2. Основные соотношения между величинами тока короткого замыкания.

Связь между величиной ударного тока iy и начальным действующим значением периодической составляющей тока короткого замыкания Iп0 устанавливается из следующих соотношений:

1. А периодическая составляющая затухает по закону экспонентной кривой, определяемый уравнением:

г де — амплитудное (максимальное) значение апериодической составляющей; Та — постоянная времени затухания апериодической составляющей, определяемая соотношением между индуктивностью и активным сопротивлением гк цепи короткого замыкания:

У читывая, что при величина индуктивного сопротивления , откуда , получим, что

З десь - соответственно индуктивное и активное сопротивление цепи короткого замыкания;

2. Ударный ток, соответствующий времени 0,01 с, т. е. через полпериода после возникновения короткого замыкания:

г де - максимальное значение периодической составляющей

Следовательно, ударным коэффициентом ку учитывается (через постоянную времени затухания Tа) соотношение между активным и индуктивным сопротивлениями цепи короткого замыкания, что определяется местом короткого замыкания.

Е сли ЭДС источника неизменна (например, при питании от сети неограниченной мощности), то п ериодическая составляющая тока короткого замыкания будет неизменна:

Значение коэффициентов и в зависимости от меска короткого замыкания приведены в таблице:

3. Релейная защита максимального тока. Общие вопросы.

Релейная защита максимального тока, применяемая в сетях ВН предприятий, делится на защиту от токов к. з., защиту от длительных токовых перегрузок, токовую защиту от замыканий на землю.

Защита основывается на применении расцепителей максимального тока, встроенных в приводы выключателей напряжением до 20 кВ; электромеханических (электромагнитных, индукционных и др.) реле, а также электронных реле и комплектных электронных устройств . (включая микроэлектронные устройства).

Рисунок 6.4.6.- Устройство релейной защиты максимального тока (пример). 1 - защищаемая цепь ВН; 2 - измерительные преобразователи; 3 - узел регулирования уставок тока; 4 - узел блокировки; 5 - узел регулирования уставок выдержки времени; 6 - выход системы релейной защиты; 7 - аппарат включения привода выключателя; 8 - привод выключателя; 9 - выключатель ВН; 10 - вспомогательные контакты выключателя; 11 - сигнал о состоянии выключателя; 12 - к устройствам автоматического повторного включения (АПВ), автоматического включения резерва (АВР) и другим системам автоматики; 13 - питание к приводу выключателя; 14 - от других систем защиты и управления (в частности, от АПВ и АВР); 15 - подача команды на отключение других выключателей; 16 - подача сигнала о нарушениях режима, не требующих немедленного отключения защищаемой цепи; 17 - к другим системам релейной защиты и автоматики; 18 - от других органов и систем защиты (например, от защиты минимального напряжения); 19 - от системы АПВ.

Релейная защита максимального тока, действующая на какой-либо выключатель ВН, состоит из следующих основных частей (рисунок 6.4.6): комплекта измерительных преобразователей, узла регулирования уставок тока, узла блокировки, узла регулирования уставок выдержки времени и выхода.

Регулирование уставок тока и времени срабатывания может совмещаться в одном реле.

Комплект - измерительных преобразователей для релейной защиты максимального тока состоит из следующей аппаратуры:

трансформаторов тока или других измерительных преобразователей, связанных с фазными цепями ВН (рисунок 6.47, а-в);

трансформаторов тока нулевой последовательности (в сетях с малыми токами замыкания на землю, если в данной защищаемой цепи требуется защита от замыканий на землю (рисунок 6.4.7, г);

трансформаторов тока, включаемых в цепь заземления нейтрали силовых трансформаторов ((рисунок 6.4.7, д);

в случае применения электронных реле тока - промежуточных измерительных преобразователей с аналоговым выходом постоянного тока 0-5 или реже 0-20 мА (могут применяться и другие пределы);

промежуточные преобразователи подключаются к транс­форматорам тока или к другим первичным измерительным преобразователям; потребляемая мощность промежуточного преобразователя составляет обычно 0,2-0,5 В·А;

при применении микропроцессорных защитных устройств - промежуточных преобразователей с цифровым выходом.

Рисунок 6.4.7.- Схемы включения трансформаторов тока в системах релейной защиты максимального тока. а) - в сетях с большими токами замыкания на землю (с глухозаземленной нейтралью); б) - в сетях с малыми токами замыкания на землю; в - то же с включением трансформаторов тока на разность токов двух фаз; г) - трансформатор тока нулевой последовательности для защиты от замыканий на землю; д) - трансформатор тока в цепи заземления нейтрали защищаемого силового трансформатора.

Схема на рисунок 6.4.7, в позволяет по сравнению со схемой на рисунок 6.4.7, б сократить число реле и промежуточных преобразователей тока, но приводит к различной чувствительности защиты при различных двухфазных коротких замыканиях (результирующий вторичный ток при к.з. между фазами А и В или В и С в 2 раза меньше, чем в случае к.з. между фазами А и С).

