Максимально токовая защита (мтз)
Максима́льная то́ковая защи́та (МТЗ)— вид релейной защиты, действие которой связано с увеличением силы тока в защищаемой цепи при возникновении короткого замыкания на участке данной цепи. Данный вид защиты применяется практически повсеместно и является наиболее распространённым в электрических сетях.
Принцип действия
Принцип действия МТЗ аналогичен принципу действия токовой отсечки. В случае повышения силы тока в защищаемой сети защита начинает свою работу. Однако, если токовая отсечка действует мгновенно, то максимальная токовая защита даёт сигнал на отключение только по истечении определённого промежутка времени, называемого выдержкой времени. Выдержка времени зависит от того, где располагается защищаемый участок. Наименьшая выдержка времени устанавливается на наиболее удалённом от источника участке. МТЗ соседнего (более близкого к источнику энергии) участка действует с большей выдержкой времени, отличающейся на величину, называемую ступенью селективности. Ступень селективности определяется временем действия защиты. В случае короткого замыкания на участке срабатывает его защита. Если по каким-то причинам защита не сработала, то через определённое время (равное ступени селективности) после начала короткого замыкания сработает МТЗ более близкого к источнику участка и отключит как повреждённый, так и свой участок. По этой причине важно, чтобы ступень селективности была больше времени срабатывания защиты, иначе защита смежного участка отключит как повреждённый, так и рабочий участок до того, как собственная защита повреждённого участка успеет сработать. Однако важно так же сделать ступень селективности достаточно небольшой, чтобы защита успела сработать до того, как ток короткого замыкания нанесёт серьёзный ущерб электрической сети.
Реализация
Реализуется МТЗ, как правило, с помощью реле тока. Реле тока могут быть как мгновенного действия, так и срабатывающие с выдержкой времени, определяемой величиной тока, в этом случае для обеспечения необходимой выдержки времени дополнительно используют реле времени. В современных схемах релейной защиты и автоматики чаще всего используются микропроцессорные блоки защиты, которые сочетают в себе свойства этих реле.
Расчет уставок
По первому условию МТЗ, пришедшая в действие при КЗ в сети (вне защищаемой ЛЭП), должна надежно возвращаться в исходное состояние после отключения КЗ при наличии в защищаемой ЛЭП тока нагрузки IH мах.
Для обеспечения возврата МТ3 ее ток возврата Iвоз должен быть больше максимального тока нагрузки Iнmах, проходящего по ЛЭП
Iвоз > Iн max
Iвоз = Kотс*Iн max (1)
где K0ТС - коэффициент отстройки, учитывающий погрешность
токового реле МТЗ; 1нтах в общем случае равен ксзп1ртах. Подставив это значение в (1) вместо IН mах в , найдем
Iвоз
кОТСксзп1р
max
(2)
Учитывая, что соотношение 1В03/1С-3 определяется кв, подставляем в это соотношение 1В03 из (2). Зная значение кв для рассматриваемых реле, находим первичный ток срабатывания, обеспечивающий возврат МТЗ при IH тах по первому условию:
По второму условию ИО тока, находящиеся в состоянии недействия МТЗ, не должны срабатывать при появлении IHmax:
Ic.з > Iнmax (3)
Вторичный ток срабатывания реле Iср находится с учетом коэффициента трансформации ТТ и схемы включения реле, характеризуемой коэффициентом схемы ксх :
(4)
Для
схемы соединения в звезду (полную и
неполную)
kcx
=
1. При включении реле на разность токов
двух фаз
ксх
=
В целях уменьшения IСз для повышения чувствительности МТЗ при КЗ стремятся применять токовые реле с высоким кв.
Значения ксзп принимаются равными 3-6 для нагрузки с преобладанием электродвигателей; 1,5-2 - при малом удельном значении электродвигателей. Когда электродвигатели составляют почти 100% нагрузки, ток самозапуска можно рассчитывать как трехфазное КЗ за сопротивлением полностью заторможенных электродвигателей.
Выбрав ток срабатывания МТЗ, следует проверить согласование ее по чувствительности с МТЗ следующего смежного
участка радиальной сети. В общем случае МТЗ n, ближе расположенная к источнику питания, должна быть грубее, чем МТЗ n + 1, расположенная дальше.
Для этого необходимо выполнить условие
где K0ТС - коэффициент отстройки, учитывающий погрешность реле по току срабатывания, равный 1,1-1,5.
Поскольку IС з выбирается по току нагрузки, то практически условие согласования чувствительности смежных МТЗ всегда выполняется, так как чем ближе ЛЭП (и МТЗ) к источнику питания, тем больше ее нагрузка, а следовательно, и ток IС 3.
Чувствительность МТЗ оценивается коэффициентом чувствительности
К ч= kmin/Iсз
Коэффициент чувствительности для защищаемой ЛЭП считается допустимым, если кч > 1,5, при КЗ на резервируемом участке допускается
кч > 1,2.
выдержки времени защиты
Ступень времени. Для обеспечения селективности выдержки времени МТЗ выбираются по ступенчатому принципу. Разница между временем действия МТЗ двух смежных участков называется ступенью времени или ступенью селективности:
Δt = tA - tB.
Ступень Δt должна быть такой, чтобы при КЗ на каком-нибудь участке сети (например, на МТЗ соседнего участка) не успевала сработать.
Чтобы МТЗ ЛЭПЛ не сработала при КЗ на предыдущем участке, она должна иметь выдержку времени, большую времени отключения на
где tзв ~ выдержка времени МТЗ В; tn в - положительная погрешность в сторону замедления реле времени МТЗ В; tBв - время отключения выключателя W с момента подачи импульса в катушку отключения до разрыва тока КЗ контактами выключателя. Приняв запас t3an и учтя, что МТЗ А может из-за погрешности реле времени снизить выдержку времени на величину tn А (отрицательная погрешность), получим
Отсюда минимальная ступень времени
Рис. 3.2.1 Функциональная схема МТЗ и схема оперативных цепей РЗ
Максимальная токовая защита
Фi
Ip, t
Iс.р, Iв.р, tc.p
Ip>Iс.р.
Отключение выключателя
Обнуление ОВ
Ip<Iв.р.
Сброс и остановка ОВ
Пуск ОВ
t>tс.р.
да
да
да
нет
нет
нет
Рис.3. 2.2 Алгоритм МТЗ