Ф 12 Элементы устройств релейной защиты и автоматики, энергосистем и их проектирование. Изд. 2-е, испр. и доп.' Учеб. пособие для втузов. М., «Высш. школа», 1974. '
472 с. с ил.
Перед загл. авт.: Фабрикант В. Л., Глухов В. П., Паперно Л. Б.
В книге рассмотрены методы проектирования и расчета элементов устройств релейной защиты и автоматики энергосистем. Большое внимание уделено полупроводниковым и новым магнитным элементам, применение которых обеспечивает снижение габаритов и улучшение показателей устройств. Рассмотрены также и другие элементы: трансформаторы, фильтры, элеткромеханические реле а др. Во всех расчетах учитывались специфические требования к элементам устройств релейной защиты
и автоматики энергосистем.
Книга предназначена для студентов, специализирующихся в обрасти релейной защиты и автоматики энергосистем; может быть полезна ин---* ««""гил.мгглрлпнятельских организа-
ПРЕДИСЛОВИЕ
Современная энергосистема не может работать без устройств релейной защиты и автоматики. Влияние этих устройств на надежность, качество и производительность энергосистем очень велико и непрерывно возрастает.
В то же время устройства релейной защиты и автоматики дешевы по сравнению с первичным оборудованием, которое ими обслуживается, что способствует их быстрому прогрессу. Кроме того, даже относительно небольшие изменения в первичном оборудовании и схемах энергосистем приводят к значительным изменениям требований к устройствам релейной защиты и автоматики и к существенному изменению этих устройств. Как показывает опыт, устройства релейной защиты и автоматики быстро изменяются и совершенствуются. Все это требует от инженера, работающего в области релейной защиты и автоматизации энергосистем, не только хорошего знакомства с существующими устройствами, но и умения правильно спроектировать новое устройство, удовлетворяющее повышенным требованиям.
Эти требования в первую очередь относятся к инженерам, разрабатывающим новые устройства релейной защиты и автоматики. Потребность в таких инженерах непрерывно возрастает. Однако эти требования относятся и к инженерам, работающим в области эксплуатации и проектирования. Часто несоответствие существующих устройств новым требованиям выявляется именно в эксплуатации и при проектировании в виде неправильной работы установленной аппаратуры или невозможности спроектировать защиту и автоматику новых объектов существующими средствами. При этом приходится оперативно реконструировать существующие или создавать новые аппараты. Практика подтверждает, что многие устройства, выпускаемые в настоящее время промышленностью, РОДИЛИСЬ в энергосистемах и проектных институтах.
Таким образом, специалист по релейной защите и автоматизации энергосистем, независимо от места своей работы, должен Уметь правильно спроектировать новое устройство.
Поэтому наряду.с изучением курсов релейной защиты {Л. 1, > 3] и автоматизации энергосистем [Л. 4, 5], в которых рассматриваются принципы действия релейной защиты и автоматики и по-
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие...............• '
Глава первая
Структура устройств релейной защиты и системной автоматики и основная классификация их элементов
§ 1.1. Входные сигналы устройств релейной защиты и системной автоматики ................• ^
§ 1.2. Выходные сигналы устройств релейной защиты и системной автоматики................ °
§ 1.3. Структура устройств релейной защиты и системной автоматики . 9
§ 1.4. Основная классификация элементов релейной защиты и системной
автоматики........•......|»
§ 1.5. Направленность элементов. Обратные связи......13
Глававторая Принципы осуществления измерительных органов
§ 2.1. Классификация измерительных органов.......•. 15
§ 2.2. Два принципа осуществления схем сравнения...... 15
§ 2.3. Зона действия органа с одной электрической величиной ... 16 § 2.4. Принципы осуществления измерительных органов с одной электрической величиной.............. 17
