Токи в неповрежденных фазах

Градусная схема включения реле

В качестве примера рассмотрим работу реле направления мощности типа РБМ-171 с углом максимальной чувствительности φ_мч=–30°, включенного по 90-градусной схеме. Угол внутреннего сдвига реле a=90°+φ_мч=60°.

Момент такого реле .

Анализ работы ведется графическим методом для реле, включенного на ток I _p =I _A и напряжение U _p =U _BC.

Рис. 3.8. Векторная диаграмма напряжений и тока фазы А при трехфазном КЗ на линии

На рис. 3.8 изображена векторная диаграмма напряжений и тока I _А при трехфазном КЗ на линии. Ток I _А отстает от напряжения U _А на угол φ_к, определяемый соотношением активного и реактивного сопротивлений линии от шин до точки КЗ и влиянием активного сопротивления дуги, возникающей в месте повреждения. Соответственно этому вектор тока I _А имеет два предельных положения: – при КЗ за чисто реактивным сопротивлением, когда φ_к=90°; – при КЗ через дугу в начале линии, когда φ_к=0°.

Угол сдвига между напряжением и током на зажимах реле, т.е. между U _ВС и I _А, φ_р=φ_к–90°, а его предельные значения колеблются в зависимости от φ_к от 0 до 90°.

По найденным значениям φ_р определяются знак и относительная величина момента реле. С этой целью строится векторная диаграмма тока и напряжения на зажимах реле для рассмотренного случая КЗ (рис. 3.9). На ней относительно вектора напряжения U _р наносится линия изменения знака момента N ₁- N ₂ и линия максимального момента М ₁- М ₂ для данного типа реле. Проекция тока I _А на линию максимального момента, равная I _А·Sin(a – φ_р) наглядно характеризует величину и знак момента.

Рис. 3.9. Векторная диаграмма токов и напряжений на зажимах реле и линии моментов реле направления мощности (зона положительных моментов заштрихована)

При КЗ в зоне проекция тока I _А имеет положительный знак, а в случае КЗ вне зоны – отрицательный, т.к. при этом фаза тока I _А меняется на 180°. Величина момента достигает своего максимума М _max при φ_р = –30° (φ_к=60°). При изменении φ_р в сторону уменьшения от –30° до 0° момент снижается от М _max до 0,86 М _max, а при увеличении φ_р до –90° момент уменьшается до 0,5 М _max.

Достоинствами 90-градусной схемы являются:

1. Знак момента реле при всех видах КЗ в зоне положителен, а при повреждениях вне зоны – отрицателен;

2. Величина момента М в диапазоне возможных изменений угла φ_р остается значительной и достаточной для действия реле;

3. Напряжение U _р при симметричных КЗ имеет максимально возможное значение, обеспечивающее минимальную величину мертвой зоны.

Недостатками 90-градусной схемы являются:

1. Возможно неправильное действие при КЗ за трансформатором с соединением обмоток Y/Δ;

2. Реле, включенное на ток неповрежденных фаз, могут действовать неправильно;

3. Реле плохо чувствует себя при однофазных КЗ.

90-градусная схема – основная схема включения реле направления мощности и хорошо работает при междуфазных КЗ.

Реле, включенное по 30-градусной схеме ведут себя правильно при всех видах КЗ. Недостатком этой схемы является возможность отказа в действии реле при двухфазных КЗ из-за недостаточной величины напряжения. Ввиду этого для двухфазных защит 30-градусная схема не применяется. Включенные по такой схеме реле направления мощности могут работать неправильно в случае КЗ за трансформатором с соединением обмоток Y/Δ с той же степенью вероятности, что и 90-градусная схема.

3.5. ПОВЕДЕНИЕ РЕЛЕ МОЩНОСТИ, ВКЛЮЧЕННЫХ НА ТОК НЕПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ

При двухфазных КЗ на линии, питающей нагрузку, в неповрежденной фазе проходит ток нагрузки I _н.

В сетях с глухозаземленной нейтралью при замыканиях на землю (двухфазных и однофазных) в неповрежденных фазах появляется, кроме тока нагрузки I _н, еще некоторая доля тока КЗ I _к. Ее величина определяется расчетом и равна части тока нулевой последовательности I ₀, возникающего в месте КЗ.

Таким образом, при замыканиях на землю полный ток в неповрежденной фазе равен , где k – коэффициент, учитывающий долю тока I _к, замыкающегося по неповрежденной фазе (k <1).

Рис. 3.10. Пути прохождения тока КЗ в сети с заземленной нейтралью

На рис. 3.10 показана причина появления тока КЗ в неповрежденных фазах. При однофазном коротком замыкании ток КЗ, замыкаясь через место повреждения и землю, протекает к нулевой точке трансформатора Т-II. Здесь он разветвляется по всем трем фазам трансформатора Т-II, и, замыкаясь через обмотки трансформатора Т-I, возвращается к месту повреждения. В приведенном случае токи КЗ, замыкающиеся через неповрежденные фазы В и С, равны 1/3 тока I _к, проходящего в месте повреждения.