А- А. КУДРЯВЦЕВ А. П. КУЗНЕЦОВ M. Н. ГРИГОРЬЕВ
МАКСИ МАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА С МАГНИТНЫМИ ТРАНСФОРМАТОРАМИ ТОКА
Библиоiека
ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
Основана в 1959 г.
Выпуск 519
А. А. КУДРЯВЦЕВ, А. П. КУЗНЕЦОВ, М. Н. ГРИГОРЬЕВ
МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА С МАГНИТНЫМИ ТРАНСФОРМАТОРАМИ ТОКА
МОСКВА ЭНЕРГОИЗДАТ 1981
ББК 31 27—05
К89
УДК 621 316 925 43
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
В Н Андриевскии Я М Вольтам А И Зевакин Е А Ка минский В П Ларионов Э С Мдсаэдян С П Розанов В X Семенов А Д Смирнов А Н Трифонов П И Хстн пов А А Филатов
Кудрявцев А А и др
К 89 Максимальная токовая защита с магнитны ми трансформаторами тока/ А А Кудрявцев А П Кузнецов М Н Григорьев —М Эиергоиз дат 1981 —56 с ил — (Б ка электромонтера, Вып 519) 15 к
Рассмотрены принципы выполнения основные характеристики и особенности устройств релейной защиты типов М.ТЗ М и ТЗК с использованием магнитных трансформаторов тока Приводятся ме тодика проверки и рекомендации по повышению эксплуатационной на дежностн новых устройств защиты
Для квалифицированных электромонтеров и техников обслужи вающнх устройства релейной защиты электрических сетей 35—220 кВ
„ 30311 255 К	75 81(3) 2302040000 051(01) 81	V 7	ББК 31 27—05 6П2 11
АНДРЕЙ АЧЕКСАНДРОВИЧ КУДРЯВЦЕВ
АНАТОЛИИ ПАВЛОВИЧ КУЗНЕЦОВ МИХАИЛ НИКОЛАЕВИЧ ГРИГОРЬЕВ
МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА С МАГНИТНЫМИ ТРАНСФОРМАТОРАМИ ТОКА
Редактор издательств! И А Сморчкова
Обтожка художника Т Н Хромовой Техпиюскии редактор В В Ханаева Корректор Н А Смирнова ИБ Л*> 1481 («Энергия»)
Сдано в набор 30 12 80	Подписано в печать 20 02 81 Т (к 802
Формат 84X1081/S1 Бумага типографская Я 1 Гарн шрифта тнтературшя Печать высокая	Уел печ л. 2 94	Уч изд л 3 ! J
Тираж 20 000 экз °аказ 1010 Цена 15 к
Энергонздат 113114 Москва И 114 Шлюзовая наб 10
Московская типография 10 Союзная играфпром а при Государственном комитете СССР по делам издательств полиграфии и книжной тор говли 113114 Москва М 114 Шлюзовая наб 10
© Эиергоиздзт 1981
ПРЕДИСЛОВИЕ
В последние годы в энергосистемах Советского Сою за получили распространение новые устройства релей нои защиты в которых в качестве первичного измери тельного преобразователя тока использованы магнитные трансформаторы тока [1—4] Рижским опытным заво том «Энергоавтоматика» изготавливаются для энергоси стем устройства максимальной токовой защиты типов МТЗ М и ТЗК с применением магнитных трансформато ров тока ТВМ
Устройства МТЗ М с 1974 г используются в проек тах подстанций сельскохозяйственного назначения Мы тищинским электромеханическим заводом выпускаются релейные шкафы РШ IV6 по схеме ВК П 946 с МТЗ М (с 1978 г —релейные шкафы РШ XIV по схеме ВК III 94) Аппаратура защиты с трансформаторами ТВМ и деталями для нх крепления поставляется заво дом комплектно
Устройства МТЗ М используются для защиты линий с односторонним питанием и силовых трансформаторов напряжением 35—220 кВ в первую очередь на подстан циях без выключателей на с ороне высокого напряже ния Благодаря применению магнитных трансформато ров тока защита МТЗ М имеет определенные преимуще ства по сравнению с защитами используемыми в на стоящее время К ним следует отнести низкую стоимость используемых трансформаторов тока отсутствие спецн альной конструкции для установки трансформаторов то ка и возможность размещения их практически в любом месте присоединения что позволяет использовать МТЗ М для защиты трансформаторов подстанций с зо ной действия включающей ошиновку и втулки 35— 220 кВ трансформатора
К концу 1979 г в энергосистемах эксплуатировалось более 3000 комплектов устройств МТЗ М Как положи тельные качества новых устройств защиты энергосисте мы отмечают широкий диапазон регулировки уставок высокий коэффициент возврата возможность проверки защиты в процессе эксплуатации от встроенного а темен та проверки Применение защиты МТЗ М позволяет по лучить существенный экономический эффект
На базе устройства МТЗ М рижским опытным з тво том «Энергоавтоматика» совместно с Союзтсхэнерго и институтом «Сельэперт опроект» разработаны новые
устройства защиты типа ТЗК с повышенными функциональными возможностями Эти устройства выпускаются серийно с 1980 г
По сравнению с устройством МТЗ М устройство ТЗК имеет более стабильные характеристики и более широ кий диапазон уставок по току и не требует дополнительного источника питания для воздействия на электромагнит отключения выключателя
Устройство ТЗК-1 предназначено для защиты присоединений 35—220 кВ при отсутствии трансформаторов тока высокого напряжения, устройство ТЗК-2 предназначено для защиты присоединений 6—220 кВ при наличии трансформаторов тока высокого напряжения Для подключения к трансформаторам тока это устройство снабжено блоком промежуточных трансформаторов
Магнитные трансформаторы тока ТВМ в сочетании с аналого дискретными преобразователями могут быть использованы для питания токовых цепей устройств за щиты и автоматики с дискретной формой входной информации
На базе магнитных трансформаторов тока институ том МЭИ с участием Союзтехэнерго разработаны дискретные измерительные трансформаторы и устройства токовой защиты ТЗД с измерительными органами, рассчитанными на ввод измерительной информации в дискретной форме В ближайшие годы намечается практическое использование устройств ТЗД в энергосистемах, поэтому в книге приведены описание и основные характеристики этих устройств
Техническое обслуживание устройств защиты с магнитными трансформаторами тока имеет свои особенности В отличие от трансформаторов тока обычной конструкции магнитные трансформаторы ТВМ не врезаются в контролируемые провода, а располагаются под ними на изоляционном расстоянии При этом коэффициент пропорциональности между контролируемым током и э д с в обмотке ТВМ зависит от выбранного расстоя пия трансформатора относительно провода Кроме того, при использовании устройств защиты с магнитными трансформаторами тока следует учитывать влияние токов протекающих по соседним проводам
Замечания и предложения по книге просьба направ тягь по адресу 113114 Москва, М-114, Шлюзовая наб, 10, Энергоиздат	„
Авторы
1.	МАГНИТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА
Общие сведения. Магнитный трансформатор тока (ТТ) представляет собой преобразователь электромагнитного поля, создаваемого током в контролируемом проводе, в э д с
В простейшем магнитном ТТ применяется датчик магнитного поля, или как его называют магнитный датчик, в виде проволочной катушки соленоидного типа, расположенной на определенном расстоянии от провода с контролируемым током При этом сам датчик может быть расположен на нулевом потенциале и поэтому не требует специальной изоляции на номинальное напряжение провода с контролируемым током Это весьма су
щественно для установок высокого напряжения, для которых трансформаторы тока обычной конструкции получаются громоздкими и дорогими из-за дорогостоящей изоляции
Если в проводе воздушной линии, например, фазы А (рис 1) протека ет ток /а, то в обмотке датчика фазы А индукти
Рис 1 Расположение магнит ных ТТ относительно проводов контролируемой установки
руется составляющая
э д с , являющаяся функцией тока
где Мд—коэффициент взаимоиндукции провода А и датчика А
Приведенное выражение подобно выражению для э д с обычного ТТ, поэтому для анализа магнитного ТТ применимы те же схемы замещения, что и при анализе обычного ТТ, но с учетом следующих особенностей 2—1010	5
Во первых, коэффициент взаимоиндукции Л4Д зависит не только от конструктивных данных собственно датчика, но и от того, как датчик расположен относительно провода с контролируемым током По условию получе ния наибольшей э д с и соответственно наибольшего тока в цепи защиты датчик следует располагать на ми иимальио допустимом расстоянии от контролируемого провода, причем ориентировать его так, чтобы коэффициент взаимоиндукции был наибольшим
Во вторых необходимо учитывать влияние «посторонних» токов, протекающих по соседним проводам и создающих в обмотке датчика э д с помех Мешающее влияние тока в другом проводе или в земле удобно оце нивать коэффициентом помех, рассчитываемым по формуле
п=^~,
где <?с — э д с полезного сигнала при токе /1, т е действующее значение э д с в обмотке датчика, если кои тролируемый ток равен заданному значению Л, а помехи отсутствуют, <?п — э д с помехи при мешающем токе, равном 71, т е действующее значение э д с в обмотке датчика при контролируемом токе, равном нулю, и ме шающем токе Л
При контроле токов в фазных проводах трехфазной линии при горизонтальном расположении проводов (см рис 1) э д с контролируемая в обмотке датчика фазы А, будет определяться токами всех трех фаз
£4=/“^(ZH + /7./e + /7,/c).
