1.5 Классификация защит

По выполняемым функциям защиты подразделяются на:

- основные – защиты, которые срабатывают с наименьшим временем и реагируют на повреждения вдоль всей зоны защищаемой электроустановки или ее части и ни при каких обстоятельствах не срабатывают при повреждении на смежном участке;

- резервные – защиты, которые реагируют при повреждении на всей защищаемой электроустановке и дублируют основную защиту (ближнее резервирование), а также способны срабатывать при повреждении на смежном участке и дублируют основную защиту смежного участка (дальнее резервирование).

По избирательности классифицируются на:

- защиты с абсолютной селективностью, у которых зона действия не зависит от режима работы системы и определяется местами установки трансформаторов тока (продольные дифференциальные защиты);

- защиты с относительной селективностью, у которых зона действия изменяется и зависит от режима работы системы (отсечка, максимальная токовая защита, дистанционная и др.);

- иногда, для быстроты срабатывания, чтобы не повредилось оборудование от больших токов КЗ, могут использоваться неселективные защиты.

По временным характеристикам защиты подразделяются на:

- защиты с независимой характеристикой (ступенчатой), время срабатывания которых не зависит от величины тока;

- защиты с зависимой или времязависимой характеристикой (плавной), время срабатывания которых зависит от величины тока;

- защиты с комбинированной характеристикой (ступенчато-плавной).

По методам воздействия на выключатель токовые защиты различаются:

- с первичным реле тока прямого действия. У этих защит первичный ток электроустановки проходит по обмотке реле, а его якорь воздействует на расцепитель выключателя;

- с вторичным реле тока прямого действия. У этих защит вторичный ток трансформатора тока проходит по обмотке реле, а его якорь воздействует на расцепитель выключателя;

- с вторичным реле тока косвенного действия. У этих защит вторичный ток трансформатора тока проходит по обмотке реле, а его якорь замыкает контакты, и собирается цепь для воздействия на катушку отключения выключателя.

1.6 Структура устройства рз

В связи с отсутствием надежных и дешевых протяженных каналов связи, исторически сложилось, что устройства РЗ проектируются и устанавливаются на каждом объекте автономно. Чтобы повысить надежность устройств РЗ, они устанавливаются многоступенчатыми. Причем, каждая последующая ступень более чувствительна, имеет большее время срабатывания и резервирует предыдущие.

Рассмотрим универсальную структурную схему многоступенчатой защиты на примере токовой, изображенной на рисунке 1.2., где KA1, KA2, KA3 и KA4 – токовые измерительные органы; KT1, KT2, KT3 и KT4 – органы задержки (реле времени); KH1, KH2, KH3 и KH4 – индикаторы срабатывания ступеней (указательные реле), TA1– измерительный трансформатор тока; Q1 – выключатель; К1 и К2 – точки КЗ в конце и в начале защищаемого объекта. В общем случае РЗ имеет четыре ступени, чаще две или три, в зависимости от защищаемого объекта.

Логическая формула [Федосеев] такой многоступенчатой защиты записывается:

, (Л1-1)

где y –выходной сигнал защиты; I – сигнал от токовых измерительных органов защиты; D – оператор временной задержки; I, II, III, IV – верхние индексы, обозначающие номер ступени; 1, 2, 3, 4 – нижние индексы, соответствующие им параметры срабатывания.

Первую ступень токовой защиты обычно называют отсечкой без выдержки времени. Обычно она отстраивается от максимального внешнего тока КЗ, т.е. в точке К1:

I^I_С,З ≥ k_ОТС·I_К1,МАХ                                      (Л1-2)

Для этой ступени время срабатывания принимается равным t^I,А_С,З  0,05 с.

Вторая ступень токовой защиты – отсечка с выдержкой времени. Эта ступень обычно используется в двух случаях: а) для защиты питающего присоединения секции шин; б) для защиты радиальной с ети. Для второго случая ток срабатывания второй ступени отстраивается от тока срабатывания (I^I_{С,З,СМЕЖ}) первой ступени смежной линии:

I^II_С,З ≥ k_ОТС·I^I_{С,З,СМЕЖ}                                     (Л1-3)

где k_ОТС - коэффициент отстройки.

Время срабатывания второй ступени принимается равным t^I,А_С,З = 0,5 c.

Третья ступень токовой защиты является ступенью максимальной токовой защиты, она отстраивается от тока нагрузки (I_{НОМ,НАГР})и ток ее срабатывания обычно рассчитывается по выражению:

,                                         (Л1-4)

где k_СЗП – коэффициент самозапуска нагрузки; k_B – коэффициент возврата реле.

Время срабатывания третьей ступени отстраивается от времени срабатывания (t^III_{С,З,СМЕЖ})аналогичной ступени смежного присоединения

,                                         (Л1-5)

где t – ступень селективности (время запаса отстройки).

Четвертая ступень токовой защиты – защита от перегрузки. Она в основном используется для защиты двигателей или трансформаторов, она также отстраивается от тока нагрузки (I_{НОМ,НАГР})и ток ее срабатывания определяется:

,                                         (Л1-6)

Время ее срабатывания отстраивается от времени срабатывания (t^III_С,З)третьей ступени:

.                                                 (Л1-7)

По аналогичному принципу строятся другие защиты, например, дистанционные.