[38] Принцип действия и назначение мтз. Выбор уставок.

Назначением релейной защиты распределительных сетей, является по возможности скорейшее отключение поврежденного элемента или участка энергосистемы от ее неповрежденных сетей. Если повреждение не грозит немедленным разрушением защищаемого объекта, не нарушает непрерывность электроснабжения и не представляет угрозу по условиям техники безопасности, то устройства защиты могут действовать не на отключение, а на сигнал, предупреждающий персонал о неисправности.

Устройства защиты должны действовать на сигнал или отключение в случае ненормальных режимов работы сети, если такие режимы могут представлять опасность для оборудования.

Схема защиты приведена ниже. При возникновении короткого замыкания на защищаемой линии защита приходит в действие- срабатывает одно или несколько (в зависимости от вида к.з.) реле тока КА, замыкая цепь катушки реле времени КТ. Реле времени КТ обеспечивает селективность действия релейной защиты. Это достигается тем, что наименьшую выдержку времени имеют защиты наиболее удаленных от источника питания ли­ний, наибольшую - защиты линий, ближайших к источнику питания. Разницу в выдержках времени защит двух смежных линий называют ступенью выдержки времени и обозначают ∆t.

Контакты реле времени имеют относительно небольшую коммута­ционную способность, поэтому в выходную цепь защиты включается промежуточное реле K.L, работающее практически без замедления. При замыкании контактов реле K.L через последовательную обмотку ука­зательного реле КН и вспомогательные контакты выключателя SQ образуется замкнутая

Рис. 1. Схема защиты линии с односторонним питанием.

цепь на электромагнит отключения выключателя YAT, который, срабатывая, освобождает подвижную часть выключа­теля и выключатель отключается. Вспомогательные контакты выключа­теля разрывают выходную цепь защиты несколько ранее разрыва тока в силовой цепи (в процессе хода подвижной системы выключателя), тем самым, разгружая контакты промежуточного реле.

Защита характеризуется двумя параметрами — током срабатыва­ния и выдержкой времени. Различают ток срабатывания за­щиты Iсз — ток в первичной цепи, при котором защита приходит в действие, и ток срабатывания реле (уставка реле) Iср — ток в реле, при котором реле срабатывает. Ток срабатывания защиты должен быть больше максимального рабочего тока защищаемой линии

Iсз >I рабmах (1)

С другой стороны, для правильной работы защиты необходимо, чтобы так называемый ток возврата защиты или максималь­ный ток, при котором защита возвращается в первоначальное состоя­ние, был больше максимального тока послеаварийного режима Iпаmax, возникающего после отключения тока КЗ на смежной линии. С учетом самозапуска двигателей максимальный (начальный) ток послеаварийного режима может быть больше максимального рабочего тока. Возмож­ный характер изменения тока в линии при коротком замыкании в сети и осле отключения КЗ представлен на рис.2.Максимальное значение послеаварийного тока

где — коэффициент расчетного самозапуска электродвигателей на­грузки линии. Поэтому ток возврата защиты связан с максимальным рабочим током неравенством:

(2)

Рис. 2. Именение тока линии при КЗ в сети и после отключе­ния КЗ.

В зависимости от характера нагрузки линий (осветительная, сило­вая и т.п.) коэффициент изменяется в широких пределах (). Ток срабатывания защиты определяется по формуле:

(3),

а ток срабатывания реле:

,

где - коэффициент надежности (), - коэффициент схемы, учитывающий схему соединения трансформаторов тока и реле (при включении реле на фазные токи, при включении реле на разность токов двух фаз; — коэффициент трансформации тока, - коэффициент возврата.

;

Выдержку времени защиты подбирают по ступенчатому принципу,

исходя из того, что каждая последующая защита по направлению к ис­точнику питания должна иметь выдержку времени, превышающую вы­держку времени предшествующей защиты на ступень ∆t.

