ОМИКРОН ОМИКРОН ОМИКРОН
Система Orphus

РБМ 171 и 271 - Реле направления мощности

РБМ 171 и 271 - Реле направления мощности

1. Технические характеристики реле направления мощности РБМ-171 И РБМ-271
2. Назначение и область применения реле направления мощности
3. Фазовые соотношения между токами и напряжениями при коротком замыкании и их использование для создания реле направления мощности
4. Конструкция и принцип действия реле направления мощности типов ИМБ и РБМ
5. Особенности выполнения различных типов реле направления мощности
6. Проверка механической части реле типов ИМБ и РБМ
7. Проверка и регулировка электрических характеристик реле типов ИМБ и РБМ
8. Схемы включения реле направления мощности к первичным токам и напряжениям через измерительные трансформаторы
9. Проверка правильности включения реле направления мощности
10. Приборы и инструменты, необходимые для проверки реле направления мощности
11. Циркуляр об изменении конструкции реле максимального тока серии РТ-40 и реле направления мощности серий РБМ-170 и РБМ-270, РБМ 171 и 271, РБМ 178 и 278. УДК 621.316.925.2.004(044)
12. Нормы времени и объем работ при техническом обслуживании реле мощности PCM-13, РМП-272, PM-11(12), ИМБ-171(177, 178), PБM-171(177, 178), РБМ-271, РБМ-277(278), РБМ-273 - РБМ-276

2. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ

 

Радиальная схема сети

Рис. 1. Радиальная схема сети.

Контроль за нормальной работой современной энергетической системы, кроме дежурного персонала, осуществляет большое количество автоматических устройств. Среди них одно из первых мест занимает автоматика, именуемая релейной защитой. Задачей релейной защиты является быстрое отключение повредившегося участка энергосистемы с помощью выключателей, ближайших к месту повреждения.
Устройства релейной защиты бывают простые и сложные.Естественно, стремятся сделать релейную защиту по возможностиболее простой. Однако на практике это не всегда удается. Сложность релейной защиты определяется рядом обстоятельств и в первую очередь усложнением схемы сети, например, из-за желания обеспечить потребителя электроэнергии надежным двусторонним питанием. Это обычно приводит к кольцеванию сети. Для примера рассмотрим, как осуществляется релейная защита в сети, представленной на рис. 1.
Если на выключателях потребителей подстанций 1 и 2 установлена простая токовая защита с выдержкой времени 1сек, то, установив на линиях со стороны станции (С) простые токовые защиты с выдержкой времени 1,5 сек, мы обеспечим селективную (избирательную)работу защиты. В самом деле, рассматривая возможные короткие замыкания на любом участке, мы убеждаемся, что защита обеспечивает отключение только поврежденных участков, что теряют питание только те потребители, питание которых проходит через поврежденный участок.
Если мы построим линию между подстанциями 1 и 2, как это показано на рис. 2, то надежность питания указанных подстанций возрастет. Теперь обесточение любойподстанции при условии селективной работы защиты возможно только при одновременном повреждении двух линий, что значительно менее вероятно.

Закольцованная схема сети

Рис. 2. Закольцованная схема сети.

Однако в новых условиях работы электросети осуществить защиту линий прежними простыми токовыми защитами уже не удается. При коротких замыканиях на любой линии по всем трем линиям проходят токи короткого замыкания. При этом токовые реле защит на обоих концах всех линий, связывающих подстанции, приходят в действие и, какие бы выдержки времени ни устанавливались на простых токовых защитах, добиться их селективной работы при коротких замыканиях на любом участке сети нельзя.
Анализ возможных расстановок выдержек времени простых токовых защит на подстанциях с двусторонним питанием показывает, что селективной работы защит можно добиться, если дополнить простые токовые защиты органами, которые разрешали бы действовать защитам только на тех концах линий, где мощность короткого замыкания протекает от шин подстанций.
На рис. 3 показана возможная расстановка выдержек времени на токовых защитах, снабженных указанным органом. Стрелки показывают, при каком направлении мощности короткого замыкания от шин подстанции данная защита приходит в действие. Принципиальная возможность создания таких органов направления, использующих фазовые соотношения между токами и напряжениями в первичной цепи, приведена ниже.
Органы, обеспечивающие направленное действие зашиты, получили название реле направления мощности.
Подавляющее большинство реле направления мощности используется в релейной защите. Лишь небольшая часть этих реле применяется в других видах автоматики. В дальнейшем мы будем рассматривать реле направления мощности применительно только к релейной защите.

