Максимальная токовая защита: принцип действия, виды, примеры схем

Некоторые схемные решения

Трехфазное устройство защитного отключения (УЗО). Чувствительно ко всем типам замыкания любой фазы. Основой этого устройства являются токовые реле 1. Они срабатывают при подаче на них сигнала КЗ. Их нормально разомкнутые контактные группы запараллелины, поэтому срабатывание любого из них приводит к пуску времязадающего реле 2.

По истечении установленного промежутка времени оно включает реле-повторитель 3, срабатывающее без задержки и подающее на выключатель сигнал отключения. Реле 3 необходимо в случае, когда мощность катушки выключателя слишком велика для исполнительных контактов реле времени. Реле 4 (блинкерное) служит для индикации срабатывания выключателя. Оно подключается последовательно катушке выключателя. Поэтому его срабатывание происходит одновременно с выключателем УЗО, а выпавший в результате этого блинкер (сигнализатор) указывает на факт отключения питания участка.

Двухфазное УЗО. Отслеживает все межфазные КЗ и замыкание 2 из 3 фаз с землей на участке сети. Не имеет принципиальных отличий от трехфазного устройства. К ее преимуществам можно отнести более низкую стоимость за счет меньшего количества комплектующих и монтажных проводов. А также лучшую селективность при замыканиях с землей в 2 различных точках.

Недостатки: меньшая чувствительность при КЗ во вторичных обмотках понижающего трансформатора.Благодаря своим качествам этот тип устройств часто используется в электросистемах с изолированной нейтралью. При необходимости повышения чувствительности на нулевой провод устанавливают дополнительное токовое реле.

Токовая отсечка незамедлительного срабатывания

Показания для возникновения отсечки выбирается исходя из того, чтобы она не срабатывала во время возникновения нарушений на участках линий, которые являются смежными для защищаемой. Для этого току при котором будет происходить отключение необходимо иметь показания, которые будут превышать самые наибольшие показания при коротком замыкании.

Чтобы определить зону действия токовой отсечки и коэффициент чувствительности, можно воспользоваться графическими показателями. Чтобы их получить надо вычислить токи короткого замыкания, которые будут проходить по цепи во время его возникновения, и сделать это в самом начале и конце линии. К тому же вычисление нужно произвести от начала на в промежутках длины равной ¾; ½ и ¼. Исходя из этих полученных данных, можно построить ломаную линию, которая покажет изменение тока КЗ. Отсечка должна быть задействована в той зоне, где ток замыкания будет превышать ток при срабатывании.

Следует учитывать, что чем выше показания токов при коротком замыкании, которые получаются в начале и конце линии, тем шире становиться промежуток, который входит в отсечку. Так по ПЭУ, существуют рекомендации, что зона действия токовой отсечки применяется, если она охватывает более двадцати процентов от линии, которую следует защитить.

Так же в исключительных случаях отсечка может быть использована как защита всей линии (рис.1).

Максимальная токовая защита: принцип действия, виды, примеры схем
Рис.1. Защита всей линии с помощью токовой отсечки

По времени действие мгновенная отсечка зависит от того времени за период, которого происходит срабатывание токовых и промежуточных реле. Если используются промежуточные реле с периодом действия – около 0,02 секунды, то время срабатывания отсечки будет составлять промежуток от 0,04 до 0,06 секунд.

Устройство и принцип действия

Конструктивно МТЗ состоят из двух важных узлов: автоматического выключателя и реле времени. Они могут быть объединены в одной конструкции либо размещаться отдельными блоками.

Отличия от токовой отсечки

Из всех видов защиты по надёжности лидирует токовая отсечка. Примером может служить защита бытовой электросети устройствами с применением плавких предохранителей или пакетных автоматов. Метод токовых отсечек гарантирует обесточивания защищаемой цепи в аварийных ситуациях. Но для возобновления подачи электроэнергии необходимо устранить причину отсечения и заменить предохранитель, либо включить автомат.

Недостатком такой системы является то, что отключение может происходить не только вследствие КЗ, но и в результате даже кратковременного превышения параметров по току нагрузки. Кроме того, требуется участие человека для восстановления защиты. Эти недостатки не критичны в бытовой сети, но они неприемлемы при защите разветвлённых линий электропередач.

Именно эти два фактора кардинально отличают МТЗ от простых токовых отсечек, со всеми их недостатками.

