МАКСИМАЛЬНЫЕ ТОКОВЫЕ ЗАЩИТЫ НА ПЕРЕМЕННОМ ОПЕРАТИВНОМ ТОКЕ

 

Требования к ТТ, питающим оперативные цепи. Источником переменного оперативного тока в схемах МТЗ по соображениям, изложенным в §1.9, обычно служат ТТ. Основным требованием, предъявляемым к ТТ, питающим оперативные цепи, является условие, чтобы их мощность S _TT была достаточна для покрытия мощности, потребляемой оперативной цепью S _о.ц, т.е. мощности, необходимой для срабатывания электромагнита отключения (ЭО) выключателя S _ЭО и элементов логической части РЗ S _л.ч:

(4.16)

Большую часть мощности S _о.ц составляет потребление ЭО выключателя. В зависимости от типа привода выключателя значение S_{0 ц} при токе срабатывания ЭО колеблется от 30 до 1000 Вт. Эта мощность, как правило, превышает значение номинальной мощности ТТ (S _{TT ном}), при этом токовая погрешность ТТ Δ I выходит за пределы значений, допустимых для устройств РЗ. Поэтому в тех случаях, когда из-за большой нагрузки, создаваемой оперативными цепями, погрешность Δ I > 10%, для питания оперативных цепей выделяются отдельные ТТ, не связанные с измерительной частью РЗ. Мощность, отдаваемая ТТ S _TT = I _в U _в, имеет некоторое предельное значение. С учетом того, что вторичное напряжение ТТ U _в= I _в Z _н, a вторичный ток I _в = I _п / k _I – Δ I:

(4.17)

где Z _н – сопротивление нагрузки оперативных цепей ТТ (см. §3.1). При некотором оптимальном значении Z _н мощность S _TT достигает своего максимума. При дальнейшем увеличении Z _н погрешность Δ I становится более 50%, значение резко уменьшается и S _TT начинает снижаться (рис.4.16). Таким образом, каждый ТТ имеет предельную мощность S _{TT mах}. Для отключения выключателей 110-220 кВ с механизмом отключения, требующим больших усилий, мощность ТТ оказывается недостаточной.

Схемы МТЗ на переменном оперативном токе. Схемы МТЗ с питанием оперативных цепей от источников переменного тока (см. §1.9) могут выполняться: с непосредственным питанием от ТТ по принципу дешунтирования ЭО выключателей; с питанием выпрямленным
током, от специальных блоков питания; с питанием от предварительно заряженных конденсаторов.

Схемы с дешунтированием электромагнитов отключения выключателя. Подобные схемы МТЗ в отечественной практике выполняются только на электромеханических реле как с зависимой, так и независимой характеристикой выдержки времени.

Схемы МТЗ с зависимой характеристикой. На рис.4.17, с приведена наиболее распространенная двухфазная схема с двумя ТТ, установленными на фазах А и С и с двумя токовыми реле КА1 и КА2,действующими с выдержкой времени, зависящей от тока. Трансформаторы тока ТАА и ТАС, питающие токовые реле, включенные по схеме неполной звезды, используются как источники оперативного тока.

Привод выключателя выполняется с двумя ЭО (YAT1 и YAT2), которые приходят в действие от токов, проходящих в ТАA и ТАС. Вторичный ток ТТ подается в YAT1 и YAT2 контактами токовых реле КА1 и КА2. Их контакты должны быть рассчитаны на переключение больших токов до 150 А и производить операцию переключения без разрыва вторичной цепи ТТ. Принцип выполнения подобной контактной системы показан на рис.4.18. В нормальном режиме токовые реле не действуют, их подвижный контакт 3 находится в положении 1, при котором вторичная цепь каждого ТТ замкнута и ее ток питает обмотку соответствующего реле КА. Цепи обоих ЭО (YAT1 и YAT2) разомкнуты.

При КЗ одно или оба реле КА срабатывают. Подвижный контакт 3 сработавшего реле, например КА1, переключается и замыкает сначала неподвижный контакт 2 (рис.4.17 и 4.18), подключая YAT1 ко вторичной цепи ТТ, а затем без разрыва цепи ТТ размыкает контакт 1, дешунтируя при этом YAT1. После дешунтирования весь ток ТАА замыкается через YAT1, который отключает выключатель Q.