 

3. ФАЗОВЫЕ СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ТОКАМИ И НАПРЯЖЕНИЯМИ ПРИ КОРОТКОМ ЗАМЫКАНИИ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ

 

Выполнение схемы защиты в закольцованной сети

Рис. 3. Выполнение схемы защиты в закольцованной сети.

Как мы уже видели в предыдущей главе, в сети, где подстанции имеют двустороннее питание, например в такой, как на рис. 3, при коротком замыкании в любой точке токи повреждения протекают как по защитам, которые должны действовать при этом коротком замыкании, так и по защитам, которые не должны действовать.
Токовые реле, входящие в защиту, не могут определить, должна ли действовать защита.
Не могут определить этого и реле напряжения, ибо понижение напряжения на шинах подстанции происходит при коротком замыкании на любой линии.
Как будет в дальнейшем доказано, только совместное использование тока по линии и напряжения на шинах подстанции позволяет определить, какой же защите необходимо приходить в действие.
Для понимания того, как можно использовать для этой цели токи инапряжения, необходимо изобразить токи и напряжения сети в различных режимах и проанализировать их. Наиболее просто и наглядно можно производить анализ токов и напряжений, пользуясь их векторным изображением.
Несколько слов о правилах и принятых условностях при векторном изображении.
Как известно, прежде чем выполнить графическое, аналитическое или векторное изображение периодического процесса, имеющего два взаимно противоположных направления протекания (в том числе переменных токов и напряжений), необходимо одно из этих направлений в натуральной или расчетной электрической схеме принять за положительное. Направление, принятое за положительное, обычно отмечают стрелкой.
Для того, чтобы избежать разных изображений одного и того же процесса, условились принимать положительные направления вполне определенным образом.
В частности, в энергетике для токов по линии общепринятым положительным направлением принято направление от шин подстанции в линию.
Для фазных напряжений общепринятым положительным направлением является направление от земли к фазе.
Для линейных напряжений нет общепринятого положительного направления и таким направлением задаются при каждой конкретной схеме. Обычно за положительное принимается направление от одной фазы к другой с последующим циклическим чередованием, например от А к В, от В к С и от С к A. Общепринятым здесь является обозначение напряжения в зависимости от принятого положительного направления.
Например, обозначение UKBCозначает, что положительное направление принято от фазы С к фазе В, обозначение UAC означает, что положительное направление принято от фазы С к фазе А. Таким образом, общим правилом при написании индексов линейных напряжений является обозначение первым индексом той фазы, направление к которой принято положительным. На рис. 4,а приведена схема сети, на которой указаны: место установки рассматриваемой защиты (РЗ), расчетная точка короткого замыкания К1 и расчетная точка короткого замыканияК2. Стрелкой указано принятое положительное направление тока через место установки защиты.
Рассмотрим векторные диаграммы токов и напряжений при повреждениях различных точках сети и выявим их особенности в зависимости от места повреждения.
На рис. 4,б—г приведены векторные диаграммы первичных токов и напряжений, подводимых к релейной защите через измерительные трансформаторы, соответственно при трехфазном, всех сочетаниях двухфазного и возможных однофазных коротких замыканиях в точке К1.
Принято считать в этом случае, что мощность короткого замыкания направлена от шин подстанции в защищаемую линию.
На рис. 4,д—ж приведены векторные диаграммы первичных токов и напряжений, подводимых к той же релейной защите через измерительные трансформаторы, соответственно при трехфазном, всех сочетаниях двухфазного и возможных однофазных коротких замыканиях в точке К2.
В этом случае принято считать направление мощности короткого замыкания от защищаемой линии на шины подстанции.
Главным отличием векторных диаграмм 4,б—г от векторных диаграмм 4,д—ж, позволяющим отличить повреждения в точке К1 от повреждения в точке К2, является положение векторов фазных токов относительно векторной диаграммы напряжений. Нетрудно заметить, что одноименные фазные токи при коротком замыкании в точке К1и К2находятся относительно друг к другу под углом 180°. Следовательно, реле, способное различить это отражение на векторных диаграммах отличие повреждений в точках К1 и К2 и разрешающее защите действовать только при повреждении в точке К1, могло бы быть использовано в качестве органа направления.
Выполнить реле, контролирующее положение векторов токов всех трех фаз, возможно, но достаточно трудно.
Распространенные в настоящее время реле направления мощности решают эту задачу по частям, пофазно.
Для примера рассмотрим, как осуществляется контроль за положением вектора тока фазы А.
На рис. 5 приведены векторные диаграммы первичных фазных напряжений при трехфазном коротком замыкании и двухфазных замыканиях на фазах АВ и АС в точках К1и К2(рис. 4,а). На этих диаграммах указаны векторы IA1и IA2полных токов фазыА при коротком замыкании соответственно в точках К1 и К2.


