Реле тока и напряжения обратной последовательности: Методические указания к лабораторной работе № 7 по релейной защите

напряжение холостого хода на выходе фильтра  (реагирующий орган не отключен),

U_вх.2 - составляющая  обратной последовательности напряжений, подводимых  к  входным  зажимам фильтра;

М_х.х.-  коэффициент  пропорциональности.

Для фильтра токов обратной последовательности:

I_вых = М_к.з.  I_вх.2,

где I_вых  - ток на выходе фильтра в режиме  к.з. (выходные  зажимы замкнуты);

I_вх.2 - составляющая обратной  последовательности  токов, подводимых к входным зажимам  фильтра;

М_к.з. - коэффициент пропорциональности (комплексная величина).

2.1.Реле напряжения обратной последовательности  РНФ-1М.

     Реле максимального напряжения обратной  последовательности РНФ-1М предназначено для использования в схемах защиты  в  качестве органа, реагирующего на напряжение обратной последовательности при возникновении несимметричных к.з. На напряжения  прямой  и нулевой последовательности реле не реагирует.

    В реле напряжения  обратной  последовательности  (рис.1,а) используется  активно-емкостной фильтр. К входным зажимам фильтра (клеммы 2,4,6) подаются междуфазные напряжения U_ab  и U_bc, не содержащие составляющей нулевой последовательности. К выходным зажимам подключается исполнительный элемент - реле напряжения типа РН-50, обмотка которого  включается  на  фильтр  через двухполупериодный выпрямительный мост.

    Анализ работы фильтра ведется с  помощью  векторных  диаграмм (рис.1.б, в) при х.х. (накладка 11-12  снята)  и поочередной подаче на фильтр системы симметричных напряжений прямой и  обратной последовательностей.

    Как следует из векторной диаграммы  (рис.1.б.),  равенство потенциалов выходных зажимов фильтра (точка m совпадает с  точкой n) обеспечивается при подведении  к  фильтру  системы  напряжений прямой последовательности при условиях:

                                                                       _                                    _

RA = Ö3 XA       и       XC = Ö3  RC

т.е.,   RA/XC = XA/RC

       При этом вектор тока в плече А опережает  вектор  напряжения U_ав на 30 градусов, а в плече C вектор напряжения U_вс - на 60 градусов.

       Если к фильтру подведена система  симметричных  напряжений обратной последовательности, то потенциалы точек m и  n оказываются не равными, на выходе фильтра появляется некоторое  напряжение U_mn (рис.1.в). Если за  исходное  в  качестве входного напряжения U_вх.2 принять междуфазное напряжение U_ab2, т.е. U_вх.2 = U_ав2, то

U_mnх.х.=1,5  e^j60  U_ав2 ,

где 1,5  e^j60 = M_х.х -  коэффициент, показывающий, что на  выходе фильтра при подведении к нему системы междуфазных напряжений обратной последовательности появится напряжение в 1,5 раза  большее междуфазного напряжения U_ав2 и сдвинутое по фазе относительно него на угол 60 градусов в сторону опережения.

Рис. 1. Реле напряжения обратной последовательности.

а - схема реле; б - векторная диаграмма при подведении к фильтру системы напряжений прямой последовательности; в -  при  подведении системы напряжений обратной последовательности.

    Если же за входное принять фазное напряжение U_вх.2 = U_а2, то

      _

U_mnх.х = 1,5  Ö3   e^j30   U_а2

                                                                                              _ 

M_х.х. = 1,5   Ö3   e^j30

    При несимметричных к.з. защищаемого объекта напряжения могут быть представлены  геометрической  суммой  составляющих напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей. Но так как система напряжений прямой  последовательности  не вызывает появления напряжения на выходе фильтра, то при несимметричных к.з. напряжение на выходе будет определяться  только  составляющей обратной последовательности.

    Для анализа работы фильтра под нагрузкой воспользуемся методом наложения  для  схемы  замещения фильтра,  приведенной  на рис.2,а.

    Нагрузка (реле) с сопротивлением Z_н подключается к выходным зажимам фильтра, который заменен сопротивлением  к.з.  Z_к.ф., представляющим собой сопротивление самого фильтра, измеренное  со стороны выходных зажимов при закороченных входных зажимах.  Включенная в цепь нагрузки ЭДС E₂ равна напряжению  х.х.  фильтра (по величине и фазе).

Из рис.2,а  можно определить:

U_р = (U_mmх.х.  Z_н) / (Z_к.ф.+Z_н)

     Максимальная чувствительность схемы достигается, когда Z_н = Z_к.ф., т. е. когда сопротивление нагрузки (реле)  равно  сопротивлению к. з. фильтра. Векторная диаграмма нагруженного фильтра (рис.2.б) при угле полного сопротивления фильтра Z_к.ф.  равным  - 45 градусов (емкостный характер  сопротивления) и  угле  полного сопротивления нагрузки Z_н равным 65 градусов (индуктивный  характер) показывает, что фаза напряжения на реле будет сдвинута относительно фазы подведенного напряжения U_ав2 на угол 60+55 = 115 градусов, где 60 градусов - угол  сдвига  U_mnх.х.  относительно вектора U_ав2; 55 градусов угол сдвига U_mnх.х. относительно вектора U_р.

    Величина напряжения на обмотке реле при  подключении  нагрузки несколько уменьшается. Так, для реле РНФ-1М отношение  напряжения на обмотках выходного реле