МТ 34-70-003-82 Методика наладки и проверки реле частоты РЧ-1, РЧ-2

5.2.1. Предварительная проверка сопротивления изоляции реле

Перед подачей напряжения на реле необходимо:

- снять плату с полупроводниковыми элементами;

- соединить между собой выводы реле 1, 3, 2, 4 (соответственно "плюс" и "минус" постоянного оперативного тока и выходные контакты);

- соединить между собой выводы 5, 6 и переключатель уставок цепи возврата;

- зашунтировать непосредственно на выводах конденсаторы 4С и 5С (измерительную цепь срабатывания);

- зашунтировать непосредственно на выводах конденсаторы 6С-8С (элемент выдержки времени);

- "заклинить" реле К в положении срабатывания.

Проверить сопротивление изоляции на корпус реле:

- цепей переменного напряжения (вывод 7 - корпус);

- цепей постоянного оперативного тока (вывод 1 - корпус);

- вторичных цепей напряжения (переключатель уставок - корпус);

- конденсаторов 6С-8С (вывода конденсаторов - корпус).

Проверить сопротивление изоляции между:

- цепями переменного напряжения и цепями постоянного оперативного тока (вывод 7 - вывод 1 реле);

- цепями переменного напряжения и вторичной обмоткой выходного трансформатора Т (вывод 7 - переключатель уставок).

Измерение сопротивления изоляции производится мегаомметоом на 1000 В и должно быть не менее 10 МОм.

5.2.2. Окончательная проверка сопротивления изоляции реле

При окончательной проверке сопротивления изоляции необходимо:

- установить плату с полупроводниковыми элементами на место.

При установленных полупроводниковых элементах КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ проверять сопротивление изоляции между выводами реле по принципу "каждый с каждым", а также между переключателями уставок и цепями оперативного тока (выводами 5, 6 реле и цепями оперативного тока).

Проверить сопротивление изоляции цепей переменного напряжения (вывод 7) и цепей постоянного оперативного тока (вывод 1) на корпус и между собой. Измерение сопротивления изоляции производится мегаомметром на 1000 В. Сопротивление изоляции должно быть не менее 10 МОм;

- снять временные перемычки с конденсаторов 4С, 5С, 6С-8С ;

- установить откидную плату в рабочее положение;

- закрыть реле кожухом. Проверить электрическую прочность изоляции на корпус переменным напряжением 1000 В в течение 1 мин. Проверка производится в соответствии с указаниями "Общей инструкции по проверке устройств релейной защиты, электроавтоматики и вторичных цепей" (М.: Энергия, 1975);

- снять временную перемычку между контактами выходного реле (выводы 2 и 4) и цепями оперативного тока. Проверить сопротивление изоляции между контактами реле и цепями оперативного тока мегаомметром на 1000 В;

- снять все временные перемычки.

5.2.3. Проверка сопротивления изоляции ВУ-3

Для этого необходимо:

- соединить между собой зажимы 1 и 3 устройства;

- зашунтировать непосредственно на выводах конденсатор C.

Проверить сопротивление изоляции выводов 1, 3 и вывода 2 относительно корпуса и между собой. Измерение сопротивления изоляции производится мегаомметром на 1000 В и должно быть не менее 50 МОм.

5.4.1. Проверка цепей питания

При проверке цепей питания плату с полупроводниковыми элементами установить на место.

При питании реле от постоянного оперативного тока (без ВУ-3) напряжением 220 В соединить выводы 9 и 10 переключающей колодки перемычками.

При питании реле от постоянного оперативного тока (без ВУ-3) напряжением 110 В соединить выводы 10 и 11 переключающей колодки перемычками.

Перемычки расположены на переключающей колодке, установленной на основании внутри реле.

Подать на выводы 1 и 3 реле постоянное напряжение. При значениях напряжений на выводах 1 и 3 реле, равных , , , , измерить напряжение в нескольких точках схемы реле, указанных в табл.5.1. Значения измеренных напряжений должны соответствовать приведенным в табл.5.1.