Принцип действия МТЗ

Между узлом задержки и токовым реле существует зависимая связь, благодаря которой отключение происходит не на начальной стадии возрастания тока, а спустя некоторое время после возникновения нештатной ситуации. Данный промежуток времени слишком короткий для того, чтобы величина тока достигла критического уровня, способного навредить защищаемой цепи. Но этого хватает для предотвращения возможных ложных срабатываний защитных устройств.

Наименьшая выдержка времени задаётся на самых удалённых участках линий. По мере приближения МТЗ к источнику тока, временные задержки увеличиваются. Эти величины определяются временем, необходимым для срабатывания защиты и именуются ступенями селективности. Сети, построенные по указанному принципу, образуют зоны действия ступеней селективности.

Такой подход обеспечивает защиту поврежденного участка, но не отключает линию полностью, так как ступени селективности увеличиваются по мере удаления МТЗ от места аварии. Разница величин ступеней позволяет защитным устройствам, находящимся на смежных участках, оставаться в состоянии ожидания до момента восстановления параметров тока. Так как напряжение приходит в норму практически сразу после отсечения зоны с коротким замыканием, то авария не влияет на работу смежных участков.

Примеры использования защиты

МТЗ используют:

  • с целью локализации и обезвреживания междуфазных КЗ;
  • для защиты сетей от кратковременных перегрузок;
  • для обесточивания трансформаторов тока в аварийных ситуациях;
  • в качестве протектора при запуске мощного, энергозависимого оборудования.

Задержка времени очень полезна при пуске двигателей. Дело в том, что на старте в цепях обмоток наблюдается значительное увеличение пусковых токов, которое системы защиты могут воспринимать как аварийную ситуацию. Благодаря небольшой задержке времени МТЗ игнорирует изменение параметров сети, возникающие при пуске или самозапуске электродвигателей. За короткое время показатели тока приближаются к норме и причина для аварийного отключения устраняется. Таким образом, предотвращается ложное срабатывание.

Пример подключения МТЗ электродвигателя иллюстрирует схема на рисунке 1. На этой схеме реле времени обеспечивает уверенный пуск электромотора до момента реагирования токового реле.

Максимальная токовая защита: принцип действия, виды, примеры схем
Рисунок 1. МТЗ с выдержкой времени

Аналогично работает задержка времени при кратковременных перегрузках в защищаемой сети, которые не связаны с аварийными КЗ. Отсечка действует лишь в тех случаях, когда на защищаемой линии возникает значительное превышение номинальных значений, которое по времени превосходит величину выдержки.

Для надёжности защиты на практике часто используют схемы двухступенчатой и даже трёхступенчатой защиты участков цепей. Стандартная трёхступенчатая защитная характеристика выглядит следующим образом (Рис. 2):

Максимальная токовая защита: принцип действия, виды, примеры схем
Рис. 2. Карта селективности стандартной трёхступенчатой защиты

На абсциссе отмечено значения тока, а на оси ординат время задержки в секундах. Кривая в виде гиперболы отображает снижение времени защиты от возрастания перегрузок. При достижении тока отметки 170 А включается отсчёт времени МТЗ. Задержка времени составляет 0,2 с, после чего на отметке 200 А происходит отключение. То есть, разрыв цепи происходит в случае отказа защиты остальных устройств.

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ

Требования к схемам. Реле направления мощности включаются, как правило, на фазный ток и междуфазное напряжение. Сочетание фаз тока и напряжения реле, называемое его схемой включения, должно быть таким, чтобы реле правильно определяло знак мощности КЗ при всех возможных случаях и видах повреждений, и чтобы к РНМ подводилась возможно большая мощность. Мощность Sр, как это следует из (7.1), может иметь недостаточное для действия РНМ значение при КЗ, близких к месту установки реле, за счет снижения напряжения Uр или при неблагоприятном значении угла φр, при котором sin(α – φр) равен или близок к нулю. Отсюда следует, что, во-первых, РНМ должно включаться на такое напряжение, которое при близких КЗ не снижается до нуля, и, во-вторых, напряжение и ток, подводимые к реле, должны подбираться так, чтобы угол сдвига между ними φр в условиях КЗ не достигал значений, при которых мощность на зажимах реле приближается к нулю.

Популярные статьи  Как добавить электроблокировку и дистанционное управление в реверсивную схему управления электродвигателем?

Общая часть

Чтобы у Вас меньше возникало вопросов, перед началом рассмотрения данного расчета уставок для понижающего трансформатора 10/0,4 рекомендую, сначала ознакомится с книгами, приведенными в содержании: «Список литературы».

