Дифференциальные защиты с реле серий РНТ и ДЗТ10 выполняются по схеме с циркулирующими токами. Их токи срабатывания должны быть отстроены от токов небаланса переходных рёжимов при внешних КЗ, а также от бросков намагничивающего тока трансформаторов и автотрансформаторов. Указанные токи небаланса имеют несинусоидальную форму и содержат значительную апериодическую составляющую. Отстройка от них при требуемой чувствительности в рассматриваемых дифференциальных защитах осуществляется с помощью насыщающихся трансформаторов тока (НТТ) реле РНТ и ДЗТ. Апериодическая составляющая тока небаланса насыщает сердечник НТТ и тем самым ухудшает условия трансформации между его первичной и вторичной обмотками, автоматически увеличивая первичный ток срабатывания.
Реле РНТ имеют отстройку от токов небаланса с апериодической составляющей, что оказывается необходимым в случаях, когда апериодическая составляющая частично поглощается трансформаторами тока из-за значительной нагрузки на них. Указанная отстройка осуществляется с помощью короткозамкнутого «контура. НТТ, частично ослабляющего действие периодической составляющей тока.
Отстройка реле РНТ от значительной при внешних КЗ периодической составляющей токов небаланса достигается увеличением тока срабатывания, что приводит к снижению чувствительности защиты. Более эффективно в таких случаях применение реле ДЗТ10 с магнитном торможением от токов внешних КЗ. В этом реле тормозной ток подмагничивает крайние стержни НТТ и тем самым ухудшает условия трансформации между первичной и вторичной обмотками, автоматически увеличивая ток срабатывания.
Реле дифференциальных защит серий РНТ и ДЗТ10 состоят из исполнительного органа, выполненного на базе электромагнитного реле РТ40, и насыщающегося трансформатора тока. Исполнительный орган и НТТ смонтированы в общем прямоугольном корпусе, состоящем из цоколя и кожуха.
Магнитопровод НТТ выполнен трехстержневым; сечение его среднего стержня в 2 раза больше сечения крайних стержней.
У реле серии РНТ на среднем стержне магнитопровода НТТ размешены первичные обмотки, имеющие отводы, что позволяет выравнивать действия токов плеч дифференциальной защиты и осуществлять ступенчатое регулирование тока срабатывания. На среднем и правом стержнях магнитопровода НТТ (рис. 1) расположены обмотки W/кз и W//кз образующие с резистором Rкззамкнутый контур, который усиливает отстройку от переходных режимов с апериодической составляющей токов. Числа витков указанных обмоток выбраны в соотношении W/кз: W//кз= 1:2.Степень отстройки от переходных режимов зависит от значения сопротивления резистора Rкз- Наибольшая степень отстройки будет при Rкз = 0. На левом стержне магнитопровода НТТ расположена вторичная обмотка, в цепь которой включается обмотка исполнительного органа и регулируемый резистор Rш.
В левом стержне НТТ при срабатывании исполнительного органа индукция принята равной 1,2 Тл, а в среднем и правом стержнях — 0,4 Тл.
Поведение реле РНТ (величина его тока срабатывания) при переходных режимах с апериодической составляющей косвенно оценивается по характеристикам относительного тока срабатывания, представленным на рис. 2. Эти характеристики имеют вид Iср.п/Iср = f(k), гдеIср.п — периодическая составляющая тока срабатывания реле при наличии апериодической составляющей; Iср — ток срабатывания реле при отсутствии апериодической составляющей;коэффициент смещения k = Iа/Iср.п. где Iа — апериодическая составляющая тока в реле. При заводских испытаниях реле РНТ эти характеристики снимаются одновременным пропусканием по одинаковому числу витков первичных обмоток НТТ переменного синусоидального и постоянного тока, которым условно заменяют апериодическую составляющую.
Принцип действия реле серии ДЗТ10. В реле ДЗТ10 применен НТТ с магнитным торможением от токов внешних КЗ, что позволяет в условиях преобладания периодических токов небалансауменьшить ток срабатывания и повысить чувствительность защиты по сравнению с реле РНТ.
