7.3. Схемы включения реле направления мощности

Требования к схемам. Реле направления мощности включаются, как правило, на фазный ток и междуфазное напряжение. Сочетание фаз тока и напряжения реле, называемое его схемой включения, должно быть таким, чтобы реле правильно определяло знак мощности КЗ при всех возможных случаях и видах повреждений, и чтобы к РНМ подводилась возможно большая мощность.

Мощность S_р, как это следует из (7.1), может иметь недостаточное для действия РНМ значение при КЗ, близких к месту установки реле, за счет снижения напряжения U_р или при неблагоприятном значении угла φ_р, при котором sin(α – φ_р) равен или близок к нулю. Отсюда следует, что, во-первых, РНМ должно включаться на такое напряжение, которое при близких КЗ не снижается до нуля, и, во-вторых, напряжение и ток, подводимые к реле, должны подбираться так, чтобы угол сдвига между ними φ_р в условиях КЗ не достигал значений, при которых мощность на зажимах реле приближается к нулю.

Следует отметить, что первое требование выполнимо только при двух- и однофазных КЗ, в случае же трехфазного КЗ все фазные и междуфазные напряжения могут снижаться до нуля.

В современных схемах НТЗ применяется включение РКМ по так называемой 90-градусной схеме сочетания токов и напряжений, приведенным ниже применительно к схеме включения РНМ, показанным на рис.7.4:

Реле…………………………………………..I………..II……….III

I_p.......................................................................I_A……….I_B……….I_C

U_p…………………………………………....U_BC……..U_CA……..U_AB

Н азвание схемы (90-градусная) носит условный характер. Схема именуется по углам φ_р между напряжением и током, подведенным к РНМ в симметричном трехфазном режиме при условии, что токи в фазах совпадают с одноименными фазными напряжениями (рис.7.5).

90-градусная схема включения РНМ. Ниже рассмотрена работа РНМ типа РБМ-171 с углом максимальной чувствительности φ_м.ч = – 30°, включенного по 90-градусной схеме. Угол внутреннего сдвига этого реле α = 90° + φ_м.ч = 90° – 30° = 60° (см. §2.12). Мощность на зажимах такого реле: S_p = k_pU_pI_p cos (φ_р + 30°); РНМ включено на ток I_р = I_А и напряжение U_p = U_BC.

На рис.7.6 изображена векторная диаграмма напряжений и тока I_А при трехфазном КЗ на ЛЭП. Ток I_А отстает от напряжения U_A на угол φ_к. Вектор I_А имеет два предельных положения: I'_А – при КЗ за чисто реактивным сопротивлением X, когда φ_к = 90°, I''_А – при КЗ через дугу в начале ЛЭП, когда φ_к ≈ 0°.

По найденным значениям φ_р определяются знак и значение мощности на входе РНМ. С этой целью строится диаграмма тока и напряжения на зажимах РНМ для рассмотренного случая КЗ (рис.7.6). На ней относительно U_p построена линия N₁N₂ изменения знака мощности S_p и линия M₁M₂ максимальной мощности S_p для данного типа РНМ. Проекция I_А на линию максимальной мощности, равная I_A = sin (α – φ_р), характеризует значение и знак мощности. При КЗ в зоне проекция I_A имеет положительный знак, а в случае КЗ вне зоны ("за спиной") – отрицательный. Значение мощности на реле достигает максимума S_p mах при φ_м.ч = φ_р = – 30° (чему соответствует φ_к = 60°). Из диаграммы и характеристики реле следует, что поведение РНМ при трехфазном КЗ в зоне и вне зоны будет правильным и значение S_p достаточным для действия РНМ,

Построив векторные диаграммы U_p и I_р для двух- и однофазных КЗ при возможных предельных значениях φ_к и φ_р, можно установить, что и при этих видах повреждения на зажимах РНМ обеспечивается достаточное значение S_p для его правильного действия.