3.2. Максимальная токовая защита трансформаторов

 

Служит для отключения трансформатора от источника питания в случае КЗ на выводах или внутри трансформатора, а также на сборных шинах или линиях со стороны потребителя.

В качестве основной максимальная токовая защита применяется лишь на трансформаторах малой мощности, так как по условиям селективности она имеет недопустимо большую выдержку времени. На трансформаторах, имеющих отдельную защиту от повреждений в самом трансформаторе и на его выводах максимальная токовая защита применяется в качестве дополнительной.

На понижающих трансформаторах применяется простая максимальная токовая защита. На повышающих она имеет недостаточную чувствительность к повреждениям на высшей стороне. Чувствительность максимальной токовой защиты повышают применением блокировки по напряжению или включением токового реле через фильтр токов нулевой последовательности.

Защита трансформаторов и автотрансформаторов от сверхтоков является резервной, предназначенной для отключения их от источника питания как при повреждениях самих трансформаторов (автотрансформаторов) и отказе основных защит, так и при повреждении смежного оборудования и отказах его защиты или выключателей. При отсутствии специальной защиты шин защита трансформаторов от сверхтоков осуществляет также защиту этих шин.

В качестве защиты от сверхтоков при междуфазных КЗ используется максимальная токовая защита, максимальная токовая защита с пуском по напряжению, максимальная направленная защита, максимальная токовая защита обратной последовательности. Защита устанавливается со стороны источника питания, а при наличии нескольких источников – со стороны главного источника.

Для защиты от сверхтоков при однофазном КЗ используется максимальная токовая защита и максимальная направленная защита нулевой последовательности. Защита устанавливается со стороны обмоток, соединенных по схеме звезды с заземленной нулевой точкой.

На рис.53 изображена схема максимальной токовой защиты двухобмоточного понижающего трансформатора.

Защита устанавливается только со стороны источника питания. Действует на отключение одного выключателя в случае одностороннего питания, и двух выключателей при двухстороннем питании. Наиболее широкое распространение получила схема включения пусковых органов в неполную звезду.

Ток срабатывания защиты выбирается по двум условиям:

1.       Максимальная токовая защита не должна работать при перегрузках трансформатора.

2.       Максимальная токовая защита не должна работать при самозапуске.

С учетом этих условий:

,

где – коэффициент отстройки, учитывающий погрешности расчета и работы реле, принимаемый равным=1,1ё1,2;- коэффициентом запуска;- максимальный рабочий ток нагрузки.

 

             

                                 Рис. 53. МТЗ двухобмоточного трансформатора

 

Чувствительность защиты проверяется при КЗ в конце линий, отходящих от шин низшего напряжения:

.

 

Выдержка времени максимальной токовой защиты выбирается по условию селективности действия, на Dt больше выдержки времени присоединений, питающихся от шин низшего напряжения.

На рис.54 изображена схема максимальной токовой защиты трехобмоточного трансформатора.

В этом случае максимальная токовая защита должна:

1.       При повреждении внутри трансформатора отключить его со всех сторон, откуда возможна подпитка места КЗ;

2.       При внешнем КЗ селективно отключить лишь ту сторону, на которой произошло повреждение.

При одностороннем питании устанавливается два комплекта максимальных токовых защит. Один комплект со стороны обмотки низшего напряжения действует на отключение выключателей этой обмотки. Другой комплект со стороны обмотки высшего напряжения действует с двумя выдержками времени, с меньшей – на отключение выключателей обмотки среднего напряжения и с большей на выключение всех выключателей трансформатора (рис.54).

 

                                 

                              Рис. 54. МТЗ трехобмоточного трансформатора

 

В целях упрощения допускается не устанавливать защиты на одной из питаемых сторон, например среднего напряжения, при этом со стороны питания защита имеет две выдержки времени: с меньшей из них она действует на отключение той стороны, где защиты отсутствуют, а с большей – на выходное реле.

На трехобмоточных трансформаторах с двух- или трехсторонним питанием для обеспечения селективности действия максимальная токовая защита дополняется органами направления мощности.

На неответственных трансформаторах, имеющих АПВ и АВР допускается, применять ненаправленную максимальную токовую защиту. Неселективное действие защиты в этом случае исправляет действие автоматики.

На повышающих трансформаторах простая максимальная токовая защита не удовлетворяет по чувствительности, поэтому применяется максимальная токовая защита с пуском по напряжению.

Защита устанавливается на ту сторону трансформатора, откуда подается питание. Наличие реле напряжение позволяет выбрать ток срабатывания защиты без учета тока перегрузки

,

где – номинальный ток трансформатора.

Блокировка по напряжению может быть выполнена или на базе двух реле минимального напряжения, включенных на междуфазные напряжения

(рис.55а), или (для трансформаторов мощностью 16 МВЧА и более) на базе одного реле минимального напряжения, включенного на выход фильтра напряжения обратной последовательности (рис.55б).

 

             

                                      Рис. 55.  Схемы МТЗ с пуском по напряжению

 

Напряжение срабатывания принимается равным:

,

где - коэффициент надежности, равен 1,1 ;- минимальное рабочее напряжение;.

Напряжение срабатывания реле минимального напряжения, включенного на выход фильтра напряжения обратной последовательности:

.

При недостаточной чувствительности максимальной токовой защиты с блокировкой минимального напряжения применяют максимальную токовую защиту обратной последовательности.

Защита имеет пусковой орган – токовое реле, включенный через фильтр нулевой последовательности. Защита приходит в действие при протекании через трансформатор токов обратной последовательности, вызванных несимметричными внешними КЗ или внутри трансформатора.

Ток срабатывания защиты выбирается по условиям: отстройки от токов небаланса фильтра токов обратной последовательности в режиме максимальной нагрузки и согласованию по чувствительности с защитами присоединений со стороны высшего напряжения.

 

                   

                                Рис.56. Схема МТЗ обратной последовательности

 

Практика показала, что эти условия выполняются при . Однако защита обратной последовательности не действует при симметричных КЗ. Поэтому она дополняется приставкой, реагирующей на симметричные КЗ. Приставка представляет собой максимальную токовую защиту с пуском минимального напряжения в однофазном исполнении (рис.56).

studfiles.net

3. Максимальная токовая защита

Максимальная токовая защита.

Одним из наиболее характерных признаков возникновения к.з., а также других нарушений нормального режима работы электроустановок является резкое увеличение тока (или, как говорят, появление сверхтока) нагрузки, на использовании этого принципа основано действие максимальной токовой защиты. Первым требованием, которому должна удовлетворять максимальная токовая защита, является правильное выявление момента возникновения повреждения в защищаемой цепи, что достигается установкой определенного значения тока срабатывания.Однако появление сверхтока в каком-либо элементе не всегда является признаком повреждения именно этого элемента.

Дело в том, что сверхток проходит не только по поврежденному элементу, но и по связанным с ним неповрежденным элементам электроустановки или электросети, так, например, в электросети, состоящей из трех последовательно соединенных участков (см.рис.),

Рис.1

при к.з. в точке К1 сверх ток проходит от источника питания E к месту повреждения, как по поврежденному участку W1, так и по неповрежденному участку W3, если сверхток превысит ток срабатывания, то придут в действие (запустятся) и сработают максимальные токовые защиты всех трех участков: МТЗ1, МТЗ2, МТЗ3. В результате такого действия будут отключены не только поврежденный, но и неповрежденный участки электросети, что не допустимо. Правильная ликвидация аварии будет иметь место лишь в том случае, если сработает защита МТЗ1 и отключит выключатель Q1, ближайший к месту повреждения. Таким образом, вторым требованием, которому должна удовлетворять максимальная токовая защита, является правильный выбор поврежденного участка. Для выполнения этого требования, которое называется избирательностью или селективностью, максимальные токовые защиты участков электросети должны иметь различное время срабатывания, возрастающее в направлении к источнику питания. Время срабатывания защиты от момента возникновения сверхтока до воздействия на выключатель называется выдержкой времени. В рассматриваемом случае наименьшую выдержку времени

Т1 должна иметь защита МТЗ1, несколько большую Т2 – защита МТЗ2 и еще большую Т3 – защита МТЗ3. При такой настройке выдержек времени защит электросети на (см.рис.) и возникновении к.з. в точке К1 запустятся все защиты, но первой сработает защита МТЗ1 и отключит выключатель Q1.