§ 2.5. Зона действия органа с двумя электрическими величинами . . 20 § 2.6. Принципы осуществления органов с двумя электрическими величинами . . . . •............ 23
§ 2.7. Зона действия измерительного органа при применении схемы сравнения двух электрических величин по абсолютному значению . . 23
§ 2.8. Определение коэффициентов k\, k2, k3 и Й4 для получения заданной зоны действия при применении схемы сравнения двух электрических величин по абсолютному значению.......27
§ 2.9. Использование произвола в выборе коэффициентов ki, k2, fes и kt 28 § 2.10. Зона действия измерительного органа при применении схемы сравнения двух электрических величин по' фазе.....' . 32
§ 2.11. Определение коэффициентов ki, kz, ks и Й4 для получения заданной зоны действия при применении схемы 'сравнения двух электрических величин по фазе при ф2=ф!+я........ 35
§ 2.12. Поведение органа при малых значениях подведенных величин . 39
§ 2.13. Зона действия органа с тремя и более электрическими величинами 44
§ 2.14. Задачи к главе второй............ 45
Глава третья Линейное преобразование синусоидальных напряжений и токов
§ 3.1. Классификация преобразований/ непрерывных величин в непрерывные ................ 46
§ 3.2. Линейное преобразование синусоидальных напряжений и токов в
синусоидальное напряжение или ток........ 47
§ 3-3. Линейное преобразование напряжения в напряжение .... 47
§ 3.4. Линейное преобразование тока / в напряжение ft/ .... 49
§ 3.5. Получение суммарной э.д.с. (напряжения) Я по выражению (3.1) 50
§ 3.6. Получение суммарного тока ? по выражению (3.1) .... 53
§ 3.7. Аппараты, входящие в схемы линейных преобразований ... 56
§ 3.8. Сопротивления, регулируемые по величине и углу..... 56
§ 3.9. Регулируемый потенциометр........../ 60
469
§ 3.10. Схема регулируемого трансформатора и автотрансформатора напряжения ................
§ 3.11. Требования при расчете регулируемого трансформатора напряжения
§ 3.12. Расчет промежуточного трансформатора напряжения при заданных , размерах пластин или на минимальные габариты.....
§ 3.13. Расчет промежуточного трансформатора напряжения на минимальные габариты при заданном отклонении от линейности или при заданном внутреннем сопротивлении ........
§ 3.14. Особенности автотрансформатора и его расчет.....
§ 3.15. Расчет промежуточного трансформатора тока, предназначенного для создания вторичного тока.....- . . . . .
§ 3.16: Особенности промежуточного трансформатора тока, предназначенного для создания вторичного напряжения, совпадающего по фазе с током ......... .......
§ 3.17. Угловые погрешности промежуточных трансформаторов .
§3.18. Трансреактор и требования к нему . .......
§ 3.19. Расчет трансреактора на минимальные габариты при заданном отклонении от линейности и ограниченном внутреннем сопротивлении .................
§ 3.20. Расчет дросселей..............
§ 3.21. Фазоповоротные схемы............
§ 3.22. Линейное преобразование синусоидальных напряжений в синусоидальное напряжение с помощью решающих усилителей ...
§ 3.23. Задачи к главе третьей............
Г.л ав а четверга я Фильтры симметричных составляющих
§ 4.1. Основные требования, предъявляемые, к фильтрам симметричных составляющих.........
§ 4.2. Фильтры напряжения обратной последовательности. Основные соотношения и выбор сопротивления нагрузки .....
§ 4.3. Потребление и энергетические показатели « и (J фильтра напряжения обратной последовательности.........•
§ 4.4. Напряжение небаланса фильтра напряжения обратной последовательности и показатели у............
§ 4.5. Потенциальные диаграммы простейших фильтров напряжения обратной последовательности. Конструирование фильтров .
§ 4.6. Единичные фильтры. Расчет фильтров напряжения обратной последовательности . . . . . :........
§ 4.7. Фильтры напряжения прямой последовательности; их особенности
§ 4.8. Фильтры тока прямой и обратной последовательности
§ 4.9. Фильтры нулевой последовательности ......
