Градусная схема включения реле
В качестве примера рассмотрим работу реле направления мощности типа РБМ-171 с углом максимальной чувствительности φмч=–30°, включенного по 90-градусной схеме. Угол внутреннего сдвига реле a=90°+φмч=60°.
Момент такого реле .
Анализ работы ведется графическим методом для реле, включенного на ток I p =I A и напряжение U p =U BC.
Рис. 3.8. Векторная диаграмма напряжений и тока фазы А при трехфазном КЗ на линии
На рис. 3.8 изображена векторная диаграмма напряжений и тока I А при трехфазном КЗ на линии. Ток I А отстает от напряжения U А на угол φк, определяемый соотношением активного и реактивного сопротивлений линии от шин до точки КЗ и влиянием активного сопротивления дуги, возникающей в месте повреждения. Соответственно этому вектор тока I А имеет два предельных положения: – при КЗ за чисто реактивным сопротивлением, когда φк=90°; – при КЗ через дугу в начале линии, когда φк=0°.
Угол сдвига между напряжением и током на зажимах реле, т.е. между U ВС и I А, φр=φк–90°, а его предельные значения колеблются в зависимости от φк от 0 до 90°.
|
|
По найденным значениям φр определяются знак и относительная величина момента реле. С этой целью строится векторная диаграмма тока и напряжения на зажимах реле для рассмотренного случая КЗ (рис. 3.9). На ней относительно вектора напряжения U р наносится линия изменения знака момента N 1- N 2 и линия максимального момента М 1- М 2 для данного типа реле. Проекция тока I А на линию максимального момента, равная I А·Sin(a – φр) наглядно характеризует величину и знак момента.
Рис. 3.9. Векторная диаграмма токов и напряжений на зажимах реле и линии моментов реле направления мощности (зона положительных моментов заштрихована)
При КЗ в зоне проекция тока I А имеет положительный знак, а в случае КЗ вне зоны – отрицательный, т.к. при этом фаза тока I А меняется на 180°. Величина момента достигает своего максимума М max при φр = –30° (φк=60°). При изменении φр в сторону уменьшения от –30° до 0° момент снижается от М max до 0,86 М max, а при увеличении φр до –90° момент уменьшается до 0,5 М max.
Достоинствами 90-градусной схемы являются:
1. Знак момента реле при всех видах КЗ в зоне положителен, а при повреждениях вне зоны – отрицателен;
2. Величина момента М в диапазоне возможных изменений угла φр остается значительной и достаточной для действия реле;
3. Напряжение U р при симметричных КЗ имеет максимально возможное значение, обеспечивающее минимальную величину мертвой зоны.
Недостатками 90-градусной схемы являются:
1. Возможно неправильное действие при КЗ за трансформатором с соединением обмоток Y/Δ;
|
|
2. Реле, включенное на ток неповрежденных фаз, могут действовать неправильно;
3. Реле плохо чувствует себя при однофазных КЗ.
90-градусная схема – основная схема включения реле направления мощности и хорошо работает при междуфазных КЗ.
Реле, включенное по 30-градусной схеме ведут себя правильно при всех видах КЗ. Недостатком этой схемы является возможность отказа в действии реле при двухфазных КЗ из-за недостаточной величины напряжения. Ввиду этого для двухфазных защит 30-градусная схема не применяется. Включенные по такой схеме реле направления мощности могут работать неправильно в случае КЗ за трансформатором с соединением обмоток Y/Δ с той же степенью вероятности, что и 90-градусная схема.
3.5. ПОВЕДЕНИЕ РЕЛЕ МОЩНОСТИ, ВКЛЮЧЕННЫХ НА ТОК НЕПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ
При двухфазных КЗ на линии, питающей нагрузку, в неповрежденной фазе проходит ток нагрузки I н.
В сетях с глухозаземленной нейтралью при замыканиях на землю (двухфазных и однофазных) в неповрежденных фазах появляется, кроме тока нагрузки I н, еще некоторая доля тока КЗ I к. Ее величина определяется расчетом и равна части тока нулевой последовательности I 0, возникающего в месте КЗ.
Таким образом, при замыканиях на землю полный ток в неповрежденной фазе равен , где k – коэффициент, учитывающий долю тока I к, замыкающегося по неповрежденной фазе (k <1).
Рис. 3.10. Пути прохождения тока КЗ в сети с заземленной нейтралью
На рис. 3.10 показана причина появления тока КЗ в неповрежденных фазах. При однофазном коротком замыкании ток КЗ, замыкаясь через место повреждения и землю, протекает к нулевой точке трансформатора Т-II. Здесь он разветвляется по всем трем фазам трансформатора Т-II, и, замыкаясь через обмотки трансформатора Т-I, возвращается к месту повреждения. В приведенном случае токи КЗ, замыкающиеся через неповрежденные фазы В и С, равны 1/3 тока I к, проходящего в месте повреждения.