ИНДУКЦИОННЫЕ  РЕЛЕ  НАПРАВЛЕНИЯ  МОЩНОСТИ



А) Назначение и требования к реле

Реле направления мощности реагируют на значение и знак мощности, подведенной к их зажимам. Они используются в схе­мах защит как орган, определяющий по направлению (знаку)

мощности (протекающей по защищаемой линии), где произошло повреждение — на защищаемой линии или на других присоеди­нениях, отходящих от шин подстанции (рис. 2-34, а). В первом случае при к. з. в К1 мощность к. з. Sк1 направлена от шин в линию и реле направления мощности должно замыкать свои кон­такты, во втором при к, з. в К2мощность к. з. Sк2направлена к шинам, в этом случае реле не должно замыкать контакты.

Реле мощности имеет две обмотки: одна питается напряже­нием Uр, а другая — током сети I р (рис. 2-34, б). Взаимодействие токов, проходящих по обмоткам, создает электромагнитный мо­мент, значение и знак которого зависят от напряжения Uр, тока I р и угла сдвига φр между ними.

Реле направления мощности применяются в направленных защитах (см. гл. 7). Они должны обладать высокой чувствитель­ностью, так как при к. з. вблизи места установки защиты напря­жения Uррезко снижается, достигая в пределе нуля; при этом мощность, подводимая к реле,, оказывается очень малой и при недостаточной чувствительности реле может не сработать, т. е. может иметь «мертвую» зону.

Чувствительность реле оценивается минимальной мощностью, при которой реле замыкает свои контакты. Эта мощность назы­вается мощностью срабатывания и обозна­чается Sс. р.

Реле направления мощности выполняются мгновенными, по­скольку они могут применяться в защитах, работающих без выдержки времени. Собственное время реле направления мощ­ности должно быть минимальным, что особенно важно для реле, применяемых в схемах быстродействующих защит.

Б) Конструкция и принципы действия индукционных реле мощности

Современные конструкции индукционных реле мощности вы­полняются с подвижной системой в виде цилиндрического ротора (рис. 2-35, а) [Л.12, 9|.

Реле имеет замкнутый магнитопровод 1 с выступаю­щими внутрь полюсами. Ме­жду полюсами установлен стальной цилиндр (сердеч­ник) 2, повышающий магнит­ную проницаемость между­полюсного пространства. Алюминиевый цилиндр (ро­тор) 3 может вращаться в зазоре между стальным сер­дечником и полюсами. При вращении ротора 3 происхо­дит замыкание контактов реле 6.  


Для возврата ротора и контактов в исходное положение предусматривается спиральная противодействующая пружина 7 (рис. 2-35,б).

Обмотка 4 питается напряжением Uр = Uc/nн, а обмотка 5 током I р = Ic / n Т , где Uc и Ic – напряжение и ток сети (защищаемого элемента). Ток I н = Uр/zн в обмотке 4 создает магнитный поток Фн (поляризующий).

Ток I р , проходящий по обмотке 5, в свою очередь создает магнитный поток Фт (рабочий)*.

__________

* По аналогии с поляризованным реле, у которого рабочий магнитный поток может менять знак, а поляризующий имеет неизменное направление, обмотка напряжения и магнитный поток Фн в реле мощности называются поляризующими, а токовая обмотка и магнитный поток Фт — рабочими.

На рис. 2-36 изображена векторная диаграмма магнитных потоков Фн и Фт . За исходный для ее построения принимается вектор напряжения Uр. Ток I н сдвинут по фазе относительно напряжения Uр на угол a, а ток I р – на угол φр.

Угол a определяется индуктивным и активным сопротивлением обмотки 4, питаемой напряжением, и называется у г л о м в н у т р е н н е г о с д в и г а р е л е. Угол φр зависит от внешних параметров сети и схемы присоединения реле.

Магнитные потоки Фн и Фт изображены на диаграмме совпадающими с создающими их токами I н и I р .


Анализируя выражение (2-31), можно сделать следующие выводы:

1. Электромагнитный момент реле пропорционален мощно­сти SР на зажимах реле в направлен от оси опережающего маг­нитного потока к оси отстающего.

2. Знак электромагнитного момента реле определяется знаком sin (a — φp) и зависит от значения φр.

Синус, а следовательно, и Мэ положительны, когда угол ψ= a — φр находится в пределах от 0 до 180°, и отрицательны, если ψ меняется от 180 до 360°. Это иллюстрируется рис. 2-36, где зона отрицательных моментов заштрихована.

За положительное направление момента Мэ на рис. 2-35, б принято действие Мэ по часовой стрелке — на  замыкание  кон­тактов.

Незаштрихованная часть диаграммы на рис. 2-36 соответст­вует области положительных моментов, где Фт опережает Фн, а ψ и его синус имеют положительный знак.

Линия АВ, проходящая через углы a — φр = 0 и 180°, назы­вается линией изменения знаков момента. Она всегда расположена под углом a к вектору р, т. е. совпадает с направлением вектора Iн.

Из сказанного следует, что при Фт, опережающем поток Фн, момент Мэ положителен, а при отстающем — отрицателен.


Линия С D (перпендикулярная АВ) называется линией мак­симальных моментов Мэ. Проекция Iр на С D (рис. 2-36) равна I р sin ( a — φр) и при I р и Uр= пост, характеризует зави­симость величины и знака момента Мэ от угла φр. Момент Мэ достигает максимума при a — φр = 90°, т. е. когда I р опережает I н на 90°. Угол φр, при котором Мэ достигает максимального зна­чения, называется углом максимальной чувст­вительности φм.ч. Так как углы aи φм.ч откладываются от вектора Uрв противоположные стороны, то их сумма, как это следует из рис. 2-36, — φм ч + a = 90°, откуда φм ч = a — 90°.

 

3. Реле не действует, если отсутствует напряжение или ток в реле или если


Последнее условие имеет место при φр=a и φр= a + 180°.

Таким образом, выражение (2-31) показывает, что рассмотрен­ная конструкция есть реле, реагирующее на величину и знак мощности.

В) Три типа реле мощности

Изменяя величину угла внутреннего сдвига реле a, можно получить три типа реле мощности, различающихся характером зависимости Мэ от φр, как это следует из выражения (2-3):

1. При a = 0

                  

т. е. момент Мэ реле пропорционален реактивной мощности, измеренной на зажимах реле. Такие реле называются синус­ными, или реле реактивной мощности. Реле имеет максимальный вращающий момент при φр = 90°, при φр = 0 момент Мэ равен нулю. Зоны положительных и отрица­тельных вращающих моментов и линия изменения знака момен­тов реле (АВ) изображены на рис. 2-37, а.

 2. При a = 90°

                

т. е. момент реле пропорционален активной мощности, подводимой к реле. Поэтому такие реле называются реле активной мощности, или косинусными. Диаграмма знаков момента данного типа реле изображена на рис. 2-37, б.

3. При промежуточном значении угла a = a 1 где a 1 отли­чается от 0, но меньше 90°,

                  

Такое реле, реагирующее на некоторую долю активной и реак­тивной составляющих мощности, называется реле мощ­ности смешанного типа. Если выразить a через дополняющий его угол β, т. е. представить его как a= 90° — β, то выражение момента примет вид:

                

Этим выражением часто пользуются на практике. Зона отри­цательных и положительных моментов для реле смешанного типа показана на рис. 2-37, в. Каждый из трех рассмотренных типов реле мощности находит применение в схемах релейной защиты.

 


Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 218; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!