Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
РЗиА ЭС / Раздел 3. Максимальные токовые защиты.pdf
Скачиваний:
212
Добавлен:
13.03.2016
Размер:
363.15 Кб
Скачать

Содержание Раздела 3

 

Максимальные токовые защиты....................................................................................

2

Расчёт параметров МТЗ...............................................................................................

2

МТЗ с независимой характеристикой времени срабатывания............................

4

МТЗ с зависимой характеристикой времени срабатывания................................

4

Ток срабатывания максимальной токовой защиты...............................................

5

МТЗ с блокировкой по минимальному напряжению ...........................................

8

Направленные МТЗ..................................................................................................

9

Токовые отсечки............................................................................................................

12

ТО мгновенного действия .....................................................................................

12

ТО с выдержкой времени ......................................................................................

14

Защита линий 6-35 кВ с помощью трёхступенчатой токовой защиты....................

15

1

Раздел 3. Максимальные токовые защиты

Максимальные токовые защиты

Принцип действия максимально токовых защит (МТЗ) основан на том, что при возникновении КЗ ток увеличивается и начинает превышать ток нагрузочного режима. Селективность действия при этом достигается выбором выдержек времени.

Впределах каждого элемента МТЗ устанавливается как можно ближе к источнику питания.

Схемы МТЗ классифицируются по ряду признаков:

1) способу питания оперативных цепей (на постоянном или переменном

токе);

2) способу воздействия на привод выключателя – прямого или косвенного действия;

3) характеру зависимости выдержки времени от тока – защиты с независимой и зависимой выдержкой времени;

4) способу соединения обмоток ТА и обмоток реле; 5) назначению – защиты от КЗ и защиты от перегрузок током.

Вкачестве пусковых органов МТЗ используют токовые реле.

Расчёт параметров МТЗ

Максимальная токовая защита линий получила наибольшее распространение в радиальных сетях с одним источником питания. Селективность максимальной токовой защиты обеспечивается соответствующим выбором тока и времени срабатывания. В радиальной сети с односторонним питанием защиты устанавливаются на каждой линии. Защита наиболее удалённой от источника питания линии имеет наименьший ток срабатывания и наименьшую выдержку времени. Защита каждой последующей линии имеет выдержку времени больше выдержки времени предыдущей защиты.

2

Iс.з

Ток срабатывания защиты выбирается больше максимального рабочего тока защищаемой линии. При этом защита обычно чувствительна к коротким замыканиям на предыдущих участках сети.

Параметрами срабатывания максимальной токовой защиты являются ток

и время tс.з срабатывания защиты.

Время срабатывания (выдержка времени) защиты i-й линии в общем случае

выбирается на ступень селективности t

больше наибольшей выдержки времени

tс.з(i1)max предыдущих защит

 

 

 

tс.зi = tс.з (i1)max

+∆t.

 

 

(3.1)

Ступень селективности t состоит из составляющих

 

t =t0в (i1) +tпогрi

+tпогр (i1)

+tи +tзап,

 

(3.2)

где t0в (i1)

время

отключения

(i 1) -го выключателя (при

отсутствии

паспортных данных принимают tоткл = 0,06 с); tпогрi – отрицательная

(в сторону

уменьшения tс.з ) погрешность i-й защиты; tпогр (i1) – положительная (в сторону увеличения tс.з ) погрешность (i 1) -й защиты; tи – время инерции i-й защиты (в

некоторых источниках обозначается как время возврата защиты, принимается равным 0,05 с); tзап – время запаса надёжного срабатывания реле (ориентировочно tзап = 0,1 с). Погрешность срабатывания цифровых реле по времени не превышает

2% от значения уставки.

В зависимости от используемых аппаратов (выключателей и реле), t может иметь различные значения. При использовании вторичных реле косвенного действия t не превышает 0,2-0,6 с. При использовании менее точных реле прямого действия t может достигать 0,8-1 с.

Максимальная токовая защита может иметь независимую от тока, а, следовательно, и от места КЗ выдержку времени или зависимую от тока КЗ характеристику выдержки времени. Наличие зависимой от тока характеристики выдержки времени принципиально позволяет ускорить отключение больших токов КЗ.

