Вы здесь: Главная

Материалы

Реле направления мощности

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) .

Индукционное реле направления мощности [2, 3] имеет две обмотки, размещенные на полюсах замкнутого стального магнитопровода 1 (17). Одна из них, токовая (4) включается во вторичные цепи ТТ, и ток в ней (Ip) определяется вторичным током ТТ. Вторая — потенциальная (5) — подключается ко вторичной обмотке трансформатора напряжения (ТН), и ток в ней (IH) пропорционален подведенному напряжению (UH). Между полюсами расположен внутренний стальной сердечник 2 цилиндрической 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.

2.5.2. Реле направления мощности

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 МВР ~ ФI × ФU × sinΨ. Здесь ФI и ФU — магнитные потоки, создаваемые токовой и потенциальной катушками соответственно; T — электрический угол между магнитными потоками ФI и ФU.

На 18 показана векторная диаграмма, поясняющая принцип действия реле. Приняты следующие обозначения: Íp и ÚH — векторы тока и напряжения, подведенных к реле; φр — угол между векторами Íp и ÚH, определяемый параметрами силовой электрической сети и схемой включения реле; ÍH — вектор тока в потенциальной катушке реле; α — угол между векторами ÍH и ÚH (угол внутреннего сдвига), определяемый соотношением активного и реактивного сопротивлений цепи потенциальной катушки.

Учитывая, что ФI ~ Ip, ФU ~ IH~ UH, а Ψ = α — φр, можно получить:

M BP = kp × UH × IP × sin (α — φр).

2.5.2. Реле направления мощности

В этом выражении kp — постоянный коэффициент, определяемый параметрами реле, а UH × Ip × sin (α − φр) = Sp — мощность на зажимах реле. Следовательно, вращающий момент реле пропорционален мощности: MBP = kp × Sp, то есть реле реагирует на мощность.

Вращающий момент реле равен нулю, когда sin (α — φр) = 0. Отсюда следует, что MBP = 0, если φр = α при отставании и если φр = (α + 180°) при опережении вектором Íp вектора ÚH. Линия, расположенная под этим углом к вектору ÚH, называется линией нулевых моментов или линией изменения знака момента [2, 3].

Угол φр между векторами ÍP и ÚH, при котором вращающий момент имеет максимальное значение, принято называть углом максимальной чувствительности φМЧ. Линия, расположенная к вектору ÚH под углом φМЧ, называется линией максимального момента.

Если внутренний угол α = 0 (19, а), то вращающий момент MBP = kp × UH × Ip × sin (−φр) в реле пропорционален реактивной мощности, подведенной к реле (синусное реле или реле реактивной мощности). Эти реле выполняют так, что MBP положителен, если угол φр < 0 (то есть MBP = kp × UH × Ip × sin φр). Угол максимальной чувствительности для синусного реле φМЧ = 90°.

Если внутренний угол α = 90° (19, б), то вращающий момент

M BP = kp × UH × IP × sin (90 − φр) = kp × UH × IP × cos φр

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

2.5.2. Реле направления мощности

В реле смешанного типа (см. 18) угол а может иметь значения от 0° до 90°. У отечественных реле смешанного типа (РБМ-171, РБМ-271) угол а изменяется дискретно: α = 45° (φМЧ = 45°) или α = 60° (φмч = 30°).

Срабатывание реле направления мощности происходит при выполнении условия:

M BP ≥ МПР,

где МПР — 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 UH × Ip. Минимальное значение мощности на зажимах реле, при котором оно срабатывает, принято называть мощностью срабатывания реле SCP. Для большинства индукционных реле SCP = (0,2 − 4) B × A.

Чувствительность реле оценивается по вольт-амперной характеристике, которая представляет собой зависимость напряжения срабатывания реле от тока (20, а), при неизменном угле между векторами ÚH и Íp равном углу максимальной чувствительности .

2.5.2. Реле направления мощности

Зависимость мощности срабатывания реле от угла между векторами ÚH и Íp при неизменном токе принято называть угловой характеристикой реле (20, б) . Она определяет зоны срабатывания и несрабатывания реле. Как видно, при углах, соответствующих изменению направления вращающего момента, мощность срабатывания возрастает и стремится к бесконечности. При φр = φМЧ 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 .


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Яндекс.Метрика