2.3.4 ТОКОВЫЕ ЗАЩИТЫ

МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА (МТЗ). СТУКТУРНАЯ СХЕМА. ВЫБОР ВРЕМНЕИ СРАБАТЫВНИЯ. СТУПЕНЬ СЕЛЕКТИВНОСТИ

МТЗ – служит для защиты от Кз линий и других КЗ в сетых с односторонним питанием.

Q – выключатель

ТА – трансформатор тока

КА – измерительный орган тока (реле тока)

DT – орган выдержки времени

Выбор времени срабатывания МТЗ производится, начиная с наиболее удаленного от сточника питания элемента СЭС, причем при всех токах меньших максимального тока КЗ должно выполняться условие

, (*)

где t_посл и t_пред – время срабатывания МТЗ последующоего и предыдущего участков сети, t – ступень селективности.

Ступень селективности определяестя по формуле

t = t_о.в1 + t_пред + t_посл + t_ин + t_зап ,

где t_о.в1 – время отключения выключателя предыдущего элемента;

t_пред и t_посл – погрешности реле времени соответствующих комплектов защиты;

t_ин – инерционная ошибка (для реле с вращающимися диском);

t_зап – время запаса.

СОГЛАСОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВРЕМЕНИ СРАБАТЫВАНИЯ МТЗ С ЗАВИСИМОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

1. С троят характеристику выдержек времени защиты В от тока t_пред (рисунок 6)

2. Определяют время срабатывания защиты В при максимальном значении тока КЗ проходящего через защиты А и В при повреждении в начале участка, защищаемого защитой В (точка К-1).

3. По условию (*) определяют t_посл при этом токе (точка а), по типовым характеристикам реле выбирают характеристику t_посл=₂(t), проходящего через эту точку.

ТОК СРАБАТЫВАНИЯ МТЗ , ОСНОВНЫЕ УСЛОВИЯ ВЫБОРА ТОКА СРАБАТЫВАНИЯ, КОЭФФИЦИЕ НТ САМОЗАПУСТКА НАГРУЗКИ

Ток срабатывания МТЗ выбирают так, чтобы при любом, в том числе кратковременном, увеличении тока, не связанном с повреждением защищиемой линии, МТЗ не срабатывала. Для этого должен выполнятся ряд условий:

1. МТЗ не должна срабатывать вследствии послеаварийной перегрузки, т.е.

где Котс – коэффициент отстройки;

Кв – коэффициент возврата реле;

Ксзп – коэффициент самозапуска нагрузки;

Iраб.макс - рабочий максимальный ток

Ксзп – принимается на основании опытных данных в зависимости от состава

электроприемников

2. МТЗ не должна срабатыать при подключении дополнительной нагрузки в результате АВР

Iс.з  Котс (Iраб.макс(н) + Ксзп Iраб.макс (д)),

где Iраб.макс(н) – максимальный рабочий ток при нормальной нагрузке;

Iраб.макс(д) – максимальный рабочий ток дополнительной нагрузки.

3) МТЗ не должна срабатывать при запуске двигателя с максимальным пусковым током в период максимума нагрузки

г де Ки – коэффициент использования;

- номинальный токдвигателя с максимальным пусковым током;

Кп – кратность пускового тока.

4) МТЗ не должна срабатывать от бросков тока намагничивания трансформаторов, получающих питание от защищаемой линии, если защита имеет ускорение при отключении выключателя

Iс.З  Котс Iном.Т коэфициент чувствительности мтз Коэфициент чувствительности мтз определяют по формуле

где К_сх⁽³⁾ – коэфициент схемы соединения ТТ и реле при работе в трехфазном

режиме;

К_сх^(к) – коэфициент схемы соединения ТТ и реле при «К»-ом виде КЗ;

I_к.мин^(к) - ток в месте установки защиты при металическом КЗ в конце защищаемой линии (или на выводах НН защищаемого трансформатора) при котором Кч получается минимальным.

Минимальная величина Кч в соответствии с ПУЭ должна быть около 1,5 при КЗ в зоне защиты и 1,2 при КЗ в зоне резервирования.

ТОКОВАЯ ОТСЕЧКА БЕЗ ВЫДЕРЖКИ ВРЕМЕНИ. ВЫБОР ТОКА СРАБАТЫВАНИЯ. МЕРТВАЯ ЗОНА

Токоваяч отсечка (ТО) является разновидностью токовой защиты, позволяющей обеспечить быстрое отключение КЗ

Ток срабатывания ТО без выдержки времени для линий и трансформаторов с односторонним питанием выбирается по 2-м услвиям

1. отстройка от внешних КЗ

І с.з = Котс Ік.вн.макс,

где Котс – коэфициент отстройки;

Ік.вн.макс – максимальный ток внешнего КЗ.

