Релейная защита в распределительных электрических сетях

При таких условиях требования к соотношению выдержек времени срабатывания отдельных защит, обеспечивающие их селективное действие, не противоречат друг другу. Следовательно, система защиты реализуема.

2.5.2. Реле направления мощности

Для того чтобы определить направление мощности, передаваемой по контролируемой электрической сети, в месте установки защиты используют специальное реле — реле направления мощности.Отечественная промышленность выпускает реле направления мощности двух видов: индукционные (серий РБМ-170 и РБМ-270) и микроэлектронные (типа РМ-11 и РМ-12) [3].

Индукционное реле направления мощности [2, 3] имеет две обмотки, размещенные на полюсах замкнутого стального магнитопровода 1(рис. 2.17). Одна из них, токовая (4)включается во вторичные цепи ТТ, и ток в ней (I _p )определяется вторичным током ТТ. Вторая — потенциальная (5) — подключается ко вторичной обмотке трансформатора напряжения (ТН), и ток в ней ( I _H) пропорционален подведенному напряжению ( U _H). Между полюсами расположен внутренний стальной сердечник 2цилиндрической формы и алюминиевый ротор 3, имеющий форму стакана. На роторе укреплен контактный мостик 6. При направлении мощности КЗ от шин в линию этот мостик замыкает неподвижные выходные контакты 7(реле срабатывает). Возврат реле происходит под воздействием противодействующей пружины 8.

Магнитные потоки, создаваемые катушками с соответствующими токами, сдвинуты в пространстве на угол 90°. Взаимодействие потоков с токами, индуктированными ими в роторе, создает вращающий момент, который заставляет ротор поворачиваться. Если магнитные потоки имеют синусоидальную форму, то вращающий момент М _ВР ~Ф _I x Ф _U x sin. Здесь Ф _Iи Ф _U— магнитные потоки, создаваемые токовой и потенциальной катушками соответственно; T — электрический угол между магнитными потоками Ф _Iи Ф _U.

На рис. 2.18 показана векторная диаграмма, поясняющая принцип действия реле. Приняты следующие обозначения: 'I _pи 'U _H— векторы тока и напряжения, подведенных к реле; _р— угол между векторами

'I _pи  'U _H, определяемый параметрами силовой электрической сети и схемой включения реле; 'I _H— вектор тока в потенциальной катушке реле;  — угол между векторами 'I _Hи 'U _H(угол внутреннего сдвига), определяемый соотношением активного и реактивного сопротивлений цепи потенциальной катушки.

Учитывая, что Ф _I~ I _p, Ф _U~ I _H ~ U _H, а  =  — _р, можно получить:

M_BP= k_p x U_H x I_P x sin ( — _р).

В этом выражении k _p— постоянный коэффициент, определяемый параметрами реле, а U _H x I

_p x sin ( - _р) = S _p— мощность на зажимах реле. Следовательно, вращающий момент реле пропорционален мощности: M _BP= k _p x S _p, то есть реле реагирует на мощность.

Вращающий момент реле равен нулю, когда sin ( — _р) = 0. Отсюда следует, что M _BP= 0, если _р=  при отставании и если _р= ( + 180°) при опережении вектором 'I _pвектора 'U _H. Линия, расположенная под этим углом к вектору 'U _H, называется линией нулевых моментов или линией изменения знака момента [2, 3].

Угол _рмежду векторами 'I _Pи 'U _H, при котором вращающий момент имеет максимальное значение, принято называть углом максимальной чувствительности _МЧ. Линия, расположенная к вектору 'U _Hпод углом _МЧ, называется линией максимального момента.

Если внутренний угол  = 0 (рис. 2.19, а), то вращающий момент

M _BP= k _p x U _H x I _p x sin (- _р) в реле пропорционален реактивной мощности, подведенной к реле (синусное релеили реле реактивной мощности).Эти реле выполняют так, что M _BPположителен, если угол _р< 0 (то есть M _BP= k _p x U _H x I _p x sin _р). Угол максимальной чувствительности для синусного реле _МЧ= 90°.

Если внутренний угол  = 90° (рис. 2.19, б), то вращающий момент

M_BP= k_p x U_H x I_P x sin (90 - _р

) = k_p x U_H x I_P x cos _р

пропорционален активной мощности, подведенной к реле ( косинусное релеили реле активной мощности).Для косинусного реле _МЧ= 0°.

В реле смешанного типа (см. рис. 2.18) угол аможет иметь значения от 0° до 90°. У отечественных реле смешанного типа (РБМ-171, РБМ-271) угол аизменяется дискретно:  = 45° ( _МЧ= 45°) или  = 60° (мч = 30°).

Срабатывание реле направления мощности происходит при выполнении условия:

M_BP >= М_ПР,

где М _ПР— противодействующий момент, который определяется силой противодействия возвратной пружины, трением в подшипниках реле и силой нажатия контактов при срабатывании реле.

Поскольку вращающий момент реле пропорционален подведенной к нему мощности, то реле срабатывает при определенном произведении U _H x I _p. Минимальное значение мощности на зажимах реле, при котором оно срабатывает, принято называть мощностью срабатывания реле S _CP. Для большинства индукционных реле S _CP= (0,2 - 4) B x A.

Чувствительность реле оценивается по вольт-амперной характеристике, которая представляет собой зависимость напряжения срабатывания реле от тока (рис. 2.20, а), при неизменном угле между векторами 'U _Hи  'I _pравном углу максимальной чувствительности [3].