Релейная защита в распределительных электрических Б90 сетях

?_р = (? + 180°) при опережении вектором I_p вектора U_H. Линия, расположенная под этим углом к вектору U_H, называется линией нулевых моментов или линией изменения знака момента [2, 3].

Угол ?_р между векторами I_P и U_H, при котором вращающий момент имеет максимальное значение, принято называть углом максимальной чувствительности ?_МЧ. Линия, расположенная к вектору U_H под углом ?_МЧ, называется линией максимального момента.

Если внутренний угол ? = 0 (рис. 2.19, а), то вращающий момент M_BP = k_p ? U_H ? I_p ? sin (??_р) в реле пропорционален реактивной мощности, подведенной к реле (синусное реле или реле реактивной мощности). Эти реле выполняют так, что M_BP положителен, если угол ?_р < 0 (то есть M_BP = k_p ? U_H ? I_p ? 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 ? U_H ? I_P ? sin (90 ? ?_р) = k_p ? U_H ? I_P ? cos ?_р

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

В реле смешанного типа (см. рис. 2.18) угол а может иметь значения от 0° до 90°. У отечественных реле смешанного типа (РБМ-171, РБМ-271) угол а изменяется 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 ? 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 ? 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_H и I_p равном углу максимальной чувствительности [3].

Зависимость мощности срабатывания реле от угла между векторами U_H и I_p при 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 = ?_МЧ мощность 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, б показана 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_A отстает от вектора фазного напряжения U_A при 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_А имеет 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 ?_p между векторами тока I_P = I_PI = I_A и 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