ВЫБОР ТОКА СРАБАТЫВАНИЯ

Исходным для выбора тока срабатывания МТЗ является требование, чтобы она надежно работала при повреждениях на защищаемом участке, но в то же время не действовала при максимальном рабочем токе нагрузки I_HMAX и кратковременных перегрузках, вызванных пуском и самозапуском электродвигателей (см. гл. 18), а также нарушением нормального режима электрической сети.

Электродвигатели имеются в составе большей части электрических нагрузок. При понижении или исчезновении напряжения, вызванном КЗ либо кратковременным перерывом электроснабжения потребителей при действии АПВ или АВР, электромагнитный момент вращения электродвигателей уменьшается, и они начинают тормозиться. При этом наиболее важные для производства электродвигатели оказываются полностью или частично заторможенными, оставаясь подключенными к сети. При восстановлении напряжения они начинают разворачиваться (самозапускаются), потребляя из сети повышенные пусковые токи. Суммарный ток во время самозапуска может существенно превосходить суммарный максимальный рабочий ток нагрузки I_PMAX установившегося режима.

Увеличение тока нагрузки из-за самозапуска электродвигателей принято оценивать коэффициентом самозапуска k_СЗП показывающим, во сколько раз возрастает ток I_PMAX. Для отстройки МТЗ от I_HMAX необходимо выполнить два условия.

По первому условию МТЗ, пришедшая в действие при КЗ в сети (вне защищаемой ЛЭП), должна надежно возвращаться в исходное состояние после отключения КЗ при наличии в защищаемой ЛЭП тока нагрузки I_HMAX (рис. 4.9, в). Так, на пример, при КЗ в точке К1 (рис. 4.8) токовые реле МТ31 и МТЗ2 приходят в действие. После отключения действием МТЗ2 по врежденной ЛЭП W2 ток КЗ прекращается и в неповрежденной ЛЭП W1 остается ток I_HMAX, питающий нагрузку Н_B. При этом ИО МТ31, пришедшие в действие при КЗ, должны возвратиться в исходное положение.

Для обеспечения возврата МТ31 (рис. 4.8) ее ток возврата I_ВОЗ должен быть больше максимального тока нагрузки I_HMAX,проходящего по ЛЭП W1 и ее МТ31 после отключения КЗ

(I_ВОЗ > I_HMAX):

I_ВОЗ = k_OTC I_HMAX, (4.1)

где k_OTC – коэффициент отстройки, учитывающий погрешность токового реле МТЗ; I_HMAX в общем случае равен k_СЗПI_PMAX. Подставив это значение вместо I_HMAX в (4.1), найдем

I_ВОЗ ≥ k_OTCk_СЗПI_PMAX (4.1а)

Коэффициент отстройки = k_OTC для реле типов РТ-40, РТ-80 и статических реле принимается равным 1,1-1,2. Учитывая, что соотношение I_ВОЗ/I_С.З определяется k_B (см. § 2.2), подставляем в это соотношение I_ВОЗ из (4.1а). Зная значение k_B для рассматриваемых реле, находим первичный ток срабатывания, обеспечивающий возврат МТЗ при I_HMAX по первому условию:

(4.2)

По второму условию ИО тока, находящиеся в состоянии недействия МТЗ, не должны срабатывать при появлении I_HMAX:

I_С.З > I_HMAX. (4.3)

Наибольшее значение I_HMAX имеет обычно в трех после-аварийных режимах:

а) при отключении одной из параллельных линий нагрузка на оставшейся удваивается (рис. 4.9, а);

б) при успешном включении от АПВ (или вручную) поврежденной ЛЭП с подключенной к ней нагрузкой (например, на рис. 4.9, в при включении от АПВ W1);

в) если к ЛЭП с рассматриваемой МТЗ (рис. 4.9, в), находящейся в работе и питающей нагрузку с током I_РАБ1 при действии АВР подключается дополнительная нагрузка, оставшаяся без напряжения из-за отключения питавшей ее ЛЭП (W2 на рис. 4.9, б).

Характер изменения токов в режиме б) и в) аналогичен показанному на рис. 4.10,а. В режиме б) в защищаемой ЛЭП W1 и МТЗ появляется ток Ток срабатывания МТЗ выбирается по выражению

I_С.З = k_OTCI_HMAX (4.4)

В третьем режиме после отключения W2 АВР подает напряжение на нагрузку Н_C от W1. Начинается самозапуск. Полный ток нагрузки W1 после действия АВР

I_HMAXW1 = I_PMAXW1 + I_PMAXW2k_СЗП.

Чтобы исключить срабатывание МТЗ на W1, ток срабатывания РЗ согласно условию (4.3) рассчитывается по выражению

(4.5)

Из двух значений I_C.3 полученных по (4.2) и (4.4) или (4.5), принимается большее.

Вторичный ток срабатывания реле I_C.P находится с учетом коэффициента трансформации ТТ и схемы включения реле, характеризуемой коэффициентом схемы k_CX(см. § 3.6):

(4.6)

Для схемы соединения в звезду (полную и неполную) k_CX = 1. При включении реле на разность токов двух фаз k_CX = .

Из выражений (4.2), (4.4), (4.5) следует, что значение I_C.3 зависит не только от I_PMAX, но также от k_B, и k_CЗП. В целях уменьшения I_C.3 для повышения чувствительности МТЗ при КЗ стремятся применять токовые реле с высоким k_B.

Значения k_CЗП принимаются равными 3-6 для нагрузки с преобладанием электродвигателей; 1,5-2 – при малом удельном значении электродвигателей. Когда электродвигатели составляют почти 100% нагрузки, ток самозапуска можно рассчитывать как трехфазное КЗ за сопротивлением полностью заторможенных электродвигателей.

Выбрав ток срабатывания МТЗ, следует проверить согласование ее по чувствительности с МТЗ следующего смежного участка радиальной сети. В общем случае МТЗ и, ближе расположенная к источнику питания, должна быть грубее, чем МТЗ n + 1, расположенная дальше.

Для этого необходимо выполнить условие

I_{C.3 n} > I_{C.3 (n+1)} или I_{C.3 n} = k_OTCI_{C.3 (n+1)} (4.6а)

где k_OTC – коэффициент отстройки, учитывающий погрешность реле по току срабатывания, равный 1,1-1,5.

Поскольку I_C.3 выбирается по току нагрузки, то практически условие согласования чувствительности смежных МТЗ всегда выполняется, так как чем ближе ЛЭП (и МТЗ) к источнику питания, тем больше ее нагрузка, а следовательно, и ток I_C.3.

Чувствительность МТ3. Проверка ведется по минимальному значению тока КЗ I_KMIN при повреждении в конце зоны МТЗ, которая должна охватывать защищаемую ЛЭП и резервировать РЗ следующего участка (второго), т. е. линию W2 и трансформаторы, отходящие от шин приемной подстанции В (рис. 4.11). Минимальный ток КЗ рассчитывается для реального минимального режима на электростанциях и в сетях, питающих ЛЭП. Чувствительность МТЗ оценивается коэффициентом чувствительности

k_Ч = I_KMIN/I_C.3 (4.7)

Коэффициент чувствительности для защищаемой ЛЭП считается допустимым, если k_Ч ≥ 1,5, при КЗ на резервируемом участке допускается k_Ч ≥ 1,2.