Основные реле защиты.
Рассмотрим устройство наиболее распространенных токовых защитных реле. На рис. 34 показано схематическое устройство максимального токового реле мгновенного действия типа РTM. Реле является вторичным, так как включается через трансформатор тока 1. Сердечник с ударником 4 обтекается током, проходящим по виткам катушки 3. Реле снабжено переключателем 6, с помощью которого изменяется число витков обмотки катушки при выборе требуемых уставок тока срабатывания реле (от 5 до 15 А). Когда по обмотке 3 протекает ток, равный току уставки (или больше), сердечник 2 втягивается, ударник 4 ударит по защелке 5 привода выключателя и она, поднимаясь вверх, освободит механизм отключения. Масляный выключатель отключится под действием пружин привода и цепь тока будет разорвана. Во вторичной обмотке трансформатора 1 тока не будет и сердечник реле 2 вернется в исходное положение. Это реле прямого действия, так как оно действует непосредственно на отключающий механизм привода масляного выключателя.
Наиболее распространенное электромагнитное токовое реле типа ЭТ-520 выполняется с поворотным якорем (рис. 35, а). На стальном сердечнике 1 расположены секции обмотки 2, концы которых выводятся на клеммы 9 для подключения ко вторичной обмотке трансформатора тока. Ток срабатывания реле изменяется в два раза включением секций обмотки последовательно или параллельно.
Рис. 34. Токовое реле мгновенного действия типа РТМ:
1— трансформатор тока, 2 — сердечник, 3 — обмотка, 4 — ударник, 5— защелка, 6 — переключатель
Рис. 35. Электромагнитное токовое реле: а —с поворотным якорем, б —с поперечным движением якоря; 1— сердечник, 2 — обмотки, 3 — витая пружина, 4 — шкала, 5 — указатель, 6 — подвижные контакты, 7 — контакты реле, 8 — поворотный якорь, 9— клеммы
Подвижные контакты реле 6 закреплены на оси, вращающейся в неподвижных опорах. На этой же оси укреплен поворотный якорь 8, и наглухо связанный с нею конец витой пружины 3 (другой конец пружины жестко связан с поводком указателя 5, который может перемещаться по шкале 4 уставок тока срабатывания реле). При прохождении тока по обмоткам реле его сердечник намагничивается, и поворотный якорь 8 стремится под действием магнитного потока занять вертикальное положение и повернуться по часовой стрелке. Однако этому будет препятствовать противодействие пружины 3, которая будет закручиваться.
Когда ток в реле достигает величины тока срабатывания, якорь преодолевает противодействие пружины и повернется по часовой стрелке, в результате чего подвижные контакты 6 замкнутся с неподвижными контактами 7, и реле срабатывает. После отключения выключателя ток через обмотки реле прекратится, и его подвижная система под действием пружины 3 вернется в исходное состояние.
Токовое электромагнитное реле новой конструкции (типа РТ-40) с поперечным движением якоря показано на рис. 35, б. Контактная система у таких реле улучшена, а противодействующий момент увеличен, благодаря чему мощность потребления реле возросла от 0,2 до 8 ВА на разных уставках. К другому типу распространенного токового реле относится индукционное реле типа РТ-80 (рис. 36). Оно состоит из сердечника 1, алюминиевого диска 8, подвижной рамки 12, оттягиваемой пружиной 6, постоянного магнита 9 и червячной передачи 11 подвижным сегментом 10. Над регулировочным винтом 15 располагается коромысло 14, закрепленное на якоре 18. На контактной колодке 19 укреплены контактные винты 20. Натяжение пружины 6 рамки реле регулируется винтом 7.
При прохождении тока по обмотке реле 21 диск реле пронизывает дна магнитных потока, сдвинутых из-за наличия короткозамкнутых щитков 2 на некоторый угол. При этом возникает момент вращения, и диск реле станет вращаться. Для равномерного вращения диска установлен постоянный магнит 9, создающий тормозной момент.
На подвижную систему реле таким образом действуют две силы Fn и Fм (рис. 36, б). Если ток в реле мал, то равнодействующая этих сил меньше силы натяжения пружины Fn, и зацепления между сегментом 10 и червяком 11 не происходит, и контакты реле остаются разомкнутыми. При увеличении тока в обмотке реле сила возрастает и с повышением скорости вращения диска' увеличивается также сила /Когда ток достигнет значения тока уставки, натяжение пружины будет преодолено (Еп будет меньше Fn и FM), ось диска сместится, и сегмент войдет в зацепление с червяком. Надежность зацепления обеспечивается стальной скобой 3, которая при повороте рамки притягивается к магнитопроводу. Сегмент 10 поднимается и через определенное время происходит замыкание контактов реле поднятым коромыслом 14. Величину тока срабатывания регулируют числом включенных витков обмотки реле 21.