Рис.2.

После этого прохождение тока к.з. прекратится и защиты МТЗ2 и МТЗ3 вернуться в исходное положение до того, как истечет установленная на них выдержка времени. В результате ликвидации аварии будет отключен только поврежденный участок W1, а неповрежденные участки W2 и W3 останутся в работе. При к.з. в точке К2 срабатывает и отключает свой выключатель защита МТЗ2, т.к. она имеет выдержку времени меньшую, чем защита МТЗ3.

Для выявления момента возникновения аварии и обеспечения действия в рассмотренной выше последовательности, максимальная токовая защита строится из двух органов: пускового органа, который выявляет момент возникновения к.з. или другого нарушения нормального режима работы и производит пуск защиты, и замедляющего органа (органа выдержки времени), который замедляет действие защиты для обеспечения селективности.

Ток срабатывания пусковых реле выбирается таким, чтобы обеспечить выполнение следующих условий:

1.Защита не должна приходить в действие при прохождении по защищаемому элементу максимального тока нагрузки;

2.Защита должна надежно действовать при к.з. на защищаемом участке и иметь коэффициент чувствительности не менее 1.5;

3.Защита, как правило, должна действовать и при к.з. на смежном (резервируемом) участке и иметь коэффициент чувствительности в конце этого участка не менее 1.2.

Коэффициентом чувствительности называется отношение минимального тока к.з. к току срабатывания

Кч = Iк.мин/ Iс.з

В зависимости от принципа формирования выдержек времени МТЗ делятся на МТЗ с независимыми характеристиками времени срабатывания и на МТЗ с зависимыми характеристиками времени срабатывания, выдержки времени максимальной токовой защиты с независимой характеристикой времени срабатывания выбираются по ступенчатому принципу, который состоит в том, что каждая последующая защита в направлении от потребителей электроэнергии к источнику питания имеет выдержку времени больше предыдущей. Выбор выдержек времени должен начинаться с самых удаленных от источника питания потребителей (см.рис.), с электродвигателей М1 и М2. Для защиты этих электродвигателей выдержка времени принимается равной нулю: Т1=0.

Рис.4.

Для того чтобы при повреждении одного из электродвигателей не отключился трансформатор Т2, его защита должна иметь выдержку времени Т2, большую чем Т1, на величину, называемую ступенью селективности D Т, т.е. Т2 = Т1+D Т

Выдержка времени Т3 защиты линии W должна быть больше выдержки времени защиты трансформатора Т2, т.е.

Т3 = Т2 + D Т,

аналогично

Т4 = Т3 + D Т и Т5 = Т4+ D Т.

Ступень селективности D Т должна быть такой, чтобы успели сработать защита и отключиться выключатель на поврежденном участке, прежде чем истечет выдержка времени защиты на следующем неповрежденном участке. Для максимальной токовой защиты с независимой характеристикой времени срабатывания ступень селективности D Тн.з. определяется как сумма следующих составляющих:

D Тн.з. = Твык + D Ткт1 +D Ткт2 +Тзап

где Твык – время отключения выключателя от момента подачи импульса на отключающую катушку до момента гашения дуги на его силовых контактах; это время составляет 0.08-0.1с у воздушных выключателей и 0.08-0.25с у масляных; D Ткт1 – погрешность реле времени защиты поврежденного участка, которое может подействовать на отключение с выдержкой времени больше расчетной, эта погрешность зависит от шкалы реле времени и составляет: 0.06с у реле со шкалой до 1.3с; 0.12с у реле до 3.5с; 0.25с у реле до 9с; 0.8с у реле до 20с; D Ткт2 –погрешность реле времени защиты следующего к источнику питания участка, которое может подействовать с выдержкой времени меньше расчетного значения; Тзап – время запаса, учитывающее неточность регулировки реле времени, погрешность секундомера, которым производится настройка реле времени, увеличение времени отключения выключателей в зимнее время и другие факторы, принимается 0.1-0.15с.

Таким образом, ступень селективности должна вычисляться с учетом типов установленных выключателей и типов реле времени и обычно составляет

D Тн.з. = 0.4-0.6с

Если одна из двух согласуемых защит не имеет реле времени, то при вычислении ступени селективности D Ткт1 принимается равным нулю.

Основным недостатком МТЗ с независимой характеристикой выдержки времени срабатывания является увеличение времени срабатывания по мере приближения к источнику питания.С целью устранения этого недостатка применяют защиты с зависимой характеристикой времени срабатывания.

На рисунке показано изменение тока повреждения при перемещении точки короткого замыкания от подстанции А к В (кривая 3) и построены характеристики 1,2 защит А1 и А2 соответственно. Из графиков видно основное преимущество защиты с зависимой характеристикой – отключение близких повреждений с малой выдержкой времени при обеспечении селективности в случаях короткого замыкания на соседней линии.

Наряду с этим она имеет ряд существенных недостатков, которых нет у максимальной защиты с независимой характеристикой выдержки времени: большие выдержки времени в минимальных (точнее не в максимальных) режимах работы и при действии защиты в качестве резервной; зависимость уставки времени срабатывания от максимального тока к.з., что требует изменять уставки с развитием системы электроснабжения и держать их все время под наблюдением.

Рис.5

Если защита А2 по каким-либо причинам не срабатывает при к.з. в точке К2, то к.з. будет отключено защитой А1 со своей выдержкой времени.

Рис.6.

Рассмотрим метод согласования выдержек времени срабатывания на примере участка сети, где защиты А1 и А4 имеют независимые, а защиты А2 и А3 – зависимые характеристики времени срабатывания. Для защиты А1 по условию селективности с плавкими предохранителями принимается выдержка времени Т1 = Тп + Ґ Т и строится характеристика этой защиты от Iс.з до Iк1, изображаемая прямой линией 1. Согласование характеристики защиты А2 с защитой А1 должно производиться в условиях, когда при к.з. на участке, защищаемом защитой А1, через защиту А2 проходит наибольший ток к.з., что имеет место при к.з. до реактора, т.е. в точке К1. Таким образом контрольная точка характеристики защиты А2 является Т2осн = Т1 +Ґ Т при токе Iк1.

Рис.7.

Зная ток срабатывания и контрольную точку характеристики, по типовым характеристикам реле защиты А2 оценивают и наносят на график еще несколько точек, в том числе и точку с временем Т2доп при точке Iк2 и строят всю характеристику, которая изображается кривой 2. Аналогично производится согласование характеристик защит А3 и А2 в условиях, когда при к.з. на участке, защищаемом защитой А2, через защиту А3, проходит наибольший ток к.з., что имеет место при к.з. до трансформатора Т, т.е. в точке К2. При токе Iк2 защита А2 согласно характеристике имеет выдержку времени Т2доп. Поэтому основной контрольной точкой характеристики защиты А3 является

Т3осн = Т2доп + Ґ Т при токе Iк2.

Однако при согласовании двух зависимых характеристик одной контрольной точки недостаточно, так как характеристики могут недопустимо сблизиться при другом значении тока. Поэтому необходимо рассмотреть второе условие, которое состоит в том, чтобы при к.з. за трансформатором Т, т.е. в точке К1, когда через защиты А3 и А2 проходит ток к.з. Iк1, ступень селективности между ними была не меньше Ґ Т. Таким образом, дополнительной контрольной точкой характеристики защиты А3 является Ґ Тдопі Ґ Т при токе Iк1. Зная ток срабатывания и две контрольные точки при токах Iк1 и Iк2, аналогично по типовым характеристикам реле защиты А3 оценивают и наносят на график еще несколько точек, в том числе точку с временем Т3доп при токе Iс.з4 и строят всю характеристику, которая изображается кривой 3.

Определяется выдержка времени защиты А4 генератора по условию селективности с защитой А3. Согласование производится при токе, при котором защита А3 имеет наибольшую выдержку времени.

