Индукционные реле направления мощности, явление самохода

Реле направления мощности (РНМ) реагируют на значение и знак мощности S, подведенной к их зажимам. Они используются в схемах в качестве органа, который по направлению (знаку) мощности, протекающей по защищаемому элементу, определяет место, в котором произошло повреждение – на защищаемом элементе или на других присоединениях, отходящих от шин подстанции.

В первом случае (при КЗ в точке К1) мощность КЗ Sk1 направлена от шин в линию и считается положительной. В этом случае РНМ должно срабатывать и замыкать свои контакты. Во втором случае (при КЗ в точке 2) мощность КЗ Sk2 направлена от линии в шину. В этом случае реле РНМ не должно срабатывать.

Реле направления мощности индукционного типа имеет два измерительных органа: измерительный орган тока (ИОТ) и измерительный орган напряжения (ИОН).

Оно имеет две обмотки: одна питается напряжением Up, а другая – током Ip. Взаимодействие токов, проходящих по обмоткам такого реле, создает электромагнитный момент, значение и знак которого зависят от напряжения Up, тока Ip и угла сдвига ϕр между ними.

Реле направления мощности (в отличие от индукционных реле тока) выполняются мгновенными. Время их действия должно быть минимальным и практически составляет величину 0,04 с.

Индукционные реле мощности выполняются с подвижной системой в виде цилиндрического ротора. Они имеют замкнутый четырехполюсный магнитопровод 1 с выступающими внутрь полюсами. Между полюсами установлен стальной цилиндр (сердечник) 2, предназначенный для повышения магнитной проницаемости междуполюсного пространства. Алюминиевый цилиндр (ротор) 3 может поворачиваться в зазоре между стальным сердечником и полюсами. При повороте ротора 3 происходит замыкание контактов реле 6.

Для возврата ротора и контактов в исходное положение предусматривается противодействующая пружина 7.

Минимальная подведенная к реле мощность, при которой оно срабатывает (замыкает свои контакты), называется мощностью срабатывания реле Scp. Зависимость мощности срабатывания принято оценивать характеристикой чувствительности и угловой характеристикой.

Характеристика чувствительности представляет собой зависимость Uср = f (Ip) при неизменном ϕр.

Угловая характеристика представляет собой зависимость Uср = f (ϕр) при неизменном значении Ip. Угловая характеристика позволяет определить:

· - изменение чувствительности реле (характеризуемое величиной Uср) при разных значениях угла ϕр;

· - минимальное значение напряжения Uср min и наиболее выгодную зону углов ϕр, в пределах которой Uср близко к Uср min;

· - при каких углах ϕр меняется знак электромагнитного момента и пределы углов ϕр, которым соответствуют положительные и отрицательные моменты.

Знак электромагнитного момента реле зависит от относительного направления токов в его обмотках. Принято изготовлять РНМ так, чтобы реле замыкало свои контакты при одинаковом направлении токов в обмотках напряжения и тока. Одинаковым называется направление тока в обеих обмотках от начала к концу обмотки или наоборот. При изготовлении реле указывают однополярные зажимы обмоток, отмечая их начало условным знаком (точкой).

Реле РНМ подключается к трансформатору тока (токовая обмотка) и к трансформатору напряжения (обмотка напряжения) с учетом полярности обмоток так, чтобы при КЗ в защищаемом объекте оно замыкало свои контакты (срабатывало).

Самоходом РНМ называют срабатывание его при прохождении тока только в одной его обмотке – токовой или напряжения. Реле, имеющее самоход от тока, может неправильно срабатывать при обратном направлении мощности, когда повреждение возникает в непосредственной близости от реле в зоне его недействия.

Причиной самохода обычно является несимметрия магнитных систем реле относительно цилиндрического ротора. Для устранения самохода на стальном сердечнике предусмотрен срез.

Магнитоэлектрические реле

Магнитоэлектрическое реле (рис. 2-41) состоит из постоянного магнита 1, подвижной рамки 2, на которой намотана обмотка 3, питающаяся током Iр, и контактов 4. Принцип работы магнитоэлектрических реле основан на взаимодействии тока Iр в обмотке рамки с магнитным потоком постоянного магнита Ф.

Угол поворота рамки принимается небольшим (5—10°), а форма полюсов магнита подбирается таким образом, чтобы магнитное поле было равномерным.

Магнитоэлектрические реле реагируют на направление тока и поэтому, так же как и поляризованные реле, не могут работать на переменном токе.

Магнитоэлектрические реле имеют высокую чувствительность и малое потребление. Мощность срабатывания достигает 10⁸—10¹⁰ Вт и превосходит чувствительность поляризованных реле, что объясняется наличием сильного поля постоянного магнита.

Обладая малым потреблением, магнитоэлектрические реле имеют слабую контактную систему с малой отключающей способностью. Зазор между контактами очень мал — около 0,5—0,3 мм. Для повышения чувствительности противодействующая пружина в магнитоэлектрических реле имеет небольшой момент, поэтому магнитоэлектрические реле отличаются плохим возвратом. Надежный возврат этих реле часто обеспечивается подачей в обмотку реле тормозного тока, действующего на размыкания контактов. Время действия реле равно 0,1—0,2 сек.

Магнитоэлектрические реле широко применяются в качестве нуль-индикаторов в схемах на выпрямленном токе.