Основными элементами реле РНТ являются промежуточный трансформатор (НТТ) и исполнительный орган - реле РТ-40 или ЭТ-521 (рис.4.6).
Промежуточный НТТ имеет два назначения:
1) обеспечивает отстройку реле от токов небаланса при переходных процессах;
2) служит одновременно для выравнивания магнитодвижущих сил (МДС), возникающих под действием различных по величине вторичных токов в плечах дифференциальной защиты.
Рис.4.6. Принцип выполнения реле РНТ
Промежуточный НТТ имеет трехстержневой сердечник. На левом стержне расположена вторичная обмотка wВТ, к которой подключено исполнительное реле. На среднем стержне магнитопровода расположены три или две первичные обмотки wП, включаемые в токовые цепи дифференциальной защиты. Кроме того, на среднем и правом стержнях размещены две секции w'K и w"K короткозамкнутой обмотки, используемой для улучшения отстройки защиты от "бросков" намагничивающих токов силовых трансформаторов и токов небаланса в переходном режиме при внешних КЗ.
При повреждении в зоне действия дифференциальной защиты, когда ток в первичной обмотке Iп быстро делается синусоидальным, происходит непосредственная трансформация из первичной обмотки wп во вторичную wВТ , и в часть короткозамкнутой обмотки w'K, откуда он поступает в другую часть короткозамкнутой обмотки w"K . Магнитные потоки среднего и правого стержней Фсред и Фк суммируются и образуют поток в левом стержне, обусловливающий ток I2 во вторичной обмотке wВТ и обмотке реле КА. Таким образом, переменный ток из первичных обмоток трансформируется двумя путями: при помощи прямой трансформации из wП во вторичную обмотку и двойной трансформацией из wП в w'K, а затем из w"K в wВТ. При токе I2, превышающем ток срабатывания реле, защита действует.
При внешних КЗ апериодическая составляющая практически не трансформируется в короткозамкнутый контур. Апериодическая слагающая первичного тока I п создает в среднем стержне апериодический поток, разветвляющийся в левый и правый стержни. Апериодические потоки в среднем и правом стержнях ухудшают трансформацию. Из обмотки wп в обмотку w'K, а затем и в обмотку wВТ (за счет насыщения стержней). Апериодический поток среднего и левого стержней уменьшает прямую трансформацию переменного тока из первичной обмотки во вторичную wВТ и дополнительно ухудшает вторичную трансформацию из короткозамкнутой обмотки w"K в обмотку wВТ. Таким образом, апериодический ток особенно сильно ослабляет двойную трансформацию, этим и достигается значительное увеличение тока срабатывания (загрубление) реле при наличии апериодической слагающей. При увеличении числа витков короткозамкнутой обмотки или уменьшении сопротивления Rк двойная трансформация проявляется сильнее, и, следовательно, сильнее действует апериодический ток на загрубление реле.
Но, изменяя число витков короткозамкнутой обмотки, важно сохранить неизменной уставку реле по переменному току, т.е. МДС срабатывания. Fср при подаче в первичную обмотку тока, не содержащего апериодической составляющей, не должна зависеть от изменения условий двойной трансформации.
На реле РНТ старого исполнения (РНТ-562 - РНТ-564) число витков короткозамкнутой обмотки регулируют обычно таким образом, чтобы отношение w"K/ w'K оставалось постоянным. В этом случае магнитные потоки в среднем Фсред и правом Фк стержнях насыщающегося трансформатора обеспечивают неизменный результирующий поток в левом стержне Фр, что обусловливает неизменность уставки реле по переменному току.
Рис.4.7. Кривые, характеризующие коэффициент смещения Ксм при:
а - синусоидальном токе; б - несинусоидальном токе
Если в цепь короткозамкнутой обмотки ввести активное сопротивление Rк при неизменном числе витков w"Kи w'K, то им можно влиять на двойную трансформацию так же, как и изменением числа витков короткозамкнутой обмотки. При этом поток двойной трансформации Фк проявляется сильнее при уменьшении Фк. У реле новых образцов (РНТ-565 - РНТ-567) уставка на короткозамкнутой обмотке регулируется активным сопротивлением Rк, включенным последовательно в цепь короткозамкнутой обмотки. Число витков короткозамкнутой обмотки не регулируется.
Таким образом, при наличии в токе Iп проходящем в первичной обмотке НТТ, апериодической составляющей автоматическое загрубление реле происходит по двум причинам: из-за насыщения сердечника НТТ и за счет влияния короткозамкнутой обмотки, которая особенно сильно ослабляет трансформацию части периодической составляющей тока небаланса, претерпевающей двойную трансформацию.
Относительный ток срабатывания
где Iср.п —переменная составляющая тока срабатывания при наличии постоянной (апериодической) составляющей; Iср sin — синусоидальный ток срабатывания реле при отсутствии постоянной (апериодической) составляющей.
Коэффициент смещения k = Iсм.а/Iср.п где Iсм.а — постоянная (апериодическая) составляющая тока в реле; Iср.п —та жечто и в предыдущей формуле, переменная составляющая тока срабатывания при наличии постоянной (апериодической) составляющей.
Быстронасыщающийся трансформатор реле РНТ-565 является одновременно и промежуточным трансформатором для компенсации неравенства вторичных токов в плечах дифференциальной защиты и имеет для этой цели специальные уравнительные обмотки. Ток во вторичной обмотке БНТ, к которой подключено реле, определяется суммарным магнитным потоком в сердечнике, который создается как рабочей, так и уравнительными обмотками. Для того чтобы при прохождении через трансформатор сквозного тока нагрузки или КЗ ток во вторичной обмотке был равен нулю, необходимо правильно включить рабочую и уравнительные обмотки в дифференциальную схему и так подобрать числа витков обмоток, чтобы компенсировать неравенство вторичных токов ТТ и установить необходимый ток срабатывания.
Рис. 4.8. Принципиальная схема токовых
При выполнении дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора (рис. 4.8) цепи от ТТ с обеих его сторон присоединяются к уравнительным обмоткам Y1 и Y2 так, чтобы при прохождении через трансформатор сквозного тока токи в уравнительных обмотках были направлены встречно. В принципе для компенсации неравенства вторичных токов ТТ можно было бы использовать только одну уравнительную обмотку БНТ. Однако при использовании обеих обмоток обеспечивается более точная компенсация неравенства вторичных токов.