1 Вопрос:

Основное назначение релейной защиты – отключение поврежденного элемента электрической сети при коротких замыканиях и других ненормальных режимах для предотвращения значительных повреждений оборудования. В зависимости от характера ненормальных режимов и опасности их для оборудования релейная защита может действовать на сигнал или отключение.

Общие требования к любым защитам – селективность, чувствительность, быстродействие и надежность.

Селективность – основное свойство защиты. Этот параметр характеризует способность защиты реагировать только на повреждение защищаемого элемента системы и не реагировать на повреждения других элементов.

Чувствительность – способность защиты реагировать на заданные виды повреждений во всех режимах работы сети.

Быстродействие – способность защиты отключать повреждения с минимальной выдержкой времени.

Надежность – способность защиты сохранять свою работоспособность во всех предусмотренных режимах и условиях.

2 Вопрос:

Одним из наиболее характерных и четких признаков возникновения коротких замыканий, а также большинства других нарушений нормального режима работы является резкое увеличение тока, который в этих аварийных условиях становится значительно больше тока нагрузки (см. гл. 1) [Л. 5, 7, 58, 84]. Ток, возникающий в аварийных условиях, в отличие от тока нормального режима принято называть с в е р хто-к о м. Таким образом, появление сверхтока является признаком возникновения аварии. На использовании этого признака основан принцип действия максимальной токовой защиты, упрощенная схема которой приведена на рис. 7-1.

К максимальной токовой защите МТЗ подводится через трансформаторы тока ТТ ток, проходящий по защищаемому элементу (линия Л). При нормальных значениях тока нагрузки линии защита не действует, но когда ток увеличится и достигнет (или превысит) заранее установленную величину, защита придет в действие (сработает) и отключит выключатель В. Значение тока, при котором происходит срабатывание защиты, называется током срабатывания защиты. Таким образом первым требованием, которому должна удовлетворять максимальная токовая защита, является правильное выявление момента возникновения аварии, что достигается установкой строго определенной величины тока срабатывания.

Появление сверхтока в каком-либо элементе не всегда является признаком повреждения именно этого элемента. Дело в том, что сверхток проходит не только по поврежденному элементу, но и по связанным с ним неповрежденным элементам электроустановки или электросети.

Так, например, в электросети, состоящей из трех последовательно соединенных участков (рис. 7-2), при к. з. в точке К сверхток I_К.З.проходит от источника питания Е к месту повреждения как по поврежденному участку I, так и по неповрежденным участкам II и III. Если величина сверхтока превысит ток срабатывания, то придут в действие (запустятся) и сработают максимальные токовые защиты всех трех участков: МТЗ I, МТЗ II, МТЗ III. В результате такого действия будут отключены не только поврежденный, но и неповрежденные участки электросети, что недопустимо. Правильная ликвидация аварии будет иметь место лишь в том случае, если сработает только защита МТЗ I и отключит выключатель В₁ ближайший к месту повреждения.

Таким образом, вторым требованием, которому должна удовлетворять максимальная токовая защита, является правильный выбор поврежденного участка. Для выполнения этого требования, которое называется избирательностью или селективностью, максимальные токовые защиты участков электросети должны иметь различное время срабатывания, возрастающее в направлении к источнику питания.

Время срабатывания защиты от момента возникновения сверхтока до воздействия на выключатель называется выдержкой времени. В рассматриваемом случае наименьшую выдержку времени t₁ должна иметь защита МТЗ I, несколько большую t₂ — защита МТЗ II и еще большую t₃ — защита МТЗ III. При такой настройке выдержек времени защит электросети на рис. 7-2 при возникновении к. з. в точке К запустятся все защиты, но первой сработает защита МТЗ I и отключит выключатель В₁. После этого прохождение тока к. з. прекратится и защиты МТЗ II и МТЗ III вернутся в исходное положение до того, как истечет установленная на них выдержка времени. В результате ликвидации аварии будет отключен только поврежденный участок I, а неповрежденные участки II и III останутся в работе. Для выявления момента возникновения аварии и обеспечения действия в рассмотренной выше последовательности максимальная токовая защита состоит из двух органов: пускового органа, который выявляет момент возникновения к. з. или другого нарушения нормального режима работы и производит пуск защиты, и замедляющего органа (органа выдержки времен и), который замедляет действие защиты для создания селективности. В качестве пусковых органов максимальной токовой защиты используются реле увеличения тока (максимальные токовые реле), а в качестве замедляющего органа — реле времени (см. гл. 3). Токовые реле типов РТВ, РТ-80, РТ-90 содержат в себе оба органа. Поэтому при выполнении максимальной токовой защиты с использованием этих реле отдельные реле времени не устанавливаются.

Как известно (§ 3-6, е), указанные выше токовые реле имеют зависимую характеристику времени срабатывания.

Поэтому максимальная токовая защита, выполняемая с помощью этих реле, называется максимальной токовой защитой с зависимой характеристикой времени срабатывания (кривая а на рис. 7-3).

При использовании в качестве пусковых органов максимальной токовой защиты токовых реле мгновенного действия типов ЭТ-250 или РТ-40 выдержка времени создается отдельными реле времени типа ЭВ или РВМ. Время срабатывания максимальной токовой защиты, выполненной с помощью указанных реле, не зависит от величины тока к. з., так как реле времени всегда срабатывают с одним и тем же установленным на них временем срабатывания. Поэтому защита такого типа называется максимальной токовой защитой с независимой характеристикой времени срабатывания (прямая б на рис. 7-3).

Максимальная токовая защита является наиболее простой и дешевой защитой и поэтому широко применяется для защиты генераторов, трансформаторов, электродвигателей и линий электропередачи с односторонним, а в ряде случаев и с двусторонним питанием.