Lekcija_No_3

=Iâîç.

ÊÂ. Iñð. - коэффициент возврата токовых реле

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

отключении к.з. в точке К1. До момента возникновения к.з. ток в линии (рис. 3-7) равен рабочему току Iраб. В течение отрезка времени t1-t0 по линии проходит ток к.з. Iк. После срабатывания защиты 2 и отключения повреждённой линии (в момент времени t1) ток в линии 3 уменьшается до величины Iзап. Этот ток Iзап. > Iраб. так как электродвигатели, получающие питание от подстанции 2 за время к.з. тормозятся, а после отключения к.з. происходит их самозапуск и они потребляют ток Iзап. больший рабочего Iраб.

Рис. 3 7. Выбор тока срабатывания МТЗ по условию возврата реле после отключения к.з.

Окончательное выражение для расчёта тока срабатывания МТЗ запишется в следующем виде:

• электромагнитных реле принимается равным 1,2-1,3;

• полупроводниковых реле – 1,15-1,2;

• индукционных реле – 1,5

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

трансформатора тока Kcx = Ip

ITT

Чувствительность МТЗ оценивается коэффициентом чувствительности Кч, равным отношению тока к.з. в минимальном режиме к току срабатывания защиты:

Чувствительность проверяется для двух режимов работы защиты – основного и режима резервирования.

Если МТЗ является основной защитой, то её чувствительность проверяется по к.з. в конце защищаемой линии. Значение Кч в этом случае:

Кч ≥ 1,5

Если МТЗ работает в качестве резервной защиты, то чувствительность проверяется по к.з. в конце резервируемой линии:

Кч ≥ 1,2

Для повышения чувствительности максимальной токовой защиты применяются схемы с пуском (с блокировкой) от реле минимального напряжения.

Такая защита называется максимальной токовой защитой с пуском (блокировкой) по напряжению (рис. 3-8).

Из схемы видно, что защита будет действовать на отключение только после срабатывания реле минимального напряжения.

Для обеспечения надёжной работы защиты при всех видах междуфазных и однофазных к.з. устанавливаются три реле минимального напряжения 1, включаемые на линейные напряжения сети и одно реле минимального напряжения 2 реагирующее на появление напряжения нулевой последовательности.

В сетях с изолированной нейтралью токовая часть схемы МТЗ с пуском по напряжению выполняется двухфазной. В части реле напряжения схема выполняется 3-х фазной для обеспечения надёжной работы при 2-х фазных к.з., а реле напряжения, реагирующее на нулевую последовательность, не устанавливается, так как защита должна действовать только при междуфазных к.з.

Рис.3 8 СхемаМТЗ с блокировкой минимального напряжения.

Ток срабатывания МТЗ с пуском по напряжению отстраивается не от максимального тока нагрузки линии, а от тока нормальной нагрузки Iн. норм, который обычно в 1,5÷2,0 раза меньше Iн. макс..

В результате этого чувствительность защиты при к.з. резко повышается.

Напряжение срабатывания защиты выбирается исходя из следующих условий:

− реле напряжения не должны срабатывать (замкнуть контакты) при минимальном значении рабочего напряжения:

Uñ.ç. < Uðàá.ìèí.

− реле напряжения должны возвращаться (разомкнуть контакты) после отключения к.з. и восстановления напряжения до уровня минимального рабочего:

Учитывая, что KB = Uâîç окончательная формула для расчёта напряжения

Uñ.ç.

срабатывания МТЗ с пуском по напряжению:

Напряжение Uраб.мин. обычно принимается на 5-10% ниже нормального значения.

Чувствительность проверяется по максимальному значению напряжения при к.з. в конце зоны действия защиты, при этом коэффициент чувствительности:

K÷. = Uñ.ç. ≥1,5

Uê.ìàêñ

Напряжение срабатывания реле максимального напряжения реагирующего на появление напряжения нулевой последовательности отстраивается от напряжения небаланса фильтра напряжений нулевой последовательности (обмотки разомкнутого треугольника ТН), т.е. Uс.р.>Uкб и обычно принимается равным 15-20% максимального напряжения на зажимах реле при однофазных к.з.

Выводы:

1.Принцип действия максимальной токовой защиты основан на фиксации увеличения тока при возникновении короткого замыкания или перегрузки.

2.Селективность обеспечивается введением выдержки времени на срабатывание.

