Лекция 5

5.1. Выбор тока срабатывания МТЗ

5.2. Чувствительность МТЗ

5.3. Выдержки времени защиты

5.3.1. Ступень времени

5.3.2. Выбор времени действия МТЗ

5.3.3. Согласование МТЗ с зависимыми характеристиками

5.1. Выбор тока срабатывания мтз

Исходным для выбора тока срабатывания МТЗ является требование, чтобы она надежно работала при повреждениях на защищаемом участке, но в то же время не действовала при максимальном рабочем токе нагрузки I_н mах и кратковременных перегрузках, вызванных пуском и самозапуском электродвигателей, а также нарушением нормального режима электрической сети.

Электродвигатели имеются в составе большей части электрических нагрузок. При понижении или исчезновении напряжения, вызванном КЗ либо кратковременным перерывом электроснабжения потребителей при действии АПВ или АВР, электромагнитный момент вращения электродвигателей уменьшается, и они начинают тормозиться. При этом наиболее важные для производства электродвигатели оказываются полностью или частично заторможенными, оставаясь подключенными к сети. При восстановлении напряжения они начинают разворачиваться (самозапускаются), потребляя из сети повышенные пусковые токи. Суммарный ток во время самозапуска может существенно превосходить суммарный максимальный рабочий ток нагрузки I_р mах установившегося режима.

Увеличение тока нагрузки из-за самозапуска электродвигателей принято оценивать коэффициентом самозапуска k_сзп, показывающим, во сколько раз возрастает ток I_р mах. Для отстройки МТЗ от I_н mах необходимо выполнить два условия.

По первому условию МТЗ, пришедшая в действие при КЗ в сети (вне защищаемой ЛЭП), должна надежно возвращаться в исходное состояние после отключения КЗ при наличии в защищаемой ЛЭП тока нагрузки I_н mах (рис.5.2, а). Так, например, при КЗ в точке К1 (рис.5.1) токовые реле МТЗ1 и МТЗ2 приходят в действие. После отключения действием МТЗ2 поврежденной ЛЭП W2 ток КЗ прекращается и в неповрежденной ЛЭП W1 остается ток I_н mах, питающий нагрузку Н_В. При этом ИО МТЗ1, пришедшие в действие при КЗ, должны возвратиться в исходное положение.

Для обеспечения возврата МТЗ1 (рис.5.1) ее ток возврата I_воз должен быть больше максимального тока нагрузки I_н mах. проходящего по ЛЭП W1 и ее МТЗ1 после отключения КЗ (I_воз > I_н mах):

(5.1)

где k_отс - коэффициент отстройки, учитывающий погрешность токового реле МТЗ; I_н mах в общем случае равен k_сзп I_р mах. Подставив это значение вместо I_н mах (5.1), найдем

(5.la)

Коэффициент отстройки k_отс для реле типов РТ-40, РТ-80 и статических реле принимается равным 1,1-1,2. Учитывая, что соотношение I_воз/I_с.з определяется k_в, подставляем в это соотношение I_воз из (5.1 а). Зная значение k_в для рассматриваемых реле, находим первичный ток срабатывания, обеспечивающий возврат МТЗ при I_н mах по первому условию:

(5.2)

kb

По второму условию ИО тока, находящиеся в состоянии недействия МТЗ, не должны срабатывать при появлении I_н mах:

(5.3)

Наибольшее значение I_н mах имеет обычно в трех послеаварийных режимах:

а) при отключении одной из параллельных линий нагрузка на оставшейся удваивается (рис.5.2, а);

б) при успешном включении от АПВ (или вручную) поврежденной ЛЭП с подключенной к ней нагрузкой (например, на рис.5.2, в при включении от АПВ W1);

в) если к ЛЭП с рассматриваемой МТЗ (рис.5.2, в), находящейся в работе и питающей нагрузку с током I_раб1, при действии АВР подключается дополнительная нагрузка, оставшаяся без напряжения из-за отключения питавшей ее ЛЭП (W2 на рис.5.2, б).

Характер изменения токов в режиме б) и в) аналогичен показанному на рис.5.3, а. В режиме б) в защищаемой ЛЭП W1 и МТЗ появляется ток I'_н mах = k_сзпI_p max. Ток срабатывания МТЗ выбирается по выражению

(5.4)

В третьем режиме после отключения W2 АВР подает напряжение на нагрузку Н_С от W1. Начинается самозапуск. Полный ток нагрузки W1 после действия АВР

Чтобы исключить срабатывание МТЗ на W1, ток срабатывания РЗ согласно условию (5.3) рассчитывается по выражению

(5.5)

Из двух значений I_с.з, полученных по (5.2) и (5.4) или (5.5), принимается большее.

Вторичный ток срабатывания реле I_с.р находится с учетом коэффициента трансформации ТТ и схемы включения реле, характеризуемой коэффициентом схемы k_сх:

(5.6)

Для схемы соединения в звезду (полную и неполную) k_сх = 1. При включении реле на разность токов двух фаз k_сх =.

Из выражений (5.2), (5.4), (5.5) следует, что значение I_с.з зависит не только от I_{р mах}, но также от k_в и k_сзп. В целях уменьшения I_с.з для повышения чувствительности МТЗ при КЗ стремятся применять токовые реле с высоким k_в.

Значения k_сзп принимаются равными 3-6 для нагрузки с преобладанием электродвигателей; 1,5-2 – при малом удельном значении электродвигателей. Когда электродвигатели составляют почти 100% нагрузки, ток самозапуска можно рассчитывать как трехфазное КЗ за сопротивлением полностью заторможенных электродвигателей.

Выбрав ток срабатывания МТЗ, следует проверить согласование ее по чувствительности с МТЗ следующего смежного участка радиальной сети. В общем случае МТЗ п, ближе расположенная к источнику питания, должна быть грубее, чем МТЗ п + 1, расположенная дальше.

Для этого необходимо выполнить условие

(5.6а)

где k_отс – коэффициент отстройки, учитывающий погрешность реле по току срабатывания, равный 1,1-1,5.

Поскольку I_с.з выбирается по току нагрузки, то практически условие согласования чувствительности смежных МТЗ всегда выполняется, так как чем ближе ЛЭП (и МТЗ) к источнику питания, тем больше ее нагрузка, а следовательно, и ток I_с.з.