5.1. Характеристики срабатывания реле сопротивления

Характеристика срабатывания реле сопротивления – это геометрическое место точек на комплексной плоскости, ограничивающее область, при попадании в которую конца вектора измеряемого сопротивления, происходит срабатывание реле. Характеристики реле сопротивления стремятся сделать такими, чтобы реле сработало при КЗ в любой точке защищаемого объекта, в том числе и через дугу, и не сработало при КЗ «за спиной» и в рабочем режиме.

Электрическая дуга обладает активным сопротивлением, величину которого можно найти по эмпирической формуле:

где: – длина дуги [м];

– ток, протекающий через дугу [кА].

Следовательно, характеристика срабатывания должна охватывать не только сопротивление защищаемой линии, но и добавленное к ней сопротивление дуги. Однако на линии с двухсторонним питанием, дуга подпитывается сразу от обоих источников (рис.24).

Рис. 24. Подпитка дуги от второго источника

Измеряемое защитой линии сопротивление с учетом сопротивления дуги:

где: – комплексный коэффициент потокораспределения.

При КЗ в конце защищаемого участка, в общем случае, угол между и может существенно отличаться от нуля. Это значит, что вектор будет описывать окружность. В итоге зона защиты линии может быть представлена в виде фигуры, изображенной на рис.25.

Рис. 25. Зона необходимого обхвата дистанционной защиты

К сожалению, на протяжении многих лет все реле сопротивления строились на базе схем сравнения двух электрических величин по модулю и по фазе. Все они имели характеристики срабатывания в виде окружности или в лучшем случае в виде эллипса (рис.26). Способы получения таких характеристик описаны в литературе, в том числе и пособии Л.В. Багинского и будут рассмотрены в курсе «Элементы автоматических устройств». Эти реле не в состоянии одновременно удовлетворять всем перечисленным к ним требованиям. Только с началом широкого использования в релейной защите микроэлектроники, а далее и микропроцессорной техники удалось получить реле с характеристиками, удовлетворяющими требования к дистанционным защитам (рис.27).

Рис. 26. Реле сопротивления с круговыми характеристиками

Рис. 27. Реле сопротивления со сложными характеристиками

Однако первые попытки создать реле сопротивления с так называемыми «сложными» характеристиками оказались не достаточно удачными. Характеристики не меняли своей формы, а с изменением уставки срабатывания ( ) меняли только размер. Это не позволяло во многих случаях полностью реализовать основные требования к дистанционным защитам. В настоящее время на базе микропроцессорных терминалов удалось получить реле сопротивления с универсальными характеристиками. Примером таких реле являются реле сопротивления в микропроцессорных шкафах типа ШЭ2607-011(021), выпускаемых отечественной фирмой «ЭКРА».

5.2. Характеристики срабатывания реле сопротивления шкафов шэ2607-011(021) фирмы «экра»

В настоящее время в отечественных энергосистемах находят применение микропроцессорные защиты разных фирм, в том числе и зарубежных. Но наибольшее распространение для защиты электрических сетей напряжением 110 кВ и выше, трансформаторов, блоков, сборных шин нашли шкафы Чебоксарской фирмы «ЭКРА», на которые в дальнейшем будем ориентироваться.

Характеристики срабатывания ступеней дистанционных защит шкафов ШЭ2607-011(021) приведены на рис.28.

Рис. 28. Характеристика срабатывания реле сопротивления ступеней ДЗ

Характеристики срабатывания реле этих шкафов типа REL заимствованы у защит международной фирмы ABB. Всего на рис.28 изображены характеристики 5 ступеней ДЗ. В нашей традиционной отечественной практике используется 3 ступени (І, ІІ и ІІІ). Четвертая ступень может быть использована в дополнении ко ІІ ступени, с большей выдержкой времени. Пятая – может быть использована как первая дистанционная ступень от КЗ на землю (в дополнении к ТНЗНП).

Форма характеристик всех ступеней – это параллелограмм с наклоном его вертикальных осей под углом . Для придания направленности характеристикам проведено их урезание лучами под углами и . В итоге характеристики приобретают форму пятиугольника (релейщики ее называют «топориком»).

В каждой из этих характеристик подлежит регулировки 5 параметров:

– уставка по реактивной оси;

– уставка по активной оси;

– угол наклона вертикальных граней параллелограмма;

, – углы секущих линий.

Характеристика первой ступени позволяет менять угол наклона верхней грани .

Кроме того имеется возможность вырезать сектор из характеристик ступеней, если не удалось какие-то из них отстроить от сопротивления рабочего режима . Для этого регулируют параметры и .

Диапазоны изменения всех параметров приведены в таблице 2.

Таблица 2. Диапазоны изменения параметров характеристик срабатывания

Ступени	Диапазон изменения параметров
	, (Ом на фазу)	(Ом на фазу)
І	0,2÷100 1÷500	0,2÷100 1÷500	45÷89	-89÷0	91÷179	-45 ÷ 0	5 ÷ 60
ІІ						–
ІІІ						–
ІV						–
V						–

Также в комплект защиты входит ненаправленная ступень. Уставки ее соответствуют уставкам ІІ ступени, но она не имеет выхода на отключение, а используется только для подхвата І ступени при близких КЗ с целью исключения мертвой зоны. Ее характеристика заходит в ІІІ и ІV квадранты на . Коэффициенты возврата всех ступеней . Ток точной работы реле . Минимальное напряжение, при котором обеспечивается точная работа реле, составляет 0,5 В.