В системе защиты максимального тока могут потребоваться уставка защиты от длительных перегрузок, уставка защиты от к. з. в основной и резервных зонах защиты, уставка токовой отсечки (ускоренной защиты от к. з. в основной зоне защиты), уставка защиты замыкания на землю.

Длительный ток перегрузки обычно имеет место одновременно во всех трех фазах защищаемой цепи. Поэтому для защиты от перегрузок достаточно предусмотреть только одно реле максимального тока, реагирующее на ток одной фазы защищаемой цепи. В зависимости от возможной перегрузки, а также от вида, назначения и ответственности защищаемой цепи, условий обслуживания и т. п.

Рисунок 6.4.8 - Характеристики срабатывания релейной защиты максимального тока. а) - защита от перегрузок и токов к. з. с зависимой от тока выдержкой времени без при­менения отсечки; б) - защита от перегрузок и токов к.з. с независимой от тока выдержкой времени без применения отсечки; в) - защита от токов к.з. с применением токовой отсечки; г) - защита от замыканий на землю без выдержки времени.

Рисунок 6.4.9. - Выбор выдержки времени защиты максимального тока, а) - схема двух последовательно включенных элементов сети 1 и 2; б) - характеристики срабатывания защиты максимального тока элементов 1 и 2.

Рисунок 6.4.10. - Схемы защиты максимального тока с применением встроенных в при­вод выключателя ВН расцепителей максимального тока. а) - без применения дополнительных аппаратов; б) - с дешунтированием расцепителя при помощи реле максимального тока; в) - то же с применением промежуточного быстронасыщающегося трансформатора тока; г) - с дешунтированием при помощи плавкого предохранителя; д) - с дешунтированием при помощи маломощного автоматического выключателя; Р - реле максимального тока.

То́ковая отсе́чка — вид релейной защиты, действие которой связано с повышением значения силы тока на защищаемом участке электрической сети.

Применение: Электрический ток, протекающий в электрической сети, вызывает нагрев её элементов. При проектировании все элементы электрической цепи выбирают так, чтобы они могли сколь угодно долго выдерживать действие тока в нормальном режиме. Однако, в случае короткого замыкания значение силы тока в сети значительно возрастает, что может привести к разрушениям элементов, возгораниям и другим серьёзным последствиям. Кроме того, с возрастанием силы тока увеличиваются электродинамические силы, воздействующие на элементы цепи, что так же может привести к их разрушениям. Изготовлять элементы электрических цепей такими, чтобы они могли долго выдерживать токи короткого замыкания, нецелесообразно с экономической точки зрения. Скорость, с которой возрастает значение электрического тока в повреждённой цепи, такова, что человек не может успеть среагировать должным образом и вмешаться. В связи с этим, практически повсеместно для защиты электрических сетей используется автоматическая защита от коротких замыканий. Одной из основных является токовая отсечка.

Принцип действия: Предохранитель с плавкой вставкой. Устройства данной защиты контролируют величину силы тока на защищаемом участке. В случае увеличения силы тока выше определённого значения защита срабатывает на отключение этого участка. Значение величины силы тока, при котором срабатывает защита, называется уставка. Уставку обычно выбирают таким образом, чтобы цепь обесточилась быстрее, чем в ней произойдут серьёзные разрушения. Реализуют токовую отсечку разными способами. Чаще всего для отключения применяют электромагнитные реле тока, в которых под воздействием электромагнитной силы замыкаются контакты, выдавая сигнал на отключение выключателя защищаемого элемента. По тому же принципу действуют различные автоматические выключатели. Температура, повышающаяся за счет электрического тока, является воздействующей величиной для других защитных электрических аппаратов: предохранителей. При достижении определённого значения температуры плавкая вставка в предохранителе разрушается, обрывая электрическую цепь.

Особенности: Величина электрического тока, протекающего через цепь во время короткого замыкания, зависит от того, в каком месте это замыкание произошло. Чем это место ближе к источнику тока, тем больше величина силы тока. Это свойство позволяет обеспечивать данной защитой требование селективности. Для того, чтобы защита срабатывала непосредственно на том участке, на котором она установлена, её уставку принимают большей, чем значение силы тока короткого замыкания вне защищаемого участка. В этом случае защита не сработает, если короткое замыкание произойдёт вне защищаемого участка. Благодаря этому, токовую отсечку называют защитой с абсолютной селективностью.

В отдельных случаях токовая отсечка может быть выполнена неселективной. В этом случае она защищает не отдельный участок линии, а всю линию целиком. Выполнение такой защиты оправдано тем, что сразу после её действия начинает работать устройство АПВ. Если АПВ оказывается неуспешным, то срабатывает дифференциальная защита шин.