Таблица 5.1

5.4.2. Проверке исправности цепей переменного напряжения

Подключить необходимые отпайки ступенчатого изменения уставок дросселей измерительных цепей срабатывания и возврата реле. Цифры, указанные у отпаек, ориентировочно соответствуют частоте срабатывания (возврата) реле при крайнем левом положении движка резисторов плавного регулирования 1R (2R), повернутого до отказа против часовой стрелки. Перевод движка резистора плавного регулирования в крайнее правое положение (до отказа по часовой стрелке) приводит к повышению частоты срабатывания (возврата) реле примерно на 1 Гц, т.е., если для реле РЧ-1 задана уставка 47,6 Гц, следует подключить отпайку 47. Аналогично для реле РЧ-2.

Подать на выводы 7 и 8 реле переменное напряжение частотой 50 Гц.

Измерить напряжения в точках схемы, указанных в табл.5.2, относительно нулевой шинки (к нулевой шинке подсоединяются в точке 8в разъема).

Таблица 5.2

Напряжение измеряется вольтметром с внутренним сопротивлением не менее 1 кОм/В. Значения напряжений должны соответствовать значениям, приведенным в табл.5.2 (допустимые отклонения ±20%).

При значительных отклонениях измеренных напряжений от нормы необходимо проверить: трансформатор Т, дроссели 1L, 2L, 3L, конденсаторы 2С-5С, диоды V1, V2, резисторы R1-R5 (см.приложение 4).

5.4.3. Проверка работоспособности полупроводниковой части схемы

Подать на выводы 7 и 8 реле номинальное переменное напряжение частотой 50 Гц, а на выводы 1 и 3 номинальное напряжение оперативного тока.

Нажать на кнопку S, выходное реле должно сработать.

Измерить напряжение на обмотке выходного реле (оно должно быть в пределах 1925 В).

Если выходное реле не сработало или напряжение на обмотке реле ниже указанного, проверить схему реле, руководствуясь описанием работы схемы и рекомендациями по проверке отдельных элементов реле (см.приложение 4).

5.4.4. Настройка уставок реле на частоту срабатывания

Схемы проверки времени срабатывания реле частоты приведены на рис.5.3.

5.4.5. Снятие зависимости частоты срабатывания и возврата реле при изменении переменного напряжения и напряжения оперативного тока.

Зависимость частоты срабатывания и возврата реле снимается при изменении переменного напряжения в пределах от 20 до 130 В для РЧ-1 и от 20 до 150 В для РЧ-2 при номинальном напряжении постоянного тока или при номинальном напряжении переменного оперативного тока (при питании через ВУ-3). На ГТЧ устанавливается требуемое напряжение выхода и при плавном изменении частоты определяется уставка на ГТЧ при срабатывании реле, после чего без изменения уставки на ГТЧ устанавливается напряжение выхода 100 В и измеряется частота частотомером. Измерение частотомером при напряжениях, отличных от номинального, не допускается из-за погрешности частотомера. Характеристики снимаются повторно при пониженном () и повышенном () напряжении постоянного тока и при и при питании реле от ВУ-3.

5.4.6. Проверка поведения реле при подаче и снятии переменного напряжения

Подать на выводы 7 и 8 реле переменное напряжение 100 В, частота которого на 0,1-0,15 Гц выше уставки срабатывания. Снятие переменного напряжения производится размыканием и закорачиванием цепей напряжения на входе реле (по нескольку раз каждым способом).

Во избежание повреждения ГТЧ замыкание цепей следует производить кратковременно, последовательно с реле включить резистор сопротивлением 1-1,5 кОм. При подаче и снятии переменного напряжения реле не должно срабатывать.

5.4.7. Проверка поведения реле при подаче и снятии напряжения оперативного тока

Проверка поведения реле осуществляется при подведенном на выводы 7 и 8 реле переменном напряжении 100 В, частота которого на 0,1-0,15 Гц выше уставки срабатывания.

Несколько раз подается и снимается напряжение оперативного тока. Реле при этом не должно срабатывать.

5.4.8. Проверка поведения реле при подаче и снятии одновременно переменного напряжения и напряжения переменного оперативного тока (для реле с ВУ-3)

Переменное напряжение устанавливается равным 100 В с частотой на 0,1-0,15 Гц выше уставки срабатывания. Напряжение переменного оперативного тока равно номинальному.