§ 4.10. Комбинированные фильтры...........
§ 4.11. Задачи к главе четвертой . ...........'.
Глава пятая
Выпрямление. Преобразование мощности и частоты. Динамические характеристики. Нелинейные преобразования
§ 5.1. Линейное преобразование синусоидального напряжения и тока в постоянные (выпрямленные) напряжение и ток.....
§ 5.2. Применяемые схемы выпрямления.........
§ 5.3. ' Соотношения различных величин в схемах выпрямления при работе на активную нагрузку . . ..........
§ 5.4. Возможные режимы работы вентилей при активно-индуктивной и активно-емкостной нагрузках.........
§ 5.5. Схема трехфазного выпрямления . . . . . .
§ 5.6. Линейное преобразование мощности в постоянное напряжение при помощи элемента Холла ............
§ 5.7. Другие способы линейного преобразования мощности в ПОСТОЯН-ные няппяжряие или TYW . .
§ 5.8. Линейное преобразование отклонения частоты в постоянные напряжение или ток .............. 1г°
§ 5.9. Динамические характеристики линейных элементов..... Д)1
§ 5.10. Нелинейные преобразования; их назначение...... *1Ь
§ 5.11. Получение постоянного стабилизированного напряжения при помощи стабилитронов............. 216
§ 5.12. Кусочно-линейная аппроксимация заданной зависимости . . . Ш $ 5.13. Осуществление монотонной зависимости тока на выходе от напряжения на входе по закону ломаной линии....... 225
§ 5.14. Задачи к главе пятой............ 23О
Глава шестая Полупроводниковые и магнитные усилители
§ 6.1. Применение полупроводниковых и магнитных усилителей в схемах
релейной защиты и автоматики энергосистем...... 231
§ 6.2. Полупроводниковые усилители в режиме переключения . . . 232 § 6.3. Описание двухкаскадного полупроводникового усилителя с релейным выходом, работающего в режиме переключения .... 232 § 6.4. Расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом . . . 237 § 6.5. Полупроводниковые усилители в линейном режиме . . ". . 248 §6.6. -Выбор оптимальных-значений ?А>.к.р, /к.р и U».K для схемы с
ЯС-связыо при заданной мощности нагрузки . -......254
§ 6.7. Выбор сопротивлений схемы.......... 256
? 6,8. Магнитные усилители...........• 263
§ 6.9. Основные параметры и количественные^ соотношения идеального
магнитного усилителя . . . -........ 264
§ 6.10. Возможные сочетания состояний магнитопроводов идеального магнитного усилителя........: . • ... 267
§ 6.11. Установившиеся режимы работы идеального магнитного усилителя 268 §6.12. Интегральные характеристики идеального магнитного усилителя в
установившихся режимах работы......... 279
§.6.13. Влияние параметров цепей идеального магнитного усилителя на
4 его интегральные характеристики......... 287
§ 6.14. Переходные процессы в идеальном магнитном усилителе . . . 290
§ 6.15. Основные различия между идеальным и реальным усилителями . 296
§ 6.16. Основные схемы магнитных усилителей........ 299
§ 6.17. Некоторые сведения о серийных магнитных усилителях . . . 305
§ 6.18. Выбор магнитных усилителей.......... 309
§ 6.19. Применение тиристоров в качестве выходных усилителей . . . 311
§ 6.20. Задачи к главе шестой............ 319
Глава седьмая
Преобразование непрерывных величин в дискретные электромеханическими реле
§ 7.1. Электромеханические реле и схемы сравнения...... 320
§ 7.2. Классификация и особенности электромеханических реле . . . 320
§ 7.3. Электромагнитное реле с одной катушкой.....; . 322
§ 7.4. Вращающий момент и потребление реле с двумя катушками . . 325
§ 7.5. Электромагнитное реле с двумя катушками...... 327
§ 7.6. Электродинамическое реле............. 328
