Защиты с относительной селективностью

Захисти з відносною селективністю (16 годин)

Максимальная токовая защита (мтз) Максимальний струмовий захист (мсз) Общие замечания

Все короткие замыкания сопровождаются увеличением тока, что, как правило, связано с резким снижением величины сопротивления в цепи источника питания.

Принцип действия мтз основан на том, что токи к.З. Значительно превышают по величине токи нормального режима.

Контакты токовых реле соединены параллельно (по схеме ИЛИ). Срабатывание одного из них или одновременно двух приводит к срабатыванию КТ. Замыкание контакта КТ по истечении заданной выдержки времени приводит к подаче тока в электромагнит отключения YAT. Указательное реле КН фиксирует срабатывание защиты и прохождение тока через YAT. После отключения выключателя вспомогательный контакт SQТ размыкается. При отключении выключателя прекращается протекание тока к.з. и токовые реле КА1 и КА2, а затем и КТ – возвращаются в исходное состояние. Контакты реле времени не рассчитаны на размыкание большого тока катушек отключения (2,5-10 А). Поэтому размыкание этой цепи производится вспомогательным контактом, т.е. он должен размыкаться раньше, чем контакты КТ. Благодаря этому предотвращается повреждение контактов реле времени. Кроме того, контакт SQТ, размыкая цепь отключения, защищает отключающую катушку от повреждения в случае, если контакт реле времени КТ останется замкнутым на длительное время.

Схемы включения по мтз

В основном на выбор схемы включения ПО МТЗ влияют:

• режим нейтрали сети, в которой находится защищаемый объект;

• требуемый уровень чувствительности защиты;

• наличие трансформаторов со схемой соединения Y/Δ.

Трехфазная схема

Двухфазная схема с соединением ТТ в неполную звезду

Треугольник

Вторичные обмотки трансформаторов тока трех фаз соединяются в треугольник, а три токовых реле включены на разность токов двух фаз. Коэффициент схемы

Выполнение МТЗ трансформаторов 110 кВ и выше по схеме треугольника предотвращает попадание в измерительные органы защиты аварийных токов при внешних однофазных к.з. на землю.

Коэффициент чувствительности при двухфазных к.з. примерно на 15% выше, чем в схеме полной или неполной звезды, и на 15% ниже при к.з. за трансформатором Y/Δ.

Выбор уставок (параметров срабатывания) мтз с независимой выдержкой времени

Правильное выявление момента возникновения к.з. в защищаемом элементе обеспечивается за счет выбора тока срабатывания защиты. Селективность действия МТЗ обеспечивается за счет введения и выбора выдержек времени срабатывания.

Для выполнения требований, предъявляемых к МТЗ, ее ток срабатывания I_С.З. выбирается исходя из следующих условий:

1. Защита не должна приходить в действие при максимальном токе нагрузки, а также при самозапуске электродвигателей. Для этого ток срабатывания защиты выбирается больше, чем максимальный ток нагрузки (рабочий максимальный ток), т.е. защита отстраивается от этого тока.

2. Защита должна надежно действовать при к.з. на защищаемом участке и иметь к_ч.осн. ≥ 1,5, а при к.з. на смежном участке защита должна иметь к_ч.смеж. ≥ 1,2 (зона дальнего резервирования).

3. Защита должна возвращаться в исходное состояние (несработанное) после отключения внешнего к.з.

4. Чувствительность защита должна быть согласована с чувствительностью защит смежных участков.

По первому условию выбора – отстройка от максимального тока нагрузки:

где I_н.макс – максимальный ток нагрузки (рабочий максимальный ток) определяется с учетом максимально допустимой перегрузки защищаемого элемента. Для трансформаторов двухтрансформаторных подстанций 110-220 кВ в зависимости от системы охлаждения допускается длительная перегрузка до 1,4-1,6 номинального тока;

к_н – коэффициент надежности отстройки, введен в формулу для учета погрешности реле и некоторого запаса (запас потому, что не учитывается наличие переходного сопротивления в месте к.з.). Для реле типа РТ-40 к_н =1,1 –1,2, а для полупроводникового реле типа РСТ11,13 к_н =1,15;

к_з – коэффициент самозапуска электродвигателей. Введен в формулу для того, чтобы обеспечить несрабатывание защиты в режиме самозапуска. Определяется как отношение максимального тока самозапуска нагрузки I_сзн к максимальному рабочему току нагрузки I_н.макс , т.е. к_з = I_сзн / I_н.макс. Обычно к_з =2-3. Коэффициент необходимо рассчитывать для конкретной схемы и условий. Формула может быть видоизменена при замене к_з • I_н.макс = I_сзн . Для бытовой и сельскохозяйственной нагрузки к_з не рассчитывается, а принимается равным 1,2-1,5;

к_в = I_в / I_ср – коэффициент возврата реле (для РТ-40 принимается 0,8). Т.к. защита имеет относительную селективность, то она срабатывает при к.з. на смежных участках. Поэтому для обеспечения возврата защиты в несработанное состояние после отключения внешнего к.з. в формуле требуется учет к_в . Возврат защиты возможен благодаря тому, что более удаленные от места к.з. защиты имеют выдержку времени больше.

Рассмотрим пример работы МТЗ присоединений участка сети.

В момент времени t_о возникло к.з. в точке К1, которое отключается в момент времени t₁ защитой, установленной на Q2 . После отключения к.з. начинается процесс самозапуска электродвигателей М, подключенных к шинам подстанции Б. Чтобы защита у шин п/ст А (на Q1 ) вернулась в несработанное состояние, в момент t₁ ток должен снизиться так, чтобы

Из рисунка а) видно, что при неучете к_в ток самозапуска больше, чем ток возврата защиты А, что приведет к ее излишнему срабатыванию. Защита на Q1 , запущенная в момент времени t₀ не вернется после отключения к.з. с помощью Q2 и доработает свою выдержку t_3.Q1 и отключит Q1. Учет коэффициента возврата необходим и при отсутствии двигательной нагрузки, а, следовательно, и режима самозапуска.

Вторым условием выбора тока срабатывания является условие согласования с токами срабатывания защит смежных участков. Для этого защита участка более удаленного от источника питания должна быть более чувствительной, чем последующего.

Например, если ВЛ предыдущих участков не имеет связей на приемных концах, то условие согласования

где I_{с.з.макс} - наибольший из токов срабатывания защит предыдущих участков;

Σ I_н - суммарный ток нагрузки остальных присоединений;

- коэффициент надежности согласования выбирается в зависимости от конкретных условий и типа токового реле.

Из двух значений I_с.з. , полученных по двум условиям, принимается большее.

После расчета тока срабатывания защиты I_с.з., выполняется расчет тока срабатывания реле

По величине I_с.р выбирается конкретный тип реле тока. Коэффициент трансформации трансформаторов тока К_ТА выбирается по нормальному току установки. Коэффициент схемы К_СХ определяется для принятой схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и обмоток токовых реле для нормального симметричного режима работы защищаемого элемента.

После расчета I_с.з и I_с.р необходимо определить коэффициент чувствительности защиты. Коэффициент чувствительности показывает во сколько раз ток в защите больше, чем ее ток срабатывания. Для защит линий, включенных на фазные токи, коэффициент чувствительности определяется по первичным токам

где I_к.мин - минимальный ток к.з., проходящий через защиту в наименее благоприятных, но реальных условиях.

Для этого расчет I_к.мин необходимо выполнять для:

• минимального режима работы питающей системы, т.е. максимально возможное сопротивление системы (в учебном проектировании );

• вида к.з., дающего наименьший ток. Например, для защиты от междуфазных к.з. – это К⁽²⁾ ;

• наиболее удаленной точки к.з. на защищаемом элементе;

• максимального сопротивления трансформаторов из-за регулирования напряжения с помощью РПН;

• тех фаз, между которыми произошло к.з., которые дают меньший ток в защите.

Обычно I_к.мин - это ток двухфазного к.з. в конце защищаемого участка при минимальном режиме работы системы.

Если полученное значение коэффициента чувствительности меньше требуемого ПУЭ, то необходимо повысить ее чувствительность. Если это невозможно, то МТЗ не применяется, а выбирается защита на другом принципе действия.