Подача переменного напряжения и напряжения оперативного тока производится через один рубильник (переключатель).

Как при подаче, так и при снятии напряжения реле не должно срабатывать.

5.4.9. Проверка времени срабатывания реле

Перемычки уставки выдержки времени для реле РЧ-1 ставятся в положение, соответствующее времени срабатывания. На реле подать напряжение оперативного тока.

Переменное напряжение 100 В, частота которого на 0,3-0,5 Гц ниже частоты срабатывания, подать на выводы 7 и 8 реле с помощью рубильника, на один из полюсов этого рубильника завести цепь пуска секундомера с тем, чтобы он пускался при подаче напряжения на реле. Вместо рубильника можно использовать промежуточное реле или ключ. Останов секундомера осуществляется непосредственно контактом реле частоты.

Измерения производить не менее пяти раз.

Время срабатывания реле РЧ-1 должно быть: на 1-й уставке - не более 0,15 с; на 2-й - в пределах 0,30,08 с; на 3-й - 0,50,1 с.

При проверке времени срабатывания реле РЧ-2 к конденсаторам С4 и С5 на время проверки подключить через ключ дополнительный конденсатор ( пФ), имитирующий изменение частоты срабатывания реле на 0,3 Гц (рис.5.4). При разомкнутом ключе подать на реле напряжение частотой на 0,3-0,5 Гц ниже частоты срабатывания реле. После этого ключом подключить . Время с момента замыкания ключа до момента срабатывания реле является временем срабатывания реле (оно должно быть не более 0,1 с).

5.4.10. Проверка мощности потребления реле

Включить в цепь переменного напряжения реле амперметр.

Подать на выводы 7 и 8 реле номинальное напряжение переменного тока и определить потребление мощности измерительной цепью.

Аналогично, включив амперметр в цепь постоянного оперативного тока при номинальном напряжении питания, определить потребление мощности этой цепью.

При питании реле переменным оперативным током потребление мощности реле определять с учетом потребления устройством ВУ-3.

5.4.11. Окончательная проверка реле

Проверить положение перемычек, переключателей уставок, надежность крепления печатной платы. Реле закрыть кожухом и опломбировать.

Рис.П1.1. Структурная схема реле частоты

Напряжение сети через разделительный трансформатор Т и фильтр Ф (состоит из дросселя 3L и конденсатора 1С, устраняет влияние высших гармонических составляющих на работу реле)подается на фазосдвигающую схему. Фазосдвигающая схема состоит из двух частотно-зависимых измерительных цепей (срабатывания и возврата ) и делителя А.

Измерительная цепь через элемент служит для задания уставки реле по частоте срабатывания, а через элемент - по частоте возврата (через внешние контакты ЧАПВ).

В каждую измерительную цепь включены дроссель, два конденсатора и резистор (в цепь срабатывания - 1L, 4С, 5С и R3; в цепь возврата - 2L, 2С, 3С, R2). Индуктивность дросселя и емкость конденсаторов создают резонансную цепь. В дросселях 1L и 2L имеются отпайки для ступенчатого изменения индуктивности его цепей. Одна из секций в каждом дросселе зашунтирована соответственно переменными резисторами 1R и 2R. Это позволяет плавно изменять индуктивность дросселя. Кроме того, индуктивность дросселя может изменяться перемещением магнитных шунтов, что осуществляется, как правило, при настройке реле на заводе-изготовителе. Изменением индуктивности дросселя достигается изменение резонансной частоты измерительной цепи и, следовательно, частоты срабатывания реле.

Активный делитель А, состоящий из резисторов R4 и R5, служит для создания опорного напряжения , относительно которого производится измерение углов сдвига фаз токов цепей и , зависящих от частоты сети на входе реле.

Напряжение с выхода измерительной цепи и делителя А подается на фазочувствительную схему реле. Фазочувствительная схема включает в себя два формирователя импульсов и , дифференцирующий Д и логический Л элементы.