На рис.4.17, б приведена двухфазная схема с одним токовым реле КА. В этой схеме привод выключателя имеет один электромагнит отключения YAT. Реле КА и YAT включены на ток I _p= I _a– I _c.

В обеих схемах в качестве токовых реле применяются реле РТ-85 или РТ-90 (см. §2.11), имеющие ограниченно зависимую характеристику времени действия и специальные контакты для дешунтирования электромагнита отключения.

Схема защиты с независимой выдержкой времени. На рис.4.19 изображена схема в двухфазном исполнении с двумя токовыми реле, включенными на токи фаз А и С: КА1 и КА2. Логическая часть схемы состоит из реле времени КТ и промежуточных реле КL1 и KL2,
дешунтирующих YAT1 и YAT2. Схема выполняется с помощью РТ-40 и специальных реле
переменного тока: времени РВМ-11, промежуточных РП-361 и указательных.

Для ограничения и стабилизации значений токов, поступающих в обмотку реле времени КТ (типа РВМ), последняя питается током через промежуточные насыщающиеся трансформаторы тока (ПНТ) TLA и TLC. При КЗ реле КТ включается на вторичный ток ПНТ (TLA или TLC) контактами пусковых реле тока КА1 или КА2. Однако при двухфазной КЗ между фазами А и С будут работать оба пусковых реле и реле КТ окажетсявключенным на сумму вторичных токов I _a + I _c,которая в этом случае равна нулю, поскольку I _a= – I _c. Для исключения этого недостатка в схеме предусмотрено размыкание вторичной цепи TLC контактами реле КА1, что обеспечивает и в этом случае действие КТ от тока фазы А. Промежуточные реле КL1 и KL2 включаются через ПНТ на токи I _aи I _c. Обмотки КL1 и KL2 питаются токами через выпрямители VS1 и VS2. Контакты промежуточных реле, дешунтирующие электромагниты отключения, выполняются так же, как у токовых реле в схемах на рис.4.17 и рассчитаны на переключение до 150 А. При КЗ в зоне сработавшее реле, например КА1, замыкает вторичную цепь TLA (рис.4.19, а), приводя в действие КТ. После замыкания контакта КТ1 (рис.4.19, в) КL1 переключает контакт КL1.1 вверхнее положение без разрыва цепи ТАA. Ток I _a замыкается через YAT1, который отключает выключатель. При срабатывании КА2 или КА1 и КА2 вместе схема действует аналогично.

Возврат всех реле в исходное состояние происходит после отключения КЗ и, следовательно, при отсутствии тока в ЭО. Поэтому в рассматриваемой схеме и во всех других, у которых оперативные цепи питаются от ТТ, вспомогательный (блокировочный) контакт выключателя в цепи ЭО не требуется.

Схемы с дешунтированием имеют особенность, заключающуюся в том, что ТТ до момента срабатывания РЗ нагружены, как обычно, сопротивлением реле и соединительных проводов. Благодаря этому обеспечиваются нормальные условия работы ТТ с допустимой погрешностью ε; < 10%. После срабатывания токовых реле МТЗ нагрузка Z _н на ТТ резко увеличивается из-за подключения ЭО. При этом возрастает погрешность ТТ, а ток, проходящий по реле и ЭО, уменьшается. Для обеспечения надежного срабатывания ЭО и удержания в сработанном состоянии всех реле МТЗ необходимо проверять расчетом, что после подключения ЭО ток ТТ [ I _в = (I _п /К _I) – Δ I ] остается больше I _ср.ЭО и I _воз реле. Для повышения надежности действия ЭО в схеме на рис.4.19 предусмотрено отключение выключателя, даже если после подключения ЭО вернутся пусковые реле КА.

Реле времени типа РВМ. В схеме применяется особый элемент времени, реагирующий на ток ТТ типа РВМ. Основным элементом реле (рис.4.20) является синхронный однофазный двигатель, состоящий из статора 1 и ротора 2. Обмотка статора питается от ТТ через ПНТ. Благодаря насыщению ПНТ обеспечивается неизменное напряжение на вторичной обмотке, питающей двигатель, при токах в первичной обмотке до 150 А и ограничивается значение вторичного тока, что позволяет замыкать и размыкать ее цепь контактами обычных токовых реле.