Выдержка времени каждой защиты не зависит от того, в каком месте линии возникло короткое замыкание, т. е. не зависит от значения тока в первичной цепи. Отсюда название защиты — максимальная то­ковая защита с независимой выдержкой времени. Минимальная ступень выдержки времени ∆t определяется параметрами защит и выключате­лей. Так, применительно к схеме, показанной на рис.1

(4)

где tycк2—возможное ускорение по различным причинам (несоответст­вие фактических и расчетных уставок реле, их параметров и т. п.) за­щиты АК2 (выключателя Q2); (зам3—возможное замедление по тем же причинам защиты АКЗ (выключателя Q3); <в з—полное время от­ключения выключателя Q3; tзап — время запаса.

У электромагнитных реле времени разброс выдержек времени (по­грешность) составляет ±(0,1—0,15) с. Полное время отключения раз­личных выключателей находится в пределах 0,04—0,2 с.

Принимая tзап=0,1 с, получаем:

∆t= (0,1—0,15) + (0,1—0,15) + +(0,04—0,2)4-0,1=0,34—0,6 с. В энергосистемах принимают ∆t=0,5—0,7 с.

Чувствительность защиты характеризуют коэффициентом чувстви­тельности:

(5)

где Iкmin — ток КЗ в конце защищаемой зоны в минимальном режиме работы энергосистемы, т. е. при возможном в условиях эксплуатации отключении некоторых источников, электрических линий и т. п. Со­гласно ПУЭ максимальная токовая защита должна быть чувствитель­ной к коротким замыканиям в защищаемой зоне и в конце смежной линии (резервирование действия защит). При этом с учетом сопротив­ления дуги в месте КЗ необходимо, чтобы выполнялось условие: при КЗ в защищаемой зоне , а при КЗ в конце смежной линии. Достоинством максимальной токовой защиты с независимой выдержкой времени является простота схемы и настройки. Недостатком являются значительные выдержки времени при отключении наиболее тяжелых и опасных КЗ вблизи источников.

Максимальная токовая защита с зависимой выдержкой времени.

Защита выполняется с помощью индукционных реле тока типа РТ-80, имеющих два органа — индукционный и электромагнитный. Ин­дукционный орган работает с выдержкой времени, зависящей от зна­чения проходящего через реле тока Iр, а электромагнитный орган (то­ковая отсечка) — без выдержки времени при достижении током опре­деленного значения. Схема защиты представлена на рис. 3.

Индукицонные реле выполняют функции как пусковых органов, так в органов, обеспечивающих селективность действия защиты. Поэтому

Рис. 3. Схема максимальной токовой защиты с зависимой выдерж­кой времени:

а — принципиальная; б — развернутая

в схеме отсутствует отдельное реле времени, имеющееся в схеме мак­симальной токовой защиты с независимой выдержкой времени. В ос­тальном действие защиты и назначение отдельных элементов такие же, как и у максимальной токовой защиты с независимой выдержкой вре­мени.

Ток срабатывания защиты определяется по (3); уставка реле меняется ступенями путем изменения числа витков его обмотки. Вы­держка времени защиты подбирается по ступенчатому принципу, при­чем согласование выдержек времени защит смежных линий произво­дят, исходя из тока КЗ в ближайшей к источнику точке, при КЗ в которой защиты работают одновременно.

Ступень выдержки времени максимальных токовых защит с зави­симой выдержкой времени принципиально должна быть больше сту­пени выдержки времени максимальных токовых

Рис. 11.5. Согласование выдер­жек времени максимальных то­ковых защит с зависимой вы­держкой времени.

защит с независимой выдержкой времени, что связано с большей погрешностью органа вы­держки времени и наличием инерционной погрешности индукционных реле; таким образом,

(6)

где tинерц—инерционная погрешность реле.

Обычно

Чувствительность защиты должна удовлетворять выражению (6).

По сравнению с максимальной токовой защитой с независимой вы­держкой времени данная защита имеет меньшее количество реле и принципиально меньшие выдержки времени вблизи источников, однако защита более сложна в настройке.