ХАРАКТЕРИСТИКИ СРАБАТЫВАНИЯ ДИСТАНЦИОННЫХ РЕЛЕ И ИХ ИЗОБРАЖЕНИЕ НА КОМПЛЕКСНОЙ ПЛОСКОСТИ

а) Характеристика срабатывания

Первоначально дистанционная защита выполнялась с помощью реле сопротивления, реагирующих только на абсолютную величину сопротивления z_k до точки к. з. Но по мере увеличения протяженности линий электропередачи и роста передаваемой по ним нагрузки абсолютные значения сопротивлений при к. з. z_k = U_к/I_к в конце линий стали соизмеримыми с сопротивлениями z_н при аварийной нагрузке на линиях электропередачи. В таких условиях реле сопротивления, реагирующие на абсолютные значения z, не могут точно резличать к. з. от нагрузки. В связи с этим дистанционные защиты стали выполняться реагирующими не только па величину z_р, но и на угол φ _р = arctg , так как при к. з. и при передаче больших потоков активной мощности углы сопротивлений z_k и z_Н различаются: при к. з. φ _р ≈ 80°, а при нагрузке φ _р ≈ 15 ÷ 30°. Для этой цели были разработаны реле сопротивления, у которых z_с._р = f (z_р, φ _р). Такая зависимость называется характеристикой срабатывания реле. Предложены и получили распространение реле с различными характеристиками, рассматриваемыми ниже.

б) Использование комплексной плоскости для изображения характеристик реле

плоскости изобразится в виде прямой, смещенной относительно оси r на угол φ _л (рис. 11-6, г).

Начало защищаемой линии, где установлена рассматриваемая защита А, совмещается с началом координат (рис. 11-6, в и г). Координаты всех участков сети, попадающих в зону защиты А, считаются положительными и располагаются в I квадранте плоскости (рис. 11-6, в). Координаты участков сети, расположенных влево от точки А, считаются отрицательными и располагаются

место точек, удовлетворяющих условию z_р = z_с.р. Заштрихованная часть характеристики, где z_р ‹ z_с.р, соответствует области действия реле. При z_р, выходящих за пределы заштрихованной части, т. е. при z_р > z_с.р, реле не работает. Таким образом, характеристика работы реле является пограничной кривой, определяющей условия действия реле. Эту характеристику можно рассматривать как зависимость величины (модуля) вектора сопротивления сраба-

тывания реле z_с.р от угла φ _р, определяющего его направление, и представлять в виде уравнения z_с.р = f (φ _р).

Характеристика срабатывания реле должна обеспечивать работу реле при к. з. в пределах принятой зоны действия (z'). С учетом сопротивления электрической дуги вектор z_р = z_k + r_Д может располагаться при к. з. на защищаемом участке линии в пределах площади четырехугольника ОКК'К", показанного на рис. 11-6, д. Действие реле при к. з. будет обеспечено, если характеристики срабатывания реле, показанные на рис. 11-7, будут охватывать область комплексной плоскости, в которой может находиться вектор сопротивления z_р при к. з. на линии (площадь ОКК'К" на рис. 11-6, д).

На рис. 11-7 приводятся наиболее распространенные характеристики реле, изображаемые в осях х, r в виде окружности, эллипса, прямой линии, многоугольника.

Ненаправленное реле полного сопротивления (рис. 11-7, а).

Уравнение срабатывания реле

z_с.р= K (11-2)

где К — постоянная величина.

Характеристика этого реле имеет вид окружности с центром в начале координат и радиусом, равным К. Реле работает при z_р ≤ К, при любых углах φ _р между вектором z_р и осью r. Зона действия реле расположена в четырех квадрантах, в том числе в первом и третьем. Последнее означает, что реле с характеристикой (11-2) работает как ненаправленное реле сопротивления.

Направленное реле полного сопротивления имеет z_с.р, зависящее от угла φ _р (рис. 11-7, б). Его характеристика срабатывания изображается окружностью, проходящей через начало координат. Сопротивление срабатывания имеет максимальное значение при

φ _р = φ _м.ч

где φ _м.ч— угол максимальной чувствительности реле, при котором z_с.р= z_с.р._макс, т. е. равен диаметру окружности ОВ.