2. ТО не должна срабатывать от броска намагничивающих токов, получающих питание от защищаемой линии

Iс.з = К’отс  Іном.т

Как видно из рисунка 7 ТО защищает не всю линию. А ее части (Lо.т). Незащищенная ТО-й части линии называется мертвой зоной.

В зависимости от режима работы и вида КЗ защищаемая зона меняется.

КОЭФИЦИЕНТ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ТО ИСПОЛЬЗУЕМОЙ В КАЧЕСТВЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ

Если ТО применяется в качестве дополнительной защиты, то коэефициент чувствительности определяется по формуле

где К_сх⁽³⁾ – коэфициент схемы соединения ТТ и реле при работе в трехфазном

режиме;

К_сх^(к) – коэфициент схемы соединения ТТ и реле при «К»-ом виде КЗ;

I_к.нач^(к) - ток в при КЗ в начале защищаемой линии (Для линий при 3-х фазном КЗ в максимальном режиме, для трансформаторов – при 2-х фазном КЗ в минимальном режиме)

ПУЭ рекомендует наименьшую величину Кч около 1,2 для ТО линии и 2 для ТО трансформаторов.

Особенности то трансформаторов

1) ТО является смой простой быстродействующей защитой от повреждений в трансформаторе, но она реагирует только на большие токи повреждения и охватывает своей зоной действия лишь часть трансформатораю

2) Отсечка действует при витковый замыканиях на землю в обмотке, работающей на сеть с малым током замыкания на землю и является защитой от междуфазных и однофазных КЗ.

3) На трансформаторах, питающихся от сети с глухозаземленной нейтралью, отсечка устанавливается на трех фазах, а при питании от сети с изолированной нейтралью – на 2-х фазах.

4) В зону действия отсечки входят ошиновки., выводы и часть обмотки трансформатора со стороны, где установлена отсечка.

5) Поскольку отсечка является защитой от внутрених повреждений, она должна отключать трансформатор со всех сторон, имеющих источники питания.

ПРМЕНЕНИЕ ТО НА ЛИНИЯХ С ДВУХСТОРОННИМ ПИТАНИЕМ; ТОК СРАБАТЫВАНИЯ; ОТСТРОЙКА ОТ ТОКОВ КАЧАНИЙ

При применении ТО на линиях с двухсторонним питанием она устанавливается с обеих сторон защищаемой линии (защиты А и Б на рисунке 8).

Ток срабатывания защиты выбирают по двум условиям:

1. несрабатывание при внешних КЗ

І с.з = Котс Ік.вн.макс А,

І с.з = Котс Ік.вн.макс В

2. несрабатывание от токов качания

І с.з = Котс Ікач.макс ,

где Ікач.макс – максимаьный ток качания, который при условии, что ЭДС генераторов Е_А=Е_В=Е, определяется по формуле:

где Х_ГА,Х_ГВ –сверхпереходные сопротивления генераторов;

Хс – сумма сопротивлений всех остальных элементов, влюченными между шинами генераторов А и В.

ПРИМЕНЕНИЕ ТО НА БЛОКАХ «ЛИНИЯ-ТРАНСФОРМАТОР» В КАЧЕСТВЕ ОСНОВНОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИИ; ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФИЦИЕНТА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

При схеме работы линии с блоком трансформатора (рисунок 9) отсечку отстраивают от тока КЗ при Кз за трансформатором (точка К-1)

Чтобы проверить возможность применения ТО для линии в качесте основной защиты необходимо проверить оэфициент чувствительности как для МТЗ

где I_к-2.мин⁽²⁾ – ток 2-х фзного КЗ в точке К-2 приминимальном режиме.

При этом минимальная величина Кч в соответствии с ПУЭ должна быть около

1,5, а при наличии резервной защиты (например,МТЗ), допускается минимальное

значение Кч около 1,3.

ТО С ВЫДЕРЖКОЙ ВРЕМЕНИ

Токовая отсечка с выдержкой времени (ТОВ) применяется для защиты всей

линии с минимальным временем действия.

Зона и время действия согласуется с зоной и временем действия ТО так, чтобы

была обеспечена селективность.

Время срабатывания ТОВ защиты А:

t _{с.з А} ^ТОВ= t _{с.з В} ^ТО + t ,

где t – ступень селективности.

І _{с.з А}^ТОВ = К _{отс *} І _{с.з В}^ТО

Трехступенчатая токовая защита ,

структурная схема , диаграмма работы

Трехступенчатая токовая защита состоит из токовой отсечки ( первая ступень ) , токовой отсечки с выдержкой времени ( вторая ступень ) и максимальной токовой защиты ( третья ступень )

Q – выключатель;

TA – трансформатор тока;

KA1 – измерительный орган тока ТО;

KA2 , DT1 - измерительный орган тока и орган выдержки времени ТОВ;

KA3 , DT2 - измерительный орган тока и орган выдержки времени МТЗ;

DW – логический элемент “ или “ .

Общая оценка токовых защит