Формирователи импульсов предназначены для выработки прямоугольных импульсов , с частотой питающей сети. Оба формирователя выполнены одинаково. Первый формирователь состоит из транзистора V24, диодов V4, V5, V7, V9 и резисторов R7, R9, R11. Второй формирователь состоит из транзистора V25, диодов V3, V6, V8 и резисторов R6, R8, R10. Диоды V5 и V4 образуют вход первого формирователя . На диод V5 подается переменное напряжение с измерительной цепи срабатывания, на диод V4 - с измерительной цепи возврата (если замкнуты между собой выводы 5 и 6 реле). При отрицательной полуволне переменного напряжения, поданного на входной диод, - он закрыт, при положительной - открыт. В последнем случае потенциал точки Б1 (см.рис.5.1) положительнее, чем потенциал нулевой шинки. Состояние транзистора V24 определяется состоянием входных диодов V4 и V 5.

Если оба входных диода закрыты, то транзистор V24 открыт под действием тока, протекающего по цепи: нулевая шинка - эмиттер V24 - V7 - R7 - шинка "минус" 12B. Если один из входных диодов открыт и потенциал точки Б1 положительнее, чем потенциал базы V24, то диод V7 закрывается, отделяя базу V24 от шинки "минус" 12 В. При этом потенциал базы V24 положительный и равен по значению падению напряжения на диоде V9. Следовательно, транзистор V24 закрыт. Таким образом, при положительной полуволне переменного напряжения измерительной цепи транзистор V24 закрыт (импульс ), при отрицательной - открыт (пауза - рис.П1.2. Точно также при положительной полуволне , совпадающего по фазе с напряжением питающей сети, транзистор V 25 закрыт (импульс ), при отрицательной - открыт (пауза).

Рис.П1.2. Время-импульсные диаграммы реле частоты

При поданном на реле переменном напряжении транзисторы V24 и V25 переключаются с частотой питающей сети. Моменты переключения (т.е. угол сдвига импульсов один относительно другого) определяются углом сдвига между напряжением на выходе измерительной цепи и напряжением .

С помощью дифференцирующего элемента Д из переднего фронта импульса формируется короткий импульс . Роль дифференцирующего элемента выполняет конденсатор С2.

Вместе с импульсом с формирователя Ф1 импульс подается на логический элемент Л (роль которого выполняет транзистор V26), причем взаимное положение импульсов и во времени зависит от частоты. Транзистор V26, база которого подключена к коллектору транзистора V24, открыт под действием тока, протекающего по цепи: нулевая шинка - эмиттер V26 - база V26 - V10 - R14 - шинка "минус" 12 В. Открытие транзистора V26 происходит в момент начала положительной полуволны напряжения на выходе измерительной цепи . Таким образом, логический элемент Л пропускает импульс только в случае отсутствия в это время на входе импульса . Если частота превышает частоту срабатывания реле , то в каждом полупериоде напряжения на выходе элемента Л выдается импульс . При такой импульс отсутствует.

Далее с помощью расширителя импульсов (РИ) импульс расширяется во времени. Одновременно РИ выполняет функции инвертора и элемента выдержки времени для создания задержки на срабатывание реле.

Расширитель импульсов работает следующим образом: V27 при отсутствии на реле переменного напряжения длительно открыт под действием тока по цепи: нулевая шинка - эмиттер V27 - база V27 - V10 - R14 - шинка "минус" 12 В. При подведенном к реле переменном напряжении положительное смещение, подаваемое с конденсатора C1, закрывает диод V10 и ток по указанной выше цепи протекать не может. В этом случае транзистор V27 может кратковременно открываться под действием импульсов зарядного тока конденсатора С2. Этот конденсатор дозаряжается до напряжения 18 В при закрытии транзистора V25 (если V25 открыт, то конденсатор С2 заряжен до 6 В). Импульс зарядного тока протекает по конденсатору С2 в момент закрытия транзистора V25, т.е. в момент начала положительной полуволны напряжения .