Таким током является ток срабатывания защиты А4 - Iс.з4. Таким образом, выдержка времени защиты А4 составит

Т4 = Т3доп + D Т при токе - Iс.з4

В ряде случаев при определении тока срабатывания пусковых токовых реле максимальной токовой защиты отстройка от максимального тока нагрузки, с учетом коэффициента самозапуска, приводит к такому загрублению защиты, при котором не обеспечивается необходимая чувствительность. В этих случаях для повышения чувствительности защиты применяется блокировка минимального напряжения. Защита может подействовать на отключение только в том случае, если сработают одновременно токовые реле и реле минимального напряжения, что бывает только при к.з., когда возрастают токи и понижается напряжение. При перегрузках, превышающих ток срабатывания токовых реле, последние сработают, но отключение не произойдет, так как блокирующие реле минимального напряжения при перегрузках не подействуют.

Ток срабатывания пусковых токовых реле при наличии блокировки минимального напряжения выбирается по выражению

Iсз = Кн х Iн.норм / Кв

Исключение коэффициента самозапуска и отстройка токовых органов от номинального тока, а не от максимального, существенно снижает ток срабатывания МТЗ и повышает чувствительности защиты.

Напряжение срабатывания органов блокировки минимального напряжения максимальной токовой защиты должно удовлетворять следующим условиям:

1.Защита не должна действовать при эксплуатационных понижениях напряжения до минимально возможного рабочего значения;

2.Защита должна надежно действовать при к.з. на защищаемом участке и иметь коэффициент чувствительности при к.з. в конце участка порядка 1.5;

3.Защита должна действовать при к.з. на смежном участке и иметь коэффициент чувствительности при к.з. в конце смежного участка порядка 1.2.

Для выполнения первого условия напряжение срабатывания должно быть меньше минимального рабочего напряжения Uраб.мин. Однако выполнения только одного этого условия недостаточно, так, если произойдет к.з., при котором вследствие понижения напряжения блокировка минимального напряжения срабатывает, то для того, чтобы после отключения к.з. реле вернулись в исходное положение, их напряжение возврата должно быть меньше минимального рабочего напряжения:

Uв.з. = Uраб.минн

где Кн –коэффициент надежности отстройки, больший единицы.

Заменив Uв.з на Кв и Uс.з получим формулу для определения напряжения срабатывания бокировки минимального напряжения

Uс.з = Uраб.минн Кв

где Кн –принимается равным 1.1.

Коэффициенты чувствительности определяются в тех же режимах, что и для токовых реле, по формуле

Кч = Uс.з / Uк.мах

где Uк.мах – максимальное значение остаточного напряжения в месте установки защиты при к.з. в конце защищаемого или резервируемого участка.

studfiles.net

Максимальная токовая защита

Одним из видов релейной защиты является максимальная токовая защита. Ее действие основано на увеличении силы тока при появлении короткого замыкания на участке защищаемой электрической цепи. Это наиболее распространенный вид защиты, который нашел широкое применение в электросетях.

Принцип действия токовой защиты

Действие максимальной защиты полностью аналогично с действием токовой отсечки. В том случае, когда сила тока в сети начинает повышаться, в работу включается защитная система. Однако, разница между ними все таки существует. Если срабатывание токовой отсечки происходит мгновенно, то при максимальной защите отключающий сигнал проходит только через определенный промежуток времени. Этот промежуток называется временной выдержкой. Данная выдержка полностью зависит от расположения защищаемого участка.

Минимальная временная выдержка определяется на участке, максимально удаленном от источника энергии. При уменьшении этого расстояния, выдержка по времени пропорционально увеличивается. Эти временные различия называются ступенями селективности. Значение каждой ступени селективности зависит от времени защитного действия. При коротком замыкании, на том или ином участке происходит срабатывание защиты в виде токовой отсечки.

Если, по ряду причин, срабатывания не произошло, то через определенный промежуток времени, представляющий собой ступень селективности, в работу включается максимальная токовая защита. При ее срабатывании происходит отключение как поврежденного, так и собственного участка. В данной ситуации, большое значение имеет превышение ступени селективности над временем срабатывания токовой отсечки. В противном случае, токовая защита произведет отключение поврежденных участков до того, как сработает токовая отсечка. Однако, значение ступени селективности должно быть сравнительно небольшим, чтобы срабатывание произошло до нанесения серьезных повреждений электрическим сетям.

Срабатывание защиты

Величину силы тока, при которой происходит срабатывание защиты, называют уставкой. Она выбирается в соответствии с минимальным значением тока, возникающего при коротком замыкании в защищаемых цепях. Это связано с тем, что в различных ситуациях токи коротких замыканий отличаются между собой. Тем не менее, выбирая значение уставки, необходимо учитывать специфику работу той или иной сети. Например, когда происходит самозапуск электродвигателя, максимальная защита не должна производить отключения.

Практическая работа максимальной токовой защиты производится при помощи реле тока. Такие реле могут действовать мгновенно, или срабатывать с выдержкой по времени, с дополнительным использованием реле времени. Их работа основана на микропроцессорных защитных блоках, сочетающих качества обоих реле.

electric-220.ru

Максимальная токовая защита.


⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 14Следующая ⇒

 

Одним из наиболее характерных признаков возникновения к.з., а также других нарушений нормального режима работы электроустановок является резкое увеличение тока (или, как говорят, появление сверхтока) нагрузки, на использовании этого принципа основано действие максимальной токовой защиты. Первым требованием, которому должна удовлетворять максимальная токовая защита, является правильное выявление момента возникновения повреждения в защищаемой цепи, что достигается установкой определенного значения тока срабатывания.Однако появление сверхтока в каком-либо элементе не всегда является признаком повреждения именно этого элемента.

Дело в том, что сверхток проходит не только по поврежденному элементу, но и по связанным с ним неповрежденным элементам электроустановки или электросети, так, например, в электросети, состоящей из трех последовательно соединенных участков (см.рис.),

Рис.1

при к.з. в точке К1 сверх ток проходит от источника питания E к месту повреждения, как по поврежденному участку W1, так и по неповрежденному участку W3, если сверхток превысит ток срабатывания, то придут в действие (запустятся) и сработают максимальные токовые защиты всех трех участков: МТЗ1, МТЗ2, МТЗ3. В результате такого действия будут отключены не только поврежденный, но и неповрежденный участки электросети, что не допустимо. Правильная ликвидация аварии будет иметь место лишь в том случае, если сработает защита МТЗ1 и отключит выключатель Q1, ближайший к месту повреждения. Таким образом, вторым требованием, которому должна удовлетворять максимальная токовая защита, является правильный выбор поврежденного участка. Для выполнения этого требования, которое называется избирательностью или селективностью, максимальные токовые защиты участков электросети должны иметь различное время срабатывания, возрастающее в направлении к источнику питания. Время срабатывания защиты от момента возникновения сверхтока до воздействия на выключатель называется выдержкой времени. В рассматриваемом случае наименьшую выдержку времени Т1 должна иметь защита МТЗ1, несколько большую Т2 – защита МТЗ2 и еще большую Т3 – защита МТЗ3. При такой настройке выдержек времени защит электросети на (см.рис.) и возникновении к.з. в точке К1 запустятся все защиты, но первой сработает защита МТЗ1 и отключит выключатель Q1.

Рис.2.

После этого прохождение тока к.з. прекратится и защиты МТЗ2 и МТЗ3 вернуться в исходное положение до того, как истечет установленная на них выдержка времени. В результате ликвидации аварии будет отключен только поврежденный участок W1, а неповрежденные участки W2 и W3 останутся в работе. При к.з. в точке К2 срабатывает и отключает свой выключатель защита МТЗ2, т.к. она имеет выдержку времени меньшую, чем защита МТЗ3.

Для выявления момента возникновения аварии и обеспечения действия в рассмотренной выше последовательности, максимальная токовая защита строится из двух органов: пускового органа, который выявляет момент возникновения к.з. или другого нарушения нормального режима работы и производит пуск защиты, и замедляющего органа (органа выдержки времени), который замедляет действие защиты для обеспечения селективности.

Ток срабатывания пусковых реле выбирается таким, чтобы обеспечить выполнение следующих условий:

1.Защита не должна приходить в действие при прохождении по защищаемому элементу максимального тока нагрузки;

2.Защита должна надежно действовать при к.з. на защищаемом участке и иметь коэффициент чувствительности не менее 1.5;

3.Защита, как правило, должна действовать и при к.з. на смежном (резервируемом) участке и иметь коэффициент чувствительности в конце этого участка не менее 1.2.

