Т.к. вектора Iр и Фт , а также Iн и Фн , совпадающие по направлению, то

электродинамический момент ( Mэ ) определяется по выражению:

M э = k1IpUp sin j ,	(3.15)
где j = α−ϕp .
Величина M э > 0 , если	sin(α−ϕp ) > 0, т.е. 0 <α<180D . И M э = 0 , если
180D < α <360D .
Максимальное значение Mэ	соответствует значению, при α−ϕp =90D . Угол

ϕм.ч – угол максимальной чувствительности. Наличие данного угла обусловлено следующей причиной: при КЗ угол ϕкз между Iкз и Uкз должен быть как можно ближе к ϕм.ч .

Недостаток направленных защит. Если КЗ возникает в месте установки МТЗ направленного действия, то M э = 0 , поскольку Uр = 0 . Реле направления мощности в данном случае не работает.

Токовые отсечки

Токовые отсечки (ТО) являются разновидностью токовой защиты. Используются в качестве первых ступеней токовых защит. Различают ТО без выдержки времени (мгновенного действия) и с выдержкой времени.

ТО мгновенного действия

Рис. 4.1. Принцип действия ТО без выдержки времени

12

Характер изменения Iкз в зависимости от lкз , где lкз – расстояние до точки КЗ, приведён на рис. 4.1.

Iкз(3) =

E

или Iкз(3)

=

E

.

(4.1)

3(x

+ x

)

3(x

+lx )

с

кз

с

0

Ток Iсз

выбирают таким образом, чтобы защита отключала КЗ на своей

линии и не отключала на соседней,

т.е.: Iсз

> Iкз.(Л1) ,

где Iкз.(Л1) – максимальное

значение Iкз при КЗ в начале следующей ЛЭП.

Iсз = kнIкз.(Л1) ,

(4.2)

где kн – коэффициент надёжности ( kн =1,2 ÷1,3

для реле РТ-40(ЭТ-520), в случае

защиты ЛЭП;

kн =1,3 ÷1, 4

для реле РТ-40(ЭТ-520), в случае защиты силовых

трансформаторов и двигательной нагрузки; kн =1,5 ÷1,6

для реле РТ80; kн =1,2 для

реле REF; для других МПС РЗиА kн =1,1÷1,15 ).

В расчётах всегда используют максимальное значение тока КЗ ( Iкз(3) ), т.к.

если расчёт будет произведён по меньшему значению тока КЗ (например, Iкз(2) ), то возможно неселективное действие ТО при КЗ на последующей линии.

Точка М, в которой Iсз = Iкз , делит линию Л1 на две части: где Iсз < Iкз – зона работы защиты и, где Iсз > Iкз – «мёртвая зона» и защита не работает. Наличие

«мёртвой зоны» является недостатком ТО. Величина такой зоны может быть определена следующим образом:

Iсз = Iкз ;							(4.3)
Icз =		E				;	(4.4)
	3(x		+ x )
		с		отс
xотс =		E	−xс ;				(4.5)
		3Icз
или
xотс.%	=	100	(	E		−xс) .	(4.6)
		x		3I	cз
		л

13

Допустимо применение ТО, если её зона охватывает более 20% от длины линии.

При расчете токовой отсечки ЛЭП, по которой питается несколько трансформаторов, чтобы обеспечить несрабатывание ТО при КЗ за каждым из трансформаторов нужно дополнительно проверить надёжность несрабатывания ТО от суммарного значения броска тока намагничивания всех трансформаторов, подключённых защищаемой ЛЭП. Условие отстройки ТО от бросков тока намагничивания трансформаторов имеет вид:

	Iсз = (3 ÷4)∑n			Iном. трi , ,		(4.7)
		i=1
	где Iном. трi =	∑n	Sном. трi			– сумма номинальных токов всех трансформаторов,
		i=1
		3Uном. ВН трi

которые могут одновременно включаться под напряжение по защищаемой линии.

ТО с выдержкой времени

Для защиты части линии, не попавшей в зону ТО, применяют ещё одну ТО с выдержкой времени, которая выступает в качестве второй зоны токовой защиты.

Рис. 4.2. График согласования ТО с выдержкой времени

14

Ток Iсз выбирают с учётом охвата всей защищаемой линии. Для этого ток срабатывания IсзII согласуют с током срабатывания мгновенной ТО следующей линии (Л2):

IсзЛI		2	= kнIкз(К2) ;			(4.8)
IсзЛII		1	= kнIсзЛI		2 = kнkнIкз(К2) ,	(4.9)
где kн =1,1÷1,2 .
tсзII	также согласуется с временем tсзЛI					2 :
tсзЛII	1		= tсзЛI	2 +∆t ,		(4.10)

где ∆t = 0,5 с.

График согласования приведён на рис. 4.2.

Схема ТО без выдержки времени аналогична схеме МТЗ без реле времени. Схема ТО с выдержкой времени такая, как и схема МТЗ.

Защита линий 6-35 кВ с помощью трёхступенчатой токовой защиты

В качестве защиты линий 6-35 кВ чаще всего используют трёхступенчатую токовую защиту. Схема реализации приведена на рис. 4.3.

а)

б)

Рис. 4.3. Трёхступенчатая токовая защита: а – упрощенная схема; б – временная характеристика

15

I-я ступень выполняется как ТО без выдержки времени. К ней относятся реле КА1 и КН1. Ток срабатывания реле:

IсзКА1 = kнIкз.ВН.max .			(4.11)
II-я ступень – ТО с выдержкой времени (реле КА2, КТ2 и КН2). Ток IсзКА2
согласуется с Iсз первых ступеней соседних ЛЭП. Время tсзКT2			больше, чем время
tсз мгновенных ступеней соседних ЛЭП.
III-я ступень – МТЗ (реле КА3, КТ3 и КН3).
IсзКА3 =	kнkсзIнагр.max	,	(4.12)
	kв

а время tсзКT3 согласуется с МТЗ соседних ЛЭП.

Алгоритм работы.

При КЗ в точке К1 работают все токовые реле КА1, КА2, КА3, но отключение происходит без выдержки времени, т.к. при замыкании контактов КА1 питание катушка KL получает мгновенно.

При КЗ в точке К2 реле КА1 не работает, т.к. Iсз.К2 < IсзКА1 . Работают реле КА2 и КА3, получают питание реле времени КТ2 и КТ3. Поскольку tКТ2 < tКТ3 , то сигнал на реле KL подаётся с реле КТ2.

При КЗ в точке К3 работает только реле КА3 и отключение КЗ производится с выдержкой времени третьей ступени.

16