Однако транзистор V27 может открываться зарядным током конденсатора С2 только при закрытом транзисторе V26. Открытый транзистор V26 шунтирует переход эмиттер-база V27, запрещая этим открытие V27. Следовательно, при поданном на реле переменном напряжении транзистор V27 может кратковременно (один раз в период) открываться только в тех случаях, когда транзистор V26 открывается после протекания зарядного тока конденсатора С2. Поскольку транзистор V26 открывается в момент начала положительной полуволны напряжения , а зарядный ток конденсатора С2 протекает в момент начала положительной полуволны напряжения , транзистор V27 периодически открывается только в том случае, когда напряжение отстает от напряжения , т.е. когда частота в сети выше уставки реле (см.рис.П1.2). Если напряжение совпадают по фазе с или опережает его, транзистор V27 остается закрытым, что и является командой для срабатывания реле.

Далее сигнал подается на усилитель У, предназначенный для фиксации, усиления и передачи на исполнительный орган (ИО) команды на срабатывание, полученной от логического элемента. Кроме того, в состав усилителя входят конденсаторы, создающие задержку на срабатывание реле.

Транзистор V29 открыт под действием тока по цепи: нулевая шинка - эмиттер V29 - база V29 - R19 - переход коллектор - эмиттер V28 - R22 - шинка "минус" 12 В. При открытом транзисторе V29 диод V17 открыт, а диод V18 закрыт. Поэтому база транзистора V30 заведомо положительнее его эмиттера, подключенного к средней точке делителя R29-R30. Следовательно, транзистор V30 типа п-р-п надежно открыт. Через открытые транзисторы V30 и V28 открыты соответственно транзисторы V31 и V29. При открытом транзисторе V31 база транзистора V32, который входит в исполнительный орган реле, положительнее его эмиттера и транзистор V32 надежно закрыт.

При закрытии транзистора V28 прерывается путь для тока, открывающего транзистор V29, и последний закрывается, что приводит к закрытию транзистора V31 (так же, как и транзистор V29, закрывается при закрытии транзистора V28). Закрытие транзистора V31 создает возможность для протекания тока, открывающего входной транзистор V32 по цепи: нулевая шинка - эмиттер V32 - база V32 - R31 - R28 - шинка "минус" 12 В. Транзистор V32 открывается, что приводит к срабатыванию реле частоты.

Таким образом, для срабатывания реле частоты необходимо, чтобы закрылся транзистор V28 на время, бульшее уставки реле по времени срабатывания.

Состояние V28 определяется состоянием V27. Если V27 длительно открыт, то диод V13 открыт, а диод V14 закрыт. При этом база транзистора V28 оказывается положительнее его эмиттера (подключенного к средней точке делителя R22-R23 с потенциалом около - 6 В) и транзистор V28 типа п-р-п открыт.

Если V27 длительно закрыт, то диод V13 также закрыт, а V14 открыт. База транзистора V28, подключенная к делителю R17 - V14 R18 , отрицательнее его эмиттера и транзистор V28 закрыт.

При кратковременном открытии один раз в период транзистора V27 открываются также раз в период транзисторы V28, V29. Поскольку V29 шунтирует конденсаторы 6C-8С, последние разряжаются каждый период и транзистор V30 не закрывается, т.е. реле не срабатывает. Как показано выше, транзистор V27 длительно закрывается при снижении частоты в сети до частоты уставки реле. Именно в этот момент происходит закрытие входного транзистора V28, что приводит к срабатыванию реле частоты.

Таким образом, для срабатывания реле частоты необходимо, чтобы закрылся транзистор V28 на время, большее времени заряда конденсаторов 6С-8С , т.е. больше уставки реле по времени срабатывания.

Для подачи напряжения постоянного оперативного тока на полупроводниковую часть схемы и на выходное реле К используется блок питания, состоящий из двух стабилитронов V22, V23, фильтра 4L - С5, С6 и резисторов R33, R34 и 3R , 4R, 5R, 6R.

Фильтр 4L- С5, С6 предназначен для сглаживания напряжения на выводах 1 и 3 при питании реле от переменного оперативного тока (через вспомогательное устройство ВУ-3). Кроме того, фильтр исключает возможность неправильного срабатывания реле при подаче и снятии переменного оперативного тока.