где ©— угловая частота тока, Кя — конструктивный ко эффициеит, 771 — коэффициент помех со стороны бли жайшей фазы В, П2 — коэффициент помех со стороны более удаленной фазы С
6
В третьих, мощность, которую можно отобрать от магнитного ТТ, значительно меньше мощности ТТ обычной конструкции Применение магнитных ТТ в схемах защиты оказалось возможным лишь благодаря разра ботке устройств релейной защиты с малым потреблеии ем токовых цепей
Магнитные ТТ типа ТВМ. Принципиально новый эф фект защиты от помех можно получить, применив остронаправленные дифференциальные магнитные датчики Магнитные ТТ с дифференциальными датчиками разработаны в Союзтехэнерго Магнитный ТТ типа ТВМ представляет собой стальной сердечник П образной формы с двумя одинаковыми обмотками, надетыми на полю са сердечника Обмотки трансформатора соединены встречно последовательно
Изображенное на рис 2 положение ТВМ соответствует контролю тока 1а фазы А При этом проекция провода фазы А находится в центре сердечника и магнитный поток Фа, пропорциональный контролируемому то-
Рис 2 Конструкция ТТ типа ТВМ
ку /а, проходит по полюсам в противоположных направ леииях Обмотки ТВМ соединены встречно, поэтому э д с обеих обмоток суммируются арифметически, в ре зультате э д с полезного сигнала ЁА равна удвоенной э д с каждой обмотки
Магнитные потоки других фаз, например Ф'в и Ф"в, пропорциональные току 1В фазы В, проходят по полю сам в одном направлении и индуктируемые ими э д с 2*	7
в обмотках вычитаются Благодаря этому при данном соотношении расстояний D и Н коэффициент помех у ТВМ может быть получен гораздо меньшим, чем у датчика соленоидного типа
Кроме того, значение коэффициента помех у ТВМ существенно зависит от относительной длины полюсов сердечника и места расположения обмоток на полюсах Конструктивные размеры ТВМ выбираются так, чтобы при заданном угле си ориентации датчика относительно провода ближней фазы коэффициент помех был мини мальным
На рис 3 приведены зависимости э д с Ei и Е2 в обмотках 1 и 2 ТВМ и суммарной э д с £т, а также э д с обычного соленоидного датчика Ей от угла ориентации а при неизменных токе и расстоянии до провода Как
мотках магнитных ТТ от угла ориентации
видно из приведенных характеристик, мешающее влия иие тока в проводе при рабочих углах ориентации 45— 60° для ТВМ значительно ниже, чем для соленоидного датчика Трансформаторы ТВМ следует устанавливать относительно проводов линии таким образом, чтобы обеспечить минимальный коэффициент помех со стороны ближайшей фазы линии
Сердечник ТВМ набирается из листов трансформа торной стали, обмотки заливаются эпоксидной смолой Концы обмоток выведены иа сборку контактных зажимов, помещенную в закрытую коробку
Трансформаторы ТВМ предназначены для установ ки на разъединителе или отделителе высокого напряже ния Крепление ТВМ производится с помощью фиксато 8
ров из немагнитного материала Трансформатор ТВМ устанавливается под проводом с контролируемым током на безопасном расстоянии от частей установки, находящихся под напряжением
Трансформаторы ТВМ могут быть использованы не только для контроля фазных токов, ио и для получения простого фильтра токов нулевой последовательности Для этого используются три ТВМ, располагаемых под проводами трехфазной линии Обмоткн всех трех ТВМ соединяются последовательно и питают нагрузку током, пропорциональным току 3/0 Ток небаланса на выходе фильтра снижается с помощью делителей напряжения, включаемых в выходные цепи ТВМ [5] Небаланс в такой схеме не превышает 1 %
Основные параметры трансформатора ТВМ Если провод с контролируемым током рассматривать как пер вичную обмотку трансформатора тока с одним витком, а обмотку магнитного датчика как вторичную обмотку ТТ, то для анализа ТВМ можно пользоваться общепри иятой схемой замещения обычного ТТ [2] Прн этом следует учитывать, что сопротивление ветви намагничивания в схеме замещения ТВМ исчезающе мало по сравнению с сопротивлением ветви вторичного тока даже при замкнутой накоротко вторичной обмотке Поэтому отио сительный ток намагничивания при любом режиме вто ричной обмотки близок к 100%
Практически можно считать, что у ТВМ сопротивление ветви намагничивания в схеме замещения реактивное и при оптимальном расположении датчика относительно провода с контролируемым током синусоидаль ной формы напряжение на зажимах разомкнутой обмот ки датчика прямо пропорционально действующему зна чению контролируемого тока /[ и частоте этого тока f и обратно пропорционально расстоянию Н от провода до датчика
где Ау — удельный коэффициент пропорциональности k—U^I при номинальной частоте и Н—1 м
Оптимальным расположением ТВМ является такое его положение относительно провода, при котором дай ному току и данной частоте соетветствует наибольшая э д с
9
5, =	=
При синусоидальном первичном токе действующие значения вторичных тока и напряжения
/,=—— = k/, J- ~	,
I 2Д+ Z„| у 1 U. Н |Zn+Z„| ’
где 2Д — полное сопротивление ТВМ со стороны его за жимов, ZH — полное сопротивление вторичной нагрузки
Отсюда коэффициент трансформации ТВМ и вторич ная мощность равны
К г  — —:	-р | /ном
rz
lZJL 4" ZH|
В отличие от подобных параметров ТТ обычной кон струкции Ki и S2 при данных 1\ и нагрузке не являются постоянными величинами, а зависят еще от положения ТВМ Расстояние Н зависит от номинального напряжения установки высокого напряжения, в которой исполь зуется данный ТВМ, и приблизительно пропорционально этому напряжению Поэтому Ki приблизительно пропор ционалеи номинальному напряжению установки, а вто ричная мощность при данных £у, и Ц приблизительно обратно пропорциональна квадрату номинального на пряжения установки
Следует отметить, что у ТВМ магнитный поток взаи моиндукции значительную часть пути проходит по воз духу, а индукция в сердечнике при номинальном токе невелика Поэтому при изменении контролируемого тока в широких пределах fey остается практически неизмен ным и только при очень большой кратности первичного тока происходит насыщение сердечника и Ау снижается
Так как мощность ТВМ сравнительно мала, то со противление вторичной нагрузки нередко выбирают по условию получения максимальной вторичной мощности при данном значении /1 Поскольку сопротивление 2Д может считаться линейным сопротивлением, то обяза тельным условием получения максимальной мощности является условие равенства модулей	При этом
вторичная мощность зависит от соотношения углов пол 10
ных сопротивлений срн и <рд но при /=/ном не может быть меньше, чем
О 25 (k /\а 5==-2Г \~н)
Следует отметить, что у ТВМ внутренний угол пол ного сопротивления сравнительно велик (не менее 80 эл град) и активная слагающая внутреннего сопро тивления составляет не более 0,16 2Д
Для повышения мощности, отдаваемой обычным трансформатором тока, иногда используются конденса торы [2] Применение конденсаторов дает заметный эф фект и у ТВМ С помощью последовательно включение го конденсатора, выбранного по условию получения ре зонанса при частоте 50 Гц, внутреннее сопротивление ТВМ снижается более чем в 5 раз, соответственно воз растает и максимальная вторичная мощность ТВМ
При наличии конденсатора в цепи обмотки ТВМ, пи тающего токовые цепи защиты последняя оказывается практически отстроенной от токов, частоты которых ни же или выше 50 Гц При этом ТВМ практически не трансформирует и апериодические токи, даже затухаю щие с относительно малыми постоянными времени, по этому защита с использованием ТВМ лучше отстроена от бросков тока намагничивания при включении защи щаемого трансформатора по сравнению с защитами, в которых использованы обычные ТТ
2.	УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ МТЗ-М
Назначение и принцип действия. Устройство макси мальной токовой защиты МТЗ М предназначено для за щиты линий с односторонним питанием и силовых трансформаторов 35—220 кВ
Устройства МТЗ М рекомендуется использовать в первую очередь для защиты присоединений, которые ье позволяют применять встроенные или накладные трансформаторы тока, а именно
на вновь сооружаемых и реконструируемых подстанциях 35—220 кВ без выключателей на стороне высшего напряжения
на находящихся в эксплуатации подстанциях с транс форматорами 35 кВ мощностью 4000 кВ А и менее, на которых на включение короткозамыкателя действует только газовая защита,
II
на действующих подстанциях, в том числе и с выключателями на стороне высшего напряжения, на которых присоединения 35—220 кВ не имеют трансформаторов тока
Устройство защиты МТЗ М выполнено по логической схеме, соответствующей трехфазной двухступенчатой ма ксимальной токовой защите На рис 4 представлена
Рис 4 Структурная схема защиты МТЗ М
структурная схема устройства защиты, серийно выпус кавшегося рижским опытным заводом «Энергоавтоматика» для энергосистем в 1972—1973 гг С 1974 г завод начал выпуск устройств МТЗ М по новой структурной схеме, особенности которой будут рассмотрены ниже
Схема защиты содержит магнитные трансформаторы ТВМ Т1—ТЗ, пусковые органы Р1—Р6, содержащие эле менты регулировки уставки и релейные элементы, эле менты ИЛИ И1—ИЗ, элементы памяти П1—П2, элемент времени В, усилитель У, элементы сигнализации С1—СЗ и выходной орган Р
Трансформаторы ТВМ располагаются на безопасном изоляционном расстоянии от проводов А, В и С защищаемой установки Под влиянием магнитного поля контролируемого тока в обмотках ТВМ индуцируются э д с , при этом напряжение на выходе каждого ТВМ пропорционально току в контролируемом проводе
Защита работает следующим образом Прн повреждениях защищаемой установки, сопровождающихся воз оастанием тока до величины уставки второй ступени, срабатывают пусковые органы второй ступени Р4—Р6 12
Сигналы с выходов пусковых органов поступают через элемент ИЛИ И2 и преобразователь П2 на элемент вре мени В С заданной выдержкой времени сигнал от эле мента времени подается через элемент сигнализации срабатывания второй ступени С2 и элемент ИЛИ ИЗ на выходной орган Р воздействующий через элемент сиг нализацни СЗ на коммутационный аппарат силовой цепи (электромагниты отключения и включения короткозамы кателя и пр )
При возрастании тока повреждения до величины уставки первой ступени срабатывают пусковые органы первой ступени Р1—РЗ и через элементы И1, П1, У, С1 и ИЗ воздействуют на выходной орган Р
С 1974 г рижский завод выпускает устройства МТЗ М по новой структурной схеме [6] В отличие от схемы представленной на рис 4, в новой схеме релейные эле менты подключаются к элементам регулировки уставок через элементы ИЛИ что сокращает число релейных элементов и соответственно упрощает выполнение устройства в целом При этом один из трансформаторов ТВМ подключается к защите с измененной полярностью для обеспечения снижения до нуля сигнала по току на входе релейного элемента в течение каждого периода что дает возможность сохранить высокий коэффициент возврата защиты
Элементы защиты и их взаимодействие. Пусковые органы защиты состоят из элемента регулировки устав ки РУ (рис 5) и релейного элемента РЭ Элемент РУ
Рис 5 Принципиальная схема пускового органа и вторичных цепей трансформатора ТВМ
[7Д1 — напряжение питания 9 В £/сК — напряжение смещения 15 В
1010	]Д
выполнен в виде делителя R1—R4 переключателя П и резисторов R5, R6 Резистор R5 предназначен для плав ной регулировки срабатывания Ступенчатое изменение уставки производится переключателем П
Элементы РУ первой и второй ступеней защиты под ключены параллельно ко вторичной обмотке ТВМ Для снижения взаимного влияния ступеней в процессе на стройки защиты элемент РУ содержит суммирующий ре зистор R6, позволяющий сохранить практически неиз менной нагрузку ТВМ при ступенчатом изменении устав ки по току
Последовательно с обмоткой ТВМ включен конденса тор С1, емкость которого выбрана из условий получения резонанса при частоте 50 Гц Благодаря этому защита обладает пониженной чувствительностью к высшим гар моникам и апериодической составляющей в контролируе мом токе
С помощью кнопки опробования S в цепь вторичной обмотки ТВМ может быть включен источник контроль ного напряжения U2, что позволяет периодически прово дить проверку исправности схемы защиты по фазам и ступеням Стабилитроны VI и V2 предназначены для защиты элементов входной цепи при больших значениях контролируемого тока
