1.4. Третья ступень токовой защиты от междуфазных кз – максимальная токовая защита (мтз).

В ыбор выдержки времени. МТЗ может выполняться с независимой и с ограниченно зависимой характеристиками времени срабатывания. И в том, и в другом случае селективность защиты можно обеспечить, если время срабатывания защиты A1 (рис. 2. 5), которая расположена у источника питания, при КЗ в точке К₂ на смежном участке в зоне действия защиты А2 (линия БВ) больше максимальной выдержки времени защиты А2 на ступень селективности с.

Рис. 2.5.

Выбор выдержки времени МТЗ с независимой характеристикой.

Выдержки времени у МТЗ выбирают по ступенчатому принципу: начинают выбор с наиболее удаленного от источника питания элемента и по мере приближения к источнику питания увеличивают выдержку времени таким образом, что защита последующего участка имеет выдержку времени на ступень селективности больше, чем максимальная выдержка времени защиты предыдущего участка (рис. 2.6):

, , .

Рис. 2.6.

Выбор выдержки времени МТЗ с ограниченно зависимой характеристикой.

Для выполнения таких защит используют реле тока РТ–80.

Рис. 2.7. Характеристики индукционного реле РТ–80

t_с.р = f(k), где k – отношение тока в реле I_р к току срабатывания реле I_с.р.

Для характеристики реле справедливо следующее соотношение

А / Б = В / Г,

(2.5)

t_y – выдержка времени, которую необходимо установить на реле

t_x – время срабатывания реле

Из (2.5) при заданном t_у можно найти t_x

(2.6)

Также можно определить уставку, если известно время срабатывания t_x

(2.7)

Так как время срабатывания реле зависит от тока => согласование выдержек времени МТЗ с ограниченно зависимой характеристикой должно быть произведено для определения тока.

На рис. 2.8 показано изменение тока повреждения при перемещении точки КЗ от подстанции А к В (кривая 3) и построены характеристики 1, 2 защит А1 и А2 соответственно.

Рис. 2.8.

Из рис. 2.8 очевидно, что наибольший ток КЗ, а следовательно, и наибольший ток в реле защиты А1 и А2 при повреждении в зоне действия защиты А2 проходят при КЗ вблизи места установки защиты А2 (точка К₂), т. е. у шин подстанции Б. При удалении точки КЗ в направлении подстанции В ток повреждения уменьшается, а время срабатывания защит A1 и А2 увеличивается. Для двух реле одного типа с разными уставками времени разность выдержек времени при изменении тока не остается постоянной; она тем больше, чем меньше ток в реле. Поэтому необходимо, чтобы ус­ловие селективности выполнялось для тока КЗ в точке К₂.

Порядок согласования выдержек времени защит а1 и а2

1. Токи срабатывания защиты А1 – и А2 – и токи срабатывания их реле и известны.

2. Уставка времени срабатывания А2 – t_y2 задана, t_max и t_ymin известны.

3. Определяют токи в реле защиты А1 – I_p1 и защиты А2 – I_p2 при прохождении через место установки защит тока I⁽³⁾_{к. вн max} = .

4. Находят кратность k₂ = I_p2 / для реле защиты А2 и для этой кратности по граничным временным характеристикам реле находят t₁ и t₂ (рис. 2.7)

5. По выражению (2.6) определяют время срабатывания защиты А2 t_х2 при кратности k₂.

6. Находят кратность k₁ = I_p1 / для реле защиты А1 и соответственно t₁ и t₂. При этой кратности время срабатывания реле защиты А1 должно быть на ступень селективности больше времени t_x2, т.е. t_x1 = t_x2 + Δt.

7. Находят уставку времени срабатывания защиты А1 t_у1 по выражению (2.7).

Из графиков видно основное преимущество защиты с ограниченно зависимой характеристикой – отключение близких повреждений с малой выдержкой времени при обеспечении селективности в случаях КЗ на соседней линии. Достоинством является также отсутствие отдельных реле времени (что упрощает схему) и удобное согласование с пусковой характеристикой электродвигателей.

Наряду с этим она имеет существенные недостатки, которых нет у максимальной защиты с независимой характеристикой выдержки времени: большие выдержки времени не в максимальных режимах работы и при действии защиты в качестве резервной; зависимость уставки времени срабатывания от максимального тока КЗ, что требует изменять уставки с развитием системы электроснабжения и держать их все время под наблюдением.

Выбор тока срабатывания МТЗ.

1. Основным требованием при выборе тока срабатывания МТЗ является её несрабатывание на отключение при послеаварийных кратковременных перегрузках, которые могут происходить по разным причинам.

> I _{раб max} .

2. После отключения внешнего КЗ пусковые органы защиты должны вернуться в исходное состояние

> ,

где – коэффициент возврата реле;

I _вр – ток возврата реле;

I _ср – ток срабатывания реле.

3. При выборе тока срабатывания необходимо учесть увеличение тока при пуске двигателей:

>

где – коэффициент самозапуска, равный отношению пускового тока двигателя I _{пуск д} к его номинальному значению I _{ном д} .

Обычно значение k_cз находится в пределах (1- 4). Точное значение определяется расчетом или задается в качестве исходных данных.

4. Учитывая погрешности расчета, погрешности трансформаторов тока и реле, выражение для тока срабатывания защиты окончательно запишется в виде:

> .

где k_н – коэффициент надежности;

k_н = (1.15 … 1.3) - для полупроводниковых реле;

k_н = (1.2… 1.3) - для электромагнитных реле;

k_н = 1.5 - для индукционных реле.

Для того чтобы определить ток срабатывания реле, достаточно учесть коэффициент трансформации трансформаторов тока и схему соединения трансформаторов тока и реле:

=

где K_I – коэффициент трансформации трансформаторов тока;

k_сх –коэффициент схемы, равный отношению тока в реле к вторичному току трансформатора тока.

ВЫВОД. Селективность действия МТЗ достигается с помощью выдержки времени, а в токовых отсечках – соответствующим выбором тока срабатывания.