усилителя DA6 ограничен напряжением на диоде VD6 (U д = -0,5 В). Неинвертирующий вход ОУ соединён через делитель R53, R55 с положитель-

ным полюсом источника питания, поэтому его потенциал превышает потенциал инвертирующего входа, из-за чего ОУ формирует отрицательные импульсы указанной длительности.

 

 

Диаграммы работы реле сопротивления блока БРЭ2801.01(с108 аналогично): а – при КЗ вне зоны действия; б – при КЗ в зоне действия

 

Структурная схема Блока

 

Реле РТФ-8,РТФ-9

1.)Реле РТФ-8. Реле тока обратной последовательности РТФ-8 предназначено для защиты электроустановок от несимметричных КЗ и перегрузок токами обратной последовательности

Структура реле (рис. 2.48) включает двухтрансформаторный

входной преобразователь тока ВПТ, фильтр тока обратной последовательности ФТОП, роль которого выполняет четырёхэлементный пассивный RC -фильтр, подключаемый к преобразователю тока ВПТ. В то же время, выпрямление выходного сигнала ФТОП не применяется, чтобы не включать на выходе ФТОП нелинейную нагрузку. В остальном структура реле РТФ-8 подобна структуре реле с относительным замером длительности, т.е. реле, построенном на основе реагирования на соотношение между длительностями импульсов и пауз на выхо-

де порогового органа (компаратора К) посредством интегрирующего элемента ИЭ и триггераШмитта ТШ. Выходной сигнал

триггераШмитта управляет работой выходного органа ВО.

Структурная схема

Фильтр тока обратной последовательности состоит из рези-

сторов R1...R4, конденсаторов С1, C2 и подключён к вторичным обмоткам входных трансформаторов тока ТА1, ТА2. Нагрузка ФТОП – низкоомный резистор R5, напряжение на котором практически пропорционально току I 2. Компаратор и триггер Шмитта выполнены на основе ОУ. Выходной орган состоит из транзистора VT1, в коллекторной цепи которого включено реле K1. Па-

раметрический стабилизатор (резисторы R24, R25, стабилитроны (VD6, VD7) обеспечивает питание элементов схемы стабилизированными напряжениями +15 В и -15 В. В реле применен ФТОП, включаемый на фазные токи IA и IC,

что требует компенсации токов нулевой последовательности, поэтому трансформаторы ТА1 и ТА2 содержат дополнительные первичные обмотки w2 (w 2 = w 1 /3, где w 1, w 2 – количество витков обмоток w1, w2), которые должны включаться в цепь нулевого провода соединенных в звезду измерительных ТТ. Ампер-

витки первичных обмоток трансформаторов

Значит, если к реле подводится система токов нулевой по-следовательности Ia 0 = Ib 0 = Ic 0 = I 0, то в соответствии с соотношениями (Iw) TA1 = (Iw) TA2 = 0, т.е. ФТОП не будет реагировать

на составляющие I 0. При подведении к реле систем токов прямой или обратной

последовательностей IA + IB + IA = 0 ампервитки (Iw) TA1 и (Iw) TA2, как это следует из соотношений (2.19), определяются только токами IA и IC. Поэтому на векторных диаграммах, поясняющих

работу ФТОП в двух указанных случаях (рис. 2.50), показаны только эти токи. Из векторной диаграммы, построенной для симметричной системы токов прямой последовательности, следует, что в этом случае ток на выходе ФТОП равен Iн1=Ixc1+Ir”=0. Если к входу реле подводятся токи обратной последователь-

ности, то на выходе ФТОП Iн1=Ixc1+Ir”не равно 0.

