Реле типа ДЗТ-21 и ДЗТ-23: устройство, принцип работы, параметры

Особенности реле ДЗТ-21 и ДЗТ-23

В реле типа ДЗТ-21 и ДЗТ-23 (в дальнейшем ДЗТ-20) для отстройки от броска тока намагничивания и переходных токов небаланса использован времяимпульсный принцип в сочетании с торможением от второй гармонической составляющей. Такое выполнение реле позволило получить минимальный ток срабатывания реле равный 0,3 номинального тока защищаемого трансформатора с минимальным временем срабатывания равным 0,045 с. Возможность использования времяимпульсного способа определяется существованием в броска тока намагничивания бестоковых пауз. Как показано в [12], при однополярном броске тока намагничивания длительность бестоковых пауз не может быть меньше 6,6 мс, поэтому для отстройки от однополярного броска тока намагничивания в реле ДЗТ-20 с помощью времяимпульсной схемы осуществлено блокирование действия при наличии в дифференциальной токе пауз длительностью более 4,5 – 5 мс.

При периодическом броске тока намагничивания длительность пауз может быть меньше 4,5 – 5 мс. Для отстройки от такого тока необходимо выполнить блокировку по длительности пауз порядка 2,5 – 3 мс, что вызывает значительное повышение требований к стабильности уставки по длительности пауз и, что более важно, при такой уставке не удается избежать замедления защиты в переходном режиме короткого замыкания в трансформаторе при насыщении трансформаторов тока защиты.

Поэтому для отстройки от периодического броска тока намагничивания принята в учет другая характерная особенность броска – наличие в нем второй  гармонической составляющей. В периодическом броске тока намагничивания вторая гармоническая составляющая составляет не менее 40% от тока первой гармонической составляющей. Это свойство и использовано в защите ДЗТ-20 для блокировки (торможения) ее при периодическом броске тока намагничивания.

Следует отметить, что и в однополярном броске тока намагничивания присутствует вторая гармоническая составляющая, но ее относительное содержание значительно меньше, чем при периодическом броске и может составлять примерно 15% от первой гармонической составляющей.

Использование только второй гармоники для блокирования защиты как при периодическом, так и при однополярном броске тока намагничивания возможно, но это потребовало бы выполнения фильтров с высокой добротностью, что приводит к замедлению действия защит при внутреннем коротком замыкании с большой кратностью тока.

Как отмечалось в первом разделе, при насыщении трансформаторов тока во вторичном токе однополярного броска тока намагничивания появляются отрицательные полуволны, и бестоковые паузы практически полностью исчезают. Это объясняется тем, что трансформаторы тока могут трансформировать однополярные токи включения без заметной погрешности только в течение нескольких периодов. Далее трансформаторы тока насыщаются, и постоянная составляющая полностью поглощается их ветвью намагничивания. Ориентировочная форма «трансформированного» однополярного броска тока намагничивания приведена на рис. 3. 1, б, где I_п – первичный однополярный ток включения, I_втор – вторичный ток трансформатора тока. Обращается внимание, что относительное содержание второй гармоники в «трансформированном» токе больше, чем в первичном токе включения, что несколько улучшает отстройку, однако этой отстройки недостаточно.

Бестоковые паузы в «трансформированном» токе могут быть восстановлены путем коррекции передаточной функции трансформаторов тока в режиме насыщения.

Для этого должно быть применено такое корректирующее звено, чтобы в области насыщения совместная передаточная функция двух звеньев (трансформатора тока и корректирующего) представляла передаточную функцию дифференциального звена. Это условие выполняется с достаточной для практических целей точностью, если в качестве корректирующего звена использовать пропорционально дифференцирующее звено [13], что обеспечит также правильную передачу пауз при идеальной трансформации однополярного и периодического первичного броска тока намагничивания. В целях упрощения в качестве корректирующего звена принято реальное дифференцирующее звено – трансреактор, вторичная обмотка которого нагружена на активное сопротивление.

Анализ работы такого корректирующего звена [13] показал, что оптимальное значение постоянной времени вторичной цепи трансреактора с учетом ветви намагничивания должно составлять (0,06 – 0,075)Т, где Т – период напряжения промышленной частоты.

Такое значение постоянной времени позволяет увеличить отстройку от «трансформированных» токов включения в три – пять раз. В то же время апериодическая составляющая тока короткого замыкания поглощается ветвью намагничивания трансреактора практически полностью за 0,2 Т. Поэтому реле не замедляется при синусоидальном токе с апериодической составляющей повреждения в зоне.

