3.3. Выбор параметров срабатывания максимальной токовой защиты

Ток срабатывания пусковых токовых реле МТЗ от междуфазных КЗ выбирается таким, чтобы обеспечить выполнение следующих условий:

• защита не должна приходить в действие при прохождении по защищаемому элементу максимального тока нагрузки;

• защита должна надежно действовать при КЗ на защищаемом элементе и иметь коэффициент чувствительности не менее 1,5;

• защита, как правило, должна действовать и при КЗ на смежном (резервируемом) элементе и иметь коэффициент чувствительности в конце этого элемента не менее 1,2.

При возникновении КЗ в точке К на линии W1 (рис.3.1) ток КЗ проходит от источника питания к месту КЗ как по поврежденной линии W1, так и по линиям W2 и W3. При этом придут в действие защита АК1, установленная на поврежденной линии W1, и защиты АК2 и АКЗ на линиях W2 и W3, поведение которых будем рассматривать.

После отключения поврежденной линии W1 защитой АК1 ток КЗ прекратится и по линиям W2 и W3 будет вновь проходить ток нагрузки, обусловленный токами нагрузки и ПС В и С. При этом новое значение максимального тока нагрузки может значительно превышать ток в доаварийном режиме за счет того, что при восстановлении напряжения после отключения КЗ происходит самозапуск электродвигателей, которые при этом потребляют повышенные (пусковые) токи. В этих условиях пусковые токовые реле защит АК2 и АКЗ, сработавшие в момент возникновения КЗ, должны вернуться в исходное положение до того, как истечет выдержка времени защит, что обеспечивается только в том случае, если ток возврата пусковых токовых реле будет больше максимального тока нагрузки послеаварийного режима. Увеличение тока нагрузки в результате самозапуска электродвигателей учитывается коэффициентом самозапуска .Таким образом, для выполнения первого условия необходимо, чтобы ток возврата защиты определялся по следующему выражению:

,

(3.1)

где - коэффициент отстройки, учитывающий неточность расчета, погрешность ТТ и погрешность защиты по току возврата, принимается больше единицы; - максимальный ток нагрузки линии в доаварийном режиме.

Известно, что ток возврата и ток срабатывания защиты связаны между собой коэффициентом возврата следующим образом:

.

Отсюда ток возврата защиты может быть выражен как

.

(3.2)

Подставив значение из выражения (3.2) в выражение (3.1), получим:

.

После преобразований получим окончательную формулу для расчета тока срабатывания пусковых токовых реле МТЗ:

,

где принимается равным ; составляет .

Вторичный ток срабатывания, т.е. уставка пусковых токовых реле, определяется по формуле

,

где - коэффициент трансформации ТТ; - коэффициент схемы, представляющий собой отношение тока в реле к току во вторичных обмотках ТТ и равный 1 для схем соединения ТТ в полную и неполную звезду и 1,73 ( ) для схемы соединения ТТ в треугольник.

Коэффициентом чувствительности называется отношение минимального тока КЗ к току срабатывания защиты

.

(3.3)

При этом коэффициент чувствительности, определяемый по формуле (3.3), должен быть не менее 1,5 для основного и не менее 1,2 для резервируемого элемента. Отметим, что определяется при двухфазном КЗ в минимальном режиме работы системы (источника питания), когда ее сопротивление максимально.

Выдержки времени МТЗ выбирают 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 (рис. 3.1) - с защит присоединений нагрузки Н. При этом выбирается защита присоединения с большей выдержкой времени . Для того чтобы при повреждении этого присоединения не отключилась ЛЭП W1, защита АК1 должна иметь выдержку времени большую, чем на величину, называемую ступенью селективности , т.е.

.

Выдержка времени защиты АК2 линии W2 должна быть больше выдержки времени защиты АК1 линии W1, т.е.

аналогично

.

Как правило, в инженерной практике принимают .

В разветвленной электрической сети для ЛЭП с односторонним питанием МТЗ от междуфазных КЗ выполняется многоступенчатой и обычно служит основной защитой от междуфазных КЗ. При этом уставки ступеней МТЗ от междуфазных КЗ согласуются по чувствительности и выдержкам времени с уставками аналогичных УРЗ, установленных на предыдущих участках электрической сети. Для ЛЭП с двухсторонним питанием МТЗ от междуфазных КЗ применяются, как правило, в качестве отсечки.

Аналогично выполняются и МТЗ от однофазных КЗ. Уставки чувствительных ступеней (третьей и четвертой) МТЗ от однофазных КЗ также согласуются по чувствительности и времени срабатывания с уставками аналогичных УРЗ. Кроме того, токовые реле чувствительных ступеней МТЗ от однофазных КЗ должны отстраиваться от токов небаланса, возникающих в нулевом нейтральном проводе ТТ при протекании больших токов КЗ. Чтобы исключить неселективное срабатывание МТЗ от однофазных КЗ под воздействием тока небаланса при междуфазных КЗ за пределами защищаемой ЛЭП, ток срабатывания УРЗ выбирается больше тока небаланса по следующему выражению:

,

Как правило, указанное соответствует условию отстройки от токов небаланса при КЗ между тремя фазами за трансформаторами и на стороне низшего напряжения автотрансформаторов подстанций данного и противоположного концов защищаемой ЛЭП. При этом принимается равным 1,25, а определяется по выражению

,

где - ток трехфазного КЗ; - коэффициент небаланса, зависящий от кратности тока КЗ по отношению к номинальному току ТТ, принимается равным 0,05 - при кратности тока КЗ до ; 0,1 - при больших кратностях. Кроме того, ток срабатывания чувствительных ступеней МТЗ от однофазных КЗ должен быть отстроен от броска намагничивающего тока при включении силовых трансформаторов и автотрансформаторов на холостой ход.