 

 

Векторные диаграммы ФТОП реле РТФ-8:

а – схема фильтра; б – прямая последовательность токов; в – обратная последовательность токов

На практике при подаче на вход реле трёхфазной системы токов ток нагрузки ФТОП равен току небаланса. Ток небаланса 205

накладывает ограничение на чувствительность реагирующего органа, включаемого на выходе ФТОП. Для уменьшения тока небаланса до минимально возможного во ФТОПе реле РТФ-8

предусмотрены подстроечные резисторы R1 и R4 (рис. 2.50), поочерёдным перемещением движков которых после подключения реле к трёхфазной системе токов добиваются, чтобы показание

вольтметра, подключенного к контрольным точкам ХР1, ХР2, было минимальным (допустимое напряжение небаланса – не бо-

лее 40 мВ при R5 = 93,1 Ом). Первый каскад реагирующего органа – двухвходовой ком-

паратор, выполненный на усилителе DА1, к инвертирующему входу которого подводится входное напряжение uXP2, выделяе-

мое на резисторе R5, а к неинвертирующему входу – опорный потенциал U оп, задаваемый делителем R7...R15. На выходе ком-

паратора включён интегрирующий элемент – интегрирующая цепочка (R16, R17, C4, VD3, VD4), постоянные заряда и разряда

которой различны. К конденсатору этой RC -цепи подключен триггерШмитта, построенный на усилителе DA2. Если во входной трёхфазной системе токов появляется составляющая I 2, превышающая уставку срабатывания I 2ср, то напряжение uXP2 в течение какого-то времени превышает опорный потенциал U оп1. При этом на выходе усилителя DA1 формируются импульсы отрицательной полярности с амплитудой US -,длительность которых равна времени превышения напряжением

uXP2 значения U оп1.

Временные диаграммы работы реле РТФ-8

Положительные и отрицательные импульсы напряжения uDA1 преобразуются RC -цепью в напряжение пилообразной фор-мы, которое как на этапе роста мгновенного значения, так и его спада имеет экспоненциальный характер. Пилообразные им- пульсы, выделяющиеся на конденсаторе С4, поступают на вход триггера Шмитта. Как только напряжение uC 4 в интервале разря- да конденсатора достигнет значения опорного потенциала U оп 2, напряжение uDA2 скачком изменяется до значения US, вследствие чего открывается транзистор VT1 и срабатывает выходное про- межуточное реле K1. После переключения триггера Шмитта в момент t ср.ТШ опорный потенциал U оп 2 изменяется до значения U оп 2 1,5 В, что исключает вибрацию реле. Уставки срабатывания реле регулируются ступенчато, путём изменения U оп 1 посредством переключателей SB1...SB5. Замыкание или размыкание этих переключателей осуществляется нажатием головок и поворотом их на 90О.

2.) РТФ-9 Это реле тока обратной последовательности предназначено для защиты генераторов и трансформаторов от несимметричных КЗ и перегрузок токами обратной последовательности и имеет два канала – отключения и сигнализации. Структура реле РТФ-9 показана на рис. 2.52. Канал отклю-

чения имеет те же функциональные элементы, что и реле РТФ-8:двухвходовой компаратор К1, интегрирующий элемент ИЭ1RC -цепочка, триггер Шмитта ТШ1, выходной орган ВО1. Канал сигнализации соответственно имеет такие же элементы, а также дополнительный – селективный фильтр СФ, "ухудшающий"

чувствительность канала сигнализации к высшим гармоникам. Схематично функциональные элементы обоих каналов реле

РТФ-9 – входной преобразователь тока, ФТОП, компараторы К1 и К2, интегрирующие цепи ИЭ1 и ИЭ2, триггеры Шмитта ТШ1 и ТШ2 – во многом повторяют реле РТФ-8 (см. рис. 2.49).

Оба канала получают сигнал от одного ФТОПа, для чего последний имеет два выхода: чувствительность канала сигнализации может быть в 10 раз выше, чем у канала отключения, в связи с чем на выходе ФТОПа включены резисторы R8 и R9 (рис. 2.53),делящие выделяемое на них напряжение в отношении 1:9.

Структурная схема

Входной каскад канала сигнализации реле РТФ-9 Напряжение, выделяемое на резисторе R9, подаётся на двухвходовой компаратор К1. Суммарное напряжение, снимаемое с

указанных резисторов, подводится к входу активного фильтра - усилитель DA1, резисторы R3, R4 и R49, конденсаторы С2, С3,

С16 и С17. Этот фильтр как раз и осуществляет подавление третьей и пятой гармоник не мене чем в 4 раза, обеспечивая загрубление чувствительного канала в режимах работы реле с большим содержанием высших гармоник во входных токах.

Схемы выходных органов каналов сигнализации и отключе- ния различны (рис. 2.54). Если у первого выходной каскад такой же, как и реле РТФ-8: эмиттер транзистора VT2 включен на на- пряжение 15 В, переход база-эмиттер транзистора защищён диодом VD9, то у второго эмиттер транзистора VT1 включён на напряжение 15 В, а управление по цепи базы осуществляется через делитель R42, R44. Указанное обусловлено необходимо- стью защиты стабилитронов VD10, VD11 от повышения их тока сверх допустимого при срабатывании канала отключения. В то же время срабатывание только канала сигнализации не приводит к перегрузке стабилитронов, наоборот, повышение тока стаби- литронов полезно, поскольку ОУ типа К553УД2 при переключе- нии в состояние положительного насыщения увеличивают по- требляемый от источника питания ток.

Высокая чувствительность канала сигнализации потребовала дополнения схемы не только фильтрующим элементом, но элементами компенсации ошибок по постоянному току и повы- шения помехоустойчивости: резистор R49 компенсирует ошиб- ку, обусловленную входными токами ОУ; конденсаторы С16, С17 (см. рис. 2.53) защищают активный фильтр от помех, попа- дающих на его вход различными путями. Кроме того, конденса- торы С18 и С19, включённые параллельно конденсаторам С14 и С15 (рис. 2.54), имеют ёмкость 0,22 мкФ против 0,15 мкФ у кон- денсаторов С14 и С15 и совместно с резистором R50 * обеспечи- вают требуемую помехоустойчивость всей схемы в целом.

Варистор RU1 стабилизирует напряжение питания электромагнитных реле K1, K2.

 

РТЗ-51,РТЗ.51.01 1) РТЗ-51

Реле предназначено для использования в каче-

стве органа, реагирующего на ток нулевой последовательности в схемах релейной защиты элементов сетей с малыми токами замыкания на землю. Реле применяется совместно с ТНП и должно иметь высокую чувствительность.

Измерительные реле тока, применяемые в ТЗНП, должны срабатывать при достаточно малых токах однофазных замыканий в сетях с изолированной нейтралью. По этой причине в схеме реле нецелесообразно использовать полупроводниковый выпрямитель, так как это потребовало бы создания достаточно

больших напряжений для открытия диодов выпрямителя уже при токах порядка 0,02А. В схеме реле РТЗ51 (рис. 2.22), выполненной по структуре рис. 2.15, функцию линейного преобра-

зования и регулировки уставки выполняет трансформатор ТА1 с резисторами R2R7 в цепи нагрузки. Последовательно с первичной обмоткой трансформатора ТА1 включено сопротивление

R1, ограничивающее ток в первичной обмотке ПТТ при больших токах, возникающих при двойных замыканиях на землю.

Выходное напряжение линейного преобразователя, выде-

ляемое на резисторах R2...R7, фильтруется активным селективным фильтром, состоящим из усилителя DA1, конденсаторов С1,

С2 и резисторов R8...R10. Фильтр, выполненный по схеме с многопетлевой обратной связью [3], настроен на центральную частоту, равную 50 Гц. Фильтрация сигнала в данном случае необ-

ходима ввиду повышенного содержания высокочастотных слагающих, особенно 3-й гармоники, в токе нулевой последова-

тельности, на который реагирует реле.

Одновходовой компаратор [3], выполненный на основе усилителя DA2, имеет порог срабатывания U оп, который задаётся

посредством резистора R14 из стабилизированного напряжения питания +15 В. На инвертирующем входе усилителя DA2 в момент переключения компаратора ток, протекающий через рези-

стор R14, сравнивается с током, формируемым из отрицательных полуволн выходного сигнала фильтра с помощью резисторов

R11...R13. Изменением сопротивления резистора R11 обеспечивается подстройка минимальной уставки реле. На выходе усилителя DA2 включён интегрирующий элемент (резисторы R15, R16, диод VD5 и конденсатор С8). С помощью

диода VD5 обеспечиваются различные постоянные времени заряда и разряда конденсатора С8. При отрицательных импульсах на выходе усилителя DA2 постоянная времени разряда конденса-

тора С8 определяется результирующим сопротивлением параллельно включённых резисторов R15 и R16, при положительных

импульсах заряд конденсатора С8 производится через резистор R15, так как диод VD5 в это время закрыт. Напряжение, снимаемое с конденсатора С8, – входной сигнал триггера Шмитта, реализованного на усилителе DA3. С по-

мощью резистора R17 обеспечивается релейность характеристики вход-выход триггера. Делитель напряжения на резисторах R18...R23 задает уровень заряда и разряда С8 и пороги переключения ОУ. Диод VD9 ограничивает максимальное положительное напряжение на конденсаторе С8, а диод VD6 – напряжение отрицательной полярности после срабатывания реле.Ограничения

уровней положительного и отрицательного напряжений на С8 необходимы для ускорения срабатывания и возврата реле. Выходной орган состоит из усилительного каскада на тран-

зисторе VT1 и выходного электромагнитного реле K1. Резисторами R24, R25 задаётся ток, открывающий транзистор VT1 в режиме срабатывания. Реле работает следующим образом. Когда входной ток реле меньше тока срабатывания (I вх< I ср), на выходе усилителя DA2

имеется напряжение uDA2 = US + (рис. 2.23), чем обеспечиваетсязакрытое состояние диода VD5 (см. рис. 2.22). На неинвертирующий вход усилителя DA3 подается отрицательное опорное

напряжение u оп2» -6 В, а на конденсаторе С8 удерживается положительное напряжение, задаваемое через открытый диод VD9

потенциалом точки соединения резисторов R18, R19. Благодаря отрицательному выходному напряжению усилителя DA3, через

резистор R17 обеспечивается закрытое состояние диода VD7 и открытое – VD8. При этом транзистор VT1 закрыт, потенциал его базы ограничен открытым диодом VD10. Если I вх > I ср, то в промежутки времени, когда модуль мгно-

венного значения выходного напряжения усилителя DA1 превышает значение U оп1 порога переключения одновходового компа-

ратора, на его выходе появляется напряжение uDA2 = US -. Конденсатор С8 интенсивно перезаряжается через резисторы R15, R16.

В те промежутки времени, когда мгновенное значение uR1 больше U оп1, на выходе усилителя DA2 имеется напряжение uDA1 = US

+, и конденсатор С8 перезаряжается намного медленнее только через резистор R15, поэтому интегральное значение напряжения uС8 "постепенно" становится отрицательным.В момент t ср.ТШ мгновенное значение uС8 достигает порога

срабатывания u оп2 триггера Шмитта, который переключается,напряжение на его выходе становится положительным: uDA3 = US +.

Это напряжение через R24 открывает транзистор VT1, в результате чего срабатывает реле K1. Одновременно через резистор R17 обеспечивается закрытое состояние диода VD8 и открытое –

VD7, благодаря чему на неинвертирующий вход ОУ подаётсянапряжение u оп2» +6 В.

Для питания ОУ в схеме реле применен параметрическийстабилизатор, состоящий из резистора R26, стабилитронов VD11, VD12, конденсаторов С12, С13. С помощью стабилитронов фор мируется двухполярное напряжение ±15 В. Для питания от опе-

ративного напряжения +220 В в схеме реле предусмотрен резистор R27, снижающий до нормального напряжение на реле K1 иток стабилитронов VD11, VD12 параметрического стабилизатора.Для питания реле от переменного напряжения 100 В в схеме реле предусмотрен выпрямительный мост V1, резистор R28 и сглажи-

вающий конденсатор С14. В схеме реле имеются элементы, выполняющие вспомогательную роль: С3, С6, С9 – конденсаторы частотной коррекции

амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ОУ; С5 – конденсатор для предотвращения кратковременного срабатывания вы-

ходного реле при включении напряжения питания; С4, С7, С10, С11 – конденсаторы, предназначенные для повышения помехоустойчивости реле; RU1, RU2 – варисторы для защиты транзистора VT1 и моста V1 от перенапряжений.

Временные диаграммы работы реле РТЗ51.

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...