Релейный элемент РЭ выполнен на трех транзисторах V5—V7 типа рпр Транзисторы V5 и V6 включены по схеме триггера Шмитта Для защиты триггера от боль ших напряжений используется цепочка из встречно включенных диода V3 и стабилитрона V4 Термостаби лнзация порога срабатывания обеспечивается с помощью терморезисторов R7 и R8 Настройка триггера на сраба тываиие при заданном входном сигнале осуществляется резистором R9 Транзистор V7 используется как согла сующее звено В качестве резисторов R10-R22 в схеме элемента РЭ использованы резисторы МЛТ
В исходном состоянии транзисторы V5 н V7 открыты, а транзистор V6 закрыт При входном сигнале, превы шающем уровень срабатывания, транзистор V5 закры вается в те полу периоды когда на базе транзистора ока зывается положительный потенциал При этом соответ ственно открывается транзистор V6 закрывается тран зистор V7 н на выходе элемента РЭ появляются импуль сы с частотой входного сигнала Эти импульсы подаются 14
через элемент ИЛИ {П1 на рис 6) иа преобразователь П1 преобразующий импульсы в постоянный сигнал
Преобразователь состоит из двух транзисторов VI л V2 конденсатора С/ и резисторов R1R6 В исходном состоянии транзистор VI закрыт, V2 открыт и конден
Рнс 6 Принципиальная схема элементов ИЛИ И1 преобразователя П1 усилителя У и цепей сигнализации С1
Uni — напряжение питания 9 В [Уп3 — напряжение питания 22 5 В Осм ~~ напряжение смещения 1 5 В
сатор С1 заряжен При поступлении импульса от релей ного элемента транзистор VI открывается и конденсатор С1 быстро разряжается через открытый транзистор Vi и источник смещения При этом закрывается транзистор Т2 и на выходе элемента памяти возникает сигнал
После исчезновения входного импульса транзистор VI сразу же закрывается, а транзистор V2 открывается только после заряда конденсатора С1 до определенной величины Параметры цепи заряда конденсатора С1 вы браны так, что время задержки открытия транзистора V2 превышает время паузы импульсов релейного эле мента что позволяет получить на выходе преобразовате ля сигнал постоянного тока От элемента П1 сигнал по дается на усилитель У
Усилитель У изменяет сигнал до величины, достаточ ной для срабатывания реле сигнализации ступени и вы ходного реле Кроме того в схему хсилителя введены элементы, создающие задержку для отстройки первой ступени защиты от кратковременных импульсов (кон денсатор Ci] и более продолжительных импульсов, воз никающих при срабатывании разрядников (конденсатор С2) Усилитель выполнен на транзисторах V3 и V4, со единенных по схеме эмиттерного повторителя Выходное з*	।
напряжение с усилителя подается через элемент ИЛИ ИЗ на выходное реле защиты и на обмотку реле сигнализации К/ первой ступени
Сигнализация срабатывания обеспечивает фиксацию и световую индикацию срабатывания первой и второй ступеней защиты В качестве сигнальных реле в схеме используются двухпозиционные реле типа РПС-20
Рис 7 Принципиальная схема элемента времени и выходных цепей защиты
Оп2 — напряжение питания 22 5 В Uсм — напряжение смещения 15 В
При срабатывании реле К/ первой ступени замыкается его контакт /<7 в цепи сигнальной лампы Л1 На жатием кнопки S1 производится вызов сигнализации, при этом загорается сигнальная лампа сработавшей ступени Одновременно срабатывает реле КЗ, выводящее своим контактом кнопку S1 и обеспечивающее действие световой индикации до возврата сигнальных реле Возврат последних производится нажатием кнопки S2
Рассмотренная схема сигнализации позволяет предотвратить длительное действие световой сигнализации при использовании защиты на необслуживаемых подстанциях
Элемент времени (рис 7) состоит из перезарядной /?С-цепн в виде конденсатора С/ и резисторов R1—R5, входного транзистора VI, нуль индикатора на транзисторах V2, V3, генератора импульсов на транзисторах V4, V5 и двух источников опорного напряжения на ста билитронах V6—VS
16
6 исходном состоянии транзисторы VI—VI закрыты и конденсатор С1 заряжен до напряжения
U Cx=U \-\-U %,
где U\ — напряжение на стабилитроне, U% — напряжение на диоде Д4
Сигнал от элемента П2 открывает транзистор VI При этом происходит перезаряд конденсатора С1 напряжением стабилитрона V8 через транзистор И], резисторы /?/,	R3, конденсатор С1 и резистор R4 Одновременно
запускается мультивибратор, вырабатывающий импульсы с частотой примерно 100 Гц С резистора R6 мультивибратора импульсы подаются на дифференцирующую цепь С2—R4 Поскольку резистор R4 находится в цепи перезаряда конденсатора С1, то выделяющиеся на рези сторе R4 импульсы складываются с напряжением на конденсаторе С1
При заряде конденсатора С1 до уровня напряжения при котором потенциалы в точках а и б сравниваются, коммутирующий импульс мультивибратора открывает диод V9 При этом открываются транзисторы V2, V3 и через цепь V10—R7 удерживаются в открытом состоя нии Сигнал с транзистора V3 подается на обмотку реле сигнализации К2 и через диод VII элемента ИЛИ и на кладку Н2 — на обмотку выходного реле К При исчезновении сигнала на входе элемента времени транзистор VI закрывается и схема возвращается в исходное со стояние
Изменение выдержки времени производится либо плавно резистором R1, либо ступенчато с помощью ре зистора R2 и переключателя Схема позволяет производить ускорение действия защиты при 4ПВ с помощью внешнего контакта Выдержка времени элемента при за мыкании зажимов /—2 снижается до нуля, а при замы канин зажимов 2—3 — до величины, регулируемой резистором R3 в пределах 0,2—0 4 с
Питание схемы защиты осуществляется либо от ие зависимого источника постоянного тока напряжением 24 В, либо от источника переменного тока напряжением 100, 127 илн 220 В В последнем случае устройство дополняется блоком питания Блок питания обеспечивает питание устройства защиты в течение времени до 5 с после исчезновения оперативного напряжения и получе-
17
Нйе вспомогательного автономного напряжения, Используемого для настройки защиты на заданный ток срабатывания и для периодической проверки ее исправности
Блок питания (рис 8) содержит силовой трансформатор ТС с секционированной первичной обмоткой ндву мя вторичными обмотками / и 11 Напряжение обмотки 1 используется для настройки и проверки защиты Напряжение от обмотки 11 после выпрямления (диоды VI—V4) и стабилизации используется для питания схемы релейного блока защиты напряжением 24 В Для стабилизации напряжения применены параметрический стабилизатор на резисторе R1 и стабилитронах V5, V6 и компенсационный стабилизатор на транзисторах V7—V9, конденсатор С1 обеспечивает предварительное сглажн вание входного напряжения Накопительный конденса тор С2 обеспечивает питание схемы в течение времени до 5 с при исчезновении оператнвного напряжения Двойная стабилизация позволяет уменьшить емкость конденсатора С2 Оптимальный режим работы компенсацион-
Рис 8 Принципиальная схема блока питания
ного стабилизатора при снижении входного напряжения обеспечивается с помощью конденсатора СЗ Блок питания содержит реле блокировки К, замыкающее свой контакт с выходной цепи блока прн заряде накопительного конденсатора С2 до напряжения, близкого к номинальному Конденсатор С4 используется для сглаживания пульсации выходного напряжения блока
18
Контроль исправности защиты. Схема защиты МТЗ-М позволяет производить тестовый контроль исправности логической части защиты и отдельных ее элементов Периодический контроль исправности защиты производится при снятой накладке в выходных цепях нажатием кнопок «Проверка» и «Вызов», встроенных в релейный блок При этом в цепи вторичных обмоток ТВМ фаз 4, В и С поочередно подается контрольное на пряжеиие U$ (см рис 5) и подготавливается цепь свето вой сигнализации Мгновенное действие сигнализации первой и второй ступеней с выдержкой времени свидетельствует об исправности схемы защиты
Тестовая проверка исправности отдельных элементов защиты производится путем контроля параметров в точках, выведенных на внешние зажимы блоков
Конструкция н монтаж элементов защиты. В ком плект защиты МТЗ-М входят три магнитных трансфор матора ТВМ Т1—ТЗ (рис 9), релейный блок 5/, блок
Рис 9 Схема соединений элементов защиты МТЗ М
питания Б2, промежуточное реле Р1 и указательное реле Р2 В качестве промежуточного реле используется реле типа РП 213 (РП-223— в устройствах, выпускаемых с 1974 г), а в качестве указательного — реле типа РУ-21
В релейном блоке размещены измерительная и логи ческая части защиты, определяющие условия срабаты рання н формирующие управляющие воздействия на ис
19
полннтельнын орган — промежуточное реле Блок пита ния Б2 обеспечивает пнтание элементов релейного блока н исполнительного органа
Для управления промежуточным реле типа РП 213 с помощью простых транзисторных элементов в схему этого реле заводом внесены изменения закорочены ре зисторы включенные последовательно с обмоткон при этом напряжение срабатывання реле составляет 14— 16 В Реле типа РП 223 таких нзмененин не требует так как оно имеет дополнительнын внешний вывод от об мотки
Токовые обмотки используемых в схеме МТЗ М реле РП 223 (РП 213) и РУ 21 рассчитаны на ток 1 А Если защита МТЗ X используется для воздействия на элек тромагнит коммутационного аппарата с рабочим током 2 н 4 А то между выводами релейного блока 1 2нлн/ 3 соответственно включается перемычка при этом токовые обмотки промежуточного н сигнального реле шунтнру ются соответствующими резисторами
Схема МТЗ М позволяет ускорить действие защиты после АПВ при замыкании внешнего контакта При за мыканин контактом выводов 2 4 ускорение осуществля ется без выдержки времени а при замыкании выводов 2 3 — с выдержкой времени регулируемой в пределах О 2—0 4 с
Накладки Н1 и Н2 ^пользуются для вывода из деи ствия первой и в орои ступеней защиты а накладка ИЗ — для вывода устройства в целом Накладка ИЗ ис пользуется также для вывода из действия защиты прн ее опробовании от кнопки «Проверка»
Релейный блок блок питания промежуточное и ука зательное реле устанавливаются в шкафу наружной установки илн в релейном зале подстанции Трансфор а аторы ТВМ устанавливаются на отделителе или разъ единителе на безопасном расстоянии от контролируемых проводов Крепление осуществляется с помощью немаг нитных кронштейнов входящих в комплект поставки При установке на конструкции для обеспечения изоля ционного расстояния до контролируемых проводов трансформаторы ТВМ долл ны быть расположены таким образол чтобы верхние части магнитопровода были не выше верхней кромки ферромагнитного цоколя опорно го изолятора конструкции Рекомендуемые расстояния от ТВМ до контролируемою провода для установок 35 110 и 2^) кВ составляют соответственно 0 5 10 и 20 м 20
Электрическая связь втори шых обмоток ТВМ с ре леиным блоком выполняется экранированным проводом или кабелем с металлической оболо ikoh
Мытищинским электромеханическим заводом выпу скаются комплектные подстанции напряжением 35/10 кВ с защитой МТЗ М Магнитные трансформаторы ТВМ предусматривается устанавливать на промежуточной опоре изоляторов ОНС 35 между короткозамыкателем и силовым трансформатором что исключает срабатывание защиты МТЗ М при включении короткозамыкателя вы званном действием газовой защиты трансформатора
Основные технические данные Максимальная токо вая защита МТЗ М выполнена двухступенчатой в трех фазном исполнении с общей логикой и одним выходным реле для трех фаз Комплект защиты сохраняет работо способность при температуре окружающей среды в пре де'’ах от —40 до 4~40°С
По условиям эксплуатации в части воздействия кли магических факторов внешней среды релейный блок и блок питания защиты соответствуют исполнению V ка тегории 3 а трансформаторы ТВМ — исполнению V ка тегории 1 по ГОСТ 15150 69* и ГОСТ 15543 70*
Устройство МТЗ М предназначено для использования в установках 35—220 кВ и позволяет пронзводнть на стройку ступеней на ток срабатывания в пределах ука занных в табл 1
35
110
220
Г а б ч и ц а 1 Токи срабатывания jMT3-M
Напряжение установки кВ
Тот: срабатывания	А
Ступень I	|	Ступень II
50—1500	25—375
100—3000	50—750
200—6000	100—1500
Выдержка временн второй ступени может быть уста новлена в пределах 0 3 5 с Коэффициент возврата за щиты по каждой ступени равен единице
Защита рассчитана на длительное протекание тока в проводах контролируемого присоединения до 1000 А и допускает воздействие повышенного значения тока до 7 5 15 и 30 кА в течение времени до 1 с соответственно для установок 35 ПО и 220 кВ
21
Разброс по току и времени срабатывания не превы шает соответственно 3 н 5% Время подготовки схемы для реакции на повторный входной сигнал не более 0 5с
Относительная погрешность по току и времени сра батывания при измененни температуры окружающей среды в пределах рабочих температур не более 7 5%
Питание оперативных цепей защиты осуществляется либо от источника постоянного тока напряжением 24 В либо от источника однофазного переменного тока напря жением 100 127 или 220 В При питании от источника переменного тока работоспособность защиты с уставкой по времени до 5 с сохраняется при снижении до нуля напряжения питания в момент к з
Защита имеет встроенное испытательное устройство позволяющее проверять исправность защиты по фазам и ступеням при отключенном и включенном объекте
Габаритные размеры н масса составных элементов устройства МТЗ М приведены в табл 2
Таблица 2 Размеры и масса составных частей МТЗ-М
Составные части	Размеры мм			Масса кг
	Высота	Длина	Ширша	
Релейный блок	250*	255	175	7
Бл(йг питания	250*	255	175	7
Трансформатор ТВМ	595	446	106	14
* Размеры указаны без шпилек крепления
Опыт эксплуатации МТЗ-М К концу 1979 г в эиер госистемах эксплуатировалось более 3000 комплектов МТЗ М Устройства МТЗ М используются для защиты силовых трансформаторов и линии 35—220 кВ в основ ном на подстанциях без выключателей со стороны выс шего напряжения
По данным энергосистем устройства отвечают основ ным техническим требованиям Как положительные ка чества новых устройств защиты энергосистемами отме чаются низкая стоимость используемых магнитных трансформаторов тока широкий диапазон регулировки уставок высокин коэффициент возврата н простота опробования защиты в процессе эксплуатации от встро енного элемента проверки Установка магнитных транс форматоров не требует специальных строительных ра бот
22
Опыт эксплуатации защиты МТЗ М в целом положи тельный однако в процессе эксплуатации устройств за щиты были зарегистрированы отдельные случаи нзлиш них срабатывании и отказов срабатывания защиты в основном в период ее освоения
Анализ данных эиергоснстем показал что основными причинами отказов функционирования защиты были изменение при транспортировке или наладке завод скои настройки пороговых элементов релейного блока нарушение рекомендации по выполнению монтажа соединительных проводов когда связь магнитных транс форматоров тока с релейным блоком выполнялась кабе лем без металлической оболочки
неправильная настройка защиты на заданный ток срабатывания вызванная влиянием тока в проводах про грузочного устройства при настройке
повышение чувствительности пороговых элементов в переходном режиме нарастания напряжения питания при использовании на объектах на которых возможна подача на устройство одновременно оперативного и кон тролируемого тока
Кроме того были зарегистрированы случаи отказа защиты нз за обрыва провода в катушках магннтного трансформатора
Для повышения эксплуатационной надежности защи ты МТЗ М могут быть рекомендованы следующие меро приятия
При вводе защиты в эксплуатацию необходимо про верить напряжение срабатывания пороговых элементов защиты В комплектах защиты изготовленных до 1 ян варя 1974 г напряжение срабатывания пороговых эле ментов должно быть равно 1 В (постоянный ток или амплитудное значение переменного тока) Прн проверке напряжение подается поочередно на выводы 10 30 10 32 10 33 10 34 10 35 и 10 36 при этом ручки настронки уставок по току должны быть в положении нанболыпя чувствительности ручка «Точно» в положении 0 ручка «Грубо» в положении 1 При отклонении величины сра батывания порогового элемента от заданной подстройка производится резистором R9 (см рис 5)
В комплектах защиты изготовленных после 1 января 1974 г напряжение срабатывания пороговых элементов должно быть равным 3 В При проверке напряжение по очередно подается иа выводы 10 35 н 10 30 а регулнров
23
ка срабатывания пороговых элементов производится тем же резистором
При Монта? е устройств защиты связь трансформато ров тока с релейным блоком следует осуществлять кабе лем с металлической оболочкой в соответствии с реко мендацнями заводской инструкции
При насгроике устройств защиты на заданный ток срабатывания с использованием погрузочного устройства для повышения точности настройки провода погрузоiho го устройства должны быть расположены по возможно сти на большем расстоянии от магнитных трансформа торов тока
При использовании устроис в защиты на объектах где возможна одновременная подача на устройство за щиты оперативного и контролируемого тока в блок пи тания устройства целесообразно включить реле снимаю щее питание с релейного блока при напряжении питания ниже номинального значения В качестве такого реле может быть использовано РЭС 10 обмотка которого под ключается параллельно стабилитрону V5 или V6 блока питания а замыкающий контакт — в разрыв провода схемы подсоединяемого к выводу 8 В блоках питания устройств защиты выпускаемых с 1976 г указанные нз менения вносятся заводом изготовителем
Выполнение приведенных рекомендации обеспечивает надежную работу защиты МТЗ М
Передвижной комплект МТЗ-М Используемые в устройстве МТЗ М магнитные трансформаторы тока не требуют специальной конструкции для установки что позволяет выполнить простым передвижной комплект МТЗ М Передвижные комплекты могут использоваться для защиты присоединении 35—220 кВ при выводе из действия по разным обстоятельс вам собственных устройств защиты этих присоединении например в свя зи с реконструкцией проверкой и т д
Схема передвижного комплекта МТЗ М используе мого в Одессаэнерго содержит три магнитных транс форматора типа ТВМ релейный блок блок питания промежуточное и указательное реле Соединение этих элементов выполняется по схеме аналогичной представ лепной па pi с 9 Кроме того передвижной комплект со тержит зарядное устройство УЗ 401 и блоки конденса торов с конденсаторами емкостью 80 мкФ обеспечиваю 24
щие питание электромагнита комм тационного аппа рата
При вводе передвижного комплекта напряжеьие с за щищаемого присоединения снимается лишь на время установки трансформаторов ТВМ остальные работы мо гут производиться при включенном присоедин°нии Уставкн по времени н току срабатывания могут быть выставлены заранее причем уставки по току срабаты вания могут устанавливаться по шкале отградуирован нои с учетом конкретных расстоянии между трансформа торами ТВМ и проводами установки
Комплект защиты МТЗ М может быть использован в качестве токовой защиты нулевой последовательности в установках 110 220 кВ Для получения фильтра токов нулевой последовательности к магнитным ТТ подключа ется корректор [5] в виде трех потенциометров R1—R3 (рис 10) При этом напряжение на входе (выводы 9 10)
Рис 10 Схема фильтра тосов нулевой последовательности
релейного блока Б1 получается как геометрическая сум ма составляющих i апряженин пропорциональных кон тролируемым токам Выравнивание коэффициентов про порциональности между токами в контролируемых про водах н обусловленными этими токами составляющими напряжении на входе релейного блока производится по тенциометрами при нормальной нагрузке контрочируе Меи установи! либо при токах от прогрузо шого устрой ства подключаемого поочередно к разным фазам После настройки небаланс rai ого фильтра не превышает 1%
Защита МТЗ М с небольшими изменениями в cve ie может б 1ть использована в ка (естве быстродепсгвую щей [увствителыюи зашиты трансформатора [7]
Функциональная схема ускоренной гоковои ащиты трансформатора с использованием комплекта МТЗ М 25
приведена на рис И Схема содержит магнитные транс форматоры ТВМ Т1—ТЗ пусковые органы Р1—Р8, со держащие элементы регулировки уставок н релейные элементы, элементы ИЛИ И1—И4, преобразователи П1—П2, элементы времени 31—В2 и усилнтель У
При повреждении в зоне, ограниченной трансформа торами ТВМ Т1—ТЗ и трансформаторами тока Т4—Т5 (точка К/), и токе повреждения, достаточном для сра батывания релейных элементов Р4—Р6, последние сра батывают н подают сигнал на элемент И2 Сигнал с эле мента И2 через преобразователь П2 поступает на эле мент времени В1, выходной сигнал которого может по явиться без выдержки времени только в том случае если нет запрещающего снгнала от элемента И4, н с вы держкой времени, если есть запрещающий сигнал от элемента И4 Так как при повреждении в точке К1 ре лейные элементы Р7 и Р8 не срабатывают то на выходе элемента И4 сигнал отсутствует В этом случае на вы ходе элемента 31 сигнал появляется без выдержки вре менн и действует на включение короткозамыкателя КЗ и на отключенне выключателя 1В
Уставка релейных элементов Р1—РЗ выбнрается с учетом отстройки от токов к з при повреждении за трансформатором, поэтому эти элементы срабатывают
Рис 11 Функциональная схема защиты МТЗ М с ускорением
26
только при повреждении на стороне высокого напряже ния трансформатора Релейные элементы Р4—Р6 будут срабатывать н при повреждении за выключателем /В (точка К 2) Однако при повреждении за выключателем 1В одновременно сработают и элементы Р7—Р8, Koto рые подадут запрещающий сигнал и поэтому сигнал иа выходе элемента 31 появится с выдержкой времени на ступень большей, чем выдержка времени элемента 32 Таким образом, при повреждении в точке К2 защита действует лишь на отключение выключателя 1В на сто роне низкого напряжения трансформатора
Если же выключатель 1В не отключится нлн откажет элемент В2 защиты стороны низкого напряжения транс форматора, то сработает защита на стороне высокого напряжения с выдержкон времени элемента В1 н подаст импульс на включение короткозамыкателя КЗ В случае повреждения в точке К2 н отказе элементов Р7—Р8, И4 защита на стороне высокого напряжения трансформато ра без выдержки времени подаст импульс на включение короткозамыкателя, т е в этом случае осуществляется практически мгновенное резервирование отказа защиты Рекомендации по изменению схемы релейного элемента для ускоренной токовой защиты трансформатора с использованием комплекта МТЗ М приведены в [7]
Как уже отмечалось в § 1, магнитные трансформато ры ТВМ слабо трансформируют апериодические токи При наличии же конденсатора в цепи обмотки ТВМ по следний практически не трансформирует апериодические токи, затухающие с относительно малыми постоянными времени При этом амплитуда броска тока в цепи релей ного элемента оказывается уменьшенной примерно в 2 раза по сравнению с броском тока в цепи элемента за щиты с обычными трансформаторами тока При исполь зованни ТВМ защита с током срабатывания около 1 5 номинального тока трансформатора оказывается надеж но отстроенной от броска тока намагничивания в момент включения трансформатора
3.	УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ТЗК
Комплектное хстройство максимальной токовой за щиты ТЗК имеет две модификации
Устройство защиты ТЗК 1 предназначено для защиты линий с односторонним питанием и силовых трансфор маторов 35—220 кВ Так же как и устройство МТЗ М,
27
защиту ТЗК-1 рекомендуется ИсИользойать ДЛя заЩйтЫ присоединений, не имеющих ТТ.
Устройство защиты ТЗК-2 содержит блок промежуточных трансформаторов и предназначено для защиты присоединении 6—220 кВ при наличии ТТ
Устройство защиты ТЗК-1
Устройство ТЗК-1 выполнено по логической схеме, соответствующей трехфазной трехступенчатой максимальной токовой защите.
.Схема защиты [8] (рис. 12) содержит магнитные трансформаторы тока ТВМ Т1—ТЗ, элементы предварительной регулировкн сигнала ТВМ ПР1-- ПРЗ, элементы регулировки уставок У1—УЗ, релейные элементы Р1— Рб, элементы выдержки времени Bi—ВЗ, элементы ИЛИ И1—ИЗ, элементы сигнализации С1—СЗ и выходные релейные элементы Р4—Р5.
Вторая и третья ступени защиты могут воздействовать на любой нз выходных релейных элементов. Элемент выдержки времени В1 используется для введения задержки на срабатывание первой ступени защиты.
Защита работает следующим образом. При повреждении защищаемой установки, сопровождающемся возрастанием тока до значения уставок релейных элементов, срабатывают один, два илн все трн релейных элемента. Релейный элемент воздействует на свой элемент времени, и последний по истечении заданной выдержки времени обеспечивает срабатывание соответствующего выходного реле и элемента сигнализации.
