Максимальная токовая защита (принцип действия, устройство, принцип выбора времени срабатывания). Выбор тока срабатывания МТЗ. Схемы МТЗ (совмещённая и разнесённая).

I.Это простейшая селективная защита. Действие МТЗ основано на резком возрастании тока, который становится больше тока нагрузки в результате короткого замыкания или других нарушений.

Значение тока, при котором происходит срабатывание защиты называется током срабатывания защиты I_с.з.

Требованием, предъявляемым к МТЗ, является правильное выявление момента возникновения повреждения в защищаемой цепи. Это достигается установкой определённого I_с.з.

Правильный выбор повреждённого участка – селективность. Она обеспечивается, если выдержка времени МТЗ2 превышает выдержку времени МТЗ1.

Dt- ступень селективности по времени (0,3-0,5с).

t₂=t₁+Dt; t₃=t₂+Dt.

Dt- выбирают с самого удалённого участка.

МТЗ состоит из:

1) пускового органа;

2) замедляющего органа.

В качестве пускового органа используется реле РТ-40, а в качестве замедляющего органа – реле ЭВ или РВМ.

МТЗ может быть выполнена с реле РТ-80, соединяющей в себе орган с выдержкой времени. Такое реле имеет зависимость от тока.

Строят характеристику для МТЗ1.

По построенной характеристике определяют время срабатывания при к.з. в точке К₂ . К нему прибавляют ступень селективности и находят точку А, принадлежащую МТЗ2.

«+» чёткая селективность, отсутствие отдельного реле времени;

«-» большие выдержки времени, большие выдержки времени в минимальных режимах работы и при резервировании, зависимость уставки времени срабатывания от I_к.з.

Выбор тока срабатывания МТЗ.

Ток I_с.з. выбирается так, чтобы обеспечить выполнение условий:

1) защита не должна приходить в действие, когда по защищаемому элементу проходит ток I_нагр.

I_с.з.> I_н.макс.

2) защита должна надёжно действовать при к.з. на защищаемом элементе и иметь коэффициент чувствительности

3) защита должна действовать и при к.з. на межрезервируемом участке и иметь К_ч в конце этого участка . Ток возврата защиты должен учитывать самозапуск двигателей, питающихся от данной сети

;

К_н- коэффициент надёжности отстройки, учитывает погрешности срабатывания самого реле, погрешности расчёта I_к.з. Для реле косвенного действия РТ-40 К_н=1,1-1,3;

- коэффициент возврата К_в=0,8(РТ-40) -ток срабатывания реле

К_I- коэффициент трансформации;

К_сх- коэффициент схемы;

Снижение К_ч для данного вида защиты К_ч>1,5 не допускается т.к. действующий ток реле при к.з. может оказаться меньше расчётного минимального тока к.з. из-за неточности в расчётах, влияние переходного сопротивления в месте к.з. и неточной трансформации ТА.

МТЗ с блокировкой минимального напряжения.

Для повышения чувствительности максимальной токовой защиты при к.з. и улучшения отстройки ее от токов нагрузки применяется пуск, или как часто называют, блокировка при помощи реле минимального напряжения.

Максимальная защита с блокировкой минимального напряжения не действует при перегрузках, не сопровождающихся понижением напряжения, и имеет повышенную чувствительность к току к.з. по сравнению с простой МТЗ. Она применяется на линиях с большой аварийной нагрузкой, когда простая МТЗ не обеспечивает достаточной чувствительности и надёжной отстройки от перегрузки.

Токовая отсечка.

Отсечка является разновидностью токовой защиты, позволяющей обеспечить быстрое отключение к.з. Токовые отсечки подразделяются на отсечки мгновенного действия и отсечки с выдержкой времени(порядка 0,3-0,6 сек). Селективность действия токовых отсечек достигается ограничением их зоны работы так, чтобы отсечка не действовала при к.з. на смежных участках сети, защита которых имеет выдержку времени, равную или больше, чем отсечка. Для этого ток срабатывания отсечки должен быть больше максимального тока к.з., проходящего через защиту при повреждении в конце выбранной зоны действия.

РИС

К_н- коэффициент надёжности

РТ-40(KL) К_н=1,2-1,3

К_н=1,1-1,2

РТ-80 К_н=1,4-1,5

РТМ К_н =1,8-2,0

РСТ К_н=1,05-1,1

РИС

t_зам.=3-4 периодам тока

t_зам.=(0,06-0,08с)

ТО устанавливают, если она будет защищать более 20% линии.

Токовая отсечка с выдержкой времени.

РИС

При сочетании ТО с МТЗ установка дополнительного реле не требуется т.к. реле РТ-80 имеет встроенный электромагнитный элемент отсечки.

При совместном использовании 3-х ступенчатой токовой защиты с устройствами автоматики защищаемая зона токовых защит может быть расширена. Неселективное действие 3-х ступенчатой защиты может быть использовано АПВ или АВР.

.

28. Максимальная токовая направленная защита (принцип действия, устройство, выбор тока срабатывания).

РИС

Повышение бесперебойного снабжения потребителей обусловило параллельную работу станций.

РИС

МТЗ выбранные согласно ступенчатому принципу в таких сетях не обеспечат селективность отключения повреждения. Так в радиальной сети с 2-х сторонним питанием или в кольцевой сети с односторонним питанием для обеспечения селективного отключения повреждения на участке АВ защита 2 должна иметь выдержку t₂<t₃ защиты 3 на БВ t₃<t_2. Одновременно выполнить эти требования невозможно, значит простые МТЗ не пригодны.

Для обеспечения селективного отключения повреждений в радиальных сетях с несколькими источниками питания, а также в кольцевых сетях с одним источником питания начали использовать направленные МТЗ(с 1910г.).

Токовой направленной называется защита, реагирующая на значение тока в месте его включения и его фазу по отношению к фазе напряжения на шинах ПС, где защита устанавливается. Защита приходит в действие, если ток превосходит заранее установленное значение тока срабатывания I_ср. и его фаза соответствует к.з. на замкнутой линии, т.е. при определённой мощности.

Необходимость в органах направления мощности МТНЗ. «Мёртвая зона» МТНЗ. Каскадное действие защит. Оценка направленных защит.

Каскадное действие защит.

В кольцевой сети I_к.з. распределяется по линиям обратнопропорционально сопротивлениям ветвей кольца от шин источника питания до шин кольца. При повреждении на АБ вблизи шин А практически весь I_к.з. направляется к выключателю Q1 и его слагающая замыкающаяся по кольцу будет равна нолю. В результате защита А₂ включается с приёмной стороны линии АБ в начальный момент времени в действие не придёт. Первой сработает защита А₁ включающаяся с питающей стороны линии АБ, хотя она имеет одну из наибольших в сети выдержек времени. Защита А₂ сработает только после отключения Q1 при прохождении через нее всего I_к.з. хотя она не имеет выдержки времени.

Такое последовательное срабатывание защит с 2-х сторон линии когда одна начинает работать только после действия другой и отключения последней своего Q называется каскадным действием защит.

Доля длины защищаемой линии в пределах которой защита не действует до момента отключения металлического к.з. с противоположной стороны называется зоной каскадного действия.

Каскадное действие является нежелательным, т.к. повышает время ликвидации повреждения. Желательно, чтобы пусковые токовые реле были отстроены от I_{макс.нагр.} , для этого в формулы должно подставляться наибольшее значение I_нагр. . Если при отстройке I_{макс.нагр.} не обеспечивается в направлении к шинам ПС необходимая чувствительность защит, то отстройка производится только от I_{макс.нагр.} в направлении от шин ПС. Если при этом коэффициенты чувствительности пусковых токовых реле получаются ниже допустимых , то применяется блокировка минимального напряжения.

Ток срабатывания токовых реле при наличии блокировки минимального напряжения вычисляется как:

К_в- коэффициент возврата;

К_н- коэффициент надёжности отсечки;

РИС

Если условие не выполняется, защита дополняется блокировкой минимального напряжения.

К_U- коэффициент трансформации TV.

«Мёртвая зона» МТЗ.

Образуется только при К⁽³⁾ металлическом на небольшом участке линии, расположенном от места включения защиты. Длина мёртвой зоны требует расчёта.

S_ср.мин.- минимальная мощность срабатывания реле;

a-угол между I и U , отличается от угла максимума чувствительности реле.

РИС

В кольцевых сетях с двумя и более источников питания МТНЗ не действует.

РИС

«+» МТНЗ:

1.простота и надёжность принципа действия;

2.позволяет обеспечивать селективную защиту сетей с двухсторонним питанием;

«-» МТНЗ:

1.большие выдержки времени вблизи источника питания;

2.недостаточная чувствительность в сетях с большими нагрузками;

3.возможность неправильного выбора направления при нарушении цепей напряжения.

Поэтому в схемах защиты обязательно включается устройство контроля исправности цепей напряжения.

МТНЗ применяется в качестве основной защиты для сетей U<35 кВ и является резервной в сетях U=110, 220 кВ для дистанционных защит.

Необходимость в органах направления мощности.

РИС

С учётом этого иногда используется возможность за счёт повышения выдержек времени (загрубение защиты) иметь большее число защит ненаправленных. Это делается для того, чтобы делать их направленными по мере развития ЭС.

II. Токовая отсечка без выдержки времени

Селективное действие токовой отсечки достигается тем, что её ток срабатывания принимается большим максимального тока к.з., проходящего через защиту при повреждении вне защищаемого элемента. Действие защиты при к.з. на защищаемом участке обеспечивается благодаря тому, что ток к.з. в сети, а следовательно, и в защите увеличивается по мере приближения к источнику питания, причем кривые тока короткого замыкания имеют различную крутизну в зависимости от режима работы системы и вида к.з.

Токовые отсечки также применяются на линиях с двусторонним питанием. В этом случае они устанавливаются на обеих сторонах линии.

Токовая отсечка выдержкой времени

Основной минус токовой отсечки без выдержки времени состоит в том, что она защищает только часть линии. Участок в конце линии за пределами зоны l^I остается незащищенным. На рисунке представлена схема сети с 2 последовательно соединенными участками АБ и БВ, для защиты которых установлены ТО без выдержки времени А¹1 и А¹2 с токами срабатывания I¹_с.з.А1 и I¹_с.з.А2. отсечки имеют защищаемые зоны l¹_A1 и l¹_A2, которые охватывают только часть линии. Участки в конце линии, ха пределами этих зон, остаются незащищенными. В связи с этим возникает необходимость иметь вторую ступень токовой защиты. Вместе с первой ступенью она должна обеспечить защиту всей линии и шины приемной подстанции.

Для исключения излишних срабатываний защиты при к.з. в зоне l¹_A2 токовой отсечки А¹2 линии БВ выдержка времени должна быть больше времени срабатывания t¹_A2 этой отсечки на некоторое время Dt, называемое ступенью селективности; то есть должно выполняться условие t¹¹_A1= t¹_A2+Dt. В расчетах принимают Dt=(0,3-0,6)с.

МТЗ

Может выполняться независимой и с ограниченно зависимой характеристиками срабатывания. Выдержка времени у МТЗ выбирается по ступенчатому принципу: начинают выбор с наиболее удаленного от ИП элемента и по мере приближения к ИП увеличивают ее таким образом, что защита последующего участка имеет выдержку времени на ступень селективности больше, чем максимальная выдержка времени защиты предыдущего участка.