Включение реле мощности

Принцип действия максимальной токовой направленной защиты линий.

В сетях с двухсторонним питанием, в сложных сетях с одним или несколькими источниками питания невозможно добиться селективного действия МТЗ и ТО.

Поясним это на примере. На рис. 9.1 приведена схема системы электроснабжения с двумя источниками питания G1и G2.

В случае МТЗ при КЗ в точке К1 придут в действие все защиты. При этом для селективного отключения поврежденного участка АБ необходимо, чтобы выдержка времени t2 комплекта защиты АК2 была меньше выдержки времени t3 комплекта защиты АК3и выдержки времени t4 защиты АК4, т.е. t2 < t3 и . t2 < t4.

При КЗ в точке К2 t3 < t2 и . t3 < t1.

Из этих неравенств видно, что к защитам АК2 и АК3 предъявляются противоречивые требования. Невозможно выполнить условие, чтобы в одно и то же время выдержка времени защиты АК2 была бы и больше и меньше выдержки времени защиты АК3. Поэтому в таких сетях МТЗ не может быть селективной.

Токовые отсечки могут быть селективными в сетях с двухсторонним питанием, но при этом они, как правило, имеют недостаточную чувствительность.

Всеми перечисленными недостатками не обладаетмаксимальная токовая направленная защита (МТНЗ) линий.

МТНЗ реагирует не только на абсолютную величину тока в защищаемой линии, но и на фазу этого тока относительно напряжения на шинах у места установки защиты, т.е. действует в зависимости от направления мощности при КЗ. Такое ее действие обеспечивается благодаря включению в схему защиты реле направления мощности.

Рис.9.1. Схема системы электроснабжения (а) и векторные диаграммы токов КЗ и напряжений при КЗ в точках К1 и К2 (б).

Включение реле мощности

Рассмотрим векторные диаграммы токов и напряжений при КЗ в точках К1 и К2 (рис.9.1). При построении векторных диаграмм за положительное направление тока принято его направление от шин в сторону линии. Угол сдвига фаз тока относительно вектора напряжения считается положительным при отстающем токе и отрицательным при опережающем токе.

Из векторных диаграмм видно, что фаза тока в месте включения защит АК2 и АК3 относительно напряжения Uб при перемещении повреждения из точки К2 в точку К3 сдвинулась на 180^о.

Таким образом, защиту АК2 необходимо выполнить так, чтобы она действовала на отключение только при углах между током и напряжением, соответствующих КЗ в точке К1, а защиту АК3 - при повреждении в точке К2. Из этого следует, что реле мощности при подведении к нему напряжения Uр = Uб и тока Iр = Iкз должно замыкать контакты при угле φл и не замыкать их при угле φл – 180^о.

В качестве реле мощности чаще применяют реле типа РБМ, на индукционном принципе действия и электронное реле типа РМ.

Реле мощности включается таким образом, чтобы сочетания напряжений и токов по величине и фазе были бы достаточными для срабатывания реле при различных видах КЗ.

В энергосистемах чаще применяются схемы включения реле и на полные напряжения и токи фаз, из которых наиболее распространена 90^о схема (рис.9.2). Название схемы носит условный характер и определяет угол φр = 90^о между напряжением Uр и опережающим его током Iр.

При 90^о схеме к реле фазы А подводят ток I_А и напряжение U_ВС, к реле фазы В - ток I_В и напряжение U_СА, а к реле фазы С ток I_С и напряжение U_АВ.

Рис.9.2. 90^о схема включения реле мощности

Эта схема обладает следующими свойствами:

1. Четко срабатывает при всех видах КЗ при включении на ток поврежденной фазы;

2. Может иметь мертвую зону при трехфазных КЗ;

3. Может срабатывать ложно при двухфазных и однофазных КЗ при включении на ток неповрежденной фазы.

Рассмотрим более подробно свойства 90^о схемы. Реле мощности может отказать в действии, если Uр снижается настолько, что мощность, подводимая к реле, меньше мощности срабатывания реле Sср. Такие условия имеют место при трехфазных КЗ вблизи места установки защиты, когда Uр близко по значению к нулю, т.е появляется мертвая зона. Длина мертвой зоны тем больше, чем меньше чувствительность реле (чем больше Sср). Реле может отказать в случае, если мал угол φ = α – φр. Угол φк в зависимости от условий КЗ может меняться от 0^о до 90^о. При этом надежная работа реле мощности обеспечивается выбором схемы его включения.