Элементы защиты и их взаимодействие. Устройство ТЗК-1 в основном выполнено на элементах, используе-
Рис 12 Структурная схема защиты ТЗК-1
28
мЫх в устройстве МТЗ-М, в схеме устройства использованы те же трансформаторы ТВМ, усилитель, элементы сигнализации н элементы ИЛИ
Однако в схеме устройства ТЗК использованы и принципиально новые схемы включения элементов на-стройкн и релейных элементов, по-новому выполнены элемент времени и блок пнтання
Входная часть устройства (рис. 13) содержит трансформатор тока Т, логический элемент ИЛИ, релейный элемент, блокнровки релейного элемента и элемент согласования трансформатора тока с релейным элементом. Последний состоит нз порогового элемента и импульсно-потенциального преобразователя
Рис 13 Принципиальная схема входной части защиты ТЗК 1
Пороговый элемент содержит транзисторы VII—V13, включенные по схеме триггера с коллекторно-базовой положительной обратной связью, осуществляемой диодом V12 и резисторами R16—R18 Пороговый элемент содержит, кроме того, днод V10, ограничнвающнй напряжение на переходе база — эмнттер транзистора VI1, резистор R13, ограничивающий ток смещения транзистора VII при максимальной уставке тока срабатывания, делитель напряжения на резисторах R10—R12 и диодах V8—V9, обеспечнвающнй настройку порогового элемента на заданный ток срабатывания. Дноды V8—V9 и резистор R12 стабилизируют ток смещения транзистора VII и соответственно ток срабатывания устройства при изменении температуры окружающей среды 4—1010	29
Для защиты порогового элемента от влияния элек громагнитных помех используются конденсаторы СЗ—С4
Цепь тока смещения транзистора V13 подключена через элемент блокировки содержащий транзистор V7 стабилитрон V3 конденсатор С2 н резисторы R6—R8 Эмнттерно коллекторный переход транзистора V7 под ключей к контактам К/ и R2 выходных реле устройства
Импульсно потенциальный преобразователь содер жит транзисторы V14—V15 конденсатор С5 и резисторы R21-R23
Трансформатор тока Т подключен ко входу порого вого элемента через конденсатор С1 резисторы R1—R2 диод ыи логи [ескии элемент ИЛИ (диоды V4—V6) и резисторы R14—R15 Для согласования трансформатора Т с пороговым элементом схема содержит резисторы R3—R5 Обмотка трансформатора Т конденсатор С1 и резисторы Rl R2 R5 образуют колебательный контур с резонансной частотой 50 Гц Резисторы R1 и R5 обес печивают заданную добротность колебательного конту ра при этом достигается ослабление влияния высших гармонических составляющих во входном сигнале и по лучение заданного быстродействия устройства Резистор R2 используется для предварительной регулировкн сиг нала получаемого от трансформатора Т Параллельно RC цепи контура включен ограничитель напряжения выполненный на опорных диодах VI и V2
В цепь обмотки трансформатора Т включены кон такты кнопочного переключателя S1 обеспечивающие подачу снгнала в схему защиты от вспомогательного ис точника напряжения Z?2 для осуществления периодиче скои проверки работоспособности устройства в процесс*1 эксплуатации
Схема работает следующим образом
В исходном положении устройства транзистор V7 элемента блокировки открыт током проходящим от шин ки с нулевым потенциалом через резистор R7 стабили трон V3 и переход база эмиттер Транзисторы VII и V15 при этом также открыты а транзисторы V13—V14 закрыты Уставка по току срабатывания определена ре зистором плавной настройки R10 и положением пере мычки между выводами 1 2 или 1 3 определяющим сту пенчатую настройку Таким образом уставка по току срабатывания устройства задается током проходящим 30
через переход эмиттер — база транзистора VII и вход ным сопротивлением порогового элемента
Ток подаваемый на вход порогового элемента про порционален напряжению создаваемому на резисторах R5 и R4 током циркулирующим в колебательном кон туре
Прн к з когда контролируемый ток равен нли пре вышает ток срабатывания защиты входной ток порого вого элемента превышает ток смещения транзистора VI1 Последний закрывается при этом открывается транзистор V13 за счет тока проходящего через резистор R19 Электрический потенциал с резистора R22 переда ется 1ерез диод V12 на резисторы R16—R18 При этом снижается значение тока смещения транзистора VII что обеспечивает полу 1ение значения коэффициента возвра та порогового элемента ниже единицы но больше 0 5 Пороговый элемент срабатывает с частотой контроли руемого сигнала при врех видах повреждения в том чнс ле и прн трехфазных к з Срабатывание порогового эле мента осуществляется от сигналов всех фаз что обеспе чивает получение коэффициента возврат*3 по току рав ного единице
29 5 В—
23 в
VZ6
m[L
Z7
V25
ПО
VZ4
V19
R3Z
VZO
R37




103-
06В-оз^±
Ри 14 Принципиальная схема выходной части защиты ТЗК 1
31
При срабатывании порогового элемента на резисто pax R21—R22 появляется прямоугольный импульс, открывающий транзистор V14 При этом через коллектор но эмиттерныи переход транзистора V14 разряжается конденсатор С5, транзнстор V15 закрывается Сигнал с транзистора V15 пускового органа поступает на вход элемента времени
При снижении входного тока до уровня тока возврата порогового элемента последний возвращается в исходное состояние Конденсатор С5 начинает перезаряжаться током, проходящим через резистор R23, однако до исходного состояния перезарядиться не успевает, так как снова срабатывает пороговый элемент, и процесс повто ряется Транзистор V15 остается закрытым
Схема выходной части устройства (рис 14) содержит элемент времени, усилитель, элемент сигнализации н вы ходные реле Элемент времени содержит триггер Шмитта на транзисторах V16—V17, усилитель напряжепня на резисторах R33—R35 и транзисторах VJ3, V20 и V24, времязадающую 7?С-цепь на резисторах R24, R25 и конденсаторе С6
Элемент сигнализации содержит двухпозиционное ре ле с магнитной памятью КЗ, кнопки вызова S4 и возврата сигнализации S3, инднкаторную лампу Л и элемент блокировки, выполненный на транзисторах V26—V27
Выходными элементами устройства являются реле К1 и К2, контакты которых подключены к внешним выводам устройства
В исходном состоянии устройства конденсатор С6 элемента времени разряжен через выходной транзистор пускового органа Транзистор V16 закрыт, так как к его затвору подан отрицательный потенциал, а к истоку — положительный Разность потенциалов между затвором н истоком равна падению напряжения на резисторах R30, R34 и R33 Эта разность потенциалов задается резисторами R34 и R33 при настройке ступени на задан ную уставку времени срабатывания Резистором R34 выставляется время срабатывания ступени прн ускоренном срабатывании Транзисторы V17 и V19 в исходном состоянии открыты, а транзисторы V20 и V24 закрыты Обмотки выходных реле и реле элемента сигнализации обесточены Транзисторы V26 и V27 закрыты, индикаторная лампа Л не горит
При срабатывании пускового органа конденсатор С6 начинает заряжаться током, проходящим через резисто-32
ры R24 и R25 Когда на затворе транзистора V16 потен циал сравняется с потенциалом на истоке, переход сток - исток транзистора открывается Положительный потенциал на резнсторе R29 подается к эмнттеру транзи стора V17, а отрицательный — к его базе Транзисторы V17 и V19 закрываются, а транзисторы V20 и V24 открываются Срабатывает выходное реле К1 или К2 в зависимости от положения перемычки между выводами 9 11 и 10-11 и двухпозицнонное реле с магнитной памятью КЗ
При нажатни на кнопку вызова сигнализации S4 за горается индикаторная лампа Л и открываются транзисторы V26—V27 Переход эмиттер — коллектор транзистора V26 выводит кнопку S4, поэтому при ее отпускании лампа продолжает гореть При нажатии на кнопку возврата сигнализации S3 лампа гаснет, а реле КЗ возвращается в исходное состояние, размыкая при этом контакт КЗ, 1 При размыкании последнего после заряда конденсатора С9 закрываются транзисторы V26 н V27
При проверке работоспособности устройства от кноп кн опробования схема работает аналогично описанному выше, за исключением того, что выходные реле К1 и К2 ие срабатывают Для проверки работоспособности устройства с действием выходных реле устанавливается накладка (перемычка) между выводами 6 и 7
Ускорение срабатывания ступени устройства осуществляется установкой накладки (перемычки) между выводами 4 и 5
2208
-2^58
R3 R13
Рис 15 Принципиальная схема бчока питания защиты ТЗК-1
3d
Выходные части других ступеней защиты выполнены аналогично
Принципиальная схема блока питания (рис 15) со держит снловой трансформатор Т выпрямитель иа дио дах VI—V4 используемый для заряда внешней конден саторной батареи до напряжения 400 В, резистор R1 для ограничения броска тока заряда конденсаторной бата реи два компенсационных стабилизатора напряжения входной на транзисторах V9—VII и выходной на тран зисторах V17—V20 конденсатор СЗ используемый для автономного питания логической схемы устройства при исчезновении оперативного напряження питания, разде лительный диод V14 предотвращающий разряд коидеи сатора СЗ через входные цепи блока, элемент защиты транзисторов VII и V18 от тока перегрузки выполнен ный на транзисторе V16, выпрямитель на диодах V5—V8 для питания компенсационных стабилизаторов, сглажи вающие конденсаторы С1 С2 С5 Диод V21 использу ется для повышения точности стабилизации выходного напряження при изменении температуры окружающей среды и обеспечивает напряжение смещения для логи ческой схемы устройства
В отличие от блока питания устройства МТЗ М (см рис 8) блок питания устройства ТЗК 1 содержит допол нительно выпрямитель для заряда внешней конденсатор ной батареи элемент защиты регулирующих транзисто ров от перегрузки В блоке использован компенсацион ный стабилизатор что позволяет уменьшить емкость конденсатора СЗ за счет уменьшения колебания напря жения на конденсаторе
Рис 16 Схема соединении элементов защиты ТЗК 1
34
Для подключения блока питания к источнику опера тивного напряжения 100 или 127 В провод, подходящий к выводу 4 трансформатора переключается соответст венно к выводам 2 и 3
Конструкция и монтаж элементов защиты В ком плект защиты ТЗК 1 входят трн магнитных трансформа тора Т1—ТЗ релейный блок БР и блок питания БП (рнс 16)
В релейном блоке размещены измерительная и логи ческая части защиты Блок питания обеспечивает пита нне элементов релейного блока и исполнительного орга на а также позволяет осуществить заряд конденсатора С, нспользуемого для управлення электромагнитом К1 коммутационного аппарата
В исходном состоянии конденсатор С заряжен до на пряжения 400 В, контакт К2 замкнут а контакты вы ходного реле устройства, подключенные к выводам 35 и 36 блока БР устройства, разомкнуты
При срабатыванин устройства защиты конденсатор С разряжается через контакты выходного реле на электро магнит К/, который обеспечивает отключение выключи теля S
Установка и размещение трансформаторов ТВМ про нзводятся так же, как и прн использовании в схеме за щнты МТЗ М
Основные технические данные Макснмальная токо вая защита ТЗК 1 выполнена трехступенчатой в трех фазном нсполненин с общей логикой н двумя выходными реле Комплект защиты сохраняет работоспособность при температуре окружающей среды в пределах от —40 до 4-50°С
Устройство предназначено для использования в уста новках 35-220 кВ н позволяет производить настройку ступеней на ток срабатывания в пределах указанных в табл 3
Табчица 3 Ток срабатывания устройства ТЗК-1
Напряжение установки кВ	Той срабатывания А		
	Ступень I	Ступень II	Ступень III
35	100—3000	100—3000	25—600
110	200—6000	200—6000	50—1200
220	400—12 000	400—12 000	100—2400
35
Питание осуществляется от источника однофазного переменного напряжения частотой 50 Гц с номинальными значениями 100, 127, 220 В
