Лекция 26
Тема: «Токовые дифференциальные реле с магнитным торможением серии ДЗТ-10»
Вопросы:
Назначение, устройство и принцип действия реле серии ДЗТ-10
Токовые дифференциальные реле серии ДЗТ-10.
Литература
1. Реле защиты / В.С. Алексеев, Г.П. Варганов, Б.И.Панфилов, Р.З. Розенблюм. – М. Энергия. 1976. – 464 с.
2. Дроздов А.Д., Платонов В.В. Реле дифференциальных защит элементов энергосистем / А.Д. Дроздов, В.В. Платонов. – М.: Энергия, 1968. – 112 с.
3. Овчинников В.В. Реле РНТ в схемах дифференциальных защит. – 2-е изд / В.В. Овчинников. – М.: Энергия, 1973. – 96 с.
Назначение, устройство и принцип действия реле серии ДЗТ-10
Реле серии ДЗТ-10 (ДЗТ-11, ДЗТ-11/2, ДЗТ-11/3, ДЗТ-11/4, ДЗТ-11/5,ДЗТ-13) применяются в качестве измерительного органа в дифференциальных защитах трансформаторов, автотрансформаторов, генераторов.
Для выполнения дифференциальной защиты с повышенной чувствительностью применяют реле серии ДЗТ-10, которые благодаря тормозной обмотке, автоматически загрубляются установившимся вторичным током внешнего КЗ.
В отличие от реле серии РНТ в реле серии ДЗТ отсутствует короткозамкнутая обмотка. В этих реле отстройка от тока небаланса переходного режима осуществляется апериодическим током лишь однократно (т.к. нет двойной трансформации). Поэтому реле серии ДЗТ хуже отстроены от токов небаланса в переходных режимах, чем РНТ, когда в составе полного тока Iр есть большая составляющая Iр,а. Однако в реле ДЗТ осуществляется торможение не только апериодической составляющей, но и вторичным (периодическим) током плеча защиты.
Упрощённая схема реле ДЗТ-10 приведена на рисунке 1.
Сердечник НТТ реле ДЗТ-10 такой же как у реле серии РНТ. Первичные обмотки (уравнительные и рабочая) расположены на среднем стержне. Вторичная обмотка выполнена в виде двух секций, которые одинаковы и расположены на крайних стержнях. Резистор Rш предназначен для плавной регулировки в небольших пределах МДС срабатывания.
Ток рабочей обмотки I р создаёт в среднем стержне магнитный поток Ф р, который замыкается по крайним стержням. В секциях вторичной обмотки наводятся одинаковые ЭДС 
и 
. Для рабочего магнитного потока секции вторичной обмотки включены согласно. Поэтому суммарная ЭДС
 |
Рисунок 1. Схема реле ДЗТ-10.
.
Величина рабочего потока в правом и левом стержнях определяется двумя факторами:
- значением МДС дифференциальной обмотки (рабочей) 
;
- величиной магнитного сопротивления магнитного пути, по которому замыкается рабочий поток.
Магнитное сопротивление сердечника в свою очередь зависит от величины тормозного магнитного потока, возбуждаемого током, проходящим по тормозной обмотке Wт.
Тормозная обмотка Wт также как и вторичная состоит из двух одинаковых секций, которые расположены на крайних стержнях.
Тормозной ток (вторичный ток одного плеча дифференциальной защиты) I т создаёт в сердечнике НТТ тормозной магнитный поток Ф т
.
Секции тормозной обмотки включены таким образом, что создают единый магнитный поток Ф т, который циркулирует по крайним стержням и ярму, не ответвляясь в средний стержень. Под действием переменного тормозного потока в секциях вторичной обмотки наводятся две равные по величине и встречно направленные ЭДС 
и 
. Результирующая ЭДС на вторичной обмотке от тормозного магнитного потока равна нулю. Это означает, что тормозной ток не трансформируется из обмотки Wт во вторичную W2 и не попадает в обмотку исполнительного реле КА.
Значение тормозного магнитного потока зависит от:
- величины вторичного тока плеча дифференциальной защиты, который проходит по тормозной обмотке;
- числа витков тормозной обмотки, которое можно изменять с помощью коммутатора.
Таким образом, изменяя число витков в тормозной обмотке, по которым проходит вторичный ток плеча защиты, можно изменять значение тормозной МДС
.
При внешнем КЗ по обмотке Wт проходит вторичный ток внешнего КЗ. Эта обмотка осуществляет магнитное торможение, т.е. тормозной магнитный поток Фт, равный 
, автоматически загрубляет чувствительность реле и, следовательно, требует увеличения рабочей МДС (
для обеспечения срабатывания исполнительного реле КА.
