Максимальная токовая защита

Максимально токовая защита (МТЗ) является основным видом РЗ в электрических сетях промышленных предприятий и служит для защиты от перегрузок и одно-, двух- и трехфазных к.з. в сетях с глухозаземленной нейтралью и двух- и трехфазных к.з. в сетях с изолированной нейтралью.

Пусковым органом МТЗ является реле максимального тока и реле времени, обеспечивающее выдержку времени срабатывания МТЗ. МТЗ, выполненная на базе индукционных реле (РТ-80, РТ-90) или реле максимального тока с выдержкой времени (РТВ), называется МТЗ с зависимой от тока к.з. характеристикой времени срабатывания. Если МТЗ выполняется с помощью токовых реле мгновенного действия (РТ-40, ЭТ-520), а выдержка времени создается отдельными реле времени (РВ,РВМ), время действия которого не зависит от тока к.з. или перегрузки, то защита называется МТЗ с независимой характеристикой времени срабатывания.

При многоступенчатой схеме электроснабжения (рис. 7.2) МТЗ может защищать от к.з. не только тот участок (ступень), где она расположена, но и смежный с ним. Так в зону действия МТЗ на выключателе Q2 и ТТ 2ТТ входит линия Л2. Но эта же МТЗ может работать и при к.з. на смежном участке линии Л3 (если не работает МТЗ на Q3). В связи с этим защита на Q2 является основной для шин А2 и линии Л2 и резервной для шин А3 и линии Л3.

Основными условиями правильной работы МТЗ являются:

- правильный выбор тока срабатывания токового реле;

- обеспечение селективности действия МТЗ.

Ток срабатывания пусковых токовых реле МТЗ выбирается из следующих условий:

1) защита не должна приходить в действие при прохождении по защищаемому элементу максимального тока нагрузки I_рmax

Для выполнения этого условия ток срабатывания реле должен быть больше (отстроен от) I_рmax

,

где k_н=1,2 1,5 – коэффициент надежности (отстройки) для учета погрешностей реле и ТТ; k_з=2,5 3 – коэффициент самозапуска, учитывающий увеличение тока нагрузки при самозапуске ЭД; k_сх – коэффициент схемы включения реле; k_в=0,8 0,9 – коэффициент возврата реле; k_тт – коэффициент трансформации ТТ.

Если k_сз неизвестен, а самозапуск ЭД предусмотрен, то

I_cp.p= ,

где I_ном – номинальный ток защищаемого оборудования.

2) Защита должна надежно действовать при к.з. на защищаемом участке и иметь k_ч в конце этого участка не менее 1,5. Например для МТЗ на Q2

,

где - ток короткого замыкания в конце защищаемого участка.

3) Защита должна надежно действовать при к.з. н смежном (резервируемом) участке и иметь k_ч в конце смежного участка не менее 1,2. Например для МТЗ на Q2

где - ток к.з. в конце резервируемого участка.

Таким образом выполнение второго и третьего условий проверяют по k_ч в режиме, когда токи к.з. имеют минимальные значения (однофазные к.з. в сетях с глухозаземленной нейтралью и двухфазные к.з. в сетях с изолированной нейтралью). При расчете k_ч для схемы включения на разность токов двух фаз 4 определяется между двумя фазами, на одной из которых нет ТТ (АВ или ВС).

Выдержки времени срабатывания МТЗ выбираются для обеспечения селективности по ступенчатому принципу, при котором каждая последующая защита в направлении к ИП имеет выдержку больше предыдущей.

Так, если для ЭД выдержка времени МТЗ принимается равной t₄, то чтобы при повреждении одного из ЭД не отключился Q3, его МТЗ должна иметь выдержку времени t₃ большую, чем t₄ на величину ступени селективности , т.е.

.

Аналогично для последующих ступеней

Величина должна быть такой, при которой защита на поврежденном участке сработает раньше, чем истечет выдержка времени защиты на вышестоящем неповрежденном участке. Для этого должны учитываться следующие составляющие ступени селективности:

где t_откл – время отключения выключателя от момента подачи импульса на отключающую катушку до момента гашения дуги на его контактах (0,08 0,1 с – для воздушных, 0,08 0,25 с – для масляных выключателей); - погрешности реле времени защиты поврежденного и последующего элементов защищаемой сети (0,06-0,12 с); t_зап – время запаса, учитывающее неточность регулировки защиты (0,1 0,15 с).

Выдержку времени МТЗ с зависимой характеристикой времени срабатывания выбирают при определенных значениях токов к.з. Для этого вида МТЗ с.

[1,с.302-312; 2,с.438-450]

Токовая отсечка

Токовой отсечкой (ТО) называется МТЗ с ограниченной зоной действия с мгновенным отключением (в большинстве случаев) или с выдержкой времени. Селективность ТО обеспечивается не выдержкой времени, как у МТЗ, а

ограничением зоны ее действия. Для этого ток срабатывания ТО отстраивается не от максимального тока нагрузки, а от тока к.з. в конце защищаемой линии или в другой точке сети, где ТО не должна действовать.

Рассмотрим выбор тока срабатывания ТО, подключенной к ТТ1 в начале ЛЭП (рис. 7.3). Ток срабатывания ТО выбирается так, чтобы То на ТТ1 не работала при повреждениях в конце ЛЭП (точка К2 на рис. 7.3), расположенных по направлению от ИП к ТП за выключателем Q2. Для этого должен быть отстроен от тока к.з. в точке К2

,

где k_H = 1,2 – 1,3 при выполнении Т0 на реле типа РТ – 40 и 1,4 – 1,5 – при РТ – 80;

- максимальное значение тока при к.з. в точке К2.

При повреждениях за выключателем Q2 (в том числе и в точке К2) должна срабатывать РЗ трансформатора ТП, подключенная к ТТ2.

В некоторых случаях предусматривается глухое присоединение ТП к ЛЭП без установки выключателя Q2 на стороне высокого напряжения. В этом случае Т0 может защищать всю ЛЭП, а в формулу для определения следует подставить значение тока к.з. на стороне низкого напряжения трансформатора ТП (точке К3) .

Зона действия Т0 определяется графически. Для этого вычисляются токи к.з. в начале (тока К1) и в конце (тока К2) ЛЭП, а также на расстояниях ¼, ½, ¾ от длины ЛЭП. По найденным значениям тока к.з. строится кривая 1 (рис. 7.3), определяемая сопротивлением сети от ИП до места к.з. и уменьшающаяся при удалении от ИП. Найденные значения наносятся на том же графике в виде горизонтальных прямых ( или ). Т0 будет действовать в зонах , где (ОА2 или ОА3). Точки пересечения горизонтальных прямых с кривой 1 определяют концы зон действия Т0. В первом случае (точка А2) надежна защищена практически вся ЛЭП, а во втором (точка А3) – кроме ЛЭП, еще и обмотка высокого напряжения трансформатора ТП.

Коэффициент чувствительности ТО определяется отношением

где - минимальный ток к.з. в начале защищаемой ЛЭП ( точка К1 в первом случае ) или перед трансформатором. ТП (точка К2 во втором случае). Значение k_Ч должно быть не менее 1,5.

При сочетании ТО с МТЗ получают ступенчатую по времени токовую защиту. Первая ступень ТО в пределах своей зоны действует мгновенно, вторая ступень МТЗ – с выдержкой времени. При сочетании ТО с МТЗ, выполненной на РТ-80, установки дополнительных реле для ТО не требуется, так как РТ-80 имеют встроенные электромагнитные элементы, выполняющие функции ТО. [1,с.307-309; 2,с.443-446]

Схемы МТЗ