Типы реле направления мощности

В зависимости от параметров цепи напряжения реле направления мощности делятся на три типа.

- Если цепь напряжения реле (включая его обмотку) выполнить таким образом, чтобы ее активное сопротивление было много меньше реактивного r<<x, то ток в обмотке напряжения I_н будет отставать от приложенного напряжения U_р на угол, близкий к 90⁰, т.е. в этом случае γ_н =90⁰.

Рисунок 1.5-Векторная диаграмма

Вращающий момент на реле равен:

(1.5)

Учитывая, что sin(90⁰-φ_р)=cosφ_р

(1.6)

где - активная мощность на зажимах реле.

Следовательно, М_вр=кР_р. Такие реле, реагирующие на активную мощность, называются реле активной мощности, или косинусными.

- Если цепь напряжения реле (включая его обмотку) выполнить так, чтобы ее активное сопротивление было много больше реактивного r>>x, то ток в обмотке напряжения Iн будет почти совпадать по фазе с напряжением U_р, следовательно, угол между ними будет γ_н =0

Рисунок 1.6-Векторная диаграмма

Вращающий момент на реле равен:

(1.7)

Учитывая, что sin(-φ_р)=-sinφ_р

(1.8)

Для того, чтобы момент реле был положительным, выводы цепи напряжения у реле этого типа выполняются с обратной полярностью по сравнению с рассмотренном выше типа реле активной мощности. С учетом этого справедливо выражение (1.8), а с другой стороны:

, (1.9)

где Q_p - реактивная мощность на зажимах реле.

Следовательно, М_вр=кQ_р. Такие реле, реагирующие на реактивную мощность, называются реле реактивной мощности, или синусными.

- Реле с промежуточным значением γ_н реагирующие на обе составляющие мощности называются реле смешанного типа.

В зависимости от значения угла y М_вр может быть равен нулю или быть максимальным.

М_врмах=кI_рU_р при sin(γ_н-φ_р)=1, т.е. (γ_н-φ_р)=90⁰. Таким образом максимальный момент на реле мощности имеет место при (-φ_р)=90⁰-γ_н. Знак минус перед углом φ_р показывает, что этот угол откладывается относительно U_р в сторону, противоположную γ_н, т.е. I_р опережает U_р.

Рисунок 1.7-Векторная диаграмма

Угол φ_р, при котором вращающий момент имеет максимальное значение, называется углом максимальной чувствительности и обозначается φ_м.ч.

(γ_н-φ_м.ч)=90⁰, (-φ_р)= φ_м.ч=γ_н-90⁰. Линия расположенная под углом φ_м.ч к вектору напряжения Uр, называется линией максимальных моментов. Вращающий момент на подвижной системе реле становиться равным нулю когда sin(γ_н-φ_р)=0, что возможно при (γ_н-φ_р)=0 и при (γ_н-φ_р)=180⁰. Таким образом вращающий момент равен нулю при углах φ_р=γ_н в сторону отставания и при (-φ_м.ч)=180⁰-γ_н в сторону опережения вектора напряжения Uр.

Линия, расположенная под углами 180⁰-γ_н<Uр<γ_н называется линией нулевых моментов или линией изменения знаков мощности.

Рисунок 1.8-Векторная диаграмма

Таким образом, рассмотренное реле реагирует не только на величину мощности, но и на ее направление, т.е. является направленным.

Изменение знаков момента происходит при изменении направления тока в токовой обмотке или обмотке напряжения. Изменение направления I_р может происходить в токовой обмотке реле при изменении направления первичного тока и при изменении схемы подключения токовой обмотки к трансформатора тока. Изменение направления тока I_н в обмотке напряжения реле может быть при изменении схемы подключения этой обмотки к трансформатору напряжения.

Таким образом знак М_вр зависит от схемы включения тока и напряжения. При согласном включении М_вр положителен, т.к. ток протекает от начала к концу обмотки или наоборот от конца к началу в обоих обмотках. Зажимы обмоток, на которые выведены начало обмоток называются однополярными и обозначаются точками (звездочками).

Для защит линий промышленностью выпускаются реле направления мощности двух основных типов:

- Реле типа РБМ-171 одностороннего и РБМ-271 двухстороннего действия. Применяется для схем защит от междуфазных коротких замыканий. воздушных линий. Эти реле в зависимости от схемы подключения цепи напряжения имеют угол максимальной чувствительности:

φ_м.ч=-30⁰ и φ_м.ч=-45⁰ – вектор I_р опережает вектор U_р.

- Реле типов РБМ-177, 178 одностороннего действия и РБМ-277, 278 двустороннего действия. Эти реле имеют угол максимальный чувствительности, когда вектор тока отстает от вектора напряжения на угол φ_м.ч=70⁰. При принятом заводом обозначении однополярных зажимов обмоток тока и напряжения фактический угол максимальной чувствительности этих реле повернут на угол 180⁰ относительно указанного в каталоге и равен φ_м.ч=70⁰-180⁰ =-110⁰.