При срабатывании пускового реле РЗ (КА1 или КА2 на рис.4.19) оно замыкает вторичную цепь трансформатора ПНТ. В двигателе появляется ток, его ротор 2 втягивается в статор, цилиндрическое зубчатое колесо 3 на оси ротора сцепляется с зубчатой передачей (редуктором) 4-6,которая приводит в движение подвижные контакты реле времени 8. Через время t _р, определяемое числом оборотов ротора, контакты 8 замыкаются. Ротор вращается с постоянной (синхронной) скоростью ω; = 2 πf, где f – рабочая частота сети (50 Гц). Возврат реле осуществляется пружиной 11. Ток срабатывания реле регулируется витками обмоток от 2,5 до 5 А. Недостатком реле является изменение скорости вращения ротора, а следовательно, и выдержки времени при изменении частоты (погрешность составляет 2% на 1 Гц). Подобные реле типа РВМ-12 (на 4 с) и РВМ-13 (на 9 с) выпускает ЧЭA3, который освоил также выпуск нового реле серии РСВ-13.

Токовое промежуточное реле типа РП-361 (рис.4.21) состоит из электромагнитного реле клапанного типа 4, питающегося от выпрямителя 2. Ток к выпрямителю подается от ПНТ 1, подключенного к ТТ. Реле приходит в действие при замыкании обмотки 4 контактами реле времени или пусковых реле (рис.4.19). ПНТ 1 ограничивает значения напряжения и тока, питающих реле 4, что облегчает условия работы выпрямителя и контактов реле, замыкающих цепь обмотки реле 4. Кроме того, уменьшается потребление реле 4 при больших токах. Конденсатор 3 сглаживает кривую вторичного тока. Ток срабатывания реле равен 2,5 или 5 А в зависимости от соединения первичных обмоток ПНТ. Потребление реле при 2 I _с.р равно 6 Вт. Наибольшего значения оно достигает при разомкнутой вторичной цепи ПНТ. Переключающие контакты устроены как показано на рис.4.19 и могут переключать ток до 150 А. Расчет тока срабатывания МТЗ и проверка надежности действия всех элементов схемы после дешунтирования ЭО состоит из четырех этапов.

1. Выбирается первичный и вторичный токи срабатывания токовых реле (I _с.з и I _с.р) по (4.4) – (4.6). Проверка погрешности ТТ производится для МТЗ с независимой характеристикой при токе I _с.з, а для зависимых – при токе КЗ, при котором задается время действия МТЗ. Сопротивление обмоток реле времени и промежуточных реле Z _p принимается наибольшим, т.е. при разомкнутой вторичной цепи ПНТ этих реле.

2. Проверяется надежность работы вспомогательных реле и ЭО после дешунтирования ЭО:

(4.18)

где I _{с ЭО} – ток срабатывания ЭО; I' ₂ – вторичный ток ТТ после дешунтирования.

Минимальное значение коэффициента чувствительности для ЭО, определяемое для обеспечения их надежного срабатывания, должно быть приблизительно на 20% больше k _ч, принимаемого для соответствующих РЗ [1, 10]. Например, для МТЗ восновной зоне k _ч = 1,5, а для ЭО k _ч ≈ 1,8. В зоне резервирования требуется для МТЗ k _ч = 1,2, а для ЭО k _ч ≈ 1,44.

Аналогично определяется условие надежности работы вспомогательных реле, чувствительность которых значительно выше чувствительности ЭО.

Соответствующий току I' ₂ первичный ток с учетом погрешности ТТ, определяемой I _нам, равен:

(4.19)

3. Проверяется отсутствие возврата реле РТ и РП-341 (РП-361) после дешунтирования ЭО. Для этого необходимо, чтобы вторичный ток I'' ₂,проходящий по реле после дешунтирования ЭО, удовлетворял условию

(4.20)

где I _воз и I _с.р – токи возврата и срабатывания дешунтирующего реле; k _н = 1,2.

Коэффициент возврата для электромагнитного элемента реле РТ-85 может приниматься в пределах 0,3-0,4, для дешунтирующих промежуточных реле типов РП-341 и РП-361 – не более 0,4. Для полупроводниковых реле, у которых k _в ≈ 1, в схеме МТЗ должны быть предусмотрены специальные мероприятия, предотвращающие возврат дешунтирующих органов после их срабатывания и дешунтирования ЭО.

