где ∆t = tоткл. + tвозвр. + tпогр1 + tпогр2 + tзап. – ступень селективности; tоткл. – время отключения выключателя (при отсутствии паспортных данных принимают tоткл.=0,06 с); tвозвр. – время возврата защиты 0,05 c; tпогр1 – погрешность срабатывания по времени для предыдущей защиты; tпогр2 – погрешность срабатывания по времени для последующей защиты; tзап. – время запаса надёжности срабатывания реле (tзап.=0,1 с).

Рекомендуется выбирать ступень селективности по времени срабатывания для микропроцессорных реле 0,2÷0,4 с при согласовании МПС между собой и с электромеханическими реле.

Для защиты с независимыми характеристиками указанный расчёт относится к току срабатывания защит. Для защит с зависимой от тока характеристикой, это требование относится ко всем точкам характеристики.

Некоторые случаи согласования рассмотрены ниже.

Согласование защит с зависимыми характеристиками

Согласование защит с зависимыми характеристиками приведём на примере согласования с предохранителями, которые являются наиболее часто применяемыми устройствами для защиты трансформаторов напряжением 6-10 кВ. Иногда они применяются и на трансформаторах напряжением 35 кВ. Параметром предохранителя является номинальный ток его плавкой вставки: это ток, который предохранитель может выдержать длительно без перегорания.

Предохранители в состоянии самостоятельно погасить дугу короткого замыкания внутри патрона. Имеются предохранители, заполненные песком – кварцевые типа ПК и ПКИ 10, стреляющие предохранители – ПСН-10-35 кВ. Характеристики этих предохранителей широко представлены в справочной литературе.

Время перегорания предохранителя сильно зависит от тока. ГОСТом допускается отклонение характеристики по току на 20%. На характеристиках указано время плавления предохранителя, однако ток прекратится только после погасания дуги. Таким образом, к характеристике должно быть добавлено время

15

горения дуги. Время горения дуги зависит от тока. Ниже изображена характеристика предохранителя ПК-50:

Рис. 7.4. Характеристики горения предохранителя ПК-10 50 А

Таким образом, для согласования защиты с характеристикой предохранителя эту характеристику необходимо увеличить по току на 20%, а затем к ней добавить время горения дуги, составляющее в данном случае величину от 0,02 до 0,06 сек. Полученная характеристика и используется для согласования с ней предыдущей защиты.

Согласование характеристик независимой защиты и предохранителя также возможно, но ее ток срабатывания не менее чем в 10 раз должен превышать номинальный ток плавкой вставки предохранителя. Это без особых трудностей получается на городских кабельных линиях, но может не получиться на длинных ВЛ (например, распределительные сети нефтегазодобывающей отрасли).

Проверка обеспечения термической устойчивости линий

За время протекания тока короткого замыкания от начала КЗ до его отключения, неповреждённые провода нагреваются и при слишком длительном

16

протекании тока КЗ могут повредиться в другом месте, или даже на всем протяжении линии. Этого допустить нельзя и поэтому сечение проводов выбирается по току короткого замыкания и по времени действия релейной защиты.

Однако при расчёте уставок по времени защиты необходимо, хотя бы упрощённо проверять, допустимо ли выбранное при расчёте время действия защиты при существующем сечении проводов.

Минимальное сечение проводов должно составлять:

максимальном режиме в начале линии, А; С – постоянная провода – зависящая от конструкции линии, наличия оболочки, натяжения провода, условий теплоотдачи и.т.д. (для грубых расчётов можно принять C = 69,5 ); tоткл – корень квадратный из времени отключения короткого замыкания при данном токе.

выключателя.

При этом считается, что за время АПВ температура провода существенно не снизится и воздействие тока на нагрев провода суммируется.

Если при упрощённом расчёте окажется, что допустимое сечение превышает существующее, то необходимо использовать более точные методики расчёта термической устойчивости или принять меры по снижению выдержек времени защиты. Одним из возможных вариантов снижения выдержек времени является применение токовых отсечек.

17

Токовая отсечка

Токовая отсечка без выдержки времени (ТО). Выбор уставки ТО производят исходя из расчётных токов трёхфазного КЗ на наиболее удалённых от защиты присоединениях – линиях, трансформаторах, двигателях:

(7.8)

где kн − коэффициент надёжности ( kн =1,2 − для реле REF, для других микропроцессорных реле он может быть снижен до 1,1).

При расчёте токовой отсечки ЛЭП, от которой питается несколько трансформаторов, чтобы обеспечить несрабатывание ТО при КЗ за каждым из трансформаторов нужно дополнительно проверить надёжность несрабатывания ТО от суммарного значения броска тока намагничивания всех трансформаторов, подключённых защищаемой ЛЭП. Условие отстройки ТО от бросков тока намагничивания трансформаторов:

которые могут одновременно включаться под напряжение по защищаемой линии.

Рассмотрим более подробно методику расчёта уставки ТО для сетей с ответвлениями.

Токовая отсечка без выдержки времени отстраивается по току от коротких замыканий на смежных присоединениях: линиях, трансформаторах. Чувствительность отсечек проверяется по току короткого замыкания в месте установки защиты. Требуемый коэффициент чувствительности: 1,2.

На рис. 7.5 изображена схема, для которой выбираются уставки отсечки.

18

пятнадцатикратному номинальному току плавкой вставки ПК, время её перегорания менее 0,1 сек и это условие обеспечивается. Не менее такой величины должна быть выбрана уставка отсечки:

Ещё одним условием выбора токовой отсечки, является отстройка от суммарного броска тока намагничивания трансформаторов, подключённых к линии, при включении линии под напряжение при выдержке времени отсечки порядка 0,05 сек. ток срабатывания отсечки должен быть равен пяти суммарным номинальным токам:

Отсечка, выбранная таким образом, полностью линию не защищает и получается следующая характеристика (см. рис. 7.6).

Рис. 7.6. Согласование характеристик З1 и З2

Конец линии защищается защитой с выдержкой времени, эта выдержка времени может быть слишком большая, ток как это зона малых токов. Ситуацию улучшает применение трёхступенчатой защиты. Вводится промежуточная вторая ступень, которая согласовывается по току и по времени с токовой отсечкой защиты 1.

20