Стабилитрон V23 создает уровень напряжения +6 В относительно нулевой шинки. От стабилитрона V22 подается напряжение 22 В на выходное реле К, а через резисторы R33, R34 подается напряжение на шинку "минус" 12 В. Резисторы 3R, 4R, 5R, 6R являются ограничивающими и используются при питании реле от постоянного оперативного тока. При напряжении 220 В используются резисторы 3R, 4R, 5R, 6R, при напряжении 110 В - только резисторы 5R, 6R.

В схеме реле предусмотрено блокирование, запрещающее срабатывание реле при снижении переменного напряжения на выводах 7 и 8 до 20 В и ниже. В этом случае снимается положительный потенциал с отрицательного вывода диода V10. Диод открывается и под действием тока, протекающего через него, остается длительно открытым выходной транзистор V27 фазочувствительной схемы. Реле частоты поэтому сработать не может.

Предусмотрена возможность введения в схему замедления на срабатывание реле (РЧ-1) до 0,3-0,5 с (собственное время срабатывания реле 0,15 с ). Замедление обеспечивается включением между первым и вторым каскадами усилителя конденсаторов большой емкости, которые начинают заряжаться после срабатывания первого каскада усилителя. Второй каскад срабатывает после их зарядки.

Для проверки работоспособности схемы реле предусмотрена кнопка S, шунтирующая дроссель 1L измерительной цепи срабатывания. При нажатии на кнопку сопротивление цепи становится активноемкостным, ток в цепи опережает напряжение входа. Это соответствует снижению частоты в сети и реле должно сработать.

Схема реле РЧ-2 в основном аналогична схеме реле понижения частоты. Отличие состоит в фазочувствительной схеме (см.рис.5.2). Последнее вызвано тем, что схема работает на задних фронтах импульсов. В связи с этим конденсатор С2 перенесен в цепь коллектора транзистора V24, а база транзистора V26 включена на делитель, образованный резисторами R13 и R35. В реле отсутствуют уставки по времени срабатывания, поэтому вместо трех емкостей установлена одна 6С, а кроме того отличаются обмоточные данные дросселей 1L и 2L .В остальном реле идентичны.

Рис.П1.3. Принципиальная схема вспомогательного устройства ВУ-3

При подключении ВУ-3 к реле выводы 1 и 3 ВУ-3 подключаются соответственно к выводам 1 и 3 реле.

4.1. Проверка входного трансформатора

Исправность входного трансформатора Т оценивается по результатам измерений коэффициента трансформации и тока холостого хода.

Для измерения коэффициента трансформации Т необходимо на его первичную обмотку (выводы 7 и 8 реле) подать напряжение 100 В от ЛАТР и измерить напряжение на вторичных полуобмотках (точки 8а и 8в, 8в и 7в). Нагрузка должна быть отсоединена, вынута съемная плата и отключены дроссель 3L и конденсатор 1С на нижнем выводе конденсатора. Измерение напряжения на первичной и вторичной обмотках Т следует производить вольтметрами одной системы (с сопротивлением не менее 10000 Ом. Может быть использован прибор Ц4312 на пределе измерения напряжения 60 В).

Измерение напряжений на вторичных обмотках трансформатора следует производить на выводах разъема. При напряжении на первичной обмотке 100 В напряжения между точками 8а и 8в; 8в и 7в должны быть по 50 В, а между точками 8а и 7в - 100 В. Допустимые отклонения - 5%.

Ток холостого хода Т измеряется в первичной обмотке при отсоединенной нагрузке. Миллиамперметр включается в рассечку провода, подсоединенного к выводу 7 реле. При напряжении 100 В ток холостого хода должен быть 2,5-3,0 мА.

Рис.П4.2. Схемы проверки исправности диодов:

а - в прямом направлении; б - в обратном направлении

Таблица П4.4

Рис.П4.3. Схемы проверки стабилитронов:

а - V22; б - V23

Один из выводов стабилитрона должен быть отсоединен от схемы реле. Сопротивление резистора в схеме на рис.П4.3, а , должно составлять примерно 1 кОм, в схеме на рис.П4.3, б - 100 Ом; сопротивление вольтметра по схеме рис.П4.3, а - не менее 50 кОм, по схеме рис.П4.3, б не менее 1 кОм.

Номинальные напряжения стабилизации при номинальных и наибольших значениях тока приведены в табл.П4.5.

Таблица П4.5