Hvad er reaktansrelæ?

Reaktansrelæ

Et reaktansrelæ er et højhastighedsrelæ bestået af to elementer: et overstrømningselement og et strøm-spændingsretningselement. Strømelementet genererer positiv drejningsmoment, mens strøm-spændingsretningselementet producerer et drejningsmoment, der er modsat det fra strømelementet, afhængigt af fasen mellem strøm og spænding.

Reaktansrelæet er et overstrømningselement med retningsbegrænsning. Retsningselementet er designet til at generere maksimalt negativt drejningsmoment, når dets strøm forsinkes i forhold til dets spænding med 90°. Induktionsskål eller dobbelt induktionsløkkestrukturer er ideelle til aktivering af reaktanstype distancerelæer.

Konstruktion af Reaktansrelæ

Et typisk reaktansrelæ, der bruger en induktionsskålstruktur, vises på figuren nedenfor. Det har en firepolkonfiguration med driftspoiler, polariseringspoiler og bremsepoiler. Driftsdrejningsmomentet genereres gennem interaktion mellem magnetiske flader fra strømbærende spoiler (dvs. interaktion mellem flader fra pol 2, 3 og 4), mens bremsestrejningsmomentet produceres gennem interaktion mellem flader fra pol 1, 2 og 4.

I driftsmekanikken for et reaktansrelæ er driftsdrejningsmomentet direkte proportional med kvadratet af strømmen, hvilket indikerer, at variationer i strøm betydeligt påvirker momentstørrelsen. Omvendt er bremsestrejningsmomentet proportional med produktet af spænding og strøm, multipliceret med cos(Θ−90°), hvilket betyder, at det påvirkes af spænding, strøm og deres fasevinkel.

Som vist på figuren anvendes en resistor-kondensator (RC) kredslutning til præcis justering og opnåelse af den ønskede maksimale drejningsmomentvinkel ved at udnytte impedanskarakteristikker til at kontrollere faseskift. Når kontroleffekten angives som -k3, kan drejningsmomentligningen udtrykkes som en dynamisk ligevægtsrelation mellem drifts- og bremsestrejningsmoment. Denne ligning demonstrerer klart relæets drejningsmomentvariationer under forskellige elektriske parametre, og giver vigtig teoretisk støtte til ydeevneanalyse og -designoptimering.

hvor Θ, defineres som positiv, når I forsinkes i forhold til V. Ved balancepunktet er netto-drejningsmomentet nul, og dermed

I ovenstående ligning udelades fjederkontrolleffekten pga. dens minimal påvirkning, dvs. K3 = 0.

Driftskarakteristik for Reaktansrelæ

Som vist på figuren, viser driftskarakteristikken for et reaktansrelæ sig som en lodret linje, der står vinkelret på den vandrette akse. Her repræsenterer X den beskyttede lednings reaktansværdi, og R er resistenskomponenten. Dette karakteristik indikerer, at relæets drift afhænger udelukkende af reaktanskomponenten, uafhængigt af ændringer i resistens. Området under driftskarakteristikkurven er det positive drejningsmomentområde (dvs. relæets driftsområde). Når den målte impedans falder ind i dette område, reagerer relæet øjeblikkeligt, hvilket gør denne karakteristik særligt velegnet til kortledningsbeskyttelse, da den effektivt undgår forstyrrelser fra overgangsresistens og sikrer hurtig og pålidelig drift.

Hvis τ i drejningsmomentligningen ikke er 90º, opnås en lige linje karakteristik, der ikke er parallel med R-aksen, og et sådant relæ kaldes en vinkelimpedansrelæ.

Dette relæ kan ikke skelne fejl i sin egen eller naboafsnit på transmissionsledninger. Dets retningselement adskiller sig fra impedansrelæers, da bremsereaktive voltamper er næsten nul her. Derfor kræver det et retningselement, der er inaktivt under belastning. Det er velegnet til jordfejlbeskyttelse, og dets rækkevidde påvirkes ikke af fejlimpedans.