Как и в предыдущем случае, соответствующий первичный ток

(4.21)

Ток намагничивания I _нам может быть найден по экспериментальной характеристике U ₂= f (I ₂) (см. §3.3) или по кривым погрешностей ТТ (см. рис.3.3).

4. Проверяется надежность работы контактов реле, дешунтирующих ЭО:

(4.22)

где I _{К mах} – максимальный ток КЗ.

Если условие (4.22) не выполняется, необходимо определить I _2mахс учетом I _нам, т.е. насыщения ТТ (см. гл. 3). Если и в этом случае условие (4.22) не обеспечивается, необходимо увеличить K _Iили применить другие схемы оперативного переменного тока.

Оценка принципа дешунтирования. Достоинством схем с дешунтированием является их простота, высокая надежность действия при КЗ. МТЗ с дешунтированием нашли широкое применение в распределительных сетях 6-10 кВ на присоединениях с выключателями, имеющими пружинные приводы. На выключателях с электромагнитными и пневматическими приводами, выпускаемыми промышленностью, принцип дешунтирования неприменим, так как мощность ТТ недостаточна для их отключения. Схемы дешунтирования неприменимы также для РЗ со сложной логической схемой.

Схемы питания оперативных цепей МТЗ от выпрямительных блоков. В тех случаях, когда простейший способ использования ТТ для питания оперативных цепей МТЗ по схеме дешунтирования не проходит (например, на присоединениях, оборудованных выключателями с электромагнитными или пневматическими приводами, ЭО которых потребляют большую мощность, а также при наличии сложных устройств РЗ, в том числе полупроводниковых), возможно применение выпрямительных блоков питания (БП). Блок питания является устройством, преобразующим с помощью выпрямителя переменное напряжение или ток сети в выпрямленное напряжение U _б.п, которое используется для питания оперативных цепей РЗ, цепей отключения выключателей и сигнализации [11].

Применяются два вида блоков: с выпрямленным током, получаемым от ТТ; с выпрямленным напряжением, получаемым от ТН или трансформатора собственных нужд (ТСН).

Схемы токового блока питания (БПТ), включенного на ТТ, и блока напряжения (БПН), включенного на ТН или ТСН, приведены на рис.4.22. Каждый блок состоит из выпрямителя, на вход которого в схеме БПТ (рис.4.22, а) подается ток от ТТ через ПНТ TLA, а в схеме БПН (рис.4.22, б) – напряжение ТН либо ТСН через промежуточный трансформатор TLV. В обоих блоках промежуточные трансформаторы служат для отделения вторичных цепей ТТ и ТН (ТСН) от оперативных цепей управления и РЗ, а также для получения необходимого уровня выходного напряжения блока и его регулирования. Каждый блок работает на свои сборные шинки управления (ШУ), к которым подключены оперативные цепи [12].

Токовые блоки применяются для питания оперативных цепей МТЗ от КЗ, а блоки напряжения для РЗ, реагирующих на повреждения и ненормальные режимы, при которых на ТН (ТСН) сохраняется напряжение, обеспечивающее необходимый уровень напряжения на выходе БПН.

Выпрямленное напряжение, получаемое на выходе БП, имеет пульсирующий характер в виде полуволн постоянного знака. Поэтому питание устройств РЗ, построенных на полупроводниковых элементах, возможно только при установке на выходе блоков сглаживающих фильтров, ограничивающих пульсацию выходного напряжения БП до 3%.

Для надежного действия РЗ уровень среднего значения напряжения на выходных зажимах блоков U _б.п должен быть достаточным для срабатывания элементов логической схемы. Это напряжение не должно быть меньше 0,8 U _ном. Наибольшее значение U _б.п не может превышать (1,1 – 1,15) U _ном. Эти пределы выходного напряжения должны обеспечиваться при изменении входных величин БП от минимального до максимального значения в диапазоне действия РЗ. Чтобы выполнить это условие, в БПТ используется разделительный ПНТ (TLA на рис.4.22, а), который насыщается при малых значениях входного тока (около 5 А), меньших тока срабатывания РЗ, питающихся от блока, с тем чтобы выходное напряжение БПТ было достаточным для их действия. В насыщенной части характеристики намагничивания, определяющей зависимость вторичного напряжения U _вых промежуточного трансформатора от входного тока I _вх, действующее значение этого напряжения изменяется незначительно, что и обеспечивает его стабильность на выходе БПТ. Но при таком способе стабилизации в кривой вторичного напряжения ПНТ появляются пикообразные амплитуды. Суммируясь с основной гармоникой, они обусловливают опасные перенапряжения, которые могут повредить диоды, изоляцию ПНТ и ухудшить работу логических реле.