И еще не большое отступление, если Вы используете другой тип защиты отличающейся от того что используется в данном примере, то все расчетные коэффициенты, можно посмотреть в и .

И так перейдем, теперь непосредственно к самому расчету уставок.

В данном примере, нужно выполнить расчет уставок релейной защиты для понижающего сухого трансформатора cлитой изоляцией 10/0,4 кВ, типа TS-400 (компании TESAR) мощностью 400 кВА, питание осуществляется кабелем АПвЭВнг – 3х95 мм2 от ячейки №3 типа КСО-011, длина линии составляет 300 м. Однолинейная схема подстанции 10 кВ представлена на рис.1.

Максимальная токовая защита: принцип действия, виды, примеры схем

Рис.1 – Однолинейная схема подстанции 10 кВ

Для защиты трансформатора типа TS-400 применяется устройство релейной защиты и автоматики современного микропроцессорного многофункционального устройства типа SEPAM 1000+ серии S40 (компании Schneider Electric). Данное устройство обеспечивает, следующие виды защит:

  • токовая отсечка (ТО)– реализована с помощью первой ступени МТЗ терминала SEPAM S40 код ANSI 50/51, (ТО реализована согласно ПУЭ 7-ое издание, раздел 3.2.54 пункт 2);
  • максимально токовая защита (МТЗ) – реализована с помощью второй ступени МТЗ терминала SEPAM S40 код ANSI 50/51, (МТЗ реализована согласно ПУЭ 7-ое издание, раздел 3.2.60);
  • защита от перегрузки (ЗП) – реализована с помощью одной из ступеней МТЗ терминала SEPAM S40 код ANSI 50/51; (ЗП реализована согласно ПУЭ 7-ое издание, раздел 3.2.69);
  • защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) – код ANSI 50N/51N (ОЗЗ реализована согласно ПУЭ 7-ое издание, раздел 3.2.51)
  • газовая защита для данного трансформатора не предусматривалась.

Более подробно, выбор защит для трансформаторов согласно ПУЭ рассмотрен в статье: Перечень защит для силовых трансформаторов мощностью менее 4 МВА

Беларус-1025.2

Характеристики 1025.2 1025.3
Двигатель Д-245 Д-245S2
Экологический класс Stage 0 Stage II
Тип дизель с турбонаддувом дизель с турбонаддувом и интеркулером
Мощность, л.с. 105 110
Крутящий момент, Нм 385 429
Коэффициент запаса крутящего момента, % 15 25
Номинальная частота вращения, об/мин 2200
Масса, кг 4480 4665
Длинна/Ширина/Высота, мм 4205/1970/2820 4600/1970/2820

Модели «Беларус-1221.3» и «Беларус-1523.3» конструктивно изменились незначительно. Основное отличие – оснащение двигателя промежуточным охладителем воздуха (интеркулером), подаваемого в цилиндры турбиной, что в свою очередь позволило довести двигатель до требуемых экологических норм, при этом повысив его мощность, крутящий момент и коэффициент запаса крутящего момента, что улучшило тяговые характеристики тракторов и позволило уменьшить расход топлива.

Примеры и описание схем МТЗ

С целью защиты обмоток трансформаторов, а также других элементов сетей с односторонним питанием используются различные схемы.

МТЗ на постоянном оперативном токе.

Особенность данной схемы в том, что управление элементами защиты осуществляется выпрямленным током, который меняет полярность, реагируя на аварийные ситуации. Мониторинг изменения напряжения выполняют интегральные микроэлементы.

Для защиты линий от последствий междуфазных замыканий используют двухфазные схемы на двух, либо на одном токовом реле.

Однорелейная на оперативном токе

В данной защите используется токовое пусковое реле, которое реагирует на изменение разности потенциалов двух фаз. Однорелейная МТЗ реагирует на все межфазные КЗ.

Максимальная токовая защита: принцип действия, виды, примеры схем
Схема на 1 реле

Преимущества: одно токовое реле и всего два провода для подсоединения.

Недостатки:

  • сравнительно низкая чувствительность;
  • недостаточная надёжность – при отказе одного элемента защиты участок цепи остаётся незащищённым.

Однорелейка применяется в распределительных сетях, где напряжение не превышает 10 тыс. В, а также для безопасного запуска электромоторов.

Двухрелейная на оперативном токе

В данной схеме токовые цепи образуют неполную звезду. Двухