Принцип действия

Принцип действия МТЗ аналогичен принципу действия токовой отсечки. В случае повышения силы тока в защищаемой сети защита начинает свою работу. Однако, если токовая отсечка действует мгновенно, то максимальная токовая защита даёт сигнал на отключение только по истечении определённого промежутка времени, называемоговыдержкой времени. Выдержка времени зависит от того, где располагается защищаемый участок. Наименьшая выдержка времени устанавливается на наиболее удалённом от источника участке. МТЗ соседнего (более близкого к источнику энергии) участка действует с большей выдержкой времени, отличающейся на величину, называемую ступенью селективности. Ступень селективности определяется временем действия защиты. В случае короткого замыкания на участке срабатывает его защита. Если по каким-то причинам защита не сработала, то через определённое время (равное ступени селективности) после начала короткого замыкания сработает МТЗ более близкого к источнику участка и отключит как повреждённый, так и свой участок. По этой причине важно, чтобы ступень селективности была больше времени срабатывания защиты, иначе защита смежного участка отключит как повреждённый, так и рабочий участок до того, как собственная защита повреждённого участка успеет сработать. Однако важно так же сделать ступень селективности достаточно небольшой, чтобы защита успела сработать до того, как ток короткого замыкания нанесёт серьёзный ущерб электрической сети.

Уставку (или величину тока, при которой срабатывает защита) выбирают, исходя из наименьшего значения тока короткого замыкания в защищаемой сети (при разных повреждениях токи короткого замыкания отличаются). Однако при выборе уставки следует так же учитывать характер работы защищаемой сети. Например, при самозапуске электродвигателей после перерыва питания, значение силы тока в сети может быть выше номинального, и защита не должна его отключать.

Наиболее распространенные схемы максимальной токовой защиты для защиты сетей с изолированной нейтралью приведены на рис. 7-13—7-17. Особенностью этих сетей является отсутствие однофазных к. з., что дает возможность применять для защиты от междуфазных к. з. двухфазные схемы максимальной токовой защиты. Эти же схемы могут применяться и для защиты сетей с заземленной нейтралью, если для защиты от однофазных к. з. применяется дополнительная максимальная токовая защита, включенная на ток нулевой последовательности (см. § 7-9).

Для расширения зоны действия максимальной токовой защиты ее токовые реле включаются на трансформаторы тока, установленные ближе к шинам. Если выключатель имеет встроенные трансформаторы тока, то защита включается на трансформаторы тока, встроенные в вводы выключателя со стороны шин.

На рис. 7-13 приведены схемы максимальной токовой защиты, выполненной с помощью реле прямого действия типа РТВ, которые встраиваются непосредственно в приводы выключателя. Защита такого типа широко используется в сетях напряжением до 35 кВ включительно на выключателях, оборудованных ручными, грузовыми и пружинными автоматическими приводами (ПРБА, ПГ-10, УПГП, ПГМ-10, ППМ-10, ПП-61, ПП-67, ППК-63, КППМ) с встроенными реле.

На рис. 7-14 приведена схема максимальной токовой защиты с независимой характеристикой времени срабатывания на оперативном постоянном токе. Схема включает в себя два пусковых токовых реле мгновенного действия 1T, 2T типа ЭТ-521 или РТ-40, одно реле времени В типа ЭВ-121 или ЭВ-131 и одно указательное реле У типа РУ-21. Контакты токовых реле соединены параллельно, поэтому при срабатывании любого из них или обоих одновременно подается плюс оперативного тока на обмотку реле времени.

К второму выводу обмотки реле времени постоянно подведен минус оперативного тока, поэтому при срабатывании токовых реле происходит пуск реле времени. Реле времени, сработав с установленной выдержкой времени, подает своим контактом плюс оперативного тока на отключающую катушку КО привода выключателя через указательное реле У и блокировочный контакт БК, связанный с приводом. Указательное реле фиксирует срабатывание защиты и прохождение тока через КО, что необходимо для выяснения причин отключения выключателя. Срабатывание указательного реле при прохождении тока по его обмотке сопровождается выпадением сигнального флажка, который не имеет самовозврата и остается в таком положении, пока не будет возвращен в исходное положение обслуживающим персоналом.

Блокировочный контакт БК, замыкающийся при включении и размыкающийся при отключении выключателя, имеет двойное назначение, вытекающее из следующего.

При отключении выключателя прекращается прохождение тока к. з., вследствие чего происходит возврат в исходное положение вначале токовых реле, а затем реле времени. Так как контакты реле времени не рассчитаны на размыкание цепи катушек отключения, которые имеют большое потребление (2,5—10 А), то размыкание этой цепи производится блокировочным контактом до того, как начнут размыкаться контакты реле времени, что достигается специальной регулировкой блокировочного контакта. Таким образом, первым назначением блокировочного контакта является предотвращение повреждения контактов реле времени при возврате защиты после отключения выключателя.

Если после отключения выключателя контакты реле времени останутся в замкнутом состоянии (например, из-за неисправности реле), то отключающая катушка будет длительно обтекаться током и повредится, так как она рассчитана только на кратковременное прохождение тока. Блокировочный контакт, размыкая цепь отключения, защищает отключающую катушку от повреждения, что и является его вторым назначением.

Рассмотренная схема максимальной токовой защиты широко используется для защиты линий и трансформаторов в сетях 3—35 кВ.

На рис. 7-15 приведена также двухфазная схема максимальной токовой защиты с независимой характеристикой времени срабатывания, но на оперативном переменном токе. Схема включает в себя: два пусковых токовых реле мгновенного действия 1T, 2Т типа ЭТ-521 или РТ-40, одно токовое реле времени В типа РВМ-12 или РВМ-13, одно указательное реле У и два промежуточных реле 1П, 2П типа РП-341. Токовые реле при срабатывании замыкают цепь вторичных обмоток промежуточных трансформаторов реле времени В_а, В_с на обмотку электродвигателя реле времени В (рис. 7-15, б). При этом во избежание отказа реле времени при двухфазном к. з. между фазами А и С цепь обмотки В_с разрывается размыкающим контактом 1T. Реле времени, сработав, своим контактом В₁ замыкает цепи вторичных обмоток промежуточных трансформаторов 1П_Т, 2П_Т на обмотки промежуточных реле 1П, 2П. Промежуточные реле, сработав, производят следующие действия: мощными переключающими контактами 1П₁ и 1П₂; 2П₁ и 2П₂ включают соответствующие отключающие катушки 1КО, 2К0 в цепь трансформаторов тока, а контактами 1П₃, 2П₃ шунтируют контакт реле времени B₁Шунтирование контактов реле времени необходимо потому, что после включения отключающих катушек ток от трансформаторов тока может настолько снизиться, что пусковые токовые реле и реле времени разомкнут свои контакты и произойдет преждевременный возврат промежуточных реле. Шунтирование контактов реле времени обеспечивает в этих случаях надежное действие защиты независимо от состояния контактов пусковых токовых реле и реле времени.

При использовании такой схемы погрешность трансформаторов тока не должна превышать 10% только до момента срабатывания промежуточных реле. После их срабатывания и включения в цепь трансформаторов тока отключающих катушек трансформаторы тока должны давать ток, обеспечивающий надежное действие (срабатывание) отключающих катушек. Величина погрешности трансформаторов тока при этом значения не имеет. После срабатывания отключающих катушек и отключения выключателя ток в цепи трансформаторов тока прекращается и все реле возвращаются в исходное положение при отсутствии оперативного тока. Поэтому при питании защиты оперативным переменным током блокировочный контакт в цепи КО становится ненужным. На рис. 7-16 и 7-17 приведены двухфазные схемы максимальной токовой защиты с зависимой характеристикой времени срабатывания. В схеме на рис. 7-16 на оперативном постоянном токе используются реле типа РТ-81 или РТ-82, а в схеме на рис. 7-17 на оперативном переменном токе — реле типа РТ-85 или РТ-86 с мощными переключающими контактами для дешунтирования отключающих катушек (см. гл. 3 и 4). Рассмотренные схемы максимальной токовой защиты с зависимой характеристикой времени срабатывания используются для защиты сетей 3—10 кВ и электродвигателей.