Для устранения таких перенапряжений к зажимам вторичной обмотки ПНТ подключается конденсатор С, образующий с индуктивностью ветви намагничивания ПНТ феррорезонансный контур.

Вольт-амперные характеристики БПТ при наличии феррорезонансного контура при различных нагрузках (R _н) изображены на рис.4.23. С увеличением нагрузки увеличивается значение I' _вх.

Блоки серии БП-11 (БПТ-11 и БПН-11), рассчитанные на длительную нагрузку 20 Вт и кратковременную 40 Вт, – самые маломощные. Они выполняются на напряжения 24 и 110 В.

Вторая группа блоков БПЗ (БПЗ-401, выпускаемые вместо БПН-101, и БПЗ-402, выпускаемые вместо БПТ-401) рассчитана на длительную нагрузку 100 и 200 Вт при выходном номинальном напряжении 100 и 200 В.

Устройство БПЗ-401 (рис.4.24, а) питается от ТН. При включении устройства в сеть с U _ном, равным 127, 110 или 100В, секции первичных обмоток w' ₁ и w";₁,промежуточного трансформатора напряжения TLV соединяются последовательно, а накладки SX1 и SX2 устанавливаются соответственно в положение I, IV или VI. Отводы П, III и V вторичной обмотки позволяют устанавливать необходимый уровень U _вых при отклонении входного напряжения.

Конденсатор С1 предназначен для защиты диодов от кратковременных перенапряжений, возникающих в цепях переменного тока. Оперативные цепи РЗ подключаются к выводам 7 и 10, а заряжаемые конденсаторы – к выводам 6 и 10. Диоды VD1 и VD2 предотвращают разряд заряженных конденсаторов при исчезновении или понижении напряжения питания. Реле KL (поляризованное реле типа РП-7) служит для сигнализации при исчезновении напряжения питания. Резистор R и конденсатор С2 уменьшают переменную составляющую тока в обмотке реле KL.

Устройство БПЗ-402 (рис.4.24, б) состоит из промежуточного насыщающегося трансформатора тока TLA, конденсатора С и выпрямительного моста VS,разделительных диодов VD1 и VD2 и токоограничивающего резистора R. Переключение одинаковых секций первичной обмотки w' ₁ и w";₁ с последовательного соединения на параллельное позволяет увеличивать ток наступления феррорезонанса в 2 раза. Наличие отводов в каждой секции позволяет изменять ток наступления резонанса ступенчато. Подключая накладкой SX1 конденсатор С к отводам I, II или III, можно в небольших пределах изменять ток наступления феррорезонанса. С помощью накладки SX2 изменяется номинальное значение выходного напряжения: в положении VI – 110 В, в положении III – 220 В.

Кроме того, существуют мощные блоки БПТ-1002 и БПН-1002 на 800 и 1500Вт при выходном напряжении 110 и 220В. Блоки БПН-1002 выпускаются трехфазными (рис.4.25).

Промышленность выпускает все БПТ с феррорезонансным контуром и с ответвлениями, позволяющими изменять резонансный ток I '_вх. Параметры контура LC подбираются так, чтобы резонанс наступал при I _вх = I "_вх = 3 ÷;10 А, меньшем, чем ток срабатывания МТЗ. Блоки напряжения работают, как правило, при отклонениях входных напряжений от нормальных не более 10-15%. Для применения БПН в режимах, сопровождающихся глубоким понижением напряжения (ниже 15% нормального), выпускаются трехфазные блоки со стабилизатором в виде дросселей насыщения БПНС-2 (рис.4.26). Шесть дросселей насыщения (L1-L6)включены по схеме трехфазного магнитного усилителя с самонасыщением.