Зависимость срабатывания этого реле от угла φ _р может быть представлена уравнением

z_с.р = z_с.р_макс соs (φ _м.ч— φ _р). (11-3)

Реле со смещенной круговой характеристикой (рис. 11-7, в). Характеристика реле смещена относительно оси координат в третий квадрант на величину z". Поэтому реле не только работает на защищаемой линии, но и захватывает шины А_,питающие линию, часть длины отходящих от них присоединений. Уравнение смещенной характеристики имеет вид:

Оно легко получается из рассмотрения треугольника ОВС на рис. 11-7, б. Реле не работает при z_р, расположенных в третьем квадранте. Это означает, что оно не может действовать, если мощность направлена к шинам подстанции. Следовательно, рассмотренное реле является направленным.

Уравнение (11-4) можно получить из рассмотрения треугольника ОО'С. Как видно из чертежа, геометрическая разность ректора z' —z" равна диаметру-окружности, отсюда

где С — любая точка окружности; r— радиус окружности.

Приравнивая левые части уравнений (11-4а) и (11-46), получаем (11-4).

Реле с эллиптической характеристикой. На рис. 11-7, г изображена характеристика направленного реле, имеющая вид эллипса. Сопротивление срабатывания z_с.ртакого реле зависит от угла φ _р и имеем наибольшее значение при φ _р = φ _м.ч. Угол φ _м.ч обычно принимается равным φ _л. Сопротивление z_{с.р.макс} равно большей оси эллипса 2а.

Как известно, эллипс является геометрическим местом точек, сумма расстояний которых до фокусов b и d постоянна и равна большой оси 2а. На основании этого, обозначая координаты фокусов b и d, z" и z', а координаты любой -точки С эллипса z_с.р, получаем уравнение эллиптической характеристики

Зона действия реле заштрихована. По сравнению с круговой характеристикой эллиптическая характеристика имеет меньшую рабочую область. Это дает возможность лучше отстроить реле от качаний и перегрузок.

Реле реактивного сопротивления срабатывает при

где х_с._р — постоянная величина, не зависящая от φ _р.

Характеристика таких реле изображается прямой линией, параллельной оси r (рис. 11-7, д), отстоящей от нее на расстоянии x_с.р = К.

Реле с характеристикой в виде многоугольника. Подобная характеристика направленных реле сопротивлений показана на рис. 11-7, е. Сопоставляя эту характеристику с площадью ОКК'К" на рис. 11-6, д, можно установить, что четырехугольная характеристика реле в большей мере, чем другие характеристики, совпа дает с контуром области расположения векторов z_р при к. з. и является, с этой точки зрения, наиболее рациональной.

Реле с характеристикой в виде многоугольника сложнее в конструктивном отношении и имеют пока ограниченное применение.

Пунктиром показан вариант характеристики подобных же реле в виде многоугольника ОА'ВС´. Такое расширение зоны реле дрецусматривается для обеспечения его действия при двустороннем питании к. з. через переходное сопротивление r_д.

ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ИХ КОНСТРУКЦИЯМ

Дистанционные реле могут выполняться на различных принципах (см. § 2-1). До последнего времени значительное распространение имеют электромеханические конструкции на электромагнитном и особенно индукционном принципе. За последние годы разработаны и внедряются реле с использованием полупроводниковых приборов. Реле сопротивления на полупроводниках обладают существенными преимуществами, отмеченными в § 2-1-4, и постепенно вытесняют электромеханические конструкции. Отечественная промышленность переходит на выпуск реле сопротивлений только на выпрямленном токе с полупроводниковыми приборами.

Вреле на полупроводниках напряжения U_I и U_II сравниваются с помощью схем сравнения, рассмотренных в § 2-16.

Меняя коэффициенты k в выражениях (11-6), можно получать реле сопротивления с различными характеристиками, изображенными на рис. 11-7, а — г.

Для получения реле с более сложными характеристиками, изображенными на рис. 11-7, г, е и другими разновидностями используется сравнение трех и более электрических величин, также являющихся линейными функциями I_р и U_p.

Основные требования к параметрам реле сопротивления сводятся к следующему:

1. Реле сопротивления должны быть быстродействующими, чтобы обеспечить быстрое отключение к. з. в пределах первой зоны. Для этого в сетях 110—500 кВ необходимо иметь время действия реле t_Р = 0, 02 ÷ 0, 05 с.

2. Реле сопротивления, выполняющие функции дистанционных органов, должны отличаться точностью z_с.р с тем, чтобы зоны действия защит были стабильными. Погрешность в отклонении величины z_с.р от заданной установки z_у не должна превышать 10%.

3. Пусковые реле сопротивления должны иметь высокий коэффициент возврата:

⇐ Предыдущая 27 28 29 30 313233 34 35 36 Следующая ⇒