Релейная защита в распределительных электрических сетях

Зависимость мощности срабатывания реле от угла между векторами 'U _Hи 'I _pпри неизменном токе принято называть угловой характеристикой реле (рис. 2.20, б) [2]. Она определяет зоны срабатывания и несрабатывания реле. Как видно, при углах, соответствующих изменению направления вращающего момента, мощность срабатывания возрастает и стремится к бесконечности. При _р= _МЧмощность срабатывания реле имеет минимальное значение.

Принцип действия микроэлектронных статических реле направления мощности РМ-11 и РМ-12 основан на измерении длительности интервалов времени, при котором напряжение и ток, подведенные к реле, имеют одинаковый знак. Время совпадения знака сигналов измеряется в течение каждого полупериода и сравнивается с уставкой. При определенной продолжительности времени совпадения знаков сигналов реле срабатывает. Эти реле превосходят индукционные по многим основным характеристикам и широко используются в системах релейной защиты [3].

2.5.3. Схемы направленных защит

В отечественных энергосистемах принято использовать в направленных токовых защитах так называемую 90-градусную схему включения реле направления мощности смешанного типа. При этом в токовую катушку первого реле подается через ТТ ток фазы А, а к его потенциальной катушке подводится через ТН линейное напряжение ВС (рис. 2.21, а)[2]. Угол между этими векторами составляет 90°. Отсюда и произошло название схемы включения реле. Такое сочетание сигналов, подводимых к реле, улучшает его работоспособность при близких КЗ.

Для трехфазного исполнения защиты 'I _P1= 'I _A ; 'U _P1= 'U _BC; 'I _P2= 'I _B; 'U

_P2= 'U _CA ; 'I _P3= 4; 'U _P3= 'U _AB, где 'I _P1, 'I _P2, 4 — вектoры токов 15 токовых катушках первого, второго и третьего реле направления мощности;  'I _A 'I _B, 'I _C— векторы вторичных токов соответствующих фаз; 'U _P1, 'U _P2

, 'U _P3— векторы напряжений, подведенных к потенциальным катушкам первого, второго и третьего реле направления мощности; 'U _AB , 'U _BC, 'U _CA— векторы вторичных линейных напряжений.

На рис. 2.21, бпоказана векторная диаграмма реле направления мощности, соответствующая 90-градусной схеме включения реле с углом внутреннего сдвига  = 45° ( _МЧ= -45°) в симметричном режиме контролируемого объекта. Вектор тока 'I _Aотстает от вектора фазного напряжения 'U _Aпри КЗ на контролируемом объекте (например, линии) на угол _КЗ, определяемый соотношением активной и реактивной составляющих сопротивления контролируемой линии (см. рис. 2.21, а).Вектор  'I _Аимеет два предельных положения. Одно —  'I _AI— при КЗ за чисто индуктивным сопротивлением ( _КЗ= 90°). Другое —  'I

_AII— при КЗ за чисто активным сопротивлением ( _КЗ= 0°, например, при КЗ вблизи места установки реле). Это означает, что угол _pмежду векторами тока 'I _P=  'I _PI= 'I _Aи напряжения 'U _H= 'U _P1= 'U _BC, подведенными к реле, _p= -(90° - _КЗ) и может изменяться в симметричном режиме от 0 до 90° (вектор тока опережает вектор напряжения).

Как видно, вращающий момент реле при трехфазных КЗ в зоне действия защиты положителен и близок к максимальному; следовательно, реле надежно срабатывает. При трехфазных КЗ вне зоны вращающий момент изменяет свое направление на противоположное _р  [180°… 270°] и реле столь же надежно не срабатывает.

2.5.4. Выбор параметров срабатывания направленных токовых защит

Направленные МТЗ необходимо отстраивать от максимальных рабочих токов с учетом самозапуска электродвигателей в послеаварийных режимах после отключения смежного присоединения, то есть так же, как и обычные ненаправленные МТЗ:

В сетях с глухозаземленной нейтралью направленные МТЗ должны быть также отстроены от токов, возникающих в неповрежденных фазах при однофазных и двухфазных КЗ на землю (если не используется блокировка действия от защит, действующих при замыканиях на землю) [2]:

I_СЗ

= k_З x I_НФ,

где k _З— коэффициент запаса ( k _З= 1,15-1,3);

I_НФ= I_{РАБ MAX}+ k₀ x I_К0— максимальное значение тока в неповрежденной фазе;

k ₀— доля тока КЗ в неповрежденной фазе k ₀< 1;

I_К0— максимальное значение тока при однофазном или двухфазном КЗ на землю.

Большее из значений, полученных по первому и второму условиям, принимается за расчетное.

Еще одной мерой, призванной исключить неправильное действие реле направления мощности неповрежденных фаз, является использование особых схем защит (с так называемым пофазным пуском), которые подают сигнал на отключение объекта только тогда, когда срабатывают токовое реле и включенное на ток той же фазы реле направления мощности [2]. Пример схемы двухфазной направленной МТЗ с пофазным пуском показан на рис. 2.22.

Дополнительно смежные защиты, действующие в одном направлении, должны быть согласованы по чувствительности. Токи срабатывания защит должны нарастать при их обходе против направления действия с приращением не менее 10 %. Иначе при токах КЗ, близких по значению к токам срабатывания защит, некоторые из них могут подействовать неселективно.