15.3.2. Обратно-зависимые время-токовые характеристики устройств Sepam

Общий вид обратно-зависимой время-токовой характеристики с зависимой от тока выдержкой времени показан на рис. 15.18. Уставка срабатывания защиты по току имеет обозначение I_S. Тогда выдержка времени время срабатывания защиты t_S (t_С.П или t_С.З) задаётся при десятикратном значении тока 10∙I_S.

Рис. 15.20. Обратно-зависимая время-токовая характеристика с зависимой от тока выдержкой времени срабатывания

В общем виде в микропроцессорных устройствах защиты могут использоваться 16 зависимых время-токовых характеристик. В данном пособии рассмотрим три типа обратнозависимых время-токовых характеристик, используемых в устройствах защиты Sepam, которые соответствуют стандарту МЭК. Ещё один тип повторяет характеристику электромеханического (индукционного) реле RI (Швеция, фирма ASEA, 1900-е гг. – ему соответствует Российский аналог электромеханического реле РТ-80). Также рассмотрим характеристику с независимой выдержкой времени.

Время-токовые характеристик имеют следующее обозначение:

SIT – Standard inverse time – стандартная обратнозависимая выдержка времени.

VIT – Very inverse time – очень обратнозависимая выдержка времени.

EIT – Extremely inverse time – чрезвычайно обратнозависимая выдержка времени.

DT – Definite Time – независимая выдержка времени.

RI – curve – независимая выдержка времени.

Все пять типов характеристик показаны на рис. 15.21. Использование шкал графика в относительных единицах позволяет сопоставить по крутизне рассматриваемые характеристики.

Рис. 15.21. Типы время-токовых характеристик устройств защиты Sepam

15.3.3. Аналитический метод расчёта защитных время-токовых характеристик

В технических описаниях микропроцессорных защит, также как и в стандартах МЭК, IEEE, IAC время-токовые характеристики описываются аналитическими выражениями. Время-токовые характеристики разных типов имеют различную степень крутизны. Для семейства характеристик SEPAM по стандарту МЭК время срабатывания вычисляется по формуле

(15.1)

где I_* = I / I_S – относительное значение (кратность) какого-то расчетного тока к току уставки рассматриваемой защиты; α, β, k – постоянные коэффициенты аппроксимации, определяющие крутизну обратнозависимых время-токовых характеристик. Значения коэффициентов аппроксимации приведены в табл. 15.8.

Таблица 15.8

Характеристические кривые	k	α	β
Стандартная обратнозависимая выдержка времени SIT/А	0,14	0,02	2,97
Очень обратнозависимая выдержка времени VIT/В	13,5	1	1,5
Чрезвычайно обратнозависимая выдержка времени EIT/С	80	2	0,808

Коэффициент T позволяет выбрать кривую, проходящую через определенную точку (I_*, t_С.З) рассматриваемой характеристики. Значение Т равно времени срабатывания защиты t_С.З при расчетном токе, равном 10-кратному току уставки 10∙I_S, т.е. при I_* = 10∙I_S время срабатывания t_S = Т (см. рис. 15.18 и 15.19).

Для вычисления коэффициента Т используется выражение

(15.2)

Вместо коэффициента Т удобнее использовать так называемый «коэффициент усиления» T_MS, равный отношению Т/β. Тогда формулы (15.1) и (15.2) примут вид

	(15.3)
	(15.4)

На рис. 15.22 приведена одна из стандартных обратно-зависимая время-токовая характеристика типа SIT/A, соответствующая стандарту МЭК, при разных значениях «коэффициента усиления» T_MS.

Рис. 15.22. Стандартная обратно-зависимая время-токовая характеристики SIT/А, используемая в устройствах SEPAM, при разных значениях TMS

Специальная время-токовая характеристика типа RI математически выражается формулой

.

(15.5)

Если по каким-либо причинам не удается обеспечить селективность между нижестоящими и вышестоящими защитами, то можно воспользоваться персонализированной кривой отключения. Данная кривая строится поточечно (можно задавать любые точки), реализуя необходимую кривую, проходящую выше ВТХ нижестоящей защиты. Кривая строится с помощью программного обеспечения SFT 2841 (меню «Применение») и обеспечивает решение всех специальных задач по координации функций защит или при модернизации оборудования (рис. 15.23) [8]. Кривая может иметь от 2 до 30 точек.

Рис. 15.23. Построение персонализированной кривой отключения с помощью

программного обеспечения SFT 2841

Сравнительный анализ разных типов обратнозависимых время-токовых характеристик микропроцессорных защит и российских аналоговых реле PTB-I, II, III, PT-80, а также время-токовых характеристик российских плавких предохранителей типа ПКТ показал, что в большинстве случаев наиболее подходящей для России является «стандартная обратнозависимая» SIT характеристика. Однако может возникнуть необходимость использования и других типов характеристик. Это будет рассмотрено далее в примерах.

При использовании любых токовых защит с обратно-зависимыми время-токовыми характеристиками их согласование традиционно производится с помощью графиков селективности. Характеристики рассматриваемой и нижестоящей защит строят в осях координат «ток-время», причем ординаты представляют время, а абсциссы – ток, при этом, как правило, применяются логарифмические шкалы времени и тока. Кроме того, следует учесть, что в общем случае время-токовые характеристики нижестоящих защит должны быть приведены к напряжению в месте установки рассматриваемой защиты. Например, при расчетах защит силовых трансформаторов, устанавливаемых на стороне высшего напряжения, характеристики защит, установленных на стороне низшего напряжения (нижестоящих), должны быть приведены к высшему напряжению с использованием коэффициента трансформации К_ТН = (U_ВН / U_НН).

Заключение. Таким образом, время-токовая характеристика с зависимой от тока выдержкой времени определяется:

– ее типом (обратно зависимая выдержка времени SIT, очень обратно зависимая выдержка времени VIT, чрезвычайно обратно зависимая выдержка времени EIT );

– расчетной уставкой по току I_S,( I_С.О или I_С.МГН), которая соответствует вертикальной асимптоте кривой;

– расчетной уставкой по времени t_S, которая соответствует времени срабатывания при I = 10∙I_S.

Порядок расчета. Согласование характеристик зависимых ВТХ защит разных уровней начинается с определения расчетной точки вышестоящей защиты – обозначим её буквой N. В осях «ток – время» определяют координаты точки N – ток и время .

Примечание. Точка N может быть любой точкой рассчитываемой кривой (см. рис. 15.20) в пределах от 1,1 до 10∙I_S.

Расчеты начинают с рассмотрения наиболее пологой стандартной обратнозависимой время-токовой характеристики SIT. Для кривой, проходящей через точку N, вычисляется значение коэффициента

.

(15.6)

Зная коэффициент , рассчитывают несколько точек новой защитной характеристики (например, при кратности тока , равной 1,1; 2; 3; 6; 10)

.

(15.7)

Далее строится рассчитанная защитная характеристика и проверяется условия селективности этой характеристики с характеристиками нижестоящих защит. Если кривые не пересекаются, то это говорит о положительных результатах расчета. Если имеет место пересечение характеристик, то переходят к более крутой характеристике VIT и производят расчеты коэффициента и нескольких точек характеристики (см. примеры). Если построение характеристики VIT также показывает её пересечение с ВТХ нижестоящей защиты, то переходят к третьему типу кривой EIT. Если снова получается отрицательный результат, то строят персонализированную кривую отключения по таким точкам, которые обеспечивают селективность защит разных уровней.