Мощность, потребляемая от источника оперативного напряжения в установившемся режиме, не превышает 25 В-А
Устройство обеспечивает возможность плавной настройки времени срабатывания второй ступени в пределах от 0,4 до 2 с и третьей ступени от 0,5 до 6 с
Собственное время срабатывания первой ступени устройства при токе 1,2 /Ср не превышает 0,08 с, возможно введение дополнительной задержки срабатывания первой ступени в пределах от 0,06 до 0,07 с
Коэффициент возврата по току не менее 0,99
Устройство содержит выпрямительный элемент для заряда внешней конденсаторной батареи емкостью 240 мкФ до напряжения не менее 400 В Время заряда конденсаторной батареи до напряжения 320 В не более 0,3 с
Время готовности устройства к повторному действию после размыкания замыкающих контактов выходных реле не более 0,3 с
Устройство сохраняет работоспособность в течение 6 с с момента исчезновения оперативного напряжения питания, обеспечивая после этого срабатывание и удержание выходного реле на время не менее 0,3 с
В устройстве предусмотрена местная вызывная световая сигнализация срабатывания каждой ступени и действия выходного реле Каждый элемент сигнализации имеет контактный выход
Для периодической проверки исправности устройства в процессе эксплуатации служат встроенные элементы проверки
В устройстве предусмотрена возможность раздельной блокировки действия второй и третьей ступеней при раз мыкании контакта внешнего пускового органа мини мального напряжения, а также возможность раздельно го или совместного автоматического ускорения срабатывания второй и третьей ступеней до 0,2 и 0,5 с
Относительная погрешность по току и времени сраба тывания при изменении температуры окружающей сре ды в пределах рабочего диапазона не превышает ±5%
Габаритные размеры и масса составных частей устройства ТЗК 1 такие же, как н у защиты МТЗ-М 36
Для защиты присоединений, имеющих трансформаторы тока, используется модификация устройства ТЗК-2 с блоком промежуточных трансформаторов
Устройство защиты ТЗК-2
Структурная схема устройства ТЗК-2 соогветствует схеме устройства ТЗК 1, но вместо магнитных трансфор маторов тока содержит промежуточные трансформаторы, расположенные в релейном блоке Кроме того, устрой ство ТЗК-2 отличается блоком питания
Схема блока питания защиты ТЗК-2 (рнс 17) содержит силовой трансформатор Т1, первичная обмотка ко торого подключена к источнику оперативного напряжения переменного тока 100, 127 или 220 В (аналогично устройству ТЗК-1), три промежуточных трансформатора тока Т2—Т4, три выпрямителя на диодах V9—V20, огра ничнтель напряжения с использованием стабилитрона V22 и разделительный диод V21 Первичная обмотка каждого из промежуточных трансформаторов Т2—Т4 включена последовательно с соответствующей первичной обмоткой промежуточного трансформатора блока БР и вторичной обмоткон трансформатора тока Компенсаци онный стабилизатор Е с элементами защиты от пере грузки выполнен аналогично выходному компенсацион ному стабилизатору блока БП устройства ТЗК 1 Конденсатор С предназначен для исключения снижения на-
Рис 17 Принципиальная схема блока питания защиты ТЗК 2
37
пряжения на выходе блока БП в переходный режим по нижения напряжения и возрастания тока В отличие от блока питания устройства ТЗК 1 емкость этого конден сатора значительно меньше
Рис 18 Схема соединений элементов защиты ТЗК 2
На схеме подключения устройства ТЗК 2 (рис 18) изображены блок питания БП релейный блок БР трансформаторы тока Т1 и Т2, трансформатор напряже ния ТЗ электромагниты отключения Э1 и Э2 промежу точные реле Л7 и К2
При к з на контролируемом присоединении устрой ство ТЗК 2 срабатывает, при этом замыкается контакт выходного реле подключенный к выводам 35 36 блока БР К промежуточным реле подается напряжение, реле срабатывают и вводят электромагниты отключения Э1 и Э2 При протекании через электромагниты отключения вторичного тока трансформаторов Т2 ТЗ выключатель S отключается
Основные технические данные Максимальная токо вая защита ТЗК 2 выполнена трехступенчатой в трех фазном исполнении
Устройство предназначено для использования в уста новках 6—220 кВ и позволяет производить настройку на ток срабатывания первой второй и третьей ступеней со ответственно в пределах 5—200 5—200 и 1—40 А 38
Питание устройства осуществляется от источника пе ременного однофазного напряжения 100 127 220 В и от трансформаторов тока со вторичным током не менее 5 А
Мощность потребляемая устройством от источника оперативного напряжения в установившемся режиме, не превышает 25 В А, а от источника тока при вторичном токе 5 А — не более 10 В А на фазу
Устройство сохраняет работоспособность после воз действия вторичным током до 200 А в течение 1 с и при длительном воздействии вторичным током 6 А
4.	УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ТЗД
Принцип действия В устройстве защиты ТЗД с дис кретной формой входной информации использованы в качестве первичных преобразователей тока дискретные измерительные трансформаторы ТВД
Тра'сформаторы ТВД содержат [1 9 10] магнит ные трансформаторы тока ТВМ и аналоге дискретные преобразователи (АДП) Преобразователь АДП преоб разует аналоговый выходной сигнал ТВМ в дискретный сигнал н одновременно усиливает его
Мощность выходного дискретного сигнала ТВД прак тически не зависит от значения контролируемой вели чины, что позволяет обеспечить достаточную для пита ния устройства защиты мощность сигнала при относи тельно малом усилении
Дискретные трансформаторы тока могут успешно применяться в схемах различных устройств защиты и автоматики При этом в качестве выходного сигнала могут использоваться как время импульсные так и чис ло импульсные сигналы
Время импульсные сигналы представляют собой пря моугольные импульсы длительность которых зависит от контролируемой величины например от действующего значения тока, а один из фронтов импульса отображает фазу тока Измерительное реле тока при время импульс ных сигналах строится на основе реле времени сраба тывающего при длительности выходного сигнала ТВД равной нли большей заданной уставки
Число импульсные сигналы представляют собой по следовательность импульсов количество которых зави сит от контролируемой величины При число импульсных сигналах реле тока строится на базе счетчика импуль
39
сов и срабатывает при числе импульсов равном иЛв большем заданного
На рис 19 представлена структурная схема разрабо тайной МЭИ и Союзтехэнерго максимальной токовой за щиты с питанием от дискретных трансформаторов тока [10] Схема содержит магнитный трансформатор тока Т элемент ИЛИ число импульсный преобразователь ИП, полярный дискриминатор ПД усилитель У распре делитель импульсов РИ блок индикации БИ переклю чатели П\ — Пп счетчики импульсов Ci — Сп и логиче ские элементы ЗАПРЕТ 31 — Эп
Рис 19 Структурная схема токовой защиты с питанием от транс форматора ТВД
Напряжение U\ пропорциональное контролируемому току /1 с выхода магнитного трансформатора тока Т через элемент ИЛИ поступает на входы число импульс ного преобразователя ИП и полярного дискриминато ра ПД
Полярный дискриминатор воспроизводит моменты перехода кривой напряжения 1Д через нулевое значение и управляет работой число импульсного преобразовате ля Основным элементом полярного дискриминатора яв ляется импульсный преобразователь В момент перехода напряжения [Д терез нулевое значение на выходе им пульсного преобразователя вырабатывается импульс 40
который и осуществляет запуск число имИулЬсйоГо Пре образователя ИП Преобразователь ИП осуществляет преобразование напряжения V\ в пропорциональное ве чнчине напряжения число импульсов N (рис 20)
Серия импульсов N через усилитель У поступает на вход распределителя импульсов РИ счегно матричного типа на выходах которого по мере поступления каждой серии импульсов последовательно появляются сигналы соответствующие токам срабатывания отдельных ступе ней защиты
Рис 20 Временная диаграмма число импульсного преобразователя U — напряжение на входе преобразователя U2 — напряжение на выходе по л яр но го дискриминатора # — импульсы на выходе преобразователя
Таким образом для ступеней защиты 1 2 п (см рис 19) с выхода распределителя импульсов выдаются сигналы соответственно через серии импульсов Ni Nz
Nn Эти сигналы поступают на входы блока индика цин БИ где фиксируется информация о зна 1ении тока / Кроме того если переключатель Пг ступени i находится в положении 1 сигналы с i го выхода блока индикации подводятся ко входу счетчика импульсов Сг который прибавляя за период по импульсу отсчитывает выдерж ку времени i и ступени защиты Если контролируемый ток превышает ток уставки в те юние заданного количе ства периодов определяющего выдержку времени i й ступени то счет шк Ct выдает в выходную цепь сигнал на выходной орган защиты Р При этом заданное коли 1ество периодов не зависит от тока / а устанавливается с помощью ввода В и отсчитывается с высокой точно стью
41
Если же i ю ступень защиты требуется выполнить с зависимой от тока характеристикой выдержки време ни, то переключатель Пг переводится в положение 2 В этом случае на вход счетчика импульсов С поступают импульсы через усилитель У непосредственно с выхода число импульсного преобразователя Время заполнения счетчика С при этом оказывается обратно пропорцио нальным числу поступающих импульсов N, т е харак теристика выдержки времени поту чается зависимой от значения контролируемого тока
Сброс счетчиков импульсов Ci—Сп осуществляется сигналами полярного дискриминатора ПД через эле меиты ЗАПРЕТ Э{—Эп, для которых импульсы с выхо да распределителя импульсов являются запрещающими Полярный дискриминатор в начале каждого полуперио да возвращает в исходное состояние распределитель им пульсов и блок индикации
Основные технические данные Устройство защиты типа ТЗД выполняется по логической схеме трехступен чатой максимальной токовой защиты с общей логикой и одним выходным реле
Устройство предназначено для использования в сетях 35 кВ в качестве защиты от междуфазных к з и в сетях 110 220 кВ в качестве защиты от всех видов к з
Устройство позволяет производить настройку на ток срабатывания в пределах указанных в табл 4
Таблица 4 Токи срабатывания устройства ТЗД
Напряжение установки кВ	Ток срабатывания А		
	Ступень I	Ступень II	Ступень III
35	60—1500	40—500	25—300
110	120—3000	80—1001)	50—600
220	240—6000	160—2000	100—1200
Время срабатывания второй ступени может быть ус тановлепо в пределах 0,3—5 с и третьей ступени—в пре делах 0 5—8 с
Устройство ТЗД содержит следующие блоки блок дискретных трансформаторов тока в виде трех транс форматоров типа ТВД, блок реле тока времени и управ ления блок реле направления мощности блок питания блок фиксации тока
В комплекте с блоком реле направления мощности устройство ТЗД используется в качестве направленной токовой защиты Фиксатор тока обеспечивает фиксацию тока повреждения в пределах диапазона уставок по то ку срабатывания при кратности измерения до 60
Устройство сохраняет работоспособность при темпе ратуре окружающей среды от 40 до —|-50°С
Питание устройства осуществляется от источника пе ременного напряжения 100, 127 и 220 В
Устройство содержит индивидуальную вызывную сиг нализацию о срабатывании каждой ступени и выходного реле Предусмотрена возможность периодической про верки от встроенных элементов проверки
Разброс по току срабатывания не превышает ±3% по времени срабатывания ±5%
5.	ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ МТЗ-М И ТЗК
При новом включении устройств защиты МТЗ М и ТЗК выполняются следующие работы подготовительные, внешний осмотр, внутренний осмотр, чистка и проверка механической части аппаратуры, измерение сопротивления и испытание изоляции за щиты,