§ 7.7. Индукционно-динамическое реле............. 330
§ 7.8. Индукционное реле.............. 332
§ 7.9. Реле без постоянного магнита как органы сравнения двух электрических величин по абсолютному значению или по фазе ... 335 §7-10. Реле'с постоянным магнитом. Магнитоэлектрическое реле . . 337
§ 7.11. Поляризованное реле.........' ... 339
§ 7.12. Создание заданных магнитодвижущих сил обмоток .... 341 § 7.13. Выбор обмотки для получения заданного коэффициента ki в выражении F=k,I при подведенном токе / . . .... . 342
471
§ 7.14. Выбор обмотки и добавочного сопротивления к ней для получения заданного коэффициента ku в выражении F=kvU при подведенном напряжении U............. 343
§ 7.15. О возможности магнитного суммирования....... 346
§ 7.16. Изменение вращающего момента при перемещении подвижной
части реле . ..............• 348
§ 7.17. Регулирование параметров срабатывания и возврата реле . . 351
§ 7.18. Контакт реле.............. 352
§ 7.19. Время действия реле............ 354
§ 7.20. Задачи к главе седьмой............ 359
Глава восьмая
Преобразование непрерывных величин в дискретные полупроводниковыми схемами сравнения
§ 8.1. Полупроводниковые схемы сравнения, преобразующие непрерывные
величины в дискретные............361
§ 8.2. Схемы сравнения двух электрических величин по абсолютному
значению при помощи выпрямления........ 361
§ 8.3. Сравнение двух электрических величин по фазе при помощи элемента Холла...............368
§ 8.4. Сравнение времени -совпадения с заданным......370
§ 8.5. Схема сравнения двух величин по фазе с помощью кольцевого
модулятора...............383'
§ 8.6. Измерение суммы первых гармоник стабилизированных коротких
импульсов...............385
§ 8.7. Магнитные элементы с прямоугольной петлей гистерезиса и их использование для получения стабилизированных (по площади) коротких импульсов.............389
§ 8.8. Выбор размеров и обмоток магнитного элемента с ППГ для схемы,
показанной на рис. 8.20 . . . . ........392
§ 8.9. Схемы измерительного органа с одной электрической величиной,
выполненные сравнением этой величины с заданной . . . . 400
§ 8.10. Расширители импульсов...........408
§ 8.11. Задачи к главе восьмой............415
Глава девятая Преобразование дискретных величин в дискретные (логическая часть)
§ 9.1. Назначение логической части и ее программа действия ... 416
§ 9.2. Элементарные логические операции......... 417
§ 9.3. Построение сложных логических функций....... 422
§ 9.4. Логическая операция «память».......... 426
§ 9.5. Логическая операция «выдержка времени»....... 427
§ 9.6. Выполнение логических операций бесконтактными элементами . 428
§ 9.7. Логические операции без усиления......... 430
§ 9.8. Выполнение логических элементов с внутренним усилением. Полупроводниковый триод как логический элемент . . . . . . 431
§ 9.9. Расчет логических схем с триодами......... 434
§ 9.10. Унифицированные логические элементы........ 438
§ 9.11. Унифицированный логический элемент ИЛИ—НЕ по схеме диод-
но-триодного инвертора......,..... 441
§ 9.12. Триггер................ 442
§ 9.13. Асинхронные и синхронные логические элементы. Применение магнитных элементов с прямоугольной петлей гистерезиса . . .^ййрМб
§ 9.14. Элементы времени с использованием зарядного контура . *?fv 451
§9.15. Элементы времени импульсного типа......'•"*'.'.' 454
§ 9.16. Задачи к главе девятой.........:'. . 460
Приложение 1. Выбор оптимальных значений Ua.«.p и U3.« для случая,
когда целесообразно t/a.K.p
Литература................. 467
Цена: 300руб.