Рис. 3.1. Влияние корректирующего дифференциального звена при синусоидальном вторичном токе (а) и в режиме однополярного броска тока включения и насыщении трансформаторов тока (б)

На рис. 3.1 введены следующие обозначения:
I_п – первичный ток;
I_втор – вторичный ток трансформатора тока;
dI/dt – ток на выходе дифференцирующего корректирующего звена;
I_{вх РО} – ток на входе реагирующего органа после выпрямления входного тока корректирующего звена;
I_РФ – ток на выходе релейного формирователя;
I_ср = I_РО + I_см – ток срабатывания реле, равный току срабатывания реагирующего органа и токов смещения (объяснение работы схемы будет дано при описании реагирующего органа).

Из рис. 3.1 видно, что с применением дифференциального корректирующего звена на уровне замера снова появляются (восстанавливаются) бестоковые паузы и до насыщения трансформатора тока корректирующее звено также сохраняет бестоковые паузы. При синусоидальном токе корректирующее звено не изменяет формы кривой тока, а изменение формы кривой тока при однополярном токе включения не имеет значения, так как блокировка реагирует на паузы, которые восстанавливаются.

При больших токах короткого замыкания в защищаемой зоне и наличии апериодической составляющей может наступить насыщение трансформаторов тока защиты.

При этом во вторичном токе появятся паузы. Корректирующее звено способствует уменьшению длительности пауз во вторичном токе, благодаря чему обеспечивается работа реле при погрешностях трансформаторов тока до 40% (рис. 3.2, рис. 3.3). При больших погрешностях трансформаторов тока надежную работу защиты обеспечивает дифференциальная отсечка. Время срабатывания отсечки при двойной кратности тока на входе защиты находится в пределах 20 – 25 мс и с ростом кратности тока монотонно уменьшается, что повышает быстродействие защиты при больших кратностях тока, поскольку время срабатывания реагирующего органа времяимпульсной схемы не может быть меньше периода промышленной частоты.

Рис. 3.2. Кривые тока на входе реле ДЗТ-20 при коротком замыкании с апериодической составляющей при насыщении трансформаторов тока (а), на входе реагирующего органа при отсутствии корректирующего звена (б), ток на выходе релейного формирователя (в)

Рис. 3.3. Кривые тока на входе реле ДЗТ-20 при коротком замыкании с апериодической составляющей при насыщении трансформаторов тока (а), на выходе дифференциального звена (б), на входе реагирующего органа (в), на выходе релейного формирователя (г)

Введение торможения от второй гармонической составляющей дифференциального тока может приводить к замедлению действия защиты в переходном режиме короткого замыкания в зоне действия из-за насыщения трансформаторов тока. Указанное замедление может достигать значения

– постоянная времени сети) и обусловлено значительным увеличением относительно содержания второй гармонической составляющей во вторичном токе трансформаторов тока при их насыщении апериодической составляющей. При периодическом броске тока намагничивания действующее значение тока не превышает 1,5 номинального значения силового трансформатора [14], поэтому для устранения замедления при повреждении в зоне действия в схему цепи торможения от второй гармонической составляющей введено ограничение при помощи стабилитронов до значения, соответствующего периодическому броску намагничивающего тока с амплитудой, равной двойному номинальному току ответвления первичной обмотки трансреактора.

Для повышения отстройки реле от установившихся токов небаланса используется торможение от токов двух плеч защиты.

Если требуется обеспечить торможение от большого числа плеч защиты, то отдельно от реле ДЗТ-20 устанавливаются приставки дополнительного торможения типа ПТ-1, которые подключаются к специальным выводам реле ДЗТ-20.

Реле ДЗТ-21 и ДЗТ-23 выпускаются на номинальное значение переменного тока 5 А, для подключения реле к трансформаторам тока с номинальным током 1 А используются специальные автотрансформаторы типа АТ-31, которые обеспечивают выравнивание тока в диапазоне от 0,34 до 2,5 А (на трансреакторе ДЗТ-20 наименьшее номинальное ответвление тока 2,5 А).

Для плеч защиты с номинальными токами больше 5 А используются автотрансформаторы типа АТ-32, которые обеспечивают выравнивание токов в диапазоне от 5 до 31,3 А.

Устройство реле ДЗТ-20

Дифференциальные реле типа ДЗТ-21 и ДЗТ-23 выполнены как трехфазное трехрелейное устройство и конструктивно оформлены в виде кассеты, содержащей три модуля реле дифференциальной защиты 1МРЗД – 3МРЗД и общего для трех фаз модуля питания и управления МПУ, в который входят усилитель, параметрический стабилизатор питания, полупроводниковая часть и выходные промежуточные реле.