Коэффициентом чувствительности называется отношение минимального тока к.з. к току срабатывания

Кч = Iк.мин/ Iс.з

В зависимости от принципа формирования выдержек времени МТЗ делятся на МТЗ с независимыми характеристиками времени срабатывания и на МТЗ с зависимыми характеристиками времени срабатывания, выдержки времени максимальной токовой защиты с независимой характеристикой времени срабатывания выбираются по ступенчатому принципу, который состоит в том, что каждая последующая защита в направлении от потребителей электроэнергии к источнику питания имеет выдержку времени больше предыдущей. Выбор выдержек времени должен начинаться с самых удаленных от источника питания потребителей (см.рис.), с электродвигателей М1 и М2. Для защиты этих электродвигателей выдержка времени принимается равной нулю: Т1=0.

Рис.4.

Для того чтобы при повреждении одного из электродвигателей не отключился трансформатор Т2, его защита должна иметь выдержку времени Т2, большую чем Т1, на величину, называемую ступенью селективности D Т, т.е. Т2 = Т1+D Т

Выдержка времени Т3 защиты линии W должна быть больше выдержки времени защиты трансформатора Т2, т.е.

Т3 = Т2 + D Т,

аналогично

Т4 = Т3 + D Т и Т5 = Т4+ D Т.

Ступень селективности D Т должна быть такой, чтобы успели сработать защита и отключиться выключатель на поврежденном участке, прежде чем истечет выдержка времени защиты на следующем неповрежденном участке. Для максимальной токовой защиты с независимой характеристикой времени срабатывания ступень селективности D Тн.з. определяется как сумма следующих составляющих:

D Тн.з. = Твык + D Ткт1 +D Ткт2 +Тзап

где Твык – время отключения выключателя от момента подачи импульса на отключающую катушку до момента гашения дуги на его силовых контактах; это время составляет 0.08-0.1с у воздушных выключателей и 0.08-0.25с у масляных; D Ткт1 – погрешность реле времени защиты поврежденного участка, которое может подействовать на отключение с выдержкой времени больше расчетной, эта погрешность зависит от шкалы реле времени и составляет: 0.06с у реле со шкалой до 1.3с; 0.12с у реле до 3.5с; 0.25с у реле до 9с; 0.8с у реле до 20с; D Ткт2 –погрешность реле времени защиты следующего к источнику питания участка, которое может подействовать с выдержкой времени меньше расчетного значения; Тзап – время запаса, учитывающее неточность регулировки реле времени, погрешность секундомера, которым производится настройка реле времени, увеличение времени отключения выключателей в зимнее время и другие факторы, принимается 0.1-0.15с.

Таким образом, ступень селективности должна вычисляться с учетом типов установленных выключателей и типов реле времени и обычно составляет

D Тн.з. = 0.4-0.6с

Если одна из двух согласуемых защит не имеет реле времени, то при вычислении ступени селективности D Ткт1 принимается равным нулю.

Основным недостатком МТЗ с независимой характеристикой выдержки времени срабатывания является увеличение времени срабатывания по мере приближения к источнику питания.С целью устранения этого недостатка применяют защиты с зависимой характеристикой времени срабатывания.

На рисунке показано изменение тока повреждения при перемещении точки короткого замыкания от подстанции А к В (кривая 3) и построены характеристики 1,2 защит А1 и А2 соответственно. Из графиков видно основное преимущество защиты с зависимой характеристикой – отключение близких повреждений с малой выдержкой времени при обеспечении селективности в случаях короткого замыкания на соседней линии.

Наряду с этим она имеет ряд существенных недостатков, которых нет у максимальной защиты с независимой характеристикой выдержки времени: большие выдержки времени в минимальных (точнее не в максимальных) режимах работы и при действии защиты в качестве резервной; зависимость уставки времени срабатывания от максимального тока к.з., что требует изменять уставки с развитием системы электроснабжения и держать их все время под наблюдением.

Рис.5

Если защита А2 по каким-либо причинам не срабатывает при к.з. в точке К2, то к.з. будет отключено защитой А1 со своей выдержкой времени.

Рис.6.

Рассмотрим метод согласования выдержек времени срабатывания на примере участка сети, где защиты А1 и А4 имеют независимые, а защиты А2 и А3 – зависимые характеристики времени срабатывания. Для защиты А1 по условию селективности с плавкими предохранителями принимается выдержка времени Т1 = Тп + Ґ Т и строится характеристика этой защиты от Iс.з до Iк1, изображаемая прямой линией 1. Согласование характеристики защиты А2 с защитой А1 должно производиться в условиях, когда при к.з. на участке, защищаемом защитой А1, через защиту А2 проходит наибольший ток к.з., что имеет место при к.з. до реактора, т.е. в точке К1. Таким образом контрольная точка характеристики защиты А2 является Т2осн = Т1 +Ґ Т при токе Iк1.

Рис.7.

Зная ток срабатывания и контрольную точку характеристики, по типовым характеристикам реле защиты А2 оценивают и наносят на график еще несколько точек, в том числе и точку с временем Т2доп при точке Iк2 и строят всю характеристику, которая изображается кривой 2. Аналогично производится согласование характеристик защит А3 и А2 в условиях, когда при к.з. на участке, защищаемом защитой А2, через защиту А3, проходит наибольший ток к.з., что имеет место при к.з. до трансформатора Т, т.е. в точке К2. При токе Iк2 защита А2 согласно характеристике имеет выдержку времени Т2доп. Поэтому основной контрольной точкой характеристики защиты А3 является

Т3осн = Т2доп + Ґ Т при токе Iк2.

Однако при согласовании двух зависимых характеристик одной контрольной точки недостаточно, так как характеристики могут недопустимо сблизиться при другом значении тока. Поэтому необходимо рассмотреть второе условие, которое состоит в том, чтобы при к.з. за трансформатором Т, т.е. в точке К1, когда через защиты А3и А2 проходит ток к.з. Iк1, ступень селективности между ними была не меньше Ґ Т. Таким образом, дополнительной контрольной точкой характеристики защиты А3 является Ґ Тдопі Ґ Т при токе Iк1. Зная ток срабатывания и две контрольные точки при токах Iк1 и Iк2, аналогично по типовым характеристикам реле защиты А3 оценивают и наносят на график еще несколько точек, в том числе точку с временем Т3доп при токе Iс.з4 и строят всю характеристику, которая изображается кривой 3.

Определяется выдержка времени защиты А4 генератора по условию селективности с защитой А3. Согласование производится при токе, при котором защита А3 имеет наибольшую выдержку времени.

Таким током является ток срабатывания защиты А4 - Iс.з4. Таким образом, выдержка времени защиты А4составит

Т4 = Т3доп + D Т при токе - Iс.з4

В ряде случаев при определении тока срабатывания пусковых токовых реле максимальной токовой защиты отстройка от максимального тока нагрузки, с учетом коэффициента самозапуска, приводит к такому загрублению защиты, при котором не обеспечивается необходимая чувствительность. В этих случаях для повышения чувствительности защиты применяется блокировка минимального напряжения. Защита может подействовать на отключение только в том случае, если сработают одновременно токовые реле и реле минимального напряжения, что бывает только при к.з., когда возрастают токи и понижается напряжение. При перегрузках, превышающих ток срабатывания токовых реле, последние сработают, но отключение не произойдет, так как блокирующие реле минимального напряжения при перегрузках не подействуют.

Ток срабатывания пусковых токовых реле при наличии блокировки минимального напряжения выбирается по выражению

Iсз = Кн х Iн.норм / Кв

Исключение коэффициента самозапуска и отстройка токовых органов от номинального тока, а не от максимального, существенно снижает ток срабатывания МТЗ и повышает чувствительности защиты.

Напряжение срабатывания органов блокировки минимального напряжения максимальной токовой защиты должно удовлетворять следующим условиям:

1.Защита не должна действовать при эксплуатационных понижениях напряжения до минимально возможного рабочего значения;

2.Защита должна надежно действовать при к.з. на защищаемом участке и иметь коэффициент чувствительности при к.з. в конце участка порядка 1.5;

3.Защита должна действовать при к.з. на смежном участке и иметь коэффициент чувствительности при к.з. в конце смежного участка порядка 1.2.

