Принцип работы реле направления мощности

Принципиальная схема реле направления мощности представлена на рис. 10. Работу реле рассмотрим на основе векторной диаграммы (рис. 11).

Рис. 10. Индукционное реле направления мощности.

Рис. 11. Векторная диаграмма реле направления мощности.

Построение диаграммы начинают с вектора напряжения реле () и тока реле, угол между нимизависит от параметров сети.

Ток, протекающий через катушку напряжения (), обозначают через. Угол междуи, обозначенный как, является внутренним углом реле (зависит от параметров реле).

Т.к. вектора и, а такжеи, совпадающие по направлению, то электродинамический момент () определяется по выражению:

, (12)

где .

Величина , если. И, если.

Максимальное значение соответствует значению, при. Угол- угол максимальной чувствительности. Наличие данного угла обусловлено следующей причиной: при КЗ уголмеждуидолжен быть как можно ближе к.

Недостаток направленных защит. Если КЗ возникает в месте установки МТЗ направленного действия, то , поскольку. Реле направления мощности в данном случае не работает.

Токовые отсечки

Токовые отсечки (ТО) являются разновидностью токовой защиты. Используются в качестве первых ступеней токовых защит.

То мгновенного действия

Рис. 12. Принцип действия ТО без выдержки времени.

Характер изменения в зависимости от, где- расстояние до точки КЗ, приведён на рис. 12.

. (13)

Ток выбирают таким образом, чтобы защита отключала КЗ на своей линии и не отключала на соседней, т.е.:, где- максимальное значениепри КЗ в начале следующей ЛЭП.

, (14)

где .

В расчётах всегда используют максимальное значение тока КЗ (), т.к. если расчёт будет произведён по меньшему значению тока КЗ (например,), то возможно неселективное действие ТО при КЗ на последующей линии.

Точка М, в которой , делит линию Л1 на две части: где- зона работы защиты и, где- «мёртвая зона» и защита не работает. Наличие «мёртвой зоны» является недостатком ТО. Величина такой зоны может быть определена следующим образом:

; (15)

; (16)

; (17)

или

. (18)

Допустимо применение ТО, если её зона охватывает более 20 % от длины линии.

Для защиты части линии, не попавшей в зону ТО, применяют ещё одну ТО с выдержкой времени, которая выступает в качестве второй зоны токовой защиты.

Рис. 13. График согласования ТО с выдержкой времени.

Ток выбирают с учётом охвата всей защищаемой линии. Для этого ток срабатываниясогласуют с током срабатывания мгновенной ТО следующей линии (Л2):

; (19)

, (20)

где .

также согласуется с временем:

, (21)

где (с).

График согласования приведён на рис. 13.

Схема ТО без выдержки времени аналогична схеме МТЗ без реле времени. Схема ТО с выдержкой времени такая, как и схема МТЗ.

Защита линий 6-35 кВ с помощью трёхступенчатой токовой защиты

В качестве защиты линий 6-35 кВ чаще всего используют трёхступенчатую токовую защиту. Схема реализации приведена на рис. 14.

а)

б)

Рис. 14. Трёхступенчатая токовая защита:

а – упрощенная схема; б – временная характеристика.

Iступень выполняется как ТО без выдержки времени. К ней относятся реле КА1 и КН1. Ток срабатывания реле:

. (22)

IIступень – ТО с выдержкой времени (реле КА2, КТ2 и КН2). Токсогласуется спервых ступеней соседних ЛЭП. Времябольше, чем времямгновенных ступеней соседних ЛЭП.

IIIступень – МТЗ (реле КА3, КТ3 и КН3).

, (23)

а время согласуется с МТЗ соседних ЛЭП.

Алгоритм работы.

При КЗ в точке К1 работают все токовые реле КА1, КА2, КА3, но отключение происходит без выдержки времени, т.к. при замыкании контактов КА1 питание катушка KLполучает мгновенно.

При КЗ в точке К2 реле КА1 не работает, т.к. . Работают реле КА2 и КА3, получают питание реле времени КТ2 и КТ3. Поскольку, то сигнал на релеKLподаётся с реле КТ2.

При КЗ в точке К3 работает только реле КА3 и отключение КЗ производится с выдержкой времени третьей ступени.