Реле типа ДЗТ-23 предусмотрены для использования в качестве защиты группы однофазных трансформаторов (автотрансформаторов), поэтому в реле предусмотрена пофазная фиксация действия защиты.

Структурная схема защиты с реле

Структурная схема защиты содержит:

• рабочую цепь РЦ и цепь торможения от второй гармонической составляющей ТЦ1, на вход которой подается ток дифференциальной цепи I_д;
• цепь процентного торможения ТЦ2, на вход которой подается ток плеч защиты I₁ и I₂;
• времяимпульсный реагирующий орган РО;
• дифференциальную отсечку ДО, на вход которой с выхода РЦ подается выпрямленный ток;
• усилитель, на вход которого подключаются выходы РО всех трех фаз (для реле ДЗТ-23 – три усилителя для каждой фазы);
• выходные реле ВР; блок питания БП.

На вход РО с выхода рабочей цепи РЦ подается рабочий ток I_р, выпрямленный по схеме двухполупериодного выпрямления без сглаживания, а с выхода тормозных цепей ТЦ1 и ТЦ2 – токи смещения I_см1 и I_см2, выпрямленные по схеме двухполупериодного выпрямления со сглаживанием и направленные встречно току I_р.

Реагирующий орган РО состоит из релейного формирователя РФ, элемента выдержки времени на возврат ВВ и элемента выдержки на срабатывание ВС. В нормальном режиме и в режиме внешнего короткого замыкания рабочий ток I_р на входе РО будет меньше тока срабатывания РО (сумма токов рабочей цепи РЦ и токов смещения), поэтому сигнал на выходе РФ равен нулю.

При токе I_ро >= I_р + I_см1 + I_см2 >= I_ср на выходе РФ и ВВ появляются единичные сигналы.

 При исчезновении сигнала на входе РФ сигнал на выходе ВВ становится равным нулю только по истечении выдержки времени на возврат (t_возвр = 4,5 – 5 мс), единичный сигнал на выходе ВС появится при наличии единичного сигнала на входе ВС в течение времени, равного 21 – 23,3 мс (т.е. в течение этого времени на входе РФ паузы тока имеют длительность не более 4,5 – 5 мс). Сигнал с выхода ВС усиливается до величины, необходимой для надежного срабатывания выходного реле.

Рис. 3.4. Структурная схема защиты ДЗТ-20

При однополярном броске тока намагничивания (рис. 3.5) длительность пауз на выходе РФ больше выдержки времени на возврат элемента ВВ, поэтому на выходе ВВ появляются паузы с периодом следования, равным периоду промышленной частоты, и элемент ВС за время 0,25 – 0,75 мс сбрасывает набранную выдержку времени и, следовательно, за время существования единичного сигнала на выходе ВВ не успевает набрать необходимую выдержку времени и реле не формирует выходной сигнал.

Рис. 3.5. Временные диаграммы работы реагирующего органа защиты ДЗТ-20 при однополярном броске тока намагничивания

При синусоидальном токе (рис. 3.6) в режиме короткого замыкания в защищаемой зоне длительность пауз на выходе РФ зависит от отношения амплитуды тока к заданному уровню срабатывания. Если это отношение таково, что длительность пауз на выходе РФ меньше уставки ВВ, то на выходе ВВ появляется сигнал, не имеющий пауз. Спустя время срабатывания элемента ВС, на его выходе появляется единичный сигнал, что приводит к срабатыванию реле на отключение.

Рис. 3.6. Временные диаграммы работы реагирующего органа защиты ДЗТ-20 при синусоидальном токе короткого замыкания в защищаемой зоне

Схема дифференциального модуля МРЗД

Схема модуля содержит следующие основные узлы (рис. 3.7):

• рабочую цепь РЦ;
• дифференциальную отсечку ДО;
• цепь торможения от второй гармонической составляющей ТЦ1;
• цепь процентного торможения ТЦ2 и реагирующий орган РО.

Рабочая цепь состоит из трансреактора TAV, выпрямительного моста на диодах VD1 – VD4, резисторов R8, R9 и конденсатора C5. Трансреактор, наряду с выполнением функций корректирующего звена, является согласующим и изолирующим элементом. Ответвления от его первичной обмотки служат для выравнивания токов в плечах защиты в диапазоне от 2,5 до 5 А.

