Содержание Раздела 3 |
|
Максимальные токовые защиты.................................................................................... |
2 |
Расчёт параметров МТЗ............................................................................................... |
2 |
МТЗ с независимой характеристикой времени срабатывания............................ |
4 |
МТЗ с зависимой характеристикой времени срабатывания................................ |
4 |
Ток срабатывания максимальной токовой защиты............................................... |
5 |
МТЗ с блокировкой по минимальному напряжению ........................................... |
8 |
Направленные МТЗ.................................................................................................. |
9 |
Токовые отсечки............................................................................................................ |
12 |
ТО мгновенного действия ..................................................................................... |
12 |
ТО с выдержкой времени ...................................................................................... |
14 |
Защита линий 6-35 кВ с помощью трёхступенчатой токовой защиты.................... |
15 |
1
Раздел 3. Максимальные токовые защиты
Максимальные токовые защиты
Принцип действия максимально токовых защит (МТЗ) основан на том, что при возникновении КЗ ток увеличивается и начинает превышать ток нагрузочного режима. Селективность действия при этом достигается выбором выдержек времени.
Впределах каждого элемента МТЗ устанавливается как можно ближе к источнику питания.
Схемы МТЗ классифицируются по ряду признаков:
1) способу питания оперативных цепей (на постоянном или переменном
токе);
2) способу воздействия на привод выключателя – прямого или косвенного действия;
3) характеру зависимости выдержки времени от тока – защиты с независимой и зависимой выдержкой времени;
4) способу соединения обмоток ТА и обмоток реле; 5) назначению – защиты от КЗ и защиты от перегрузок током.
Вкачестве пусковых органов МТЗ используют токовые реле.
Расчёт параметров МТЗ
Максимальная токовая защита линий получила наибольшее распространение в радиальных сетях с одним источником питания. Селективность максимальной токовой защиты обеспечивается соответствующим выбором тока и времени срабатывания. В радиальной сети с односторонним питанием защиты устанавливаются на каждой линии. Защита наиболее удалённой от источника питания линии имеет наименьший ток срабатывания и наименьшую выдержку времени. Защита каждой последующей линии имеет выдержку времени больше выдержки времени предыдущей защиты.
2
Ток срабатывания защиты выбирается больше максимального рабочего тока защищаемой линии. При этом защита обычно чувствительна к коротким замыканиям на предыдущих участках сети.
Параметрами срабатывания максимальной токовой защиты являются ток
и время tс.з срабатывания защиты.
Время срабатывания (выдержка времени) защиты i-й линии в общем случае
выбирается на ступень селективности ∆t |
больше наибольшей выдержки времени |
||||
tс.з(i−1)max предыдущих защит |
|
|
|
||
tс.зi = tс.з (i−1)max |
+∆t. |
|
|
(3.1) |
|
Ступень селективности ∆t состоит из составляющих |
|
||||
∆t =t0в (i−1) +tпогрi |
+tпогр (i−1) |
+tи +tзап, |
|
(3.2) |
|
где t0в (i−1) |
– |
время |
отключения |
(i −1) -го выключателя (при |
отсутствии |
паспортных данных принимают tоткл = 0,06 с); tпогрi – отрицательная |
(в сторону |
||||
уменьшения tс.з ) погрешность i-й защиты; tпогр (i−1) – положительная (в сторону увеличения tс.з ) погрешность (i −1) -й защиты; tи – время инерции i-й защиты (в
некоторых источниках обозначается как время возврата защиты, принимается равным 0,05 с); tзап – время запаса надёжного срабатывания реле (ориентировочно tзап = 0,1 с). Погрешность срабатывания цифровых реле по времени не превышает
2% от значения уставки.
В зависимости от используемых аппаратов (выключателей и реле), ∆t может иметь различные значения. При использовании вторичных реле косвенного действия ∆t не превышает 0,2-0,6 с. При использовании менее точных реле прямого действия ∆t может достигать 0,8-1 с.
Максимальная токовая защита может иметь независимую от тока, а, следовательно, и от места КЗ выдержку времени или зависимую от тока КЗ характеристику выдержки времени. Наличие зависимой от тока характеристики выдержки времени принципиально позволяет ускорить отключение больших токов КЗ.
3
Различают МТЗ с независимой и зависимой характеристиками времени срабатывания.
МТЗ с независимой характеристикой времени срабатывания
МТЗ с независимой характеристикой времени срабатывания выполняется на базе реле РТ-40, у которого ток уставки ( Iуст. ) регулируется плавно и время
замыкания не зависит от величины тока.
Селективность действия данного вида МТЗ достигается выбором выдержек времени согласно описанному правилу по выражениям (3.1) и (3.2). Согласование времени срабатывания МТЗ рассмотрим на примере, изображённом на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Согласование времени МТЗ линий Л1 и Л2
Ступень селективности чаще всего принимается равной 0,5 с при использовании электромеханических устройств защиты и 0,3 с при использовании микропроцессорных устройств.
МТЗ с зависимой характеристикой времени срабатывания
МТЗ с зависимой характеристикой времени срабатывания выполняется на базе РТ-80(83,85), у которых ток уставки ( Iуст. ) регулируется ступенчато и время
замыкания контактов зависит от величины протекающего по реле тока. Чем
4
больше ток, тем быстрее срабатывает реле. Для расчёта времени действия защиты 1 (см. рис. 3.2) на границе зоны действия (точка К1) необходимо знать время действия защиты 2 при КЗ в точке К1, т.е. tсзК12 , тогда tсзК11 ≥ tсзК12 +∆t . Это соотношение выполняется во всём интервале действия РЗ2, когда РЗ1 выступает в роли резервной.
Рис. 3.2. Согласование МТЗ с зависимой выдержкой времени
Определение tсзК12 производится по расчётным кривым для реле РТ-80(83, 85).
Время действия защиты 1 должно быть большим времени действия защиты 2 на том участке сети, где возможна их совместная работа (на рис. 3.2 это линия
2).
Достоинством данного вида МТЗ является то, что большее значение Iкз
отключается с меньшей выдержкой времени, такая ситуация характерна для головных участков сети с односторонним питанием.
Недостаток заключается в том, что реле РТ-80(83, 85) более сложны конструктивно и более дорогостоящие по сравнению с реле РТ-40.
Ток срабатывания максимальной токовой защиты
Ток срабатывания максимальной токовой защиты ( Iсз ) – это минимальный ток в фазах линии, при котором приходит в действие пусковой орган защиты. Ток Iсз выбирается больше максимального рабочего тока защищаемой линии с учётом
5
необходимости возврата защиты после отключения КЗ защитой предыдущего участка сети ( Iсз должен быть меньше Iкз ).
Важным условием является обеспечение несрабатывания МТЗ при максимальных токах ( Imax нагр. ) и пусковых токов ( Iпуск. ) нагрузки. Для этого необходимо выполнение следующих условий:
1) Iсз > Imax нагр. – пусковые органы защит не должны приходить в действие
при максимальном рабочем токе нагрузки; 2) пусковые органы защиты, пришедшие в действие при внешнем КЗ,
должны вернуться в исходное состояние после его отключения и снижения до Imax нагр. . Для выполнения этого условия ток возврата защиты Iвз , – это наибольший первичный ток, при котором пусковой орган возвращаются в исходное состояние,
– должен удовлетворять требованию:
Iвз > kсзImax нагр. ,
где kсз ≥1,1÷1,3 – коэффициент самозапуска двигательной нагрузки, учитывает возрастание рабочего тока ( Imax нагр. ) за счёт одновременного пуска всех тех электродвигателей, которые затормозились при снижении напряжения во время КЗ.
Токи Iсз и Iвз связаны коэффициентом возврата kв :
kв = |
Iвз |
, |
(3.3) |
|
|||
|
Iсз |
|
|
где kв <1, для аналоговых МТЗ РТ-40, 80, 90 |
kв = 0,8 ÷0,85 , РТВ kв = 0,6 ÷0,7 ; |
||
для микропроцессорных защит kв = 0,935 ÷0,96 (в |
зависимости от типа МПС |
||
РЗиА). |
|
||
Следовательно, при выполнении условия 2 всегда выполняется условие 1, |
|||
поэтому выражение для определения Iсз можно записать следующим образом: |
|||
Iвз = kнkсзImax нагр. , |
(3.4) |
||
где kн – коэффициент надёжности, учитывает погрешность в определении Iвз (для МПС РЗиА: kн =1,1 для реле SEPAM, SPAC, SPAM; kн =1,2 – MICOM; kн =1,3 –
6
REF; для аналоговых электромеханических реле РТ-40, 80, 90 kн =1, 2 ÷1, 4 ).
I |
сз |
= |
Iвз |
= |
kн |
k |
сз |
I |
max нагр. |
. |
kв |
|
|||||||||
|
|
|
kв |
|
|
|||||
kн =1,1÷1, 2 и РТВ –
(3.5)
Зная величину Iсз , можно определить Iсp – ток срабатывания реле, как ток
Iсз , пересчитанный на вторичную обмотку ТТ: |
|
|||||
Iсp |
= |
Iсзkсх |
, |
(3.6) |
||
|
||||||
|
|
|
kТТ |
|
||
где kсх = |
|
|
Iреле |
– коэффициент схемы, зависящий от схемы соединения ТТ и |
||
|
|
|
||||
|
|
IТТ 2-йобм. |
|
|||
обмоток реле, и равный отношению тока в реле ко вторичному току ТТ, |
kсх = 3 |
|||||
при соединении вторичных обмоток ТТ треугольником и kсх =1 – при соединении обмоток звездой; kТТ – коэффициент трансформации ТТ. По рассчитанному значению Iсp определяют I – ток уставки. У части токовых реле I
регулируется плавно (реле РТ-40), у других – ступенчато (реле РТ-80), при этом округление Iсp до I производится в большую сторону.
Коэффициент чувствительности ( kч ) защиты характеризует отношение величины контролируемого параметра в режиме КЗ к величине порога срабатывания защиты, т.е. kч определяет, во сколько раз минимальный ток КЗ
больше Iсз : |
|
|
||||
kч |
= |
|
Iкз(2) |
|
, |
(3.7) |
|
Iсз |
|||||
|
|
|
|
|
||
где kч ≥1,5 |
для основных защит, и Kч ≥1, 2 для резервной защиты. |
|
||||
В |
том |
случае, когда от отходящей линии подключено |
несколько |
|||
потребителей, которые получают питание через понижающие трансформаторы, то для расчёта Iсз встаёт задача определения максимального тока нагрузки в линии.
Так как на практике такие данные часто отсутствуют, ток нагрузки выбирают приближённо по сумме всех номинальных токов потребителей с учётом коэффициента загрузки ( kзагр ), при этом kзагр выбирается равным 1,4. Если линия
7
электропередач питает нефтепромысловую нагрузку, состоящую из КТП 6(10)/0,4 кВ, то расчёт предлагается выполнять по формуле:
kзагр ∑n Sтрi
Iраб.макс= |
i=1 |
(3.8) |
|
Uтр |
|||
3 |
|
где ∑n Sтр i − суммарная номинальная мощность всех КТП, кВА; Uтр – номинальное
i=1
напряжение высокой стороны КТП, кВ.
Согласование защит по чувствительности производится таким образом, чтобы предыдущая защита не срабатывала, если не работает последующая:
|
k |
н.с |
n |
N −n |
|
|
|
Iс.зпосл = |
|
∑Iс.зпред. макс i |
+ ∑I |
раб. макс j |
(3.9) |
||
kр |
|||||||
|
i=1 |
j=1 |
|
|
|||
где kн.с − коэффициент надёжности согласования. Значение данного коэффициента зависит от типа токовых реле и принимаются в пределах от 1,1 (при согласовании МПС РЗиА между собой и с реле РТ-40) и до 1,3÷1,4 (при согласовании МПС РЗиА с реле типа РТВ); kр − коэффициент токораспределения, который учитывается только при наличии нескольких источников питания, при
одном источнике питания равен 1; ∑n Iс.зпред. макс i − наибольшая из геометрических