Векторные диаграммы первичных токов и напряжений, подводимых к релейной защитеВекторные диаграммы первичных токов и напряжений, подводимых к релейной защите
Рис. 4. Векторные диаграммы первичных токов и напряжений, подводимых к релейной защите.
a – расчетная схема; б – трехфазное к. з. в точке K1; в – три возможных сочетания двухфазного к. з. в точке K2; г – три возможных вида однофазного к. з. в точке K1; д – трехфазное к. з. в точке K2; е -  три возможных сочетания двухфазного к. з. в точке K2; ж – три возможных однофазного к. з. в точке K2.

 

Согласно сказанному выше, конструкция реле направления, используемого в защите (рис. 4,а) и контролирующего фазу А, должна быть такой, что если к нему подведены любое напряжение и ток IA1, реле должно замкнуть свои контакты и разрешить защите произвестиотключение. Если при том же напряжении к реле направления будет подведен ток, изображаемый вектором IA2, то реле должно иметь момент на размыкание контактов. Таким образом, вся плоскость каждой векторной диаграммы повреждений в отношении необходимогоповедения реле направления от тока фазыА может быть разбита на две зоны с линией перехода 1—1.

 

Зоны, необходимые реле направления для контроля за током фазы А

Рис. 5. Зоны, необходимые реле направления для контроля за током фазы А

 

Зоны, необходимые реле направления для контроля за током 3IO

Рис. 6. Зоны, необходимые реле направления для контроля за током 3IO

 

