Графическое изображение характеристик срабатывания реле

Характеристики срабатывания основных типов PC, изображенные на рис.11.14, представляют собой геометрическое место точек, удовлетворяющих условию Zp = Zc.p. Заштрихованная часть характеристики, где Zp ≤ Zc.p, соответствует области действия реле. При Zp, выходящих за пределы заштрихованной части, т.е. при Zp > Zc.p, реле не работает.

Характеристика срабатывания реле должна обеспечивать работу реле при КЗ в пределах принятой зоны действия (Z'). С учетом сопротивления электрической дуги вектор Zp = Zк + Rдможет располагаться при КЗ на защищаемом участке ЛЭП в пределах площади четырехугольника 0КК'К",показанного на рис.11.13, а. Действие реле при КЗ будет обеспечено, если характеристики срабатывания реле, показанные на рис.11.14, будут охватывать область комплексной плоскости, в которой может находиться вектор сопротивления Zp при КЗ на ЛЭП (площадь 0КК'К" на рис.11.13, д). Однако область срабатывания PC имеет ограничения: реле не должно действовать при сопротивлении нагрузки (при Zpa6 min) и при качаниях. Для этого векторы Zpa6 min и Zкaч должны располагаться за пределами области срабатывания реле, т.е. должно соблюдаться условие Zc.p < Zpa6 minи по возможности Zc.p < Zкaч.

Графическое изображение характеристик срабатывания реле - student2.ru
Ненаправленное реле полного сопротивления (рис.11.14, а). Характеристика этого реле имеет вид окружности с центром в начале координат и радиусом, равным К. Реле работает при Zp ≤ К при любых углах φр между вектором Zp и осью R.Характеристика срабатывания PC выражается уравнением

Графическое изображение характеристик срабатывания реле - student2.ru (11.10)

где К — постоянная величина.

Зона действия реле расположена в четырех квадрантах, в том числе в I и III. Реле с характеристикой, изображенной на рис.11.14, а, работает как ненаправленное PC.

Направленное реле полного сопротивления имеет Zc.p, зависящее от угла φр (рис.11.14, б). Его характеристика срабатывания изображается окружностью, проходящей через начало координат. Сопротивление срабатывания имеет максимальное значение при φр = φм.ч, где φм.ч — угол максимальной чувствительности реле, при котором Zcp = Zc.p max, т.е. равен диаметру окружности 0В.

Зависимость срабатывания этого реле от угла φр может быть представлена уравнением

Графическое изображение характеристик срабатывания реле - student2.ru (11.11)

Реле не работает при Zp, расположенных в IIIквадранте. Это означает, что оно не может действовать, если мощность направлена к шинам подстанции. Следовательно, рассмотренное реле является направленным. Как и РНМ, направленное PC имеет "мертвую зону" при повреждениях в начале защищаемой ЛЭП.

Реле с круговой характеристикой, смещенной относительно начала координат. На рис.11.14, е показана характеристика, смещенная в III квадрант на расстояние Z". Такое реле рассчитано на работу при КЗ на защищаемой линии W1 (рис.11.13, в) и включает в зону своего действия питающие эту ЛЭП шины и часть длины (пропорциональную Z") других отходящих от шин ЛЭП (на рис.11.13, в это шины А и часть ЛЭП W3). Уравнение смещенной характеристики в векторной форме имеет вид

Графическое изображение характеристик срабатывания реле - student2.ru (11.12)

Уравнение (11.12) можно получить из рассмотрения треугольника 00'С. Как видно из чертежа, геометрическая разность вектора Z' – Z" равна диаметру окружности, отсюда

Графическое изображение характеристик срабатывания реле - student2.ru (11.12а)

Из того же чертежа видно, что Графическое изображение характеристик срабатывания реле - student2.ru с учетом

Графическое изображение характеристик срабатывания реле - student2.ru (11.12б)

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

Приравнивая левые части уравнений (11.12 а) и (11.12 б), получаем (11.12). Для дистанционных органов второй и третьей ступеней находят применение реле с характеристикой, смещенной в сторону I квадранта. Такая характеристика позволяет увеличить зону действия и улучшить отстройку от нагрузки.

Реле с эллиптической характеристикой. На рис.11.14, г изображена характеристика направленного реле, имеющая вид эллипса. Сопротивление срабатывания такого реле Zc.p зависит от угла φр и имеет наибольшее значение при φр = φм.ч. Угол φм.ч, как и в предыдущем случае, равен φл. Сопротивление Zc.p max равно большой оси эллипса 2а.

Как известно, эллипс является геометрическим местом точек, сумма расстояний которых до фокусов b u 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 Zc, получаем уравнение эллиптической характеристики

Графическое изображение характеристик срабатывания реле - student2.ru (11.13)

По сравнению с круговой характеристикой эллиптическая характеристика имеет меньшую рабочую область. Это дает возможность лучше отстроить реле от качаний и перегрузок, но ухудшает чувствительность при КЗ через переходное сопротивление Rп.

Реле с характеристикой в виде многоугольника. Подобная характеристика направленных PC, имеющая форму четырехугольника, показана на рис.11.14, д. Сопоставляя эту характеристику с площадью ОКК'К" на рис.11.13, д, можно установить, что четырехугольная характеристика реле в большей мере, чем другие характеристики, совпадает с контуром области расположения векторов Zp при КЗ и является с этой точки зрения наиболее рациональной.

Пунктиром показан вариант характеристики 0А' и ВС' предусматривающий расширение зоны реле для обеспечения его действия при двустороннем питании КЗ через переходное сопротивление.

На рис.11.14, е показана характеристика, имеющая форму треугольника, применяемая для третьей зоны ДЗ. Она позволяет отстроиться от Zp при больших значениях тока нагрузки Iраб.mах,чему соответствует минимальное значение Zpa6.min= 0,9Uном/Iраб.mах, и допускает срабатывание PC при значительном переходном сопротивлении Rпв случае удаленных КЗ.

Реле реактивного сопротивления срабатывает при Хс.р = Zc.psin φр, Хс.р = К,где К — постоянная величина. Характеристика таких PC изображается прямой линией, параллельной оси X (рис.11.14, ж), отстоящей от нее на расстоянии Хс.р = К.

Наши рекомендации