Таблица 3–1

Номинальные токи ответвления трансреактора

Рис. 3.7. Принципиальная схема дифференциального модуля МРЗД

Обмоточные данные трансреактора, сопротивления резисторов R8, R9, а также R3 в цепи ТЦ1 подобраны таким образом, чтобы постоянная времени вторичной цепи трансреактора (с учетом ветви намагничивания) равна примерно 0,06Т, что, как уже отмечалось, улучшает отстройку от «трансформированных» токов включения и предотвращает замедление действия реле при синусоидальном токе короткого замыкания с апериодической составляющей.

Конденсатор C5, включенный параллельно вторичной обмотке W2, предназначен для защиты вторичной цепи трансреактора от высокочастотных помех с частотами более 1 кГц.

Емкость C5 незначительна и не оказывает влияния на характеристики защиты в рабочем диапазоне частот.

Дифференциальная отсечка предназначена для обеспечения работы реле при погрешностях трансформаторов тока свыше 40%, выполнена на диоде VD5, резисторах R2, R4, R5, конденсаторах C1, C6 и реле с магнитоуправляемым контактом. Сопротивление R2 выбирается на порядок больше суммы сопротивлений R8 и R9, поэтому влиянием цепи отсечки на корректирующее звено можно пренебречь.

Диод VD5 препятствует разряду конденсаторов C1 и C6 на рабочую цепь во время пауз тока.

С помощью переключателя SX2, выведенному на лицевую панель модуля МРЗД, могут быть получены уставки отсечки 6I_{отв ном} или 9 I_{отв ном}.

Постоянная времени цепи отсечки составляет примерно 30 мс. При этом приближенно можно полагать, что реле КА реагирует на среднее значение напряжения на вторичной обмотке W2 трансреактора. Благодаря этому обеспечивается некоторая отстройка от однополярных токов включения и переходных токов небаланса. Коэффициент отстройки находится в пределах 1,5 – 2,0.

Цепь торможения от второй гармонической составляющей, питающаяся от обмотки W3 трансреактора, содержит резистор R3, фильтр второй гармонической составляющей L, C2, выпрямительный мост VD10 – VD13, сглаживающий конденсатор C4 и резистор R10.

Сопротивление R3 выбирается значительно больше полного сопротивления фильтра, поэтому можно считать, что приведенная нагрузка цепи торможения от второй гармоники является чисто активной, что требуется для правильной работы корректирующего звена.
В качестве тормозного сигнала используется выпрямленный ток плеча фильтра, содержащий конденсатор C2. При таком включении при сравнительно низкой добротности (около 1,8) достигается отстройка от периодического броска тока намагничивания.

В одном плече выпрямительного моста установлены стабилитроны VD10 и VD11. Это обеспечивает ограничение тормозного сигнала на уровне, соответствующем периодическому броску с амплитудой, равной 2 I_{отв ном}.

Ограничение позволяет значительно уменьшить замедление действия защиты в переходном режиме короткого замыкания в зоне действия [14]. При нагрузке трансформаторов тока соответствующей предельной кратности, равной 10, замедление защиты возможно при кратности первичного тока в диапазоне 3 –12 и находится в пределах (0,5 – 1,0)Т (Т – постоянная времени сети). При уменьшении нагрузки трансформаторов тока время замедления защиты ДЗТ-20 резко уменьшается и возникает только в весьма узкой зоне углов включения на КЗ, так при уменьшении нагрузки трансформаторов тока в два раза время замедления не превышает (0,2 – 0,5)Т и возникает при углах включения в диапазоне не более 30°.

Третья и другие высшие гармонические составляющие также увеличивают тормозной сигнал, однако ввиду малости этих гармоник в токах включения они практически не влияют на степень отстройки.

Цепь процентного торможения (рис. 3.7) состоит из промежуточных трансформаторов ТА1, ТА2, выпрямительных мостов VS1 и VS2, диодов VD6 и VD7 , стабилитронов VD8 и VD9, сглаживающего конденсатора C3 и резисторов R1, R6, R11, R12. Процентное торможение осуществляется от полусуммы модулей токов двух плеч защиты. Первичные обмотки W1 трансформаторов TA1 и TA2 имеют ответвления для выравнивания токов плеч защиты в диапазоне от 2,5 до 5 А.

Т а б л и ц а 3–2

Номинальные токи ответвлений

Токи плеч I₁ и I₂ после трансформации и выпрямления суммируются на сопротивлении R1. Конденсатор C3 служит для сглаживания пульсаций смещения I_см2. Ток смещения I_см2 должен нарастать до значения, близкого к установившемуся, за время, не превышающее 15 мс (практически за время импульса тока включения или за время одной полуволны тока при внешнем коротком замыкании). С учетом этого постоянная времени заряда конденсатора C3, определяемая в основном величиной емкости и величиной сопротивления R1, принимается равной 2 – 3 мс. Для обеспечения малой зависимости тормозных характеристик реле от угла сдвиг фаз между рабочим и тормозным токами постоянная времени разряда конденсатора C3 принимается равной 25 – 50 мс. Разряд конденсатора C3 происходит при закрытом диоде VD6, поэтому постоянная времени разряда определяется только величиной емкости C3 и величинами сопротивлений R6, R11 и R12.

Плавная регулировка коэффициента k_торм производится с помощью потенциометра R12, поэтому при изменении k_торм изменяется также постоянная времени разряда.

Слишком большое значение постоянной времени нежелательно, так как при коротком замыкании в зоне и появлении в токе апериодической составляющей ток смещения i_см2 будет затухать медленнее, чем огибающая амплитуд первичного тока короткого замыкания (особенно при насыщении трансформаторов тока защиты). С целью уменьшения изменения постоянной времени разряда при изменении сопротивления R12 параллельно конденсатору C3 включено сопротивление R6, величина которого выбрана из условия, чтобы максимальное значение постоянной времени не превышало 50 мс.

Тормозные характеристики реле состоят из горизонтального и наклонного прямолинейных участков (рис. 3.8), между которыми имеется плавный переход. Тормозные характеристики построены в осях:

(3 – 1)

где I_{р. ср} – ток срабатывания дифференциального реле;
I_{ном. отв} – номинальный ток ответвления первичных обмоток TAV.
I_i – ток i тормозного плеча;

относительный тормозной ток;

I_{ном. отвi} – номинальный ток используемого ответвления плеча TA1, TA2.

Рис. 3. 8. Тормозные характеристики реле

1 – I_р.ср* = 0,7 I_{торм* нач} = 0,6 k_торм = 1,0
2 – I_р.ср* = 0,3 I_{торм* нач} = 1,0 k_торм = 1,0
3 – I_р.ср* = 0,7 I_{торм* нач} = 0,6 k_торм = 0,3
4 – I_р.ср* = 0,3 I_{торм* нач} = 1,0 k_торм = 0,3
Для создания горизонтального участка служат стабилитроны VD8 и VD9. Они обеспечивают работу защиты без торможения при токах торможения меньше Iном. отв или 0,6Iном. отв в зависимости от положения переключателя SX3, выведенного на лицевую панель модуля МРЗД. На лицевую панель модуля МРЗД выведен регулировочный шлиц переменного резистора R12 – регулировка коэффициента торможения.

Коэффициент торможения kторм определяется на прямолинейной части наклонного участка из выражения:

(3 – 2)

где ?I_{р ср*} и ?I_торм* – соответствующие приращения токов I_{р ср*} и I_торм*.
При I_торм* >= 2,0 ток срабатывания I_{р ср*} с достаточной для практических целей точностью можно определить из выражения:

(3 – 3)

где I_{р ср* нач} – ток срабатывания реле при отсутствии торможения;
I_{торм*нач} – горизонтальный участок тормозной характеристики, определяемый точкой пересечения горизонтального и наклонного прямолинейных участков характеристики при их продолжении.

При регулировании коэффициента торможения значение I_{торм нач*} не изменяется.

В схеме тормозной цепи реле предусмотрены выводы X2:6а и X2:7а, позволяющие подключить одну или две приставки дополнительного торможения типа ПТ-1. Схема приставки приведена на рис. 3.9. Номера ответвлений, число витков, номинальные токи и параметры ТА1, ТА2, ТА3 такие же как и у трансформаторов ТА1, ТА2 модуля МРЗД.

Рис. 3.9. Принципиальная схема приставки дополнительного торможения типа ПТ-1

Схема реагирующего органа ЕА1 приведена на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Принципиальная схема реагирующего органа (модуль ЕА 1)

Релейный формирователь прямоугольных импульсов РФ выполнен по схеме «усилитель – ограничитель» на транзисторе VT1. Конденсатор C3 служит для повышения помехоустойчивости реле при появлении высокочастотной помехи, создавая небольшую задержку в срабатывании РФ (около 0,4 мс). Элемент выдержки времени на возврат ВВ выполнен по мостовой схеме и включает в себя зарядную цепь R5, C1 и пороговый орган, выполненный на транзисторах VT2, VT3 и делителе напряжения R6, R7.

Элемент выдержки времени на срабатывание ВС включает в себя зарядную цепь R12, C2 и пороговый орган, выполненный на транзисторах VT4, VT5 и делителе R16, R17.

Регулирование тока срабатывания РФ, а следовательно, тока срабатывания реле, при отсутствии торможения производится с помощью резистора R13, подключенного к выводам 17 и 1 модуля ЕА1 (см. также рис. 3.7).

Для получения релейной характеристики реагирующего органа введена цепь положительной обратной, действующая на увеличение уставки элемента ВВ. Увеличение выдержки времени на возврат элемента ВВ после срабатывания реагирующего органа позволяет улучшить работу реле при токах короткого замыкания с апериодической составляющей. В первом периоде после возникновения короткого замыкания степень насыщения трансформаторов тока значительно меньше, чем во втором периоде, и длительность пауз на заданном уровне измерения также меньше. Поэтому реагирующий орган, сработав в первый период, будет удерживаться в последующих, благодаря увеличению уставки по длительности паузы.

Положительная обратная связь осуществляется подключением диода VD7 между выходом реагирующего органа и средней точкой делителя R6, R7, к которой подключено зарядное сопротивление R5 элемента ВВ.

В нормальном режиме и в режиме внешнего короткого замыкания ток на входе реагирующего органа мал, транзистор VT1 открыт, диод VD5 открыт, VD6 закрыт, конденсатор C1 заряжен (заряд проходит по цепям: 0 В – R7 – R5 – C1 – минус 13 В и 0 В – переход эмиттер-коллектор – VT5 – VD7 – R5 – C1 – минус 13 В), транзисторы VT2 и VT3 открыты, конденсатор C2 разряжен, транзисторы VT4 и VT5 открыты. Сигнал на выходе реагирующего органа равен нулю.

При появлении на входе реагирующего органа синусоидального тока, выпрямленного по схеме двухполупериодного выпрямления и превышающего ток срабатывания РФ, транзистор VT1 начинает периодически открываться и закрываться.

При закрытии транзистора VT1 конденсатор C1 разряжается через диод VD6 и резистор R4, транзисторы VT2 и VT3 закрываются, и конденсатор C2 начинает заряжаться через резистор R12.

При последующем открывании VT1 диод VD6 закрывается и конденсатор C1 начинает заряжаться через резистор R5. Если длительность открытого состояния транзистора VT1 (длительность пауз) велика, то конденсатор C1 успевает зарядиться до напряжения, равного опорному; транзисторы VT2 и VT3 открываются на время, достаточное для полного разряда конденсатора C2 (время разряда C2 составляет 0,25 – 0,75 мс). Конденсатор C2 разряжается по цепи «эмиттер–коллектор» транзистора VT3, резистор R11 и диод VD9. При этом транзисторы VT4 и VT5 остаются открытыми и сигнал на выходе реагирующего органа равен нулю.

При увеличении тока на входе РФ до значения, превышающего ток срабатывания реле, длительность открытого состояния VT1 уменьшится и конденсатор C1 не успеет зарядиться до напряжения, равного опорному. Транзисторы VT2 и VT3 закрываются, и конденсатор C2 заряжается до напряжения, достаточного для выхода транзисторов VT4 и VT5 из насыщения. При этом потенциал выхода реагирующего органа снижается, диод VD7 закрывается и потенциал средней точки делителя R6, R7 также снижается. Это приводит к увеличению времени заряда конденсатора C1 до напряжения равного опорному (заряд происходит только по цепи 0 В – R7 – R5 – C1 – минус 13 В), т.е. происходит увеличение времени возврата элемента ВВ. Tранзистор VT2 продолжает оставаться закрытым – проявляется релейный эффект. Транзисторы VT4 и VT5 переходят в режим отсечки. На выходе реагирующего органа появляется единичный сигнал, реле срабатывает.

Принципиальная схема модуля питания и управления (МПУ) дифференциального реле типа ДЗТ-21

Рис. 3.11. Принципиальная схема модуля питания и управления МПУ реле ДЗТ-21

Схема модуля МПУ реле ДЗТ-21 (рис. 3.11) состоит из следующих узлов: усилитель, выполненный на транзисторах VT1 и VT2; параметрический стабилизатор питания, выполненный на стабилитронах VD1 – VD5, диод VD6-1 и резисторы R1–R4; выходное реле типа РП-222.

На вход усилителя подаются выходы реагирующих органов трех модулей МРЗД через диоды VD1 –VD3 по схеме ИЛИ. На выходе усилителя включено герконовое промежуточное реле КL1. Действие дифференциальных отсечек также предусмотрено через это промежуточное реле. Контакт реле KL1.1 находится в цепи обмотки выходного промежуточного реле KL2 типа РП-222.

Искрогасительный контур C2, R6 и диоды VD7.1 и VD7.2 служат для улучшения условий коммутации герметизированного реле KL1.

В схеме параметрического стабилизатора питания стабилитроны VD1 – VD3 и диод VD6-1 служат для некоторой компенсации разброса напряжений стабилизации стабилитронов VD4 и VD5 соответственно. Необходимость перемычек, показанных на схеме пунктиром, определяется при заводской регулировке модуля МПУ. Номинальные напряжения питания полупроводниковых цепей – 13В и + 6В. Диод VD6-2 служит для защиты полупроводниковых приборов от повреждения при подаче на МПУ напряжения обратной полярности.

Конденсатор C1 служит для предотвращения влияния помех по цепям питания на реагирующие органы.

В схеме МПУ защиты ДЗТ-21 предусмотрены вывод X1:9С, позволяющий подключать последовательно с обмоткой KL2 указательное реле РУ-21, и вывод X1:0а, позволяющий при необходимости подключать дополнительное выходное промежуточные реле. Указательное и дополнительное промежуточные реле устанавливаются вне комплекта реле.

При номинальном напряжении 220В должно подключаться указательное реле РУ-21/0,015 на номинальный ток 0,015 А, при номинальном напряжении 110 В – реле РУ-21/0,025. Потребляемая мощность дополнительного промежуточного реле должна быть не более 8 Вт.

Для снятия напряжения питания с выходного промежуточного реле KL2 служит контактная перемычка SX, выведенная на лицевую панель МПУ.

Принципиальная схема модуля питания и управления (МПУ) дифференциального реле типа ДЗТ-23

Схема модуля МПУ реле ДЗТ-23 (рис. 3.12) состоит из следующих узлов: трех усилителей, выполненных на транзисторах VT1 – VT3, параметрического стабилизатора питания, такого же, как в реле ДЗТ-21, выходных цепей реле.

На входы VT1 – VT3 через диоды VD1 – VD3 соответственно подаются выходы реагирующих органов модулей МРЗД каждой фазы. На выходы усилителей включены герконовые промежуточные реле KL1 – KL3. Действие дифференциальных отсечек каждой фазы также предусмотрено на эти промежуточные реле. Контакты реле KL1.1, KL2.1 и KL3.1 через диоды VD8-1, VD8-2 и VD9-1 воздействуют на выходное промежуточное реле KL4 типа РП-222.

Искрогасительные контуры R6 – C2, R7 – C3, R8 – C4 и диоды VD7-1 и VD7-2 предназначены для улучшения условий коммутации герметизированных контактов.

Рис. 3.12. Принципиальная схема модуля питания и управления МПУ реле ДЗТ-23

В схеме МПУ ДЗТ-23 предусмотрен вывод X1:9с, позволяющий подключить последовательно с обмоткой KL4 указательное реле типа РУ-21, а выводы X1:0а, X1:4в, X1:5в для подключения внешних промежуточных реле с потребляемой мощностью не более 8 Вт.

Переключатель SX позволяет снимать напряжение питания с выходного реле, переключатель SX, так же, как и у реле ДЗТ-21, выведен на лицевую панель.

Основные технические данные реле ДЗТ-21 (ДЗТ-23)

1. Номинальный переменный ток – 5 А для ДЗТ-21, 23, ПТ-1,АТ-32, для АТ-31 –2,5 А.

   Дифференциальные и тормозные цепи защиты, а также тормозная приставка выдерживают длительное протекание тока 10 А на всех ответвлениях. Выравнивающие автотрансформаторы допускают длительное протекание тока равного трем номинальным токам ответвления, но не менее 1,2 А и не более 10 А.
   Выравнивающие автотрансформаторы типа АТ-31 обеспечивают выравнивание токов в диапазоне от 0,34 до 2,5 А, а типа АТ-32 – от 5 до 31,3 А.

2. Номинальное постоянное напряжение питания 220 В и 110 В для ДЗТ-21 и 220 В для ДЗТ-23. Реле ДЗТ-21 может работать от блоков питания с номинальным выходным напряжением выпрямленного тока 110 В.
   

   Реле ДЗТ- 21, 23 надежно срабатывают при напряжении постоянного тока от 80 до 110% номинального, а для реле ДЗТ-21 и при напряжении выпрямленного тока от 70 до 120% номинального.

3. Регулирование минимального тока срабатывания (при отсутствии торможения) осуществляется в пределах от 0,3 до 0,7 номинального тока ответвления. Номинальные токи ответвлений трансреактора реле ДЗТ-21, 23 приведены в табл. 3-1.
4. Тормозные характеристики защиты состоят из горизонтального и наклонного участков, соединенных плавным переходом (рис. 3.8 ). Длина горизонтального участка характеристики имеет ступенчатое регулирование на два положения. Значение полусуммы тормозных токов в конце указанного участка соответствует 0,6I_отв. ном и I_{отв. ном} с отклонением не более ±20%.
   

   Номинальные токи ответвлений, в том числе и приставок дополнительного торможения, приведены в табл. 3-2. Коэффициент торможения регулируется в пределах 0,3 – 0,9, включая приставки дополнительного торможения с погрешностью не более 15%.

   Отклонение коэффициента торможения от его среднего значения при изменении угла сдвига от 0 до 180° составляет не более ±10% (в качестве среднего значения принято среднее арифметическое значение между минимальным и максимальным значениями).

5. Коэффициент возврата реле (чувствительного органа) – не менее 0,6.
6. Защита обеспечивает на минимальной уставке по току срабатывания отстройку от бросков намагничивающего тока с апериодической составляющей и амплитудой, превышающей амплитуду номинального тока ответвления не более, чем в шесть раз, а от периодических токов включения с амплитудой, превышающей амплитуду номинального тока ответвления не более, чем в два раза.
7. Время срабатывания при двукратном токе срабатывания и отсутствии торможения – не более 0,033 с без выходного реле и не более 0,045 с с выходным реле.
8. Коммутационная способность контактов выходного реле в цепи постоянного тока с индуктивной нагрузкой и постоянной времени, не превышающей 5•10^-3 с не менее 50 Вт при номинальном напряжении 220 В постоянного тока и токе до 2 А и числе срабатываний не менее 1250.
   

   Контакты герконовых реле каждой фазы реле ДЗТ-23 допускают коммутацию активно-индуктивную цепь с постоянной времени не более 5•10^-3 с и мощностью не более 8 Вт при номинальном напряжении 220 В постоянного тока и числа срабатывания не менее 1250.

9. Потребляемая мощность в цепях переменного тока в нормальном и аварийном режимах при одностороннем питании на превышает 2 В•А на фазу при номинальном токе ответвления; потребляемая мощность совместно с выравнивающим автотрансформатором в указанных режимах не превышает 5 В•А на фазу при номинальном токе ответвления для автотрансформатора АТ-31 и при первичном токе 5 А для автотрансформатора АТ-32.
10. Потребляемая мощность в цепях постоянного тока составляет в нормальном режиме: для реле ДЗТ-21 – 25 Вт (U_пит = 220 В) и 15 Вт (Uпит = 110 В), для реле ДЗТ-23 – 26 Вт .
    

    При срабатывании: для реле ДЗТ-21–33 Вт (U_пит = 220 В) и 23 Вт (U_пит = 110 В), для реле ДЗТ-23 – 35 Вт.

11. Элементы реле ДЗТ-21, в нормальном режиме длительно обтекаемые током, выдерживают 110% номинального напряжения постоянного тока и 120% номинального напряжения выпрямленного тока;
    то же и для реле ДЗТ-23 – 110% номинального напряжения постоянного тока.
12. Реле ДЗТ-21, 23, приставка дополнительного торможения ПТ-1 и автотрансформаторы предназначены для работы в закрытом помещении при температуре окружающей среды от – 20° до + 40°С в общепромышленном исполнении и от – 10° до + 45° в тропическом исполнении.
13. Принципиальная схема автотрансформаторов тока АТ-31 и АТ-32 приведена на рис. 3.13, а числа витков в табл. 3-3.

Рис. 3.13. Принципиальная схема автотрансформаторов тока АТ-31 и АТ-32.
Номинальные выводы: для АТ-31 – (1-11) – 2,5 А, для АТ-32 – (1-2) 5 А

Таблица 3-3

Числа витков обмоток автотрансформаторов тока АТ-31 и АТ-32

Техническое обслуживание реле ДЗТ-21 и ДЗТ-23 следует производить в соответствии с рекомендациями. Выбор уставок срабатывания дифференциальной защиты трансформаторов с реле ДЗТ-21 (ДЗТ-23) производится в соответствии с рекомендациями.