Для выполнения первого условия напряжение срабатывания должно быть меньше минимального рабочего напряжения Uраб.мин. Однако выполнения только одного этого условия недостаточно, так, если произойдет к.з., при котором вследствие понижения напряжения блокировка минимального напряжения срабатывает, то для того, чтобы после отключения к.з. реле вернулись в исходное положение, их напряжение возврата должно быть меньше минимального рабочего напряжения:

Uв.з. = Uраб.минн

где Кн –коэффициент надежности отстройки, больший единицы.

Заменив Uв.зна Кв и Uс.зполучим формулу для определения напряжения срабатывания бокировки минимального напряжения

Uс.з = Uраб.минн Кв

где Кн –принимается равным 1.1.

Коэффициенты чувствительности определяются в тех же режимах, что и для токовых реле, по формуле

Кч = Uс.з / Uк.мах

где Uк.мах – максимальное значение остаточного напряжения в месте установки защиты при к.з. в конце защищаемого или резервируемого участка.

 

Ступенчатая токовая защита.

При совместном использовании максимальной токовой защиты и токовой отсечки обеспечивается надежная защита линии на всем ее протяжении. Сочетание токовой отсечки и максимальной токовой защиты носит название токовой защиты ступенчатой характеристикой выдержки времени. Такая защита может быть двухступенчатой или трехступенчатой. В двухступенчатой защите в качестве первой ступени используется отсечка; второй ступенью является максимальная токовая защита. В трехступенчатой защите вторая ступень представляет собой отсечку с выдержкой времени; максимальная токовая защита образует третью ступень. Назначением второй ступени защиты является отключение поврежденной линии при возникновении к.з. вне зоны действия первой ступени, т.е. в конце линии, а третья ступень резервирует действие защит смежного участка сети.

Токи срабатывания первых ступеней защит выбираются как токи срабатывания отсечек

Iс.з.=Кзап Ч Iк.з.макс.

Время срабатывания первых ступеней определяется временем действия исполнительного органа защиты – промежуточного реле.

Токи и времена срабатывания вторых ступеней защит отстраиваются от токов и времени срабатывания первых ступеней предыдущих защит:

I2c.з.2=КотсЧ IЃ с.з.1

I2c.з.3=КотсЧ IЃ с.з.2

Т2c.з.2=ТЃ c.з.1 +D Т

Т2c.з.3= ТЃ c.з.2 +D Т

Чувствительность вторых ступеней защит определяется минимальным током к.з. в конце защищаемой линии и считается приемлемой при Кч=1.3ё 1.5

Параметры срабатывания третьей ступени выбираются как параметры срабатывания максимальной токовой защиты.

На рисунке изображена радиальная сеть с односторонним питанием, участки которой (АБ, БВ) защищены трехступенчатыми токовыми защитами. Из рисунка ясно, что при к.з. на линии действует или первая ступень (к.з. в начале линии), или вторая ступень (к.з. в конце линии). Третья ступень выполняет функцию резервной защиты при повреждениях на соседних участках. Таким образом, токовая защита со ступенчатой характеристикой выдержки времени является селективной и относительно быстродействующей защитой. Однако не любая радиальная линия с односторонним питанием может быть оборудована такой защитой, так как чувствительность токовых отсечек часто оказывается недостаточной.

Рис.1

Ранее была приведена карта селективности для защит с независимыми характеристиками времени. Однако часто вторые ступени двухступенчатых защит выполняются в виде МТЗ с зависимой от величины тока характеристикой выдержек времени.

Рис.2

Токовая защита в целом обеспечивает селективность несрабатывания при внешних к.з. только в сетях радиальной конфигурации с односторонним питанием. Это определяется ее последней ступенью – максимальной токовой защитой. Первые и вторые ступени принципиально могут быть выполнены селективными в сетях любой конфигурации с любым числом источников питания. Существенные недостатки защиты – недостаточная в ряде случаев защитоспособность 1 и 2 ступеней (являющихся основными), зависимость длин защищаемых зон от режима работы питающей системы и вида к.з., а также иногда недостаточная чувствительность последней резервной ступени. Защита, несмотря на отмеченные недостатки, широко используется в распределительных сетях Uном< 35кВ радиальной конфигурации с односторонним питанием для действия при всех многофазных к.з.

 


Рекомендуемые страницы:

lektsia.com

Максимальная токовая защита — Мегаобучалка

Назначение и принцип действия максимальной токовой защиты (МТЗ). Схемы исполнения защит. Расчет тока срабатывания защиты (Iср). Определение коэффициента чувствительности (kч) в зависимости от схемы соединения ТТ и обмоток реле при к.з. в зоне основного и резервного действий защиты.

Селективная работа максимальных токовых защит. Определение времени срабатывания защит, ступень селективности Δt.

Оценка и область применения МТЗ. [1, 2, 3, 4, 5, 16, 21]

Методические указания

Одним из признаков возникновения к.з. является увеличение тока в цепи по сравнению с максимальным током нагрузки. Этот признак положен в основу работы защит, называемых токовыми. Они делятся на максимальные токовые защиты и токовые отсечки. Основное отличие между этими защитами заключается в способе обеспечения селективности. Селективность действия МТЗ обеспечивается с помощью выдержки времени. Выдержка времени срабатывания МТЗ tср выбирается по так называемому ступенчатому принципу, используя ступень селективности Δt. Защита приходит в действие, если ток в защищенном элементе превышает ее ток срабатывания. МТЗ не должна срабатывать при самозапуске электродвигателей после ликвидации внешнего к.з. или после АПВ защищаемой линии. В то же время она должна надежно работать при к.з. не только на своем участке (зона основного действия), но и на соседнем (зона резервного действия) при отказе защиты или выключателя этого участка. Чувствительность МТЗ характеризуется коэффициентом чувствительности (kч), определяемым как отношение минимального тока в реле при металлическом к.з. в конце защищаемой зоны к току срабатывания реле. Нужно уметь оценить kч различных схем защиты при различных видах к.з. до и за силовым трансформатором с соединением обмоток Y/Δ и Y/Y с заземленной нейтралью.

Следует обратить особое внимание на особенности расчета МТЗ с дешунтированием катушек отключения выключателей, обусловленные различными требованиями к ТТ при работе в режимах до и после срабатывания дешунтирующих реле. Необходимо знать достоинства и недостатки МТЗ. Цифровые защиты и их исполнение.



Вопросы для самопроверки

1. Из каких органов состоит МТЗ, какова функциональная схема защиты?

2. Как выбираются ток срабатывания и время срабатывания МТЗ?

3. Как определить kч защиты при к.з. на защищаемом и резервируемом участках?

4. Каким образом обеспечивается селективность действия МТЗ с зависимыми характеристиками?

5. Как работает защита по схеме с дешунтированием катушек отключения выключателей?

6. Какова векторная диаграмма токов в месте установки защиты при двухфазном к.з. за трансформатором с соединением обмоток Y/Δ, при однофазном к.з. за трансформатором с соединением обмоток Y/Y с заземленной нейтралью?

7. Каковы достоинства и недостатки МТЗ?

8. Особенность МТЗ с пуском по напряжению.

9. Особенности МТЗ с магнитными датчиками.

10. Цифровые токовые защиты, выпускаемые предприятиями России.

Токовые отсечки

Назначение и принцип действия. Выбор тока срабатывания мгновенной отсечки. Неселективные отсечки. Отсечки на линиях с двусторонним питанием. Отсечка с выдержкой времени. Токовая ступенчатая защита, область ее применения. [1, 2, 3, 4]

Методические указания

Для обеспечения селективности мгновенной токовой отсечки (ТО) ее ток срабатывания выбирается больше максимального тока, проходящего по защищаемой линии при к.з. в конце линии. Определение тока срабатывания защиты производят, исходя из действующего значения периодической слагающей начального тока трехфазного к.з. (для времени t=0). Поэтому нужно учитывать влияние на работу защиты апериодической слагающей в первичном токе. Зона действия ТО определяется графически при построении зависимости тока к.з. от длины линии Iк.з.=f(lЛЭП) . Поскольку ТО имеет мертвую зону, она не может быть основной защитой.