Регулирующее действие стабилизатора основано на изменении сопротивления Z дросселей насыщения в зависимости от тока подмагничивания I _у в общей обмотке управления w _y. Значение и направление тока подмагничивания определяется схемой управления СУ и зависит от значения выходного напряжения. При повышении напряжения схема управления обусловливает увеличение индуктивности дросселей, а при понижении – более глубокое насыщение дросселей.

Блок БПНС-2 обеспечивает достаточную мощность для действия РЗ при всех несимметричных КЗ, а для отключения трехфазных КЗ необходима подпитка от токового блока.

Имеющийся на выходе блока БПНС-2 встроенный сглаживающий фильтр позволяет использовать его для питания полупроводниковых РЗ и ВЧ приемопередатчиков.

Блоки питания могут использоваться в качестве индивидуальных блоков, питающих оперативные цепи РЗ одного присоединения (ЛЭП, трансформатора), или в виде групповых, питающих РЗ нескольких присоединений. При этом уменьшается количество БП, не появляется разветвленная сеть оперативных цепей.

Блоки БП-11 имеют малую мощность и поэтому могут использоваться только как индивидуальные – для отдельной РЗ. Блоки БП-101 и БП-1002 могут служить в качестве групповых.

Схема включения БП на ток и напряжение сети должна выбираться так, чтобы на выходе блока имелость достаточное напряжение для приведения в действие элементов логической схемы и ЭО выключателя при всех видах КЗ, на которые должна реагировать рассматриваемая РЗ.

Наиболее рациональной схемой включения токового блока, применяемой в сети с изолированной нейтралью, является включение на разность вторичных токов ТТ двух фаз (I _a– I _c).

Логические схемы, получающие питание от БП, выполняются так же, как и в РЗ на постоянном оперативном токе.

При включении на разность токов двух фаз напряжение на выходе БПТ (U _{вых бп}) появляется при всех видах междуфазных КЗ и двойных замыканий, возможных в этих сетях, за исключением случая К ⁽²⁾ за трансформатором с соединением обмоток ^y/_Δ или при К ⁽¹⁾ за трансформатором с соединением обмоток ^y/ ^y-₀.

При необходимости действия РЗ и в этих случаях, дополнительно к БПТ, включенному на разность токов фаз А и С, устанавливается второй БПТ (рис.4.27), включенный на ток третьей фазы В (при наличии на ней ТТ), либо блок напряжения БПН, включенный на междуфазное напряжение U _AC тех же фаз, от которых питается БПТ. Достаточность уровня выходного напряжения U _{вых БП} для срабатывания элементов логической схемы и ЭО определяется при минимальном значении входного тока I _{вх min} для БПТ и U _{вх min} для БПН.

Питание БПТ средней и большой мощности необходимо осуществлять от отдельных обмоток ТТ (по условию допустимой нагрузки).

Положительной стороной БП является возможность их применения для РЗ со сложными логическими схемами, для РЗ как от КЗ, так и от ненормальных режимов. Недостатком БП является ограниченная мощность, не позволяющая использовать их для отключения "тяжелых" выключателей 110-220 кВ, относительная сложность расчета и обеспечения выходного напряжения токовых блоков в функции от входного тока.

Использование энергии заряженного конденсатора для питания оперативных цепей защиты. Предварительно заряженный конденсатор используется как источник оперативного тока в режиме его разряда на элементы оперативной цепи, подключаемые к конденсатору при срабатывании РЗ. Предварительный заряд конденсатора обычно осуществляется в условиях нормального режима от напряжения сети. Заряженный конденсатор может питать оперативные цепи РЗ при любом повреждении и ненормальном режиме, независимо от значения тока и напряжения защищаемого участка.

Схема МТЗ с использованием заряженного конденсатора в качестве источника оперативного тока приведена на рис.4.28.

В этой схеме при срабатывании токовых реле КА1 и (или) КА2 и после замыкания контакта реле времени КТ1 к YAT подключается через указательное реле КН заряженный конденсатор С, под действием тока разряда которого срабатывает катушка YAT, отключающая выключатель. Конденсатор заряжается в нормальном режиме от ТН через зарядное устройство УЗ. Емкость конденсатора должна быть достаточной для накопления энергии W,необходимой для приведения в действие реле или YAT. Энергия заряженного конденсатора определяется по формуле

(4.23)

где U _к – напряжение заряженного конденсатора.

Для получения требуемого значения при возможно меньшей емкости С следует увеличить U _к. В устройствах заряда, выпускаемых промышленностью, принято U _к = 400 В.

