7 Контрольні запитання

1. Принцип дії і основні складові частини реле РТ-80.

2. Переваги та недоліки реле РТ-80 у порівнянні з реле РТ-40, РТМ, РТВ.

3. Які захисти можна виконати на базі реле РТ-80.

4. Що таке коефіцієнт повернення реле?

5. Яку перевагу дало одночасне використання індукційного та електромагнітного принципу для реле типу РТ-80?

6. Чому реле РТ-80 має обмежено залежну часову характеристику ?

7. Яким чином регулюється уставка відсічки реле РТ-80?

8. Яким чином регулюється витримка часу на реле РТ-80?

9. Яке значення коефіцієнта повернення припустимі для індукційного елемента?

10. Чому схеми захисту на базі реле РТ-80 не потребують проміжних на вказівних реле?

11. Поясніть принцип дії перемикаючого контакту реле РТ-80?

12. Як потрібно встановити гвинт відсічки, якщо вона не використовується?

Лабораторна робота №8 максимальний струмовий захист із незалежною витримкою часу та струмова відсічка

1 Мета роботи

Ознайомитися із влаштуванням захистів, розрахунком уставок і регулюванням реле на обрану уставку, перевіркою дії захистів лінії й трансформатора на відключення.

2 Програма роботи

2.1 Ознайомиться з моделлю релейних захистів лінії та трансформатора і накреслити схему експлуатаційної установки.

2.2 Розрахувати струми уставок захистів лінії та трансформатора.

2.3 Настроїти захисти на струми уставок.

2.4 Перевірити роботу й оцінити дію захистів.

2.5 Зібрати схему МСЗ із блокуванням по мінімальній напрузі.

2.6 Перевірити роботу та оцінити дію МСЗ із блокуванням по мінімальній напрузі.

2.7 Підготувати таблицю експериментальних даних

3 Теоретичні відомості

Для захисту розімкнутих сільських електричних мереж від короткого замикання використовують максимальний струмовий захист (МСЗ) та струмову відсічку (СВ). Спрацьовують вони при збільшенні струму понад задане значення. Відрізняються вони тим, що МСЗ діє з витримкою часу, а СВ – без витримки часу (миттєво). Якщо обидва пристрої використовують для захисту однієї і тієї ж ділянки лінії, то струм спрацювання реле відсічки вибирають значно більшим, ніж струм спрацювання реле МСЗ.

В радіальних мережах з одностороннім живленням селективність МСЗ забезпечується вибором відповідних витримок часу, які збільшуються у напрямку від споживачів до джерела живлення (рисунок 8.1).

Рисунок 8.1 – Узгодження характеристик МСЗ із незалежною витримкою часу

Різниця у витримці часу має бути не меншою від заданої, яка називається ступенем витримки часу t. Якщо для захисту використовують електромагнітні реле (наприклад, РТ-40), то витримка часу створюється за допомогою реле часу і не залежить від струму короткого замикання. Ступінь витримки часу при цьому беруть t = 0,4...0,6 с.

При використанні індукційних струмових реле (наприклад, РТ-80) витримка часу забезпечується лише струмовими реле і залежить від струму короткого замикання. При залежних характеристиках можна забезпечити узгодження захисту різних зон без значного збільшення витримки часу на перших ділянках, ввівши більші ступені витримки часу t = 0,6...0,8 с. Вибірковість захисту можна також забезпечити відповідним підбором струмів спрацювання реле.

Отже, в радіальній мережі захист найбільш віддаленої від джерела живлення лінії має найменший струм спрацювання і найменшу витримку часу. Захист кожної наступної ділянки має витримку часу, більшу від попереднього захисту.

Струм спрацювання захисту вибирають більшим від максимального робочого струму в місці встановлення захисту. При цьому захист часто чутливий і до коротких замикань на попередніх ділянках.

Параметрами спрацювання МСЗ захисту є струм спрацювання І_с.з. і витримка часу t_сз. спрацювання захисту.

Струм спрацювання МСЗ, тобто мінімальний струм у фазах лінії, при якому захист спрацьовує, вибирають з урахуванням необхідності повернення захисту після вимикання короткого замикання захистом попередньої ділянки мережі і коефіцієнта самозапуску електродвигунів. Якщо лінія обладнана пристроєм автоматичного повторного вмикання (АПВ), то після повторного вмикання лінії від АПВ електродвигуни, які загальмувались за час безструмової паузи, отримують по цій лінії живлення і самозапускаються; по лінії проходитиме великий струм пуску електродвигунів. МСЗ не повинен спрацьовувати в цих умовах. Струм спрацювання максимального струмового захисту визначають за умовою:

, (8.1)

де k_н – коефіцієнт надійності, приймається для реле типу РТ-85, РТ-40 k_н = 1,2; для реле РТВ – k_н = 1,3;

k_с.зап – коефіцієнт само запуску електродвигунів, для лінії сільськогосподарського призначення може бути прийнятий k_с.зап = 1,2…1,3;

k_п – коефіцієнт повернення реле, k_п = 0,8…0,85.

Якщо електричні мережі захищаються запобіжниками і максимальним струмовим захистом, то потрібно забезпечити узгодження їх характеристик. Максимальний струмовий захист лінії необхідно погоджувати із плавкою вставкою запобіжника найбільш потужної трансформаторної підстанції 10/0,4 кВ.

Селективність дії МСЗ лінії із незалежною витримкою часу із запобіжниками в зоні їх спільної дії забезпечується при умові:

(8.2)

де І_к – струм, при якому плавка вставка запобіжника найбільш потужної ТП 10/0,4 кВ згорає за 0,3 секунди, А.