Однако в некоторых случаях отсечка линий может являться основной защитой, например, при защите в схеме "блок ЛЭП – трансформатор", где в зону защиты входит вся ЛЭП и первичная сторона силового трансформатора при к.з. за трансформатором.

ТО могут быть использованы и на линиях с двусторонним питанием. Комплекты защиты устанавливаются с обеих сторон защищаемой линии. Ток срабатывания защиты этих комплектов выбирается одинаковым, равным максимальному току внешнего к.з., а также максимального уравнительного тока при качаниях в системе.

Основное назначение отсечки с выдержкой времени - защита зоны, в которую входит конец защищаемого участка и шины приемной подстанции. Для предотвращения срабатывания при КЗ на смежном элементе зона и время действия отсечки с выдержкой времени согласуются с зоной и временем действия мгновенной отсечки смежного элемента.

Если на линии установить мгновенную ТО, отсечку с выдержкой времени и МТЗ, то получим трехступенчатую токовую защиту. Нужно знать выбор параметров срабатывания и уметь оценить чувствительность каждой из ступеней защиты. Цифровые защиты и их исполнение.

Вопросы для самопроверки

1. Как обеспечивается селективность действия мгновенной ТО?

2. С какой целью применяются неселективные ТО?

3. Как выбираются параметры срабатывания отсечки с выдержкой времени и какова зона их действия?

4. Как выбирается ток срабатывания ТО на линиях с двусторонним питанием?

5. Каковы недостатки ТО и как они устраняются в трехступенчатой токовой защите?

6. Почему при расчете тока срабатывания как мгновенной ТО, так и ТО с выдержкой времени не учитывается kвоз?

7. Как выбираются параметры срабатывания всех ступеней трехступен­чатой токовой защиты, как проверяется их чувствительность?

 

megaobuchalka.ru

Максимальная токовая защита, принцип действия, Обеспечение селективности МТЗ.

Ответ:При возникновении короткого замыкания в электрической системе в большинстве случаев возрастает ток до величины, значительно превосходящей максимальный рабочий ток. Защита, реагирующая на это возрастание, называется токовой. Токовые защиты являются наиболее простыми и дешевыми. Поэтому они широко применяются в сетях до 35 кВ включительно.

Комплекты токовых защит устанавливаются со стороны питания линии для отключения выключателей 1, 2, 3. При повреждении на одном из участков сети ток повреждения проходит через все реле. Если ток короткого замыканиябольше тока срабатывания защит, эти защиты придут в действие. Однако, по условию селективности, сработать и отключить выключатель должна только одна максимальная токовая защита – ближайшая к месту повреждения.

Такое действие защиты может быть достигнуто двумя способами. Первый основан на том, что ток повреждения уменьшается при удалении от места повреждения. Выбирается ток срабатывания защиты больше максимального значения тока на данном участке при повреждении на следующем, более удаленным от источника питания. Второй способ – создание у защит выдержек времени срабатывания тем больших, чем ближе защита расположена к источнику питания.

В момент времени t1 происходит короткое замыкание. В момент времени t2 срабатывает максимальная токовая защита (МТЗ) и отключает выключатель. Двигатели при коротком замыкании в результате снижения напряжения затормозились и ток их при восстановлении напряжения увеличился. Поэтому вводится коэффициент kз – коэффициент самозапуска двигателей. Также вводится коэффициент надежности kн для учета различного рода погрешностей – трансформаторов тока и др. После отключения внешнего короткого замыкания максимальная токоваязащита должна вернуться в исходное состояние. Ток возврата определяется по следующему выражению:

Значения токов срабатывания и возврата должны быть близки. Вводится коэффициент возврата:



С учетом коэффициента возврата ток срабатывания определяется следующим образом:

У «идеальных» реле коэффициент возврата равен 1. Реальные реле защиты имеют коэффициент возврата меньший 1 за счет трения в подвижных частях и др. Чем выше коэффициент возврата, тем меньший ток срабатывания можно выбрать при данной нагрузке, следовательно, тем чувствительнее максимальная токовая защита.

Выдержки времени защит выбираются таким образом, чтобы каждая последующая по направлению к источнику питания защита имела время срабатывания большее, чем максимальная выдержка времени предыдущей на величину ступени селективности.

Ступень селективности зависит от погрешностей измерительных органов защит и разброса времени срабатывания выключателей.

Существуют несколько типов характеристик срабатывания токовых защит – независимые и зависимые. Зависимые характеристики срабатывания удобно согласовывать с защитными характеристиками предохранителей и характеристиками нагрева защищаемых присоединений, например электродвигателей. Наиболее часто используются зависимые характеристики по стандарту МЭК:

где A,n – коэффициенты, k – кратность тока k = Iраб/Icp.

Схемы МТЗ с независимыми выдержками времени, выполненными по схемам полной и неполной звезды, область применения, принцип действия.

Ответ:

Неполная звезда.

На рис. 5, а, в приведена схема двухступенчатой токовой защиты, состоящей из максимальной токовой защиты с двумя или тремя реле тока и токовой отсечки с двумя реле тока. Два трансформатора тока ТТЛ и ТТС включены в фазы А и С. Их вторичные обмотки соединены по схеме неполной звезды. Измерительные органы защиты — максималь­ные реле тока мгновенного действия включены в фазные провода вто­ричных цепей ТТЛ и ТТС (реле РТ1, РТ4 и РТ2, РТ5) и вобратный провод схемы (реле РТЗ).

В нормальном режиме в реле РТ1 и РТ4 (рис. 5, а) проходит вто­ричный ток фазы А (I2А), в реле РТ2, РТ5 — ток фазы С (/2 с). а в реле РТЗ — геометрическая сумма этих токов: / = I2A+l2c(рис. 5, б).

При угловом сдвиге между векторами фазных токов в стандартной трехфазной сети, равном 120°, значение тока фазы В равно значению токов в фазах А и С. В схеме неполной звезды (рис. 5, а) этот ток про­ходит в обратном проводе, куда включено реле РТЗ. Таким образом, коэффициент схемы здесь

K(3)= 1.

 

Рис. 5, Принципиальная схема двухступенчатой токовой защиты на постоянном оперативном токе для сетей 3—35 кВ (схема "неполная звезда") : а — цепи пере­менного тока; б — векторная диаграмма вторичных токов /2,' в — цепи постоян-

ного оперативного тока

РТ1—РТЗ — максимальные реле тока максимальной токовой зашиты; РТ4, РТ5 — реле токовой отсечки; РВ , РП , PC— реле времени, промежуточное, сигналь­ные (указательные) ; ТТЛ, ТТС — измерительные трансформаторы тока вфазах А и С; В — выключатель защищаемой линии электропередачи (или трансформатора)

При трехфазном КЗ (рис. 4, а) вторичные равные между собой токи КЗ фаз А, В и С (/(3)2к ) проходят по всем реле РТ1—РТ5 (рис. 5, а) .

При двухфазных КЗ между фазами А и В или В и С вторичные токи КЗ проходят соответственно через реле РТ1, РТ4 или РТ2, РТ5, а также в обоих случаях — через реле РТЗ. Эти токи могут быть опре­делены по выражению

где /(3)2к — ток при трехфазном КЗ; nт — коэффициент трансформации трансформаторов тока; 0,865 — коэффициент, показывающий, что значение тока при двухфазном КЗ меньше, чем при трехфазном.

При двухфазном КЗ между фазами А и С такие же токи проходят через реле РТ1, РТ2, РТ4, РТ5, но в реле РТЗ (в обратном проводе) значение тока близко к нулю. Однако это не может привести к отказу срабатывания защиты, так как контакты реле РТ1—РТЗ включены параллельно (рис. 5, в), иначе говоря — по логической схеме ИЛИ. Для срабатывания защиты или отсечки достаточно замыкания кон­тактов одного из реле РТ1, РТ2 или РТЗ и соответственно РТ4 или РТ5.

