Н.В. Чернобровов Релейная защита

строить реле от качаний и перегрузок.

Реле реактивного сопротивления срабатывает при

где хс.р — постоянная величина, не зависящая от φр.

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

Реле с характеристикой в виде многоугольника. Подобная характеристика направ-

ленных 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 zр 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 rд.

11-5. 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.

В реле на полупроводниках напряжения UI и UII 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 Iр и Up.

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 tР = 0,02 ÷ 0,05 с.

241

2.Реле сопротивления, выполняющие функции дистанционных органов, должны от-

личаться точностью zс.р с тем, чтобы зоны действия защит были стабильными. Погрешность в отклонении величины zс.р от заданной установки zу не должна превышать 10%.

3.Пусковые реле сопротивления должны иметь высокий коэффициент возврата:

11-6. РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ НА ВЫПРЯМЛЕННОМ ТОКЕ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ С ПОМОЩЬЮ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

а) Общие принципы выполнения реле

Реле сопротивления на выпрямленном токе отличаются простотой схемы, малым потреблением мощности и позволяют получать характеристики срабатывания различного вида (окружность, эллипс и др.).

сравнения 5 и реагирующего исполнительного органа (нуль-индикатора) 6.

242

Исполнительный орган может выполняться в трех вариантах, ассмотренных в § 2-16:

1)с помощью поляризованного или магнитоэлектрического реле, непосредственно подключенного к зажимам m и n ;

2)с помощью тех же реле, включаемых через усилитель на полупроводниках (рис. 2-49, § 2-16), работающий в качестве нуль-индикатора, т. е. реагирующий на знак сигнала;

3)с помощью триггера (бесконтактного реле) на полупроводниках, на выходе которого появляется напряжение в зависимости от знака сигнала.

Общие положения о выполнении исполнительного органа и остальных элементов блок-схемы были рассмотрены в § 2-16.

243

Эти напряжения получаются путем преобразования Uр и Iр, которые, как показано на рис. 11-94 а, подаются на входные зажимы реле.

244

Выражение (11-10) показывает, что реле будет работать при сопротивлении zр ≤ zс.р; величина z´с.р определяется отношением k4/k1, которое можно рассматривать как абсолютное значение сопротивления зоны |z´|. Это означает, что реле работает при любом zр, модуль которого равен |z´|, независимо от его угла и знака.

Таким образом, рассмотренное реле действительно является ненаправленным реле сопротивления, имеющим характеристику срабатывания в виде окружности с центром в начале координат и радиусом, равным |z´| = k4/k1 (см. рис. 11-7, а)

Сопротивление срабатывания zс.р регулируется изменением k4 и k1, т.е. изменением коэффициентов трансформации ТН и ТР.

Зависимость zс.р от тока Iр. Условия срабатывания (11-9) являются идеальными, они не учитывают конечной чувствительности исполнительного органа (нуль-индикатора) ИО.

В действительности для срабатывания реле необходимо приложить определенное избыточное напряжение Uo для преодоления механических сил сопротивления подвижной системы исполнительного органа или создания напряжения, необходимого для начала работы бесконтактной релейной схемы на транзисторах (триггера).

С учетом этого для срабатывания реле необходимо выполнить условие

Разделив все члены равенства на | к11р | и сделав преобразования, получим:

Из (11-12) следует, что zс.р зависит от Iр, во-первых, из-за конечной чувствительности реагирующего реле, характеризуемой напряжением U0, и, во-вторых, из-за нелинейности сопротивления выпрямителей в магнитопроводе трансреакторов, в результате которой коэффициенты k1 и k4 не остаются постоянными, а меняются с изменением тока Iр.

245

Зависимость zс.рот Iр является недостатком конструкции, она вызывает непостоянство зоны действия реле (см. § 11-11), т. е. погрешность в zс.р,

Сглаживание пульсации выпрямленного тока. Для сглаживания кривой выпрямлен-

ных токов в схеме должны быть предусмотрены сглаживающие устройства, рассмотренные

в§ 2-15. В данной схеме для сглаживания тока предусмотрен конденсатор С. Как указывалось, сглаживающие устройства приводят к некоторому замедлению действия реле.

Реле подобного типа со схемой сравнения на балансе токов и магнитоэлектрическим реле

вкачестве реагирующего органа применяется в дистанционной защите ДЗ-1 для сети 35 кВ, разработанной лабораторией Энергосетьпроекта с участием ЧЭТНИИ и выпускаемой ЧЭАЗ.

в) Направленное реле сопротивления с круговой характеристикой

Направленное реле сопротивления показано на рис. 11-10, а. Реле основано на сравнении абсолютных значений двух напряжений

Здесь к4 = к2.

Сравниваемые напряжения U1 и UII получаются с помощью вспомогательного трансформатора напряжения ТН1 и двух одинаковых трансреакторов ТР1 и ТР2. Вторичные обмотки трансреакторов замкнуты на активное сопротивление r.

Напряжение сети Uрподводится к ТН1 и трансформируется на вторичную сторону, образуя напряжение k1Uр, где k1 является коэффициентом трансформации ТН1.

246

Следовательно, рассмотренное реле является направленным реле сопротивления. Как уже отмечалось, у реле с такой характеристикой zс.р зависит от значения угла φр.-

то величина z' и zс.р может регулироваться изменением к1 и к2, т . е . коэффициентами трансформации (числом витков) ТН1 и ТР. Угол φм.ч определяется параметрами трансреактора ТР1 и ТРг и может регулироваться изменением сопротивления r. Обычно φм.ч принимается равным углу сопротивления защищаемой линии и колеблется в пределах от 60 до 80°.

Выше аналитическим методом было показано, что рассмотренное реле является направленным реле сопротивления. То же самое можно показать, исходя из физической картины зависимости величин /1 и 1II (или U1 и UII) от местоположения точки к. з. (рис. II-40, г).

247

Тогда при близких двухфазных к.з., вызывающих снижение Uр до нуля, напряжение третьей неповрежденной фазы, подведенное к ТН2, сохраняется и обеспечивает работу реле за счет напряжения, обусловленного э. д. с. ЕП.

П р и т р е х ф а з н ы х к. з. все напряжения падают до нуля. В этом случае э. д. с. Еп поддерживается некоторое время за счет разряда конденсатора С.

В течение времени разряда конденсатора э. д. с. "памяти" создает ток в обоих контурах, обеспечивая работу реле. Чтобы свести к минимуму искажающее влияние Еп на zс.р, величина этой э. д. с. берется не больше 3—5% нормального значения Uр.

По рассмотренной схеме на балансе напряжений с магнитоэлектрическим реле на выходе завод ЧЗАЗ выпускает реле сопротивления типа КРС-1 [Л. 96].

г) Направленное реле сопротивления с эллиптической (овальной) характеристикой

248

Найденное уравнение срабатывания совпадает с (11-5) и является уравнением эллипса, проходящего через начало координат с большей осью, равной 2а.

Сопротивления z´ и z˝ являются векторами, определяющими положение фокусов эллипса. Рассмотренный способ выполнения реле с эллиптической характеристикой относительно

сложен.

Ниже приводится более простре выполнение реле с эллиптической (овальной) характеристикой.

д) Реле на сравнении величин двух напряжений с использованием переменной составляющей выпрямленных напряжений (или токов)

249

Это напряжение подводится к зажимам нуль-индикатора НИ работающего с выдержкой времени t = 0,01 с.

250