3.МТЗ не отличается быстродействием, так как наибольшую выдержку времени имеют защиты головных (со стороны источника питания) участков сети, где быстрое отключение к.з. особенно важно с точки зрения надёжности электроснабжения потребителей.

4.В зависимости от типа используемых реле, МТЗ может иметь независимую от величины тока или зависимую характеристику выдержки времени.

5.Ток срабатывания МТЗ должен быть больше максимального рабочего тока нагрузки с учётом возврата пусковых органов защиты в исходное состояние после отключения внешнего к.з.

6.Чувствительность МТЗ оценивается коэффициентом чувствительности который для основных защит должен быть больше 1,5, для резервных – больше 1,2.

7.МТЗ отличается простотой, надёжностью и невысокой стоимостью.

8.МТЗ получила широкое распространение в радиальных сетях (с односторонним питанием) напряжением до 35 кВ.

Выводы:

1.Токовая отсечка является быстродействующей токовой защитой селективность действия которой обеспечивается выбором тока срабатывания, большим максимального тока внешнего к.з.

2.Токовые отсечки как самые простые и надёжные защиты могут использоваться в электрических сетях любой конфигурации с любым числом источников питания.

3.Основным достоинством токовой отсечки является быстрое отключение к.з., возникающих вблизи источника питания, т.е. повреждений сопровождающихся большими токами к.з.

4.Основным недостатков токовой отсечки является то, что она защищает только часть линии и не может быть использована в

качестве основной защиты.

1.5.Схемы соединений трансформаторов тока и цепей тока реле токовых

защит.

Для токовых защит используются схемы с ТТ, установленными во всех трёх фазах (трёхфазные) или в 2–х фазах (двухфазные), при этом вторичные обмотки ТТ могут соединяться в полную или неполную звезду, а также в полный или неполный треугольник.

Подключение пусковых реле тока к трансформаторам тока в схемах токовых защит может осуществляться по различным схемам:

−соединение ТТ и обмоток реле в полную звезду;

−соединение ТТ и обмоток реле в неполную звезду;

−соединение ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду;

−соединение двух ТТ и одного реле в схему на разность токов 2-х фаз;

−соединение ТТ в фильтр токов нулевой последовательности.

При анализе различных схем сначала определяются положительные направления действующих величин первичных токов ТТ при различных видах к.з., а затем определяются пути замыкания вторичных токов каждого ТТ. Результирующий ток в проводах и обмотках реле тока определяется геометрическим сложением или вычитанием соответствующих векторов фазных токов.

Для каждой схемы определяется отношение тока в реле Iр к току в фазе Iф, кооторое называется коэффициентом схемы:

Ê ñõ = Ið

Iô

Коэффициент схемы необходимо учитывать при расчёте уставок и оценке чувствительности токовой защиты.

Векторные диаграммы первичных токов при различных к.з. представлены на рис.

3-11.

Схема соединения ТТ и обмоток реле в полную звезду

При выполнении токовой защиты по схеме полной звезды (рис. 3-12, а) ТТ устанавливаются во всех фазах. Вторичные обмотки ТТ и обмотки реле соединяются в звезду, а их нулевые точки связываются нулевым проводом.

При нормальном нагрузочном режиме и в режиме 3-х фазного к.з. (рис. 3-11, а) во всех трёх реле проходят токи фаз:

соответственно в двух реле, подключенных к ТТ поврежденных фаз, а ток в неповрежденной фазе отсутствует.

Для случая 2-х фазного к.з. фаз В и С (рис. 3-11, б):

I&B + I&C =0 или I&B = −I&C

I&A =0.

Ток в нулевом проводе рассматриваемой схемы равен сумме токов повреждённых фаз, но так как последние равны и противоположны по фазе, то ток в нулевом проводе будет равен нулю:

I&í.ï. =I&â + I&c =0

т.е. реле, включенное в нулевой провод не будет реагировать на междуфазные к.з. Однако, из-за неидентичности характеристик и погрешностей ТТ сумма вторичных

токов при нагрузочном режиме и при 3-х и 2-х фазных к.з. отличается от нуля и в нулевом проводе проходит ток, называемый током небаланса:

Ií.ï. =Iíá

При 1 фазном к.з. первичный ток проходит только по поврежденной фазе, а соответствующий ему вторичный ток – через реле поврежденной фазы и реле включенное

соответственно в двух реле, а в нулевом проводе проходит ток равный геометрической сумме токов повреждённых фаз.