проверка электрических характеристик
монтаж устройства защиты,
измерение сопротивления и испытание изоляции в полной схеме
проверка взаимодействия элементов защиты комплексная проверка устройства защиты, проверка устройства рабочим током и напряжением подготовка устройства защиты к включению
При проведении подготовительных работ следует под готовить необходимую документацию — заводскую док> ментацию уставкн защиты подготовить испытательные устройства, измерительные приборы и инструменты
При внешнем осмотре следует проверить выполнение требований ПУЭ, ПТЭ и других директивных материалов к конструкции устройства защиты и его узлов, убедить ся в комплектности поставки защиты, отсутствии внеш них повреждений проверить качество окраски элемен
43
тов устройства, надежность крепления аппаратуры, со стояние монтажа проводов и контактов соединений на рядах зажимов
При внутреннем осмотре следует проверить наличие и целость деталей, надежность паек, очистить от пыли и посторонних предметов, проверить механические харак теристики аппаратуры
Измерение сопротивления изоляции следует производить мегаомметром 500 В Сопротивление изоляции измеряется между электрически несвязанными цепями на внешних выводах релейного блока и блока питания, а также между этими цепями и выводом для провода заземления
В релейном блоке устройства МТЗ-М выпуска до 1974 г при измерении сопротивления изоляции и проверке ее электрической прочности отсоединяется провод заземления шасси от вывода 10
Электрические цепи, разделенные элементами элек трической схемы (контактами, конденсаторами, резисторами и т д), считаются электрически связанными
Испытание изоляции на электрическую прочность производится с помощью испытательной установки пере мениым напряжением 2000 В Проверяется электриче екая прочность изоляции цепей, в которых измеряется сопротивление изоляции Следует иметь в виду, что испытательное напряжение не одинаково для различных цепей Между электрической цепью, подключаемой к источнику переменного оперативного напряжения, и электрическими цепями, подключаемыми к вторичным о^ моткам трансформаторов тока, за исключением ТВ? электрическая прочность изоляции проверяется переме ным напряжением 2000 В тока между собой и относ тельно других цепей, а также между этими цепями шасси блоков
Между остальными электрически несвязанными цеп ми, а также между этими цепями и шасси блоков элеь трическая прочность изоляции проверяется испытатель ным напряжением 500 В
Проверка электрических характеристик Перед про верной xapaiтеристик следует установить шунтируютцш резистор нхжной величины в релейном блоке в зависи мости от величины тока срабатывания и электромагниты исполнительного органа Установка нужного резистора производится путем пайки перемычки между лепестками 1 2 или 1-3 в релейном блоке 44
До проверки характеристик следует провести опробование работы элементов устройства защиты от кнопок «Проверка» Поочередно нажимая на эти кнопки, следует убедиться, что от каждой из них срабатывают выходное и указательное реле первой и второй ступеней Убедившись, что каждая ступень действует, надо нажать и отпустить кнопку «Вызов», при этом должны загореться лампы «Ступень I», «Ступень II» и «Защиты», сигнализирующие о срабатывании соответственно первой, второй ступеней и выходного реле устройства Затем кратковременно нажимается кнопка «Возврат», при этом лампочки должны погаснуть
Потребляемая устройством мощность измеряется до* и после срабатывания защиты Перед измерением потребляемой устройством мощности следует проверить выходное напряжение блока питания и напряжение на накопительной конденсаторной батарее при изменении напряжения питания в пределах от минус 20 до плюс 10% относительно значений 100, 127, 220 В Эти напряжения должны быть равны соответственно 24 и 40 В. Если выходное напряжение блока питания или напряжение на накопительной конденсаторной батарее не равны указанным выше значениям, то их следует выставить резисторами R7 и R15
Устройства защиты не рекомендуется держать продолжительное время (более 1 мин) в сработанном состоянии и при входном токе, превышающем уставку срабатывания, чтобы не допустить перегрев дистанционных переключателей элементов сигнализации
Рис 21 Схема проверки диапазо на уставок по току срабатывания МТЗ и ТЗК
БР — релейный блок защиты R — рео стат сопротивлением 100—200 Ом V — вотьтметр с пределами измерения от О до 150 В ИН — источник переменного напряжения
При проверке диапазона по току срабатывания стройств МТЗ М и ТЗК (рис 21) релейный блок БР поочередно подключается к входным зажимам, к источнику напряжения ИН^ соответствующим входным токовым цепям фаз А, В и С
45-
Ручки настройки уставок по току устанавливаются поочередно в крайние положения при этом вольтметром измеряются значения напряжении при которых защита срабатывает и определяется кратность напряжении Для второй ступени эта кратность должна быть не менее 15 а для первой не менее 30 При проверке следует пооче редно выводить из действия либо вторую либо первую ступень
Проверка диапазона уставок по времени срабатыва ния второй (и третьей для ТЗК) ступени устройства про изводится следующим образом Выводятся из действия первая ступень и ускорение второй ступени В цепь ТВМ включается один из разомкнутых полюсов двухполюс ного переключателя а другой включается в цепь запуска электросекундомера например типа ПВ 53Л Разомкну тыи контакт выходного реле подключается последова тельно в цепь электросекундомера для его отключения Устанавливается входное напряжение достаточное для срабатывания соответствующей ступени Включается пе реключатель При этом запускается реле времени устройства и электромиллисекундомер По истечении вы держки времени сработает выходное реле и своим кон тактом отключит электросекундомер Он покажет устав ку по времени срабатывания проверяемой ступени Уста навливая элементы настройки времени срабатывания ступени в крайние положения можно определить диапа зон изменения выдержек времени ступеней
При настройке устройства по току срабатывания еле дует проверить правильность заводской настройки ре леиных элементов (пороговых органов)
Пороговые органы устройств МТЗ М изготовленных до 1974 г должны быть настроены на срабатывание при амплитудном переменном или постоянном напряжении 1 В а пороговые органь устройств МТЗ М изготовлен ные позже (с января 1974 г ) а также устройства ТЗК настраиваются на срабатывание при амплитудном пере менном или постоянном напряжении 3 В Настраивают ся пороговые органы резистором R9 (см рис 5) при этом измерительные приборы подключаются к специа /ь ным внешним выводам расположенным на основании блока релейного устройства
Монтаж устройств защиты Релейный блок блок пи тания промежуточное и указательное реле защиты мо гут устанавливаться в шкафу наружной установки или 46
в релейном зале подстанции Для южных районов СССР шкафы наружной установки рекомендуется защищать от прямой солнечной радиации и красить в белый цвет
Блоки и реле входящие в комплект устройства име ют в соответствии с заказом передний или задний вид присоединения Рабочее положение блока питания и бло ка релейного устройства МТЗ М и ТЗК может быть лю бым Длина шпилек крепления блоков рассчитана на толщину панелей до 30 мм
Трансформаторы тока ТВМ устройств МТЗ М и ТЗК устанавливаются на конструкции отделителя разъеди нителя или на специальной конструкции Магнитопровод трансформатора соединяется с основной конструкцией при помощи кронштейнов входящих в комплект постав ки Выводы трансформаторов тока для подсоединения проводов должны быть расположены в сторону проти воположную конструкции
Электрическая связь трансформаторов тока с релей ным блоком осуществляется кабелем с металлической оболочкой Оболочка этого кабеля и магнитопровод трансформатора тока должны быть заземлены Если магнитопровод трансформатора тока крепится к основ нон конструкции металлическими кронштейнами входя щими в комплект поставки то специального заземления магнитопровода не требуется Рекомендуется выбирать соединительный кабель с жилами сечением не менее 1 5—2 5 мм2
Соединение составных частей устройства между со бои а также их заземление следует производить в соот ветствии с инструкцией по эксплуатации устройства
Настройка устройства защиты на заданный ток сра батывания Устройства МТЗ М и ТЗК настраиваются на заданный ток следующим образом По одному из прово дов защищаемой трехфазнои электроустановки пропу скается от погрузочного устройства синусоидальный ток например / =100 А
Сначала настраивается чувствительная ступень защи ты Уставка тока» настраиваемой фазы чувствительной ступени Следует наити такое ее положение чтобы устройство находилось на грани срабатывания что опре деляется непосредственно по срабатыванию выходного реле или загоранию лампочки Сигнализация срабаты вания Ст 2» При этом надо держать нажатой кнопку Вызов Далее погрузочное устройство включается
47
между соседним и проверяемыми проводами и определяется минимальный первичный ток 1'х в амперах, при котором срабатывает настроенное ранее устройство, затем следует определить среднее значение первичного тока срабатывания по выражению
т ___Л i
7icp 2	*
где /[ср — среднее значение первичного тока срабатывания устройства, А, Л— первичный ток срабатывания устройства без учета влияния тока соседней фазы А, /'i— первичный ток срабатывания устройства с учетом влияния тока средней фазы, А
При правильно поставленном эксперименте, т е ког да токи закоротки фаз и вспомогательных проводов погрузочного устройства не оказывают существенного влияния на трансформаторы тока ТВМ, как правило, ток /'1 превышает ток Л не более чем на 20% Затем в разрыв цепи трансформатора ТВМ проверяемой фазы включается регулируемый источник переменного напряжения и2
Изменяя значение U2, находим значение U2cp в вольтах, при котором проверяемое устройство, настроенное на ток /1сР, находится на грани срабатывания, и определяем коэффициент пропорциональности
Коэффициент пропорциональности опредетяется для Каждой фазы
Напряжение источника, включаемого в разрыв цепи трансформатора, при котором должна срабатывать настраиваемая ступень устройства определяется по фор-мх те
^2ср=^т/ 1ср
где /[Ср — заданный первичный ток уставки кА
После настройки необходимо зафиксировать ручки настройки и сделать проверку настройки с учетом вре мени срабатывания каждой ступени
Комплексная проверка устройства Схему соединений составных частей устройства следует привести в соот ветствие со схемой включения устройства а указатели 48
положения ступеней и устройства возвратить в исходное лотожение Нажать кнопку «Вызов» и одну из кнопок «Проверка» и, удерживая их до срабатывания обеих сту пеней, убедиться, что они срабатывают селективно по времени Установить указатели положения в исходное состояние После этого устройство может быть введено в экстуатацию Для этого с помощью накладки НЗ за мыкается коммутируемая устройством цепь электромаг нита исполнительного органа
Расчет погрешности по току срабатывания При вы боре уставок устройства следует учитывать возможные дополнительные относительные погрешности от воз действия внешних факторов, например температуры окружающей среды, а также разброс в срабатывании устройств
Так, устройство МТЗ М может иметь температурную дополнительную относительную погрешность по току и времени срабатывания ±7,5%, а разброс ±3% Устрой ства ТЗК и ТЗД могут иметь соответствующую допол нительную относительную погрешность не более ±5% и разброс ±3%
Расчет дополнительной относительной погрешности следует производить по формуле
дг=±^юо.