3

Различают МТЗ с независимой и зависимой характеристиками времени срабатывания.

МТЗ с независимой характеристикой времени срабатывания

МТЗ с независимой характеристикой времени срабатывания выполняется на базе реле РТ-40, у которого ток уставки ( Iуст. ) регулируется плавно и время

замыкания не зависит от величины тока.

Селективность действия данного вида МТЗ достигается выбором выдержек времени согласно описанному правилу по выражениям (3.1) и (3.2). Согласование времени срабатывания МТЗ рассмотрим на примере, изображённом на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Согласование времени МТЗ линий Л1 и Л2

Ступень селективности чаще всего принимается равной 0,5 с при использовании электромеханических устройств защиты и 0,3 с при использовании микропроцессорных устройств.

МТЗ с зависимой характеристикой времени срабатывания

МТЗ с зависимой характеристикой времени срабатывания выполняется на базе РТ-80(83,85), у которых ток уставки ( Iуст. ) регулируется ступенчато и время

замыкания контактов зависит от величины протекающего по реле тока. Чем

4

больше ток, тем быстрее срабатывает реле. Для расчёта времени действия защиты 1 (см. рис. 3.2) на границе зоны действия (точка К1) необходимо знать время действия защиты 2 при КЗ в точке К1, т.е. tсзК12 , тогда tсзК11 tсзК12 +∆t . Это соотношение выполняется во всём интервале действия РЗ2, когда РЗ1 выступает в роли резервной.

Рис. 3.2. Согласование МТЗ с зависимой выдержкой времени

Определение tсзК12 производится по расчётным кривым для реле РТ-80(83, 85).

Время действия защиты 1 должно быть большим времени действия защиты 2 на том участке сети, где возможна их совместная работа (на рис. 3.2 это линия

2).

Достоинством данного вида МТЗ является то, что большее значение Iкз

отключается с меньшей выдержкой времени, такая ситуация характерна для головных участков сети с односторонним питанием.

Недостаток заключается в том, что реле РТ-80(83, 85) более сложны конструктивно и более дорогостоящие по сравнению с реле РТ-40.

Ток срабатывания максимальной токовой защиты

Ток срабатывания максимальной токовой защиты ( Iсз ) – это минимальный ток в фазах линии, при котором приходит в действие пусковой орган защиты. Ток Iсз выбирается больше максимального рабочего тока защищаемой линии с учётом

5

необходимости возврата защиты после отключения КЗ защитой предыдущего участка сети ( Iсз должен быть меньше Iкз ).

Важным условием является обеспечение несрабатывания МТЗ при максимальных токах ( Imax нагр. ) и пусковых токов ( Iпуск. ) нагрузки. Для этого необходимо выполнение следующих условий:

1) Iсз > Imax нагр. – пусковые органы защит не должны приходить в действие

при максимальном рабочем токе нагрузки; 2) пусковые органы защиты, пришедшие в действие при внешнем КЗ,

должны вернуться в исходное состояние после его отключения и снижения до Imax нагр. . Для выполнения этого условия ток возврата защиты Iвз , – это наибольший первичный ток, при котором пусковой орган возвращаются в исходное состояние,

– должен удовлетворять требованию:

Iвз > kсзImax нагр. ,

где kсз 1,1÷1,3 – коэффициент самозапуска двигательной нагрузки, учитывает возрастание рабочего тока ( Imax нагр. ) за счёт одновременного пуска всех тех электродвигателей, которые затормозились при снижении напряжения во время КЗ.

Токи Iсз и Iвз связаны коэффициентом возврата kв :

kв =

Iвз

,

(3.3)

 

 

Iсз

 

где kв <1, для аналоговых МТЗ РТ-40, 80, 90

kв = 0,8 ÷0,85 , РТВ kв = 0,6 ÷0,7 ;

для микропроцессорных защит kв = 0,935 ÷0,96

зависимости от типа МПС

РЗиА).