Для случая 2-х фазного к.з. фаз В и С на землю (рис. 3-11, г) первичные токи: I&B + I&C = 3I&0; I&A = 0 и соответствующие или вторичные токи: I&B + I&C =I&í.ï. = 3I&0 .

При двойном замыкании на землю в различных точках фаз С и В (рис. 3-11, д) на участке между точками замыкания на землю режим аналогичен 1ф. к.з. фазы В, а между источником питания и ближайшему к нему месту замыкания фазы С – соответствует режиму 2-х фазного к.з. фаз В и С.

Очевидно, что в режимах 1 фазных и 2-х фазных к.з. на землю в первичных токах к.з. появляются токи нулевой последовательности совпадающие по фазе, в нулевом проводе схемы полной звезды будет проходить утроенное значение этого тока I&í.ï. =3I&0

поэтому нулевой провод схемы полной звезды является фильтром токов нулевой последовательности.

Учитывая, что реле, установленные в фазах рассматриваемой схемы реагируют на все виды к.з., а реле в нулевом проводе - только на к.з. на землю схему соединения ТТ и

обмоток реле в полную звезду применяют в токовых защитах, действующих при всех видах к.з.

Ток в реле во всех режимах равен току в фазе, поэтому Êñõ =1.

Рис. 3 11. Векторные диаграммы токов

а) при 3 х фазном к.з.;

б) при 2 х фазном к.з.;

Схема соединения ТТ и обмоток реле в неполную звезду

ТТ устанавливаются в двух фазах (обычно А и С), вторичные обмотки и обмотки реле соединяются аналогично схемы полной звезды. В реле проходят токи соответствующих фаз:

I&α = I&A и I&C = I&C

nT nT

В обратном проводе проходит ток равный геометрической сумме токов фаз:

I&î.í = −(I&α + I&C)

Фактически ток в обратном проводе соответствует току фазы В отсутствующей во вторичной цепи.

При нормальном нагрузочном режиме и в режиме 3-х фазного к.з. токи проходят в обоих реле и в обратном проводе.

При 2-х фазном к.з. токи появляются в одном (при к.з. между фазами А-В и В-С) или двух реле (при к.з. А-С) в зависимости от того, какие фазы замкнулись.

Ток в обратном проводе при к.з. между фазами А-С, в которых установлены трансформаторы тока, будет равен нулю т.к. I&C = −I&α , а при к.з. между фазами А-В и В-

С будет соответственно равен I&î.í. (к.з. А-В) и I&î.í. = −I&C (к.з. В-С).

При 1 фазных к.з. фаз А или С, в которых установлены ТТ появляется ток в одном реле (в фазе А или С) и в обратном проводе. При 1 фазном к.з. фазы В, в которой ТТ не установлен, токи в схеме неполной звезды не появляются, т.е. схема неполной звезды реагирует не на все случаи однофазных к.з.

Учитывая вышеизложенное схему соединения ТТ и обмоток реле в неполную

звезду применяют только для токовых защит, действующих при междуфазных к.з.

Коэффициент схемы Êñõ =1.

Схема соединения ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду

ТТ устанавливаются во всех фазах, их вторичные обмотки соединяются последовательно разноимёнными выводами образуя полный треугольник (рис. 3-12, в), а реле соединённые в звезду, подключаются к вершинам этого треугольника.

В каждом реле проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз:

При симметричной нагрузке и в режиме 3-х фазного к.з. в реле рассматриваемой

схемы проходят линейные токи, в 3 раз больше фазных токов и сдвинутые относительно последних по фазе на угол 300 (что видно из векторной диаграммы на рис. 3-12, в).

В таблице 3 – приведены значения токов в фазах и реле схемы треугольника при всех возможных видах междуфазных и однофазных к.з. в предположении, что коэффициент трансформации ТТ равен единице (nT =1).

Очевидно, что в схеме соединения ТТ в полный треугольник:

−токи в реле появляются при всех видах к.з.;

−отношение тока в реле к фазному току зависит от вида к.з.;

−токи нулевой последовательности не выходят за пределы треугольника, не имея пути для замыкания через обмотки реле (при 1 фазных к.з. в реле попадает только часть тока к.з. – только токи прямой и обратной последовательности).

Учитывая вышеизложенное схему соединения ТТ в треугольник применяют в основном для дифференциальных и дистанционных защит.

В рассматриваемой схеме ток в реле при 3-х фазных симметричных режимах в 3

раз больше тока в фазе, поэтому коэффициент схемы: Ê ñõ(3)= 3 .