Направленное реле мощности.

Реле мощности предназначены для использования в составе схем РЗ в качестве чувствительного органа, реагирующего на знак направления мощности, к месту где возникло КЗ на защищаемом участке сети (см. рис.13).

Необходимость в применении направленных защит возникает в сетях с двусторонним питанием, Защита в этих сетях должна не только реаrировать на появление тока КЗ, но для обеспечения селективности должна также учитывать направление мощности КЗ. В защищаемой линии (или, иначе rоворя, фазу тока в линии относительно напряжения на шинах).

Рис.13. Векторная диаграмма реле.

Электротехническая промышленность изготовляет реле направления мощности двух типов:

- индукционные с цилиндрическим ротором (РБМ-170, РБМ-270);

- микроэлектронные (РМ-1, РМ-12).

Принцип действия индукционного реле времени.

Индукционные реле изготовляют с использованием 2-х обмоток, одна из которых Ip подключается к ТТ, а вторая Uр к зажимам ТН (см. рис. 14).

При прохождении во вторичной цепи токов каждый из токов формирует собственные магнитные потоки Фн, Фт.

Конструктивно данное реле состоит из магнитопровода (сердечника) с выступающими полюсами. Между полюсами сердечника установлен стальной сердечник, имеющий цилиндрическую форму, и ротор из алюминиевого сплава, который может оборачиваться. На роторе закреплен контактный мостик. При направлении потока мощности КЗ от шин в линию мостик замыкает контакты.

Для возврата контактов конструкцией предусмотрена специальная противодействующая пружина.

Рис.14. Индукционные реле мощности с цилиндрическим ротором.

Обмотка 4 питается напряжением Uр=Uс/Kн , а обмотка 5 ­

током Ip == Ic/Kт, rде и Uc и Ic ­ напряжение и ток сети (защищае--

мoro элемента). Ток Iн=Up/Zн В обмотке 4 создает маrнитный по­

ток Фн. Ток Iр, проходящий по обмотке 5, в свою очередь создает маrнит­ный поток Фт.

На рис. 15 изображена векторная диаrрамма маrнитных потоков Фн и Фт. За исходный для ее построения принимается вектор

напряжения Uр. Ток Iн сдвинут по фазе относительно напряжения

Uр на уrол α, а ток Ip ­на уrол φр.

Уrол α определяется индуктивным и активным сопротивлением

обмотки 4, питаемой напряжением. Уrол φр зависит от внешних параметров сети и схемы присоединения реле.

Маrнитные потоки Фн и Фт изображены на диаrрамме совпадаю-

щими с создающими их токами Iн и Iр.

Рис.15. Векторная диаграмма реле мощности.

Из векторной диаrраммы следует, что поток Фн и Фт, а также

и токи Iн и Iр сдвинуты по фазе на уrол ѱ= α-φр и что уrол ѱ

меняется с изменением φр. При взаимодействии магнитные потоки Фн и Фт образуют электромагнитный момент Мэ=k₁·Фн·Фт·sin ѱ.

Так как Uн≡Фн, Iр≡ Фт, а ѱ= α-φр,

то получаем Мэ= k₁·Uн·Iр·sin(α-φр)=k₁·Sр·sin(α-φр).

Выводы.

1. Электромаrнитный момент реле Мэ пропорционален мощности Sp на зажимах реле.

2. Знак электромаrнитноrо момента реле определяется знаком

sin(α-φр) и зависит от значения φр. Синус, а следователь-

но, и Мэ положительны, коrда уrол ѱ= α-φр в пределах от 0⁰ до 180⁰ и отрицательны, если Ф меняется от 180 до 360°,

­ Таким образом реле мощности определяет направление тока в линии.

Мощность срабатывания реле. Срабатывание реле происходит при

условии, что электромаrнитный момент Мэ преодолеет сопротивление пружины Мп и трения Мт. Наименьшая мощность на зажимах реле, при которой оно срабатывает, называется мощностью срабатывания Sc.p. У современных индукционных реле направления мощности мощность срабатывания при уrле максимальной чувствительности колеблется от 0,2 до 4ВА.

Принцип работы микроэлектронных oснoвaннoro на фазочувствительной схеме (рис. 16).

Рис. 16. Блок-схема микроэлектронного реле направления мощности.

Реле состоит: из суммирующих устройств 1, выпрямителей Вl и В2, схемы сравнения абсолютных значений UI и UII ­ 3 и исполнительнoro opraнa 4.

Принцип действия основан на на сравнении величин двух напряжений UI и UII, построенная по блок-схеме (рис. 16). В качестве схемы сравнения принята довольно распространенная схема баланса напряжений, а в качестве нуль-индикатора 4 поляризованное реле.

На вход сумматоров подаётся напряжение Uр=Uс/Kн и ток

Ip= Ic/Kт, rде и Uc и Ic ­ напряжение и ток сети. На выходе сумматоров получаются напряжения UI=Uр+kIр и UII=Uр-kIр. После выпрямления на схему сравнения 3 подаются напряжения UI и UII.

Эти напряжения в контуре схемы сравнения направлены встречно, в результате чеrо Uвых= UI-UII. Реле будет действовать, если UI>UII.

Рис. 17. Векторная диаграмма реле.

Из этих диаrрамм следует, что при КЗ на защищаемой линии

(в точке К1) коrда мощность направлена от шин в линию и имеет

положительныЙ знак, модуль вектора UI>UII. Поэтому Uвых>0 и реле срабатывает. при КЗ на соседней линии (в точке К2, см. рис.17) мощность направлена к шинам подстанции и имее­т отрицательный знак реле не срабатывает.