Одна зона, где реле должно разрешать отключение, получила название зоны срабатывания, а вторая, где реле не должно разрешать отключение, получила название зоны заклинивания. При этом для надежности действия защиты необходима такая конструкция направленного реле, чтобы в направлении тока повреждения IA1 реле имело максимальный момент или (как мы увидим ниже) линия максимальных моментов реле 2—2 должна совпадать с векторами IA1 и IA1.
В настоящее время выпускаются промышленностью и получили широкое распространение в эксплуатации однофазные реле направления мощности, к которым подводится один ток и одно напряжение.
На реле направления мощности могут быть поданы фазные или линейные напряжения. В любом случае конструкция реле должна быть такой, чтобы подведенное к реле напряжение создавало с подведенными токами две зоны с линией перехода, как указано на рис 5.
Наибольшее распространение получила конструкция реле направления мощности, применяемая при так называемой 90-градусной схеме включения реле в защите от междуфазных коротких замыканий (см. п. 7). При этой схеме ток фазыА взаимодействует на реле с напряжением UKBC. Как видно из векторных диаграмм на рис. 5 между векторами UKBC и IA1имеется некоторый угол. Более детальный анализ показывает, что при междуфазных коротких замыканиях угол между током IA1(рис. 5) и напряжением UKBC в зависимости от вида короткого замыкания составляет примерно —30÷—45°.
Понятно, что для получения при коротком замыкании максимального момента на реле направления мощности конструкция реле должна быть такой, чтобы угол между подводимым к нему напряжением и линией его максимальных моментов в зоне срабатывания и составлял примерно —30÷—45°. Этот угол, отсчитываемый от подводимого напряжения, называется у реле углом максимальной чувствительности реле (φМ.Ч).
При этом, если угол отсчитывается по часовой стрелке — ему присваивается положительный знак, если угол отсчитывается против часовой стрелки — ему присваивается отрицательный знак.
Очень часто орган направления бывает необходимым только для защиты от замыкания на землю.
В этом случае возможно одним реле определять присоединения, по которым мощность короткого замыкания протекает в направлении места повреждения, независимо от того, на какой фазе произошло повреждение.На рис. 6 приведены векторные диаграммы напряжений нашинах подстанции при однофазном коротком замыкании поочередно для всех фаз линий в точках К1и К2 (см. рис. 4,а). На рис. 6IA1и IA2 — векторы токов повреждения, проходящих в месте, где установлена защита при повреждениях соответственно в точках К1 и К2. На диаграммах указаны линия перехода 1—1, а также желательная линия максимальных моментов реле 2—2, совпадающая с вектором тока повреждения.
К реле направления мощности подводят векторную сумму фазовых токов и напряжений. Если пренебречь токами нагрузки, то при однофазных коротких замыканиях ток проходит только по одной фазе, и, следовательно, сумма токов трех фаз равна этому фазному току повреждения.
Сумма фазных напряжений в нормальных условиях равна нулю. При однофазном коротком замыкании на поврежденной фазе происходит понижение напряжения. В этом случае сумма трех фазных напряжений равна величине снижения напряжения, а вектор этой суммы направлен под углом 180° к вектору напряжения поврежденной фазы.
Указанные суммы трех фаз токов и напряжений называют утроенным током и утроенным напряжением нулевой последовательности и обозначают 3IO и 3UO.
Как видно из векторных диаграмм на рис. 6, угол между током повреждения в точке К1 и вектором напряжения 3UO при повреждении на любой фазе составляет примерно  -110°, если отсчет ведется от вектора напряжения 3U0 и за положительное направление принимается отсчет по часовой стрелке.
Следовательно, аналогично указанному выше реле направления мощности защиты от замыкания на землю для надежности его действия должно иметь такую конструкцию, чтобы угол максимальной чувствительности реле φМ.Чсоставлял примерно -110°.
Итак, можно сделать вывод, что для защиты от междуфазных замыканий необходимо иметь реле направления мощности, которые бы четко замыкали свой контакт при угле между подводимым к нему током и напряжением порядка —30÷—45° и для защит от замыкания на землю порядка -110°.
В настоящее время в эксплуатации находятся следующие виды реле направления мощности:
а) реле типов ИМБ-171А/1, ИМБ-171А/2, РБМ-171/1 и РБМ-171/2, применяемые в схемах направленных защит от междуфазных коротких замыканий;
б) реле типов ИМБ-178А/1, ИМБ-178А/2, РБМ-177/1, РБМ-177/2, РБМ-178/1, РБМ-178/2 и РБМ-01, применяемые в схемах направленных защит от замыкания на землю в сетях с большим током замыкания на землю;
в) реле типов РБМ-271/1, РБМ-271/2 двустороннего действия, применяемые в поперечных дифференциальных защитах параллельных линий для защиты от междуфазных коротких замыканий;
г) реле типов РБМ-277/1, РБМ-277/2, РБМ-278/1,
РБМ-278/2 и РБМ-272 двустороннего действия, применяемые в поперечных дифференциальных защитах для защиты от замыкания на землю в сетях с большим током замыкания на землю;
д) реле ИМБ-171 и ИМБ-178, распространенные в эксплуатации, но снятые с производства, по конструкции и характеристикам аналогичны соответственно реле ИМБ-171А/1 и ИМБ-178A/1.

 

19 Март, 2008              93248              ]]>Печать]]>
3 / 10 ( Средне )

Последние комментарии : 3

Андрей             Добавлен: 20 Декабрь, 2014 17:42       Ответить

Благадарен за информацию, нашёл ответ, на который информировали  от посторонних, убеждали совершенно в обратном. 

Олег             Добавлен: 28 Март, 2015 17:22       Ответить
Вы написали, что к реле мощности подводятся фазный ток (Ia) и линейное напряжение (Ubc). Для чего же используется 3Uo в реле мощности?
Александр             Добавлен: 22 Октябрь, 2019 09:19       Ответить

3Uo используется для применения реле в схеме защит от замыканий на землю.

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Дva plus trи ? (цифрой)


Вверх страницы