Загрубление чувствительности реле вызывается тем, что тормозной магнитный поток дополнительно насыщает (подмагничивает) сердечник НТТ, что приводит к возрастанию магнитного сопротивления крайних стержней и ярма, т.е. приводит к возрастанию магнитного сопротивления магнитной цепи, по которой замыкается рабочий магнитный поток Фр. Таким образом, наличие в сердечнике НТТ тормозного потока ухудшает условия трансформации тока небаланса из дифференциальной обмотки во вторичную. Уместно подчеркнуть аналогию между реле серии РНТ и ДЗТ. И в одних реле (РНТ) и в других (ДЗТ) загрубление чувствительности к току небаланса достигается путём увеличения магнитного сопротивления сердечника НТТ; в реле РНТ апериодический ток не трансформируется из дифференциальной обмотки во вторичную, следовательно, не оказывает непосредственного влияния на исполнительное реле, и в реле ДЗТ тормозной ток также не трансформируется во вторичную обмотку. Разница между реле серии РНТ и серии ДЗТ заключается в том, что в РНТ загрубление реле осуществляется медленно изменяющимся апериодическим магнитным потоком, а в реле серии ДЗТ торможение осуществляется переменным магнитным потоком. Кроме того, в реле серии РНТ имеется короткозамкнутая обмотка, благодаря которой усиливается загрубление апериодическим током во время переходных процессов. В реле ДЗТ имеется тормозная обмотка, которая продолжает обеспечивать торможение по окончании переходного процесса вторичным током внешнего КЗ.
Во время переходного процесса при внешнем КЗ, когда в токе небаланса есть апериодическая слагающая, сердечник дополнительно подмагничивается медленно изменяющимся апериодическим потоком, что приводит к дополнительному загрублению чувствительности реле ДЗТ.В реле ДЗТ осуществляется двойное загрубление чувствительности:
1) апериодическим током, входящим в состав тока небаланса и протекающим по дифференциальной обмотке;
2) вторичным током плеча защиты, протекающим по тормозной обмотке и создающим дополнительный тормозной периодический магнитный поток Фт.
По окончании переходного процесса, когда апериодический ток уменьшается до нуля, в реле ДЗТ тормозной ток продолжает загрублять чувствительность реле. Тогда как в реле РНТ по окончании переходного процесса чувствительность реле полностью восстанавливается.
Степень загрубления чувствительности реле ДЗТ переменным тормозным потоком оценивается коэффициентом торможения Кт
.
Коэффициент торможения задаётся при определённой тормозной МДС Fт по тормозной характеристике реле (рисунок 2).
Тормозные характеристики различных исполнений реле серии ДЗТ-10 являются справочным материалом, снимаются на заводе-изготовителе и поставляются вместе с реле.
Рисунок 2. показывает, что при отсутствии торможения (Fт = 0) для срабатывания реле необходима рабочая МДС Fр равная 100 А, при этом Кт равен нулю.
Коэффициент торможения Кт численно равен тангенсу угла между касательной, проведённой через точку на тормозной характеристике при выбранной МДС торможения, и осью абсцисс.
Тормозная характеристика, приведённая на рисунке 2, является идеализированной. Реальная характеристика загрубления чувствительности реле ДЗТ может иметь большую или меньшую крутизну, как показано на рисунке 3.
 |
Рисунок 2. Тормозная характеристика реле серии ДЗТ-10.
Крутизна тормозной характеристики одного и того же реле может быть различной, является случайной и зависит от нескольких факторов. Главный из них – угол сдвига фаз между током небаланса I нб, протекающим по дифференциальной обмотке, и вторичным током плеча дифференциальной защиты (т.е. I т), протекающим по тормозной обмотке.
 |
Рисунок 3. Тормозная характеристика реле ДЗТ-11 (ДЗТ-11/2)
Угол сдвига фаз 
определяется характером возникновения тока небаланса. Известно, что ток небаланса в дифференциальной защите трансформатора слагается из трёх составляющих
.
- если угол сдвига фаз близок к 0°, то реле окажется заторможенным и от тока небаланса излишне не подействует;
- если угол сдвига фаз будет близок к 90°, то реле может излишне подействовать от тока небаланса.
Зона, лежащая между кривыми 1 и 2, называется зоной действия или недействия реле. Наличие зоны действия или недействия (зона II) является недостатком реле серии ДЗТ-10.
При внутреннем КЗ и наличии торможения физические процессы, протекающие в реле, аналогичны рассмотренным при внешнем КЗ. Следует иметь в виду, что выбранные соотношения чисел витков дифференциальной и тормозной обмоток должны обеспечивать (при внутреннем КЗ) преобладание рабочей МДС над тормозной, и, следовательно, надёжное срабатывание реле.