где Ду — дополнительная погрешность измеряемой вели чины, %, А[ — значение измеряемой величины при пер вом значении воздействующего внешнего фактора, Ла— значение измеряемой величины прн втором значении воз действующего внешнего фактора
Расчет наибольшего отклонения тока срабатывания устройства от заданного при разных видах к з для устройств МТЗ-М и ТЗК производится следующим обра зом Наименьший ток срабатывания получается, когда ток повреждения протекает по проводу одной фазы, наи больший при к з между проводами соседних фаз (Гг) Значение первичного тока срабатывания при трехфазном к з находится между значениями Ц и
Наибольшая относительная погрешность тока араба тывания
дт = ± г^т; 100
Влияние тока в проводах соседнего присоединения
49
оценивается коэффициентом помех, выраженным в про центах
100, сС
где Uc и ип—напряжения на вторичной обмотке трансформатора ТВМ, создаваемые одинаковыми токами, протекающими соответственно по контролируемому и меша ющему проводу
Коэффициент помех определяется для провода, ближайшего к контролируемому присоединению Для типо вого расположения присоединений указанный коэффициент помех при расстояниях между присоединениями, равных двум и трем фазным расстояниям составляет соответственно не более 5 и 2%
Разброс уставок по току и времени определяется по формулам
_ «1 + «г +	+ ап
“ср—	п
\ „_атах атт
2«ср >
где аСр — среднее значение измеряемой величины, п— число замеров (достаточно, когда /г=10), a7!UiX— максимальное значение измеряемой величины, amin— минимальное значение измеряемой величины, Да — разброс измеряемой величины в процентах
Техническое обслуживание в период эксплуатации Задачей технического обслуживания в период нормальной эксплуатации устройств защит является выявление и устранение внезапных отказов с целью предотвраще ння перехода этих отказов в отказы функционирования защиты
Техническое обслуживание устройств МТЗ М и ТЗК проводится аналогично техническому обслуживанию других устройств релейной защиты в сетях напряжением 35 кВ и выше, одиако имеет некоторые особенности
Для устройств защиты устанавливаются следующие виды технического обслуживания проверка при новом включении, профилактический контроль, профилактическое восстановление, опробование Кроме того, в процессе эксплуатации могут проводиться следующие виды 50
непланового технического обслуживания внеочередная проверка и послеаварийная проверка
Проверка устройств защиты при новом включении (условное обозначение Н) проводится при вводе устройства в работу с целью проверки исправности устройства правильности схем соединений, регулировки реле
Профилактический контроль (обозначение К) проводится с целью выявления и устранения возникших в процессе эксплуатации внезапных отказов элементов устройства, способных вызвать излишние срабатывания или отказы срабатывания устройств защиты Первый профилактический контроль (обозначение Ki) проводится с целью выявления и устранения приработочных отказов, проявляющихся в начальный период эксплуатации
Профилактическое восстановление (обо значение В) проводится с целью проверки исправности аппаратуры и цепей защиты соответствия уставок и характеристик реле заданным, восстановления износившейся аппаратуры и ее частей, проверки устройства защиты в целом
Опробование (обозначение 0) проводится с целью дополнительной проверки работоспособности эле ментов устройства защиты Необходимость и периодичность проведения опробований определяется по местным условиям Правильное действие устройств защиты при коротких замыканиях в зоне может быть приравнено к опробованию
Внеочередная проверка проводится при реконструкции первичной схемы, когда возможно изменение распо ложения трансформаторов ТВМ относительно проводов защищаемого присоединения, а также при необходимости изменения уставок или характеристик устройств
Послеаварийная проверка производится с целью выявления причин отказов функционирования или неясных действий устройств
Рекомендуемый цикл технического обслуживания устройств МТЗ М и ТЗК, т е период между двумя бли жайшими профилактическими восстановлениями, состав ляет 6 лет Первый профилактический контроль устройств защиты целесообразно проводить через год после включения устройств в эксплуатацию В промежутках
51
между профилактическими восстановлениями произво дится профилактический контроль устройств защиты
При профилактическом восстановлении выполняются следующие работы внешний осмотр, предварительная проверка уставок, внутренний осмотр, проверка электри ческих характеристик, измерение и испытание изоляции проверка взаимодействия элементов устройства, ком ллексная проверка устройства, проверка действия уст ройства на коммутационную аппаратуру и подготовка устройства к включению Работы выполняются в объеме соответствующем в основном объему работ при новом включении устройства защиты
Предварительная проверка заданных уставок произ водится при закрытых кожухах устройства защиты Если при проверке уставок отклонения параметры срабаты вания вышли за пределы допустимых, следует произве сти анализ причин отклонения и при необходимости заново отрегулировать уставки или заменить износив шиеся элементы
При профилактическом контроле выполняются следу ющие работы подготовка к проведению работ (в упро щенном объеме), внешний осмотр и проверка работы устройства защиты с помощью кнопок «Проверка» с воз действием защиты на коммутационный аппарат
При первом профилактическом контроле работы вы полняются в объеме, соответствующем в основном объ ему работ при профилактическом восстановлении При опробовании защита должна действовать иа коммутаци онный аппарат, а при проверках может действовать на выходное реле или коммутационный аппарат соответ ственно при отключенной или включенной накладке в цепи электромагнита коммутационного аппарата Реко мендуемый объем работ при техническом обслуживании устройств защит МТЗ М и ТЗК приведен в Прнложе
НИИ
В процессе эксплуатации устройств может возник нуть необходимость в проверке исправности отдельных функциональных элементов электрической схемы Для этого в блоках предусмотрен вывод наиболее важных точек схемы на внешнюю сборку зажимов Значения контрольных напряжений указаны в заводской докумеи тации
ПРИЛОЖЕНИЕ
Объем работ при техническом обслуживании устройств МТЗ М и ТЗК
Техническое обслуживание устройств защиты рекомендуется про изводить в следующем объеме
1	Подготовительные работы
НК В К •— подготовка технической документации (исполни тельных схем заводской документации инструкций уставок про токолов)
Н Ki В — подготовка испытательных устройств измеритель ных приборов инструмента соединительных проводов запасных ча стен
Н К1 В К — допуск к работе и принятие мер от воздействия проверяемого устройства на другие устройства РЗА и коммутацн онную аппаратуру
2	Внешний осмотр
Н — проверка выполнения требований директивных материа лов относящихся к устройствам защиты установленной аппарату ре н монтажу устройства
Н — проверка комплектности поставки устройства в соответст вии с заказом
Н Ki В — проверка надежности крепления и правильности установки аппаратуры на панели (в шкафу)
Н Ki В — проверка правильности установки трансформаторов ТВМ
Н К1 В К—проверка отсутствия механических повреждений аппаратуры состояния изоляции выводов блоков БП БР реле
Н Ki В К — проверка состояния окраски панели (шкафа и т п) отсутствия пыли и грязи на кожухах блоков и ряде вы водов
Н Ki В К — проверка состояния монтажа проводов и кабелей контактных соединений иа ряде выводов блоков шпильках реле
Н В — проверка правильностн выполнения концевых разделок контрольных кабелей и их состояния
Н Ki В — проверка состояния и правиты ости выполнения за тем тения металлической оболочки кабеля токовых цепей устройства
3	Проверка соответствия проекту с чонтированпо о устрой тва
Н К1 — расстояния от трансформаторов тока до кошрочирус мых проводов
Н Ki В — фактического выполнения соединений меж ту элсмен тамп устройства
53
Н, Кь В — наличия и правильности маркировки кабелей, жил кабелей и проводов
4	Предварительная проверка уславок
Kt В — опредетеиие работоспособности элементов устройства п отклонения параметров срабатывания от заданных
Рекомендуется принимать за основу допустимые значения от клонепий уставок устройства от измеренных при предыдущей про верке и от заданных выдержка времени ступеней устройства в пределах ±5%, ток срабатывания ступеней в пределах ±3%
Если при проверке уставок параметры срабатывания выходят за пределы допустимых отклонений, производится анализ причин отклонения н при необходимости восстановление или замена элементов и детален устройства защиты
5	Внутренний осчотр чистка и проверка механической части аппаратуры
Н, К[, В — проверка состояния деталей, правильности их уста новкн и надежности крепления,
Н, Кь В — чистка от пылн и посторонних предметов,
Н, Кь В — проверка надежности контактных соединений и паек, качества выполнения печатных плат, возможности фиксации эле ментов настройки
Н, Ki В — проверка состояния изоляции соединительных про водов и обмоток аппаратуры,
И, Ki В —проверка н при необходимости регулировка мехами ческях характеристик аппаратуры
6	Проверка сопротивления изоляции
Н, Кь В — проверка изоляции цепей устройства,
Н, Кь В — проверка изоляции трансформатора тока н кабе теп связывающих ТВМ. с блоком БР
7	Проверка блока БП
Н, Кь В — проверка напряжений в контрольных точках при номинальном значении оперативного напряжения питания,
Н, Кь В — проверка стабильности напряжений в контрольных точках при изменении оперативного напряжения питания в преде лах 0,8—1,1 ^аом,
Н, Кь В — проверка работы защиты блока БП от коротких за мыканий на выходе (для ТЗК-1),
Н, Ki, В — проверка работы блока БП при снятии оперативно го напряжения питания
8	Проверка реле постоянного тока (для МТЗ-М)
Н, Ki В — проверка напряжения срабатывания промежуточно! о реле
Н, Kt — проверка тока удерживания промежуточного реле
Н, Kt — проверка однополярных выводов промежуточного реле
Н, Kt — проверка тока срабатывания указательного реле
Н — проверка значения тока в цепи удерживающей обмотки промежуточного реле
9	Проверка блока БР
ц Kj В —проверка работы устройства от встроенных элемен тов контроля,
54
Н, Кь В —проверка напряжения срабатывания пороговых орга нов I и 11 ступеней (для МТЗМ),
II — проверка диапазона изменения уставок по току
11 — проверка диапазона изменения выдержек времени III сту пени (для ТЗК 1),
Н — проверка времени срабатывания 111 ступени при введенном ускорении (для ТЗК 1),
Н — проверка диапазона изменения выдержек времени II сту пени
II — проверка времени срабатывания II ступени прн введенном ускорении (для ТЗК 1)
Н — проверка диапазона изменения выдержек времени регулируемого ускорения II ступени (для МТЗМ),
Н — проверка нерегулируемого ускорения II ступени (для МТЗ М)
Н — проверка задержки на срабатывание I ступени,
Н, Кь В — проверка элемента контроля стабилизированного на пряжения питания (для ТЗК 1),
Н, Ki — проверка срабатывания устройства с максимальной уставкой по времени II ступенн (для МТЗ-М) и III ступени (для ТЗК 1) при снятии оперативного напряжения питания
10	Измерение потребляемой устройством мощности Н
11	Проверка заданных уставок по току Н, Кь В
12	Измерение и испытание изоляции в полной схеме Н, Кь В
13	Проверка взаимодействия элементов устройства Н Кь В
14	Комплексная проверка устройства Н, Кь В, К
15	Проверка взаимодействия устройства с другими устройствами РЗА и действия устройства на коммутационную аппаратуру Н, Кь В
16	Проверка устройства рабочая током и напряжением Н, Kt, В
17	Подготовка устройства к включению Н, Kt, В, К
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1	Федосеев А М Релейная защита электрических систем — М Энергия 1976—560 с
2	Казанский В Е Трансформаторы тока в устройствах ретеи нои защиты и автоматики — М Энергия 1978 —264 с
3	Сборник директивных материачов по эксплуатации энергоси стем Разд 4 Защита и электроавтоматика §4 10—СПО «Союз техэнерго^ 1978 — 127 с
4	А с 245907 (СССР) Устройство д 1я измерения тока в про воче внсоковочьтнои чинии/ В Е Казанский А П Кузнецов Опубл в Б И 1969 № 20
5	А с 253216 (СССР) Фильтр токов нулевой последователь пости/ В Е Казанским А П Кузнецов Опубл в Б И 1969 № 30
6	Применение защиты МТЗ М с магнитными трансформатора ми тока/ М Н Григорьев А А Кудрявцев А П Кузнецов и др — Этектрическне станции 1974 № 10 с 61—63
7	Ускоренная максимальная токовая защита трансформаторов с односторонним питанием/ В А Брунер В Е Поляков А И Си 1ютнн и др —Эчектрн [еские станции 1974 № 10 с 61—63
8	А с 678581 (СССР) Устройство для максимальной токовой защиты высоково ibthoh установки/ И К Сурвило И А Федотов М Н Григорьев А П Кузнецов Опубл в Б И 1979 № 29
9	Казанский В Е О трансформаторе тока с дискретной фор мои представления информации — Электричество 1972	№ 2
с 83—85
10	А с 421937 (СССР) Устройство для контрочя тока высо ковочьтнои установки/ Я Л Арцншевскии В Е Казанский М Н Морозов и др Опубл в Б И 1974 № 12
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие	3
I	Магнитные	трансформаторы тока	5
2	Устройство	защиты МТЗ	М	11
3	Устройство	защиты ТЗК	27
4	Устройство	защиты ТЗД	39
5	Техническое обслуживание устройств защиты
МТЗ М и ТЗК	43
Приложение	53
Список литературы	56
56