Графическое изображение характеристик срабатывания реле

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

Характеристика срабатывания реле должна обеспечивать работу реле при КЗ в пределах принятой зоны действия (Z'). С учетом сопротивления электрической дуги вектор = + R _Дможет располагаться при КЗ на защищаемом участке ЛЭП в пределах площади четырехугольника 0КК'К" показанного на рис. 11.13, д. 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 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 ) и при качаниях. Для этого векторы и должны располагаться за преде­лами области срабатывания реле, т. е. должно соблюдаться условие < и по возможности < .

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 К при любых углах между вектором и осью R. Харак­теристика срабатывания PC выражается уравнением

= К, (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 , за­висящее от угла (рис. 11.14,6). Его характеристика срабаты­вания изображается окружностью, проходящей через начало координат. Сопротивление срабатывания имеет максималь­ное значение при = , где - угол максимальной чув­ствительности реле, при котором = т. е. равен диа­метру окружности 0В.

Зависимость срабатывания этого реле от угла может быть представлена уравнением

= cos ( - ). (11.11)

Реле не работает при , расположенных в III квадранте. 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, в 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

= 0. (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

= r. (11.12а)

Из того же чертежа видно, что = 00' с учетом

, (11.126)

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

Приравнивая левые части уравнений (11.12а) и (11.126), 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 зависит от угла и имеет наибольшее значение при = . Угол , как и в предыдущем случае, равен . Сопротивле­ние равно большой оси эллипса 2 а.

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

| - Z ' | + | - Z '' | = 2 а. (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 R _П.

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 при КЗ и является с этой точки зрения наиболее рациональной.

Пунктиром показан вариант характеристики ОА' 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 при больших значениях тока нагрузки , чему соответствует минимальное значение = 0,9 U _ном/ , и допускает срабатывание PC при значитель­ном переходном сопротивлении R _Пвслучае удаленных КЗ.

Реле реактивного сопротивления срабатывает при = sin , = К, где К - постоянная величина. Характери­стика таких PC изображается прямой линией, параллельной оси X (рис. 11.14, ж), отстоящей от нее на расстоянии = К.