 

Следовательно, при выполнении условия 2 всегда выполняется условие 1,

поэтому выражение для определения Iсз можно записать следующим образом:

Iвз = kнkсзImax нагр. ,

(3.4)

где kн – коэффициент надёжности, учитывает погрешность в определении Iвз (для МПС РЗиА: kн =1,1 для реле SEPAM, SPAC, SPAM; kн =1,2 – MICOM; kн =1,3

6

уст.
уст.
уст.

REF; для аналоговых электромеханических реле РТ-40, 80, 90 kн =1, 2 ÷1, 4 ).

I

сз

=

Iвз

=

kн

k

сз

I

max нагр.

.

kв

 

 

 

 

kв

 

 

kн =1,1÷1, 2 и РТВ –

(3.5)

Зная величину Iсз , можно определить Iсp – ток срабатывания реле, как ток

Iсз , пересчитанный на вторичную обмотку ТТ:

 

Iсp

=

Iсзkсх

,

(3.6)

 

 

 

 

kТТ

 

где kсх =

 

 

Iреле

– коэффициент схемы, зависящий от схемы соединения ТТ и

 

 

 

 

 

IТТ 2-йобм.

 

обмоток реле, и равный отношению тока в реле ко вторичному току ТТ,

kсх = 3

при соединении вторичных обмоток ТТ треугольником и kсх =1 – при соединении обмоток звездой; kТТ – коэффициент трансформации ТТ. По рассчитанному значению Iсp определяют I – ток уставки. У части токовых реле I

регулируется плавно (реле РТ-40), у других – ступенчато (реле РТ-80), при этом округление Iсp до I производится в большую сторону.

Коэффициент чувствительности ( kч ) защиты характеризует отношение величины контролируемого параметра в режиме КЗ к величине порога срабатывания защиты, т.е. kч определяет, во сколько раз минимальный ток КЗ

больше Iсз :

 

 

kч

=

 

Iкз(2)

 

,

(3.7)

 

Iсз

 

 

 

 

 

где kч 1,5

для основных защит, и Kч 1, 2 для резервной защиты.

 

В

том

случае, когда от отходящей линии подключено

несколько

потребителей, которые получают питание через понижающие трансформаторы, то для расчёта Iсз встаёт задача определения максимального тока нагрузки в линии.

Так как на практике такие данные часто отсутствуют, ток нагрузки выбирают приближённо по сумме всех номинальных токов потребителей с учётом коэффициента загрузки ( kзагр ), при этом kзагр выбирается равным 1,4. Если линия

7

8
Imax нагр.
Iкз min
В том случае, когда незначительно отличается по величине от , kч имеет низкое значение. В таком случае используют МТЗ с блокировкой по минимальному напряжению.
i=1
сумм токов срабатывания максимальных токовых защит параллельно работающих
предыдущих элементов n; Nn Iраб. макс j − геометрическая сумма максимальных
j=1
значений рабочих токов всех предыдущих элементов (N), за исключением тех, с защитами которых производится согласование (n). При примерно однородной нагрузке допустимо арифметическое сложение вместо геометрической суммы, что создаст некоторый расчётный запас.
МТЗ с блокировкой по минимальному напряжению

электропередач питает нефтепромысловую нагрузку, состоящую из КТП 6(10)/0,4 кВ, то расчёт предлагается выполнять по формуле:

kзагр n Sтрi

Iраб.макс=

i=1

(3.8)

Uтр

3

 

где n Sтр i − суммарная номинальная мощность всех КТП, кВА; Uтр – номинальное

i=1

напряжение высокой стороны КТП, кВ.

Согласование защит по чувствительности производится таким образом, чтобы предыдущая защита не срабатывала, если не работает последующая:

 

k

н.с

n

N n

 

 

Iс.зпосл =

 

Iс.зпред. макс i

+ I

раб. макс j

(3.9)

kр

 

i=1

j=1

 

 

где kн.с − коэффициент надёжности согласования. Значение данного коэффициента зависит от типа токовых реле и принимаются в пределах от 1,1 (при согласовании МПС РЗиА между собой и с реле РТ-40) и до 1,3÷1,4 (при согласовании МПС РЗиА с реле типа РТВ); kр − коэффициент токораспределения, который учитывается только при наличии нескольких источников питания, при

одном источнике питания равен 1; n Iс.зпред. макс i − наибольшая из геометрических