30.5 : Przekaźniki kierunkowe

Przekaźniki kierunkowe, niezbędne do zarządzania jednokierunkowymi prądami zwarciowymi, zwiększają bezpieczeństwo i wydajność systemów energetycznych. W liniach energetycznych wyposażonych w przekaźniki kierunkowe, zwarcia w dół (po prawej stronie) transformatora prądowego zazwyczaj powodują, że prąd zwarciowy opóźnia się względem napięcia magistrali o około 90 stopni, co jest znane jako kierunek przewodzenia. Natomiast zwarcia w górę (po lewej stronie) mogą powodować, że prąd zwarciowy wyprzedza napięcie magistrali o prawie 90 stopni, co jest określane jako kierunek odwrotny. Jednak rzeczywiste przesunięcie fazowe zależy od impedancji systemu i konkretnych warunków zwarcia.

Przekaźniki kierunkowe wykorzystują napięcia i prądy odniesienia do definiowania obszarów wyzwalania i blokowania na podstawie kąta między prądem a napięciem. Zazwyczaj napięcie odniesienia jest pobierane z magistrali lub napięcia linia-ziemia, a prąd jest pobierany z przekładnika prądowego (CT). W połączeniu z przekaźnikiem nadprądowym przekaźnik kierunkowy aktywuje cewkę wyzwalającą wyłącznika tylko wtedy, gdy prąd wtórny CT przekracza wartość wyzwalania przekaźnika nadprądowego i jest zgodny z kierunkiem wyzwalania do przodu.

Elektromechaniczne przekaźniki kierunkowe działają podobnie do liczników watogodzin. Zawierają cewki napięciowe i prądowe wraz z obracającym się elementem tarczowym. Błędy w kierunku przewodzenia wytwarzają maksymalny dodatni moment obrotowy na obracającym się dysku, zamykając styki przekaźnika. Odwrotnie, błędy odwrotne generują maksymalny ujemny moment obrotowy, który jest ograniczany przez ograniczniki mechaniczne.

W systemach dwuźródłowych przekaźniki kierunkowe rozwiązują problemy z koordynacją, zapewniając ciągłą obsługę obciążeń podczas awarii. Dzięki dokładnemu rozróżnianiu warunków awarii pod kątem kierunku przewodzenia i odwrotnym przekaźniki kierunkowe umożliwiają precyzyjną i niezawodną izolację awarii, utrzymując tym samym stabilność systemu i minimalizując zakłócenia. Nowoczesne cyfrowe przekaźniki kierunkowe oferują zaawansowane funkcje, takie jak samokontrola, możliwości komunikacyjne i precyzyjne regulacje czasowe, co dodatkowo zwiększa niezawodność i skuteczność ochrony systemu elektroenergetycznego.