Co je reaktanční relé?

Relé reaktance

Relé reaktance je vysokorychlostní relé složené ze dvou prvků: prvku přetoku a směrového prvku proud-napětí. Prvek přetoku generuje kladný moment, zatímco směrový prvek proud-napětí produkuje moment opačný k prvkovi přetoku, v závislosti na fázovém úhlu mezi proudem a napětím.

Relé reaktance je relé přetoku s omezením směru. Směrový prvek je navržen tak, aby generoval maximální záporný moment, když jeho proud následuje za napětím o 90°. Struktury indukčního pohárku nebo dvojité indukční smyčky jsou ideální pro spouštění relé typu vzdálenost reaktance.

Konstrukce relé reaktance

Typické relé reaktance s použitím struktury indukčního pohárku je znázorněno na níže uvedeném obrázku. Jedná se o konfiguraci s čtyřmi póly, provozními cívkami, polarizačními cívkami a brzdicími cívkami. Provozní moment je generován interakcí magnetických toků z proudových civek (tedy interakcí toků z pólů 2, 3 a 4), zatímco brzdicí moment je produktem interakce toků z pólů 1, 2 a 4.

V pracovním mechanismu relé reaktance je provozní moment přímo úměrný druhé mocnině proudu, což naznačuje, že fluktuace proudu mají významný dopad na velikost momentu. Naopak, brzdicí moment je úměrný součinu napětí a proudu, násobeného cos(Θ−90°), což znamená, že je ovlivněn napětím, proudem a jejich fázovým úhlem.

Jak je znázorněno na obrázku, je použito odpor-kondenzátorové (RC) obvodu pro přesné nastavení a dosažení požadovaného maximálního úhlu momentu využitím charakteristik impedancí pro řízení fázových posuvů. Když je kontrolní efekt označen jako -k3, lze rovnici momentu explicitně vyjádřit jako dynamický rovnovážný vztah mezi provozním a brzdicím momentem. Tato rovnice jasně ukazuje změny momentu relé pod různými elektrickými parametry, poskytující klíčovou teoretickou podporu pro analýzu výkonu a optimalizaci návrhu.

kde Θ je definován jako kladný, když I následuje za V. V bodě rovnováhy je celkový moment nulový, a tedy

V uvedené rovnici je efekt pružiny zanedbán kvůli jeho minimálnímu vlivu, tj. K3 = 0.

Pracovní charakteristika relé reaktance

Jak je znázorněno na obrázku, pracovní charakteristika relé reaktance se objevuje jako svislá čára kolmá na vodorovnou osu. Zde X reprezentuje hodnotu reaktance chráněné linky, a R je odporová komponenta. Tato charakteristika naznačuje, že funkce relé závisí pouze na reaktanční komponentě, neovlivněná změnami odporu. Oblast pod pracovní charakteristikou je oblast kladného momentu (tj. operační zóna relé). Když měřená impedanční hodnota spadá do této oblasti, relé okamžitě jedná, což dělá tuto charakteristiku zvláště vhodnou pro ochranu krátkých linek, protože efektivně eliminuje rušení z přechodného odporu a zajistí rychlou a spolehlivou operaci.

Pokud τ v rovnici momentu není 90°, získáme přímou charakteristiku, která není rovnoběžná s osou R, a takové relé se nazývá úhlové impedanční relé.

Toto relé nemůže rozlišit poruchy ve své nebo sousední části přenosové linky. Jeho směrová jednotka se liší od impedančních relé, protože brzdicí reaktivní voltampery jsou tady téměř nulové. Proto vyžaduje směrovou jednotku, která není aktivní za zátěže. Je ideální pro ochranu proti zemním poruchám, jelikož jeho dosah není ovlivněn odporem poruchy.