При однофазном КЗ на землю фаз А или С (рис. 4, в) , на которых установлены трансформаторы тока, максимальная токовая защита (реле РТ1, РТ2) и токовая отсечка (РТ4, РТ5) принципиально могут работать. Но при однофазном КЗ фазы В, где нет трансформатора тока (рис. 5, а) , защита по схеме неполной звезды действовать не может. Поэтому в сетях с большими токами замыкания на землю эта схема не применяется.

При двойных замыканиях на землю разных фаз в двух точках сети (рис. 4, г) защита по схеме неполной звезды принципиально может срабатывать, причем в большинстве случаев при таких повреждениях отключается только одна из поврежденных линий. Например, отклю­чается Л1 (рис. 4, г) , на которой произошло замыкание на землю фа­зы А,где есть трансформатор тока, и не отключается линия Л2, на кото­рой произошло замыкание на землю фазы В, где нет трансформатора тока и поэтому ее защита не действует. Для сетей 3—35 кВ с малыми токами замыкания на землю такое свойство схемы неполной звезды считается положительным, поскольку здесь допускается длительная работа линии с однофазным замыканием на землю. Если в этих сетях выполнить защиту по схеме полной звезды, т. е. с трансформаторами тока во всех трех фазах, то при двойных замыканиях на землю могли бы отключаться обе поврежденные линии (при одинаковых уставках по времени их защит) . Это приводило бы к отключению боль­шего числа потребителей. Для уменьшения количества отключений линий при таких видах повреждений принято устанавливать трансформа­торы тока на одноименных фазах, обычно А и С, на всех элементах электрически связанной сети.

Важная роль реле РТЗ, включенного в обратный провод двухфаз­ной схемы защиты (рис. 5, а), выявляется при рассмотрении двухфаз­ных КЗ за трансформатором со схемой соединения обмоток звезда — треугольник

(рис. 4, д). Токи КЗ при повреждении на стороне низшего напряжения НН трансформируются на сторону высшего напряжения ВН таким образом, что в одной из фаз на стороне ВН значение тока КЗ будет в два раза выше, чем в двух других, и численно равно току трех­фазного КЗ в этом же месте (табл. 1). При выполнении максимальной токовой защиты с тремя реле РТ1—РТЗ при всех сочетаниях двухфазных КЗ на стороне НН в одном из этих реле будет проходить такой же ток, как и при трехфазном КЗ (табл. 1). Иначе говоря, коэффициенты чув­ствительности, определяемые по выражению (2) при этих видах КЗ, будут:

К(2)чув= К(3)чув Но при отсутствии реле РТЗ в обратном проводе при одном из видов двухфазного КЗ за трансформатором со схемой соединения обмоток

звезда - треугольник-11, так же как и за транс­форматором со схемой треугольник — звезда-11, в реле РТ1 и РТ2 прой­дет ток, равный лишь половине тока трехфазного КЗ. Для такой схемы * К(2)чув= К(3)чув и это является ее существенным недостатком. Поэтому максимальная токовая защита должна выполняться трехрелейной не только на трансформаторах с указанными схемами соединения обмо­ток, но и на линиях, питающих такие трансформаторы.

 

Таблица 1.

Несколько иначе решается вопрос о необходимости трехрелейного выполнения максимальной токовой защиты трансформаторов со схемой соединения обмоток звезда — звезда с выведенной нейтралью на сто­роне НН (рис. 4, е). Здесь установка третьего реле РТЗ в два раза повы­шает чувствительность максимальной токовой защиты к однофазным КЗ на стороне НН (напряжением, как правило, 0,4—0,23 кВ) по срав­нению с чувствительностью двухрелейной схемы защиты. Действительно, при КЗ на землю любой из фаз на стороне НН в одной из фаз на стороне ВН будет проходить ток, в два раза больший, чем в двух других. Трех-релейная схема защиты реагирует именно на это значение тока, по кото­рому вычисляется ее коэффициент чувствительности К(1)чув. Для двух­релейной схемы значение этого коэффициента оказывается в два раза меньше. Однако при однофазных КЗ за рассматриваемыми трансформа­торами численное значение токов КЗ на стороне ВН часто настолько мало, что и установка третьего реле не обеспечивает достаточную чув­ствительность максимальной токовой защиты к этим видам КЗ. В таких случаях максимальную токовую защиту на стороне ВН выполняют двухрелейной (без реле РТЗ, рис. 5, а), но на стороне НН устанавливают специальную токовую защиту нулевой последовательности, предназна­ченную для защиты стороны НН от однофазных КЗ на землю.

Токовая отсечка (рис. 5, а) в сетях напряжением 3—35 кВ выполня­ется с двумя реле (РТ4, РТ5), поскольку по принципу действия она не должна срабатывать при КЗ за трансформаторами, и установка третьего реле в обратном проводе не повысила бы ее чувствительность. Максимальная токовая защита с реле тока мгновенного действия (типа РТ-40, РСТ-13 и т. п.) обязательно имеет в своей схеме реле времени (РВ на рис. 5, в). В схемах на оперативном постоянном токе ис­пользуются электромеханические реле времени (с часовым механиз­мом) типа РВ-100 или ранее выпускавшиеся ЭВ-100, а в последние годы — электронные реле типов РВ-01, реже — ПРВ, ВЛ и некоторые другие (§ 5).

 

 

Рис. 6, Принципиальная схема максимальной токовой защиты с обратнозависимой времятоковой характеристикой на постоянном оперативном токе: а — цепи пере­менного тока; б — цепи постоянного оперативного тока; в — времятоковая харак­теристика t = f (I) реле типа РТ-80

В схеме токовой отсечки устанавливается промежуточное реле (РП на рис. 5, в), имеющее более мощные контакты, чем у максималь­ных реле тока, для того, чтобы коммутировать большой ток электро­магнита отключения выключателя В. Кроме того, промежуточное реле создает небольшое замедление действия токовой отсечки, что часто оказывается необходимым для обеспечения ее селективной работы. Например, небольшая выдержка времени обеспечивает несрабатывание отсечки линии 10 кВ при КЗ в трансформаторе, подключенном к этой линии, до тех пор, пока не расплавятся вставки плавких предохрани­телей, защищающих этот трансформатор. Используются промежуточ­ные реле и без замедления типа РП-23 или новые РП-16, и с регули­руемым временем срабатывания серии РП-250 или новые РП-18 (§5).

Для сигнализации действия максимальной токовой защиты и то­ковой отсечки устанавливаются сигнальные реле РС1, РС2 (рис. 5, в). Раздельная сигнализация действия этих защит может помочь обслужи­вающему персоналу ориентировочно определить зону повреждения. Например, отключение трансформатора от токовой отсечки указывает на повреждение трансформатора со стороны ВН, где установлена от­сечка. Действие максимальной токовой защиты чаще всего происходит при КЗ за трансформатором (особенно при наличии специальных защит от внутренних повреждений — газовой, дифференциальной).

По схеме неполной звезды выполняются двухступенчатые токовые защиты не только с мгновенными реле максимального тока (рис. 5), но и с реле, имеющими обратнозависимую от тока характеристику, чаще всего с реле типа РТ-80 (рис. 6, а, б). В реле этого типа входит индукционный элемент, обеспечивающий обратнозависимую от тока времятоковую характеристику максимальной токовой защиты, и элек­тромагнитный элемент, выполняющий функции токовой отсечки мгновенного действия [7]. На рис. 6, в показана времятоковая характе­ристика реле РТ-80. Индукционный элемент срабатывает при токе /с,3, но при этом время действия защиты очень велико (несколько секунд). Чем ближе место КЗ и чем больше значение тока /к, тем меньше время срабатывания защиты Г. При КЗ в зоне действия отсечки (рис. 1), когда значение тока /к превышает ее ток срабатывания /с.0, действует элек­тромагнитный элемент и защита срабатывает без выдержки времени на отключение выключателя В поврежденной линии.

Двухступенчатая максимальная токовая защита, использующая трансформаторы тока только в двух фазах (неполная звезда) может выполняться также комплектными устройствами типа ЯРЭ-2201 и ТЗВР. Измерительные органы этих защит реагируют не на фазные токи, как реле РТ1—РТ5 в схеме рис. 5, а на разность фазных токов [8]. Это несколько повышает чувствительность защиты к двухфазным КЗ, однако создает неудобства при согласовании чувствительности таких защит и защит, реагирующих на фазные токи, в том числе защит, вы­полненных с помощью плавких предохранителей. Защиты типа ЯРЭ-2201 и ТЗВР пока не нашли широкого применения.

Полная звезда.

В этой схеме трансформаторы тока устанавливаются во всех трех фазах защищаемого элемента (рис. 7). Измерительные органы (реле) максимальной токовой защиты включаются в каждую фазу (РТ1—РТЗ), а токовой отсечки — в любые две фазы (РТ4, РТ5), Поскольку в нор­мальном режиме в этих реле проходят фазные токи, равные вторичным токам соответствующих трансформаторов тока, для этой схемы, так же как и для предыдущей, неполной звезды, коэффициент схемы равен 1.

При трехфазном и всех видах двухфазных КЗ (рис. 4, а, б) вторич­ные токи КЗ проходят по всем трем или каким-либо двум измери­тельным реле, что обеспечивает надежную работу схемы. При всех видах однофазных и двухфазных КЗ на землю (рис. 4, в, г) также обеспечи­вается работа схемы максимальной токовой защиты с тремя реле РТ1— РТЗ.Токовая отсечка с двумя реле (РТ4, РТ5) принципиально не реаги­рует на однофазное КЗ той фазы, в которой отсутствует измерительныйорган, в данной схеме — фазы В (рис. 7).

 

Рис. 7. Цепи переменного тока двухступен­чатой максимальной токовой защиты и то­ковой защиты нулевой последовательности для сетей с глухозаземленной нейтралью напряжением 110 кВ и выше (схема «полная звезда).

Однако это не считается недо­статком, так как в сетях 110 кВ и выше, где в основном и применяется схема полной звезды, наряду с защитой от междуфазных КЗ обязательно устанавливается специальная ступенчатая токовая защита нулевой после­довательности от КЗ на землю (ТЗНП на рис. 7). Измерительные органы ТЗНП включены внулевой провод схемы полной звезды. В нор­мальном симметричном режиме ток в нулевом проводе практически отсутствует, поскольку геометрическая сумма трех фазных токов при угловом сдвиге между ними в 120°, равна нулю. При междуфазных КЗ (рис. 4, а, б) ток в нулевом проводе также близок к нулю. Но при КЗ на землю (рис. 4, в, г) здесь проходят большие токи, обеспечивающие срабатывание ТЗНП. Совместное применение защит от междуфазных КЗ и защит от КЗ на землю ("земляных") обеспечивает надежное отклю­чение всех видов КЗ в защищаемой сети 110 кВ и выше [1—3].

При двухфазных КЗ за стандартными двухобмоточными и трехобмоточными трансформаторами, у которых вторичные обмотки НН или СН соединены в треугольник (например, рис. 4, д), максимальная токовая защита, выполненная по схеме полной звезды с тремя реле (рис. 7), реагирует на больший из токов КЗ, равный по значению току трехфазного КЗ. Таким образом, чувствительность защиты при двух­фазных и трехфазных КЗ одинакова.

Однако область применения трехфазной трехрелейной максималь­ной токовой защиты (рис. 7) ограничена. Для защиты сетей 3—35 кВ она не применяется, поскольку в этих сетях устанавливаются, как правило, только по два трансформатора тока. Если бы устанавливались три трансформатора тока, то нецелесообразно выполнять трехрелейную максимальную токовую защиту, которая при двойных замыканиях на землю (рис. 4, г) могла бы вызывать отключение обеих поврежден­ных линий (см. выше). Что касается сетей напряжением 110 кВ и выше, то для защиты линий этих классов напряжения чаще всего вместо макси­мальной токовой защиты используется дистанционная защита [1--3, 8].

На трансформаторах 110 кВ и выше максимальная токовая защита по схеме полной звезды (рис. 7) также редко применяется по двум причинам. Одной из причин является то, что для включения измери­тельных реле максимальной токовой защиты понижающих трансфор­маторов чаще всего используют те же трансформаторы тока, что и для дифференциальной защиты, а их вторичные цепи, как правило, соеди­няются по схеме треугольника (см. далее). Другой причиной является необходимость существенного увеличения тока срабатывания макси­мальной токовой защиты, выполненной по этой схеме, для того чтобы обеспечить ее бездействие при однофазных КЗ на землю в питающей сети (рис. 8). При глухозаземленной нейтрали трансформатора, что всегда возможно в сетях этих классов напряжения, при внешнем однофазном КЗ через нейтраль трансформатора может проходить весьма большой ток, называемый утроенным током нулевой последовательности: З/о. При этом по каждой фазе обмотки ВН, соединенной в звезду, проходит всего по одной трети тока 3/0, однако численное значение токов в фазах и, следовательно, в измерительных органах защиты (реле РТ1—РТЗ) оказывается весьма большим, в несколько раз превышающим номинальный ток трансформатора. Для обеспечения несрабатывания защиты при таких внешних КЗ (отстройки) необходимо было бы сильно увеличить ток срабатывания защиты, что привело бы к нежелательному снижению ее чувствительности при КЗ за трансформатором.

 

Токовая отсечка (реле РТ4, РТ5 на рис. 7) применяется на линиях всех классов напряжения.

Логическая часть, исполнительные и сигнальные органы для схемы защиты рис. 7 используются те же, что и для схемы рис. 5.


Рекомендуемые страницы:


Воспользуйтесь поиском по сайту:

megalektsii.ru

Максимальная токовая защита Википедия

Максима́льная то́ковая защи́та (МТЗ) — вид релейной защиты, действие которой связано с увеличением силы тока в защищаемой цепи при возникновении короткого замыкания на участке данной цепи. Данный вид защиты применяется практически повсеместно и является наиболее распространённым в электрических сетях.

Принцип действия[ | ]

Принцип действия МТЗ аналогичен принципу действия токовой отсечки. В случае повышения силы тока в защищаемой сети защита начинает свою работу. Однако, если токовая отсечка действует мгновенно, то максимальная токовая защита даёт сигнал на отключение только по истечении определённого промежутка времени, называемого выдержкой времени. Выдержка времени зависит от того, где располагается защищаемый участок. Наименьшая выдержка времени устанавливается на наиболее удалённом от источника участке. МТЗ соседнего (более близкого к источнику энергии) участка действует с большей выдержкой времени, отличающейся на величину, называемую ступенью селективности. Ступень селективности определяется временем действия защиты. В случае короткого замыкания на участке срабатывает его защита. Если по каким-то причинам защита не сработала, то через определённое время (равное ступени селективности) после начала короткого замыкания сработает МТЗ более близкого к источнику участка и отключит как повреждённый,так и свой участок. По этой причине важно, чтобы ступень селективности была больше времени срабатывания защиты, иначе защита смежного участка отключит как повреждённый, так и рабочий участок до того, как собственная защита повреждённого участка успеет сработать. Однако важно так же сделать ступень селективности достаточно небольшой, чтобы защита успела сработать до того, как ток короткого замыкания нанесёт серьёзный ущерб электрической сети.

Уставку (или величину тока, при которой срабатывает защита) выбирают, исходя из наименьшего значения тока короткого замыкания в защищаемой сети (при разных повреждениях токи короткого замыкания отличаются). Однако при выборе уставки следует так же учитывать характер работы защищаемой сети. Например, при самозапуске электродвигателей после перерыва питания, значение силы тока в сети может быть выше номинального, и защита не должна его отключать.

Разновидности максимально-токовых защит[ | ]

Максимально-токовые защиты по виду время-токовой характеристики подразделяются:

  • МТЗ с независимой от тока выдержкой временем
  • МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени
  • МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени

Применяются также комбинированный вид защиты МТЗ — максимально-токовая защита с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения.

МТЗ с независимой от тока выдержкой времени[ | ]

МТЗ с независимой от тока выдержкой времени имеет во всём рабочем диапазоне величину выдержки времени, независимую от тока (время-токовая характеристика в виде прямой, отстоящей от оси абсцисс на величину времени выдержки tсраб; при токе, равном и меньшем тока срабатывания время-токовая характеристика скачкообразно становится равной нулю).

МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени[ |

ru-wiki.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *