30.5 : Направленные реле

Направленные реле, необходимые для управления однонаправленными токами короткого замыкания, повышают безопасность и эффективность энергосистем. На линиях электропередач, оборудованных направленными реле, неисправности ниже по потоку (справа) от трансформатора тока обычно приводят к тому, что ток короткого замыкания отстает от напряжения на шине примерно на 90 градусов, что называется прямым направлением. Напротив, неисправности выше по потоку (слева) могут привести к тому, что ток короткого замыкания опережает напряжение на шине почти на 90 градусов, что называется обратным направлением. Однако фактический сдвиг фаз зависит от импеданса системы и конкретных условий неисправности.

Направленные реле используют опорное напряжение и токовые входы для определения областей отключения и блокировки на основе угла между током и напряжением. Обычно опорное напряжение берется с шины или напряжения линия-земля, а ток берётся с трансформатора тока (ТТ). При работе в паре с реле максимального тока направленное реле активирует катушку отключения выключателя только в том случае, если вторичный ток ТТ превышает значение срабатывания реле максимального тока и совпадает с направлением прямого отключения.

Электромеханические направленные реле работают аналогично счётчикам ватт-часов. Они включают в себя катушки напряжения и тока вместе с вращающимся дисковым элементом. Замыкания в прямом направлении создают максимальный положительный крутящий момент на вращающемся диске, замыкая контакты реле. Наоборот, обратные замыкания создают максимальный отрицательный крутящий момент, который сдерживается механическими упорами.

В системах с двумя источниками направленные реле решают проблемы координации, обеспечивая непрерывное обслуживание нагрузок во время сбоев. Точно различая условия прямого и обратного сбоя, направленные реле обеспечивают точную и надёжную изоляцию сбоя, тем самым поддерживая стабильность системы и минимизируя сбои. Современные цифровые направленные реле предлагают расширенные функции, такие как самоконтроль, возможности связи и точные временные настройки, что еще больше повышает надёжность и эффективность защиты энергосистемы.