Материал: РЗА Копьев

Рис.52 Принципиальная схема полупроводникового реле направления мощности

Информация о токе и напряжении контролируемого объекта через входные преобразователи подается на фильтры низких частот. При помощи фильтров низких частот и усилителей-ограничителей формируются требуемые амплитудно-частотные характеристики каналов тока и напряжения. Сигналы, поступающие навходы детектора знака активной мощности, преобразуются при помощи перемножителя и интегратора в сигнал, пропорциональныйактивной мощности.

В общем случае, при возникновении повреждения на напряженческий вход релепоступаетсигнал, которыйописывается выражением

U (t) U 0 U1m sin( t 1) U 2m sin(2 t 2) ... U nm sin(n t n),

где U 0 - постоянная составляющая;

U1m - амплитуда основной гармоники;

U2m,..., U nm - амплитуды высших гармоник;

1,..., 1n - начальные фазысоответствующихгармоник.

Сигнал, поступающий на токовый вход, можно записать в следующем виде:

I(t) I0 I1m sin( t 1 1) ... I nm sin(n t n n),

где 1,..., n - углы сдвига между соответствующими гармониками тока и напряжения.

65

Средняя мощность в цепи защищаемого объекта

После перемножения многочленов интеграл можно представить в виде суммыследующихинтегралов:

1.T1 U 0I0dt U 0I 0.

2.Интегралов, содержащих произведение синусоид одинаковой часто-

ты:

1 T

T 0U kmI km sin(k t k )sin(k t k k )dt U kmI km cos k .

3. Интегралов, содержащихпроизведение синусоидразличнойчастоты:

1 T

T 0U kmIlm sin(k t k )sin(l t l l )dt 0.

4.Интегралов вида

1 T

T 0U 0Ikm sin(k t k k )dt 0.

и

1 T

T 0 I0U km sin(k t k )dt 0.

В итоге

P U 0I0 U1I1 cos 1 U 2I2 cos 2 ... U nI n cos n.

Сигнал после перемножителя и интегратора пропорционален активной мощности и в зависимости от направления тока имеет положительный или отрицательныйзнак.

Полупроводниковые реле мощности, по сравнению с индукционными, обладают меньшей потребляемой мощностью, более чувствительны и точны, требуютменьших эксплуатационных затрат.

66

3.5.2. Расчет параметров

Расчет параметров заключается в выборе тока срабатывания, выдержки времении оценке чувствительности.

Выбор тока срабатывания. Ток срабатывания токовых направленных защит выбирается так же, как для обычных максимальных токовых защит по условиям отстройки от максимальных нагрузочных режимов. При этом отстройка производится от токов, направленных от шин в линию.

Выбор выдержек времени. Выбор выдержек времени производится по встречно-ступенчатому принципу, применение которого показано на Рис.53.

Рис.53 Выбор выдержек времени токовых направленных защит

Стрелками на рисунке показано направление тока, при котором срабатывают пусковые органы защит. При коротком замыкании в точке K1

сработают пусковые органы защит 1, 3, 5, 6. Наиболее удаленной защитой от источника питания в этом режиме является защита 5, поэтому принимается t5 0.

Для других защит

t3 t5 t; t3 t7 t - из двухзначенийвыбираетсябольшее;

67

t1 t3 t; t1 t8 t - из двух значений выбирается большее.

При коротком замыкании в точке K2 сработают пусковые органы за-

щит 1, 2, 4, 6. Наиболее удаленной защитой от источника питания в этом режимеявляетсязащита 2, поэтомупринимается t2 0.

Для других защит

Оценка чувствительности. Чувствительность токовых пусковых органов максимальной токовой направленной защиты оценивается по току двухфазногокороткого замыкания в конце защищаемойлиниии в конце резервируемыхучастков.

При оценке поведения защиты следует учесть возможность возникновения двух режимов - режима каскадного действия и отказа защиты из-за наличия "мертвойзоны " по напряжению.

При коротком замыкании вблизи источника в кольцевой сети с односторонним питанием (Рис.54) ток короткого замыкания, проходящий через защиту, установленную на противоположных шинах, может оказаться недостаточным для ее срабатывания. В этом случае, независимо от соотношения выдержек времени, первым сработает комплект, установленный вблизи источника. После отключения линии защитой 6 ток в месте установки защиты 5 увеличивается и становится достаточным для ее срабатывания. Такое действие защиты называется каскадным. Участок линии, в пределах которого защита работает каскадно, называется зоной каскадногодействиязащиты.

Рис.54 Схема кольцевой сети

68

При трехфазном коротком замыкании вблизи места установки защиты напряжение, подводимое к реле направления мощности, может оказаться недостаточным для срабатывания реле, и защита отказывает. Участок линии, в пределах которого при трехфазных коротких замыканиях защита не работает, называется мертвой зоной.

3.5.3.Схемы максимальных направленных защит

Схемы максимальных направленных защит выполняются в различных вариантах, отличающихся друг от друга в основном схемой включения органа направления мощности. Под схемой включения реле направления мощности понимается сочетание фаз токов и напряжений, подводимых к реле. Схемы включения должны обеспечивать правильное определение направления мощности в условиях короткого замыкания. Наибольшее распространение получили две схемы: 30 –градусная и 90 - градусная (Рис.55). Сочетания токов и напряжений для этих схем приведены в Табл.3.

Рис.55 Схема максимальной токовой направленнойзащиты среле мощности, включенными по 90-градусной схеме:

а) схема цепей переменного тока; б) схема цепей переменного напряжения; в) схема цепей постоянного тока

69