Особенностью схемы, в которой заряженный конденсатор используется как источник оперативного тока, является кратковременность тока разряда. Поэтому конденсаторы, применяемые в схеме РЗ, за короткий промежуток времени разряда могут приводить в действие только один электромеханический элемент оперативных цепей, работающий без замедления (промежуточное реле или ЭО). С учетом этого предварительно заряженные конденсаторы, предусматриваются в основном для питания ЭО выключателей и применяются в тех случаях, когда мощность ТТ, используемых для питания оперативных цепей непосредственно или через блоки питания, оказывается недостаточной.

После каждого срабатывания РЗ, а также после исчезновения напряжения на шинах ПС, от которых питаются зарядные устройства, конденсаторы разряжаются, РЗ не может действовать на отключение, пока не произойдет повторный заряд конденсаторов. Для повышения надежности РЗ желательно иметь возможно меньшее время заряда t _зap, чтобы восстановить ее готовность в цикле АПВ, обеспечивая возможность действия при повторном включении повреждений ЛЭП (рис.4.29).

Выпускаемые промышленностью блоки конденсаторов БК-400 (рис.4.30) используются совместно с устройствами БПЗ-400 и состоят из разделительных диодов VD1 и VD2 типа: Д226Б и конденсаторов С типа МБГП емкостью 10 мкФ ± 10%, 400 В. Общая емкость блока конденсаторов БК-401 равна 40 мкФ, БК-402 – 80 мкФ, БК-403 – 200 мкФ. Первые два рассчитаны на питание ЭО выключателей с пружинными приводами, а последний – с электромагнитными.

Блоки БПЗ-401 и БПЗ-402, время заряда которых t _зap = 0,05 ÷ 0,07 с, рассчитаны на одновременное питание нескольких конденсаторных блоков в схемах с диодным или контактным разделением цепей (рис.4.31). При замыкании контактов устройств РЗ одного из присоединений (например, Р31) через ЭО выключателя этого присоединения пройдет ток разряда конденсаторов С1,предназначенных только для этого присоединения. Разряд других конденсаторов
предотвращается благодаря диодам, установленным в блоке БК-400 (рис.4.31, а) либо размыканием контакта Р31.1 (рис.4.31, б).

Источники с предварительно заряженными конденсаторами применяются на подстанциях без аккумуляторных батарей для питания ЭО выключателей, в электрических сетях 6-10 кВ для питания элементов автоматики и широко используются на упрощенных ПС без выключателей на стороне 110 и 220 кВ для осуществления операций по включению короткозамыкателей и отключению отделителей трансформаторов.

Недостатком схемы МТЗ с конденсатором, заряжаемым от устройства БПЗ-401, является возможность отказа РЗ в действии при включении на КЗ подстанции, находившейся без напряжения. МТЗ может отказать из-за того, что разрядившийся при отсутствии напряжения на подстанции конденсатор не сможет зарядиться при включении на КЗ из-за низкого уровня остаточного напряжения. Чтобы предотвратить подобные отказы, применяются зарядные устройства с блоками питания БПЗ-402, питающиеся от ТТ. Токовый зарядный блок применяется как дополнительный к блоку напряжения.

Положительными качествами источников с предварительно заряженными конденсаторами являются: возможность отключения выключателей с электромагнитными приводами, требующих значительной мощности от источника питания, которую не могут обеспечить ТТ и блоки питания малой мощности; независимость мощности и напряжения этих источников от тока и напряжения в аварийных режимах защищаемого объекта, что позволяет применять заряженные конденсаторы для любых РЗ и для выполнения логических операций РЗ и автоматики при отсутствии напряжения на подстанции.

Существенным недостатком заряженных конденсаторов является кратковременность тока разряда, ограничивающая их применение для питания логической части РЗ (для каждого реле требуется свой конденсаторный блок), и непригодность для питания элементов, работающих с выдержкой времени.

Следует отметить, что наличие напряжения 400 В на конденсаторах и БПЗ требует особого внимания к соблюдению правил техники безопасности. При проведении работ на УЗ, конденсаторах и в питающихся от них цепях необходимо снять напряжение с блока БПЗ, разрядить конденсаторы через высокоомное сопротивление и отключить их от питаемой сети.