Что такое реактивное реле?

Реле реактивности

Реле реактивности — это высокоскоростное реле, состоящее из двух элементов: элемента перегрузки по току и элемента направления тока-напряжения. Элемент тока генерирует положительный момент, в то время как элемент направления тока-напряжения создает момент, противоположный моменту, создаваемому элементом тока, в зависимости от фазового угла между током и напряжением.

Реле реактивности представляет собой реле перегрузки по току с ограничением направления. Элемент направления спроектирован таким образом, чтобы генерировать максимальный отрицательный момент, когда его ток отстает от напряжения на 90°. Структуры индукционного стакана или двойной индукционной петли идеально подходят для приведения в действие реле расстояния типа реактивности.

Конструкция реле реактивности

На рисунке ниже показано типичное реле реактивности, использующее структуру индукционного стакана. Оно имеет четырехполюсную конфигурацию с рабочими катушками, поляризационными катушками и катушками ограничения. Рабочий момент создается за счет взаимодействия магнитных потоков от катушек, несущих ток (то есть взаимодействие потоков от полюсов 2, 3 и 4), в то время как момент ограничения создается за счет взаимодействия потоков от полюсов 1, 2 и 4.

В механизме работы реле реактивности рабочий момент прямо пропорционален квадрату тока, что указывает на значительное влияние колебаний тока на величину момента. Напротив, момент ограничения пропорционален произведению напряжения и тока, умноженному на cos(Θ−90°), что означает, что он зависит от напряжения, тока и их фазового угла.

Как показано на рисунке, используется цепь RC для точной настройки и достижения желаемого максимального угла момента, используя характеристики импеданса для контроля фазовых сдвигов. Обозначая эффект управления как -k3, уравнение момента можно явно выразить как динамическое равновесие между рабочим и ограничивающим моментами. Это уравнение четко демонстрирует изменения момента реле при различных электрических параметрах, предоставляя важную теоретическую поддержку для анализа производительности и оптимизации дизайна.

где Θ определяется как положительный, когда I отстает от V. В точке баланса суммарный момент равен нулю, и поэтому

В вышеуказанном уравнении эффект управления пружиной пренебрегается из-за его минимального воздействия, то есть K3 = 0.

Характеристика работы реле реактивности

Как показано на рисунке, характеристика работы реле реактивности представлена вертикальной линией, перпендикулярной горизонтальной оси. Здесь X обозначает реактивное сопротивление защищаемой линии, а R — компонент сопротивления. Эта характеристика указывает, что работа реле зависит только от реактивного компонента, не изменяясь при изменении сопротивления. Область под характеристикой работы — это область положительного момента (то есть зона работы реле). Когда измеряемое сопротивление попадает в эту область, реле немедленно действует, что делает эту характеристику особенно подходящей для защиты коротких линий, так как она эффективно избегает помех от переходного сопротивления и обеспечивает быстрое и надежное действие.

Если τ в уравнении момента не равно 90°, получается прямолинейная характеристика, не параллельная оси R, и такое реле называется реле углового сопротивления.

Это реле не может различать повреждения в своей или соседних секциях на линиях передач. Его направляющий блок отличается от блоков реле сопротивления, так как ограничивающие реактивные вольт-амперы здесь близки к нулю. Поэтому требуется направляющий блок, который не активен под нагрузкой. Такое реле идеально подходит для защиты от замыкания на землю, его дальность действия не зависит от сопротивления повреждения.