-
Схемы соединения тт.
Для токовых защит используются схемы с ТТ, установленными во всех трёх фазах (трёхфазные) или в двух фазах (двухфазные). При этом вторичные обмотки ТТ могут соединяться в полную или неполную звезду, а также в полный или неполный треугольник.
Подключение пусковых реле тока к трансформаторам тока в схемах токовых защит может осуществляться по различным схемам:
-
соединение ТТ и обмоток реле в полную звезду;
-
соединение ТТ и обмоток реле в неполную звезду;
-
соединение ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду;
-
соединение двух ТТ и одного реле в схему на разность токов 2-х фаз;
-
соединение ТТ в фильтр токов нулевой последовательности.
|
соединение ТТ и обмоток реле в полную звезду;
|
|
|
|
|
|
Поведение и работа реле в каждой из этих схем зависят от характера распределения токов в ее вторичных цепях в нормальных и аварийных условиях. При анализе различных схем сначала определяются положительные направления действующих величин первичных токов ТТ при различных видах к.з., а затем определяются пути замыкания вторичных токов каждого ТТ. Результирующий ток в проводах и обмотках реле тока определяется геометрическим сложением или вычитанием соответствующих векторов фазных токов.
Для каждой схемы определяется отношение тока в реле Iр к току в фазе Iф, которое называется коэффициентом схемы:
;
Коэффициент схемы необходимо учитывать при расчёте уставок и оценке чувствительности токовой защиты.
-
Ступенчатые токовые защиты (Принцип действия. Состав. Назначение отдельных ступеней).
Сочетанием ТО и МТЗ можно обеспечить надёжную защиту линии на всём её протяжении. Такая защита называется токовой защитой со ступенчатой характеристикой выдержки времени.
Токовая защита со ступенчатой выдержкой времени срабатывания может выполняться 2-х или 3-х ступенчатой. В 2-х ступенчатой защите в качестве первой ступени используется ТО, а в качестве второй – МТЗ. В 3-х ступенчатой защите первая ступень представляет собой мгновенную ТО, вторая ступень – ТО с выдержкой времени, а третья – МТЗ.
Первая ступень защиты обеспечивает отключение к.з. сопровождающихся большими токами к.з. в начале линии. Вторая ступень предназначена для отключения поврежденной линии при возникновении к.з. вне зоны первой ступени, а третья ступень выполняет функции дальнего резервирования.
На рис. 3-14 изображена радиальная сеть
с односторонним питание защиты которой
осуществляются 3-х ступенчатыми токовыми
защитами (участки А-Б и Б-В).
Рис.3-14.
Выбор тока и времени срабатывания 3-х
ступенчатых токовых защит.
-
Мтз (назначение, чувствительность, селективность).
В качестве реле, реагирующих на возрастание тока, используются максимальные токовые реле.
Максимальные токовые защиты являются основным видом защит для радиальных сетей с односторонним питанием и устанавливаются в начале каждой линии со стороны источника питания. При таком расположении защит каждая линия имеет самостоятельную защиту, отключающую линию в случае повреждения на ней или на шинах питающиеся от неё подстанции. Селективность МТЗ обеспечивается соответствующим выбором тока и времени срабатывания. Защита наиболее удалённая от источника питания имеет наименьший ток срабатывания и наименьшую выдержку времени. Защита каждой последующей линии имеет большую выдержку времени чем выдержка времени предыдущей защиты.
При к.з. в какой-либо точке сети, например, в точке К1 (рис. 3-6), ток к.з. проходит по всем участкам сети между источником питания и местом повреждения, в результате чего приходят в действие (запускаются) защиты 2 и 3. Однако, по условию обеспечения селективности на отключение, должна подействовать только защита 2, установленная на поврежденной линии.
Рис. 3-6 Время срабатывания МТЗ с независимыми (а) и (б) с зависимыми характеристиками выдержек времени в радиальной сети.
Основными параметрами срабатывания МТЗ являются: ток срабатывания (Iс.з.) и время срабатывания (tс.з.) защиты.
Время срабатывания (выдержка времени) МТЗ в общем случае выбирается на ступень селективности (t) больше наибольшей выдержки времени предыдущей защиты (рис. 3-6, а):
(3-6)
tс.з.3 = tс.з.2 + t
Обычно в расчетах ступень селективности принимается равной 0,5с.
МТЗ в зависимости от типа используемых реле может иметь независимую от величины тока (следовательно, независимую от места к.з.) характеристику выдержки времени (рис. 3-6, а) или зависимую от тока характеристику выдержки времени (рис. 3-6, б). Наличие зависимой от тока выдержки времени принципиально позволяет ускорить отключение больших токов к.з.
МТЗ с независимой выдержкой времени реализуются на реле тока типа РТ‑40 и реле времени, а с зависимой выдержкой времени – на комбинированных реле тока и времени РТ‑80.
Ток срабатывания защиты
Минимальный ток, при котором защита срабатывает называется током срабатывания максимальной токовой защиты.
Ток срабатывания МТЗ выбирается большим максимального рабочего тока защищаемой линии (максимального тока нагрузки) с учетом необходимости возврата защиты после отключения к.з. защитой предыдущего участка сети.
Для решения этой задачи необходимо выполнить следующие условия:
-
Ток срабатывания защиты должен быть больше максимального рабочего тока нагрузки:
Iс.з. > Iраб.макс (3-7)
|
где: |
|
|
|
||
|
Iс.з. |
- |
ток срабатывания; |
|||
|
Iраб.макс |
- |
максимальный рабочий ток нагрузки. |
|||
-
После отключения внешнего к.з. пусковые органы защиты должны вернуться в исходное состояние:
(3-8)
|
где: |
|
|
|
|
|
|
- |
коэффициент возврата токовых реле |
||
-
При выборе тока срабатывания необходимо учесть увеличение тока при пуске двигателей:
(3-9)
|
где: |
|
|
|
|
|
Кс.зап. |
|
коэффициент самозапуска, равный отношению пускового тока двигателя Iпуск к его номинальному значению Iном.д. |
||
Обычно значение Кс.зап. находится в пределах от 1,2 до 4.
Окончательное выражение для расчёта тока срабатывания МТЗ запишется в следующем виде:
(3-10)
|
где: |
|
|
|
||
|
Кн |
- |
коэффициент надёжности, который для: электромагнитных реле принимается равным 1,2-1,3; полупроводниковых реле – 1,15-1,2; индукционных реле – 1,5 |
|||
Для того чтобы определить ток срабатывания токовых реле, достаточно учесть коэффициент трансформации трансформаторов тока и схему соединения трансформаторов тока и реле:
(3-11)
|
где: |
|
|
|
||
|
nTT |
- |
коэффициент трансформации трансформаторов тока; |
|||
|
Ксх |
- |
коэффициент
схемы, равный отношению тока в реле к
вторичному току трансформатора тока
|
|||
Чувствительность МТЗ оценивается коэффициентом чувствительности Кч, равным отношению тока к.з. в минимальном режиме к току срабатывания защиты:
(3-12)
|
где: |
|
|
|
|
|
|
- |
минимальное значение тока 2‑х фазного к.з. |
||
Чувствительность проверяется для двух режимов работы защиты – основного и режима резервирования.
Если МТЗ является основной защитой, то её чувствительность проверяется по к.з. в конце защищаемой линии. Значение Кч в этом случае:
Кч 1,5
Если МТЗ работает в качестве резервной защиты, то чувствительность проверяется по к.з. в конце резервируемой линии:
Кч 1,2
Выводы:
-
Принцип действия максимальной токовой защиты основан на фиксации увеличения тока при возникновении короткого замыкания или перегрузки.
-
Селективность обеспечивается введением выдержки времени на срабатывание.
-
МТЗ не отличается быстродействием, так как наибольшую выдержку времени имеют защиты головных (со стороны источника питания) участков сети, где быстрое отключение к.з. особенно важно с точки зрения надёжности электроснабжения потребителей.
-
В зависимости от типа используемых реле, МТЗ может иметь независимую от величины тока или зависимую характеристику выдержки времени.
-
Ток срабатывания МТЗ должен быть больше максимального рабочего тока нагрузки с учётом возврата пусковых органов защиты в исходное состояние после отключения внешнего к.з.
-
Чувствительность МТЗ оценивается коэффициентом чувствительности который для основных защит должен быть больше 1,5, для резервных – больше 1,2.
-
МТЗ отличается простотой, надёжностью и невысокой стоимостью.
-
МТЗ получила широкое распространение в радиальных сетях (с односторонним питанием) напряжением до 35 кВ.