1.4 Классификация защит

По выполняемым функциям защиты подразделяются:

― на основные – защиты, которые срабатывают с наименьшим временем и реагируют на повреждения вдоль всей зоны защищаемой электроустановки или ее части и ни при каких обстоятельствах не срабатывают при повреждении на смежном участке;

― резервные ― защиты, которые реагируют при повреждении на всей защищаемой электроустановке и дублируют основную защиту (ближнее резервирование), а также способны срабатывать при повреждении на смежном участке и дублируют основную защиту смежного участка (дальнее резервирование).

По избирательности классифицируются:

― на защиты с абсолютной селективностью, у которых зона действия не зависит от режима работы системы и определяется местами установки трансформаторов тока (продольные дифференциальные защиты);

― защиты с относительной селективностью, у которых зона действия изменяется и зависит от режима работы системы (отсечка, максимальная токовая защита, дистанционная и др.);

― иногда, для быстроты срабатывания, чтобы не повредилось оборудование от больших токов КЗ, могут использоваться неселективные защиты.

По временным характеристикам защиты подразделяются:

― на защиты с независимой характеристикой (ступенчатой), время срабатывания которых не зависит от величины тока;

― защиты с зависимой или времязависимой характеристикой (плавной), время срабатывания которых зависит от величины тока;

― защиты с комбинированной характеристикой (ступенчато-плавной).

По методам воздействия на выключатель различаются следующие токовые защиты:

― с первичным реле тока прямого действия. У этих защит первичный ток электроустановки проходит по обмотке реле, а его якорь воздействует на расцепитель выключателя;

― с вторичным реле тока прямого действия. У этих защит вторичный ток трансформатора тока проходит по обмотке реле, а его якорь воздействует на расцепитель выключателя;

― с вторичным реле тока косвенного действия. У этих защит вторичный ток трансформатора тока проходит по обмотке реле, а его якорь замыкает контакты, и собирается цепь для воздействия на катушку отключения выключателя.

1.5 Структура устройства рз

В связи с отсутствием надежных и дешевых протяженных каналов связи исторически сложилось, что устройства РЗ проектируются и устанавливаются на каждом объекте автономно. Чтобы повысить надежность устройств РЗ, они выполняются многоступенчатыми. Причем каждая последующая ступень более чувствительна, имеет большее время срабатывания и резервирует предыдущие.

Рассмотрим универсальную структурную схему многоступенчатой защиты на примере токовой, изображенной на рисунке 1.2, где KA1, KA2, KA3 и KA4 – токовые измерительные органы (реле тока); KT1, KT2, KT3 и KT4 – органы задержки (реле времени); KH1, KH2, KH3 и KH4 – индикаторы срабатывания ступеней (указательные реле), TA1– измерительный трансформатор тока; Q1 – выключатель; К1 – точка КЗ в конце защищаемого объекта. В общем случае РЗ имеет четыре ступени, чаще две или три, в зависимости от ответственности защищаемого объекта и чувствительности ступеней защит.

Рисунок 1.2. Структурная схема многоступенчатой РЗ

Логическая формула [1] такой многоступенчатой защиты

, (1.1)

где y – выходной сигнал защиты; I – сигнал от токовых измерительных органов защиты; D – оператор временной задержки; I, II, III, IV – верхние индексы, обозначающие номер ступени; 1, 2, 3, 4 – нижние индексы, соответствующие им параметры срабатывания.

Первую ступень токовой защиты обычно называют отсечкой без выдержки времени. Она отстраивается от максимального внешнего тока I_К1,МАХ КЗ, т.е. в точке К1:

, (1.2)

где k_ОТС ― коэффициент отстройки.

Для этой ступени время срабатывания принимается равным t^I,А_С,З  0,05 с.

Вторая ступень токовой защиты – отсечка с выдержкой времени. Эта ступень обычно используется на электроустановках: а) для защиты питающего присоединения секции шин; б) для защиты радиальной сети. Для второго случая ток срабатывания второй ступени отстраивается от тока срабатывания I^I_{С,З,СМЕЖ} первой ступени смежной линии:

, (1.3)

Время срабатывания второй ступени принимается равным t^I,А_С,З = 0,5 c.

Третью ступень токовой защиты обычно называют максимальной токовой защитой, она отстраивается от тока нагрузки I_{НОМ,НАГР}, и ток ее срабатывания рассчитывается по выражению:

, (1.4)

где k_СЗП – коэффициент самозапуска нагрузки; k_B – коэффициент возврата реле.

Время срабатывания третьей ступени отстраивается от времени срабатывания t^III_{С,З,СМЕЖ} аналогичной ступени смежного присоединения:

, (1.5)

где t – ступень селективности (время запаса отстройки).

Четвертая ступень токовой защиты – защита от перегрузки. Она в основном используется для защиты двигателей или трансформаторов, также отстраивается от тока нагрузки I_{НОМ,НАГР}, и ток ее срабатывания определяется формулой:

. (1.6)

Время ее срабатывания отстраивается от времени срабатывания t^III_С,З третьей ступени:

. (1.7)

По аналогичному принципу строятся другие защиты, например, дистанционные.