В конструкции реле предусмотрено электромагнитное устройство, позволяющее ему срабатывать мгновенно, если ток достигает величины, достаточной для быстрого притяжения якоря 18. Такое действие электромагнитного устройства называется токовой отсечкой. Величину тока отсечки устанавливают изменением воздушного зазора между якорем реле и магнитопроводом регулировочным винтом 17. Отечественная промышленность выпускает токовые индукционные реле типа РТ-81, РТ-82 и РТ-86, рассчитанные на разные параметры.
Для защиты силовых трансформаторов от внутренних повреждений· применяют газовые реле, работающие на неэлектрическом принципе. Большинство повреждений внутри кожуха трансформатора сопровождается появлением электрической дуги или нагревом различных деталей, что вызывает разложение трансформаторного масла. Последнее приводит к образованию летучих газов и их проникновению в расширитель. При серьезных повреждениях возникает бурное газообразование, и выделяющиеся из масла газы создают большое давление, под действием которого масло приходит в движение и перемещается в сторону расширителя. Эти явления использованы для выполнения защиты трансформатора при помощи газового реле ПГ-22, показанного на рис. 37. Реле монтируют в трубе, соединяющей кожух трансформатора с расширителем таким образом, чтобы через него проходил газ или поток масла, устремляющийся в расширитель при внутренних повреждениях в трансформаторе. Реле состоит из чугунного корпуса 1 с фланцами для соединения с трубой, идущей к расширителю.
Рис. 37. Устройство газового реле:
1 — чугунный корпус, 2—ртутные контакты, 3— поплавки, 4 — кран
В корпус вмонтированы два поплавка 3, имеющие ртутные контакты 2 в виде стеклянных колбочек, заполненных ртутью. Поплавки свободно вращаются на осях, закрепленных на стойке. Так как кожух реле находится ниже уровня масла в расширителе, он всегда заполнен маслом, и поплавки, стремясь всплыть, занимают самое верхнее положение.
При незначительных повреждениях внутри трансформатора и слабом газовыделении пузырьки газа, проходя в расширитель, заполняют верхнюю часть реле, вытесняя из него масло. Вследствие понижения уровня масла, верхний поплавок опускается и, поворачиваясь на своей оси, замыкает контакты ртутного реле, включенного в цепь предупредительной сигнализации. В случае серьезного повреждения и, следовательно, обильного газовыделения масло, перемещаясь, опрокидывает нижний поплавок — происходит замыкание его ртутных контактов и подается импульс на отключение трансформатора. Таким образом, газовое реле может срабатывать как на сигнал, так и на отключение.
В верхней части кожуха реле имеется кран 4 для выпуска газа при опробовании реле. Оно имеет смотровое стекло, через которое можно наблюдать за цветом масла и скопившимися газами. В настоящее время применяют газовые реле чашечного типа (РГЧ), у которых поплавки заменены чашками. Принцип действия чашечных реле аналогичен поплавковым.
Рис. 38. Конструкция указательного реле: 1— реле, 2 —обмотка, 3 — неподвижные контакты, 4 — барабан, 5 — кнопка, 6 — отверстие в кожухе реле, 7 — флажок, 8 — подвижный якорь
Вспомогательные и сигнальные реле.
К этим типам реле относятся реле времени, промежуточные и различные сигнальные реле. Реле времен и используются для создания требуемых выдержек времени в работе защиты. Эти реле имеют много конструктивных разновидностей, но все они оборудованы специальным устройством выдержки времени, например, в виде часового механизма. Электромагнитные реле постоянного тока выпускаются типов ЭВ-122, ЭВ-132, а переменного тока — ЭВ-222, ЭВ-232. Они снабжены катушкой с втягивающимся якорем и механизмом времени, выполненным в виде набора зубчатых передач.
Промежуточное реле применяют для одновременного замыкания (размыкания) нескольких независимых цепей с более мощными контактами, чем у основных реле защиты. Реле имеет катушку со стальным сердечником и якорем с укрепленными на нем подвижными контактами. При протекании тока по катушке реле якорь притягивается к сердечнику и перемещает подвижные контакты, которые замыкают (или размыкают) контакты, включенные в оперативную цепь.
Сигнальные, или указательные реле, применяют для подачи сигнала о срабатывании той или иной защиты и указаний, в какой именно части электроустановки возник ненормальный режим. Устройство указательного реле РУ показано на рис. 38. На сердечнике реле 1 намотана обмотка 2. Подвижный якорь 8 оттягивается пружиной. При протекании тока по обмотке реле якорь притягивается к сердечнику, освобождает флажок 7, который опускается под действием собственного веса и занимает положение против застекленного окошка в кожухе реле. Одновременно поворачивается барабан 4 и своей пластинкой замыкает неподвижные контакты 3, включенные в соответствующие сигнальные цепи. Исходное положение флажка 7 устанавливается вручную кнопкой 5, укрепленной на кожухе реле.