Селективність дії МСЗ лінії із залежною витримкою часу із запобіжниками в зоні їх спільної дії забезпечується при умові:

(8.3)

де І_пл.(5) – струм, при якому плавка вставка запобіжника найбільш потужної ТП 10/0,4 кВ згорає за 5 секунд , А.

Струм спрацювання захисту (І_с.з.) є первинним струмом. Струм спрацювання реле (уставка) вимірювального органа визначається струмом спрацювання захисту, коефіцієнтом трансформації трансформатора струму, а також схемою приєднання реле до трансформатора струму:

Струм спрацювання реле захисту (МСЗ) визначається за формулою:

, (8.4)

де І_с.з..–струм спрацювання захисту отриманий за (1 або 2 (3)), А;

– коефіцієнт схеми;

– коефіцієнт трансформації трансформатора струму.

З урахуванням (1) струм спрацювання реле:

. (8.5)

Уставку струму спрацювання реле вибирають за умовою:

. (8.6)

Якщо І_с.р. більше максимального струму уставки реле І_у.р. (наприклад, для реле РТ-85 – 10 (5) А), то рекомендується збільшити к_тс (на один, два ступеня) і повторити перевірку струму спрацювання.

В схемах РЗ, оперативні кола яких живляться безпосередньо від ТС для вибору струму уставки додається умова надійного спрацювання електромагніту привода вимикача зі струмом спрацювання 5А:

. (8.7)

Струм первинного кола спрацювання захисту (уточнене значення):

. (8.8)

Вибраний захист перевіряють на чутливість до струму к.з. в кінці зони захисту. Для цього визначають коефіцієнт чутливості захисту:

, (8.9)

де І _к.min – мінімальний струм к.з. (для мережі із ізольованою нейтраллю – струм двополюсного к.з. в кінці ділянки лінії, що захищається), А.

В основній зоні дії захисту . Якщо МСЗ виконує функції резервного захисту, тоді

Другим основним параметром МСЗ є витримка часу захисту. Для захистів із незалежною видержкою часу витримка визначається за виразом:

, (8.10)

де t_n, t_n-1 – витримка часу, відповідно, наступного і попереднього захисту, с.

Ступінь витримки часу для захистів із незалежною видержкою часу t = 0,4...0,6 с. Для захистів із залежною витримкою часу t = 0,6 с – для реле РТ-80 та t = 0,7 с для реле РТВ.

Вибір та узгодження часу спрацювання МСЗ із різнотипними характеристиками доцільно виконувати шляхом побудови карти селективності.

Оцінка ефективності МСЗ. При односторонньому живленні лінії МСЗ забезпечує необхідну селективність. Захист не є швидкодіючим, так як вводяться витримки часу для забезпечення умови селективності. Найбільшу витримку часу повинен мати захист в зоні найбільших струмів к.з. Чутливість МСЗ в деяких випадках може бути недостатньою.

МСЗ є простим за виконанням, надійний, має низьку вартість і зручний в експлуатації. МСЗ широко використовують в сільських радіальних лініях напругою 10 кВ із одностороннім живленням в якості основного захисту.

Для прискорення дії захисту ліній МСЗ можна доповнити струмовою відсічкою, яку використовують для негайного (без витримки часу) відключення пошкодженої ділянки лінії при короткому замиканні. Селективність струмової відсічки забезпечується уставками по струму.

Струм спрацьовування відсічки ПЛ –10 кВ вибирається за умовами:

– Струм спрацьовування СВ повинен бути більшим ніж максимальний струм к.з. у точці підключення найближчого трансформатора 10/0,4 кВ:

, (8.11)

де І_к,мах – максимальний струм к.з. (трифазного к.з. ) у точці підключення найближчого трансформатора 10/0,4 кВ, А;

k_н – коефіцієнт надійності (для реле РТ– 40 k_н = 1,2…1,3; для реле РТ– 80 і РТМ k_н = 1,5…1,6).

– Для відстроювання СВ від кидків намагнічуючих струмів споживчих трансформаторів 10/0,4 кВ необхідно задовольнити умову:

, (8.12)

де  S_н.тр – сумарна потужність ТП 10/0,4 кВ, що живляться від лінії, кВА

Струм спрацювання реле відсічки визначається за формулою:

(8.13)

де І _с.в. – найбільше із значень, отримане за виразами (8.11) та (8.12).

Вибирають уставку струму спрацювання реле:

. (8.14)

Струм спрацювання захисту (уточнений первинний струм відсічки):

. (8.15)

Для реле типу РТ–80, яке поєднує МСЗ і СВ находять кратність відсічки:

(8.16)

де І_у.р. – струм уставки МСЗ реле РТ – 80, А.

Кратність відсічки для даного типу реле не повинна перевищувати 8 (обумовлено конструкцією реле – 2,4,6,8)

Коефіцієнт чутливості відсічки:

(8.17)

де – струм к.з. в місці встановлення захисту (для ПЛ триполюсний струм к.з. ), А;

– коефіцієнт схеми (мінімальне значення).

Згідно із ПУЭ, для додаткових захистів повітряних ліній k_Ч ≥ 1,2.

Застосування СВ доцільне, якщо зона її дії охоплює не менше 10...15,% довжини лінії, що захищається. Струмова відсічка, як правило, не захищає всю довжину лінії і тому не може бути її основним захистом.

В окремих випадках, коли захищається лінія, що живить тупикову підстанцію, використовують так звану неселективну струмову відсічку, яка може бути чутливою при короткому замиканні в будь-якій точці лінії.

Перевагами СВ є її швидка дія (0,05...0,1с), простота схеми, невелика вартість, можливість застосування в мережах різної конфігурації, в тому числі і з кількома джерелами живлення; недолік – обмеженість зони дії.