У реле ДЗТ10 на среднем стержне магнитопровода НТТ также расположены первичные обмотки, выполняемые аналогично первичным обмоткам реле РНТ.
На крайних стержнях магнитопровода (рис. 3) расположены катушки тормозной и вторичной обмоток, имеющие равное число витков. Обе катушки тормозной обмотки выполнены с ответвлениями,что позволяет ступенчато регулировать степень отстройки от периодической составляющей токов небаланса при внешних КЗ. Наибольшая степень отстройки будет при включении всех витков тормозной обмотки. Намотка тормозных обмоток выполнена таким образом, что при переключении ответвлений каждый стержень магнитопровода НТТ охватывается одинаковым числом витков тормозной обмотки (рис. 4).
Вторичная обмотка шунтируется регулируемым резистором Rш. Исполнительный орган подключен к части витков вторичной обмотки. Соединение частей тормозной и вторичной обмоток НТТ выполнено таким образом, что взаимоиндукция между этими обмотками отсутствует, а есть трансформаторная связь только между первичной и вторичной обмотками. Переключение ответвлений первичных (РНТ, ДЗТ10) и тормозных (ДЗТ10) обмоток осуществляется с помощью штепсельных винтов. Цифры у гнезд на колодках НТТ обозначают число витков.
При внешнем КЗ одновременно с протеканием по первичной обмотке НТТ периодического тока небаланса тормозная обмотка обтекается полным током одного из плеч защиты. Ток первичной обмотки (рабочий ток) W1 создает в сердечнике НТТ рабочий магнитный поток Фр, направляющийся из среднего в крайние стержни (см. рис. 3).
Этот магнитный поток наводит в обеих частях вторичной обмотки W2 равные по величине и по фазе ЭДС, которые складываются и вызывают ток в исполнительном органе.
При протекании тока в тормозной обмотке WT создается тормозной магнитный поток Фт, протекающий только по крайним стержням. Поток Фт наводит в частях; вторичной обмотки Wi ЭДС, равные по величине и противоположные по направлению. Поэтому результирующая ЭДС во вторичной обмотке от действия тормозного тока равна нулю. Однако тормозной ток, подмагничивая крайние стержни НТТ, увеличивает магнитное сопротивление рабочему потоку, ухудшая условия трансформации между первичной и вторичной обмотками, и тем самым увеличивает ток срабатывания — термозит срабатывание реле.
Поведение реле ДЗ10 оценивается по тормозным характеристикам (рис. 5), представляющим собой зависимость МДС срабатывания реле Fcp от тормозной МДС Fr. Эти характеристики зависят от угла сдвиги фаз между тормозным и рабочий токами. Торможение наиболее эффективно при угле между векторами током рабочей и тормозной обмоток в диапазоне 0 ±30°, а наименее эффективно — в диапазоне 90 ± 30°.
Выбранные соотношения чисел витков рабочих и тормозных обмоток должны обеспечивать при внутренних КЗ преобладание рабочей МДС и, следовательно, надежное срабатывание реле. Поведение защиты оценивается значением коэффициента торможения:
где WT, Wp — числа витков тормозной и рабочих (первичных) обмоток.
Поведение дифференциальных защит при внутренних КЗ характеризуется коэффициентом чувствительности. Коэффициент чувствительности дифференциальных защит — это отношение минимального тока К5 в защищаемой сети к току, при котором срабатывает реле. В соответствии с правилами устройства электроустановок этот коэффициент должен быть не менее 2.
У реле серий РНТ и Д3HQ вследствие насыщения стали отсутствует пропорциональность между током первичной цепи ЙТТ и током в исполнительном органе. Поэтому надежность действия реле оценивается коэффициентом надежности, представляющим собой отношение тока в исполнительном органе к току его срабатывания при кратности входного тока реле по отношению к току его срабатывания, равной 2 и 5.
По данным завода-изготовителя коэффициент надежности должен быть не менее 1,2 при 2-кратном и не менее 1,35 при 5-кратном токе срабатывания.
Для реле ДЗТ10 коэффициент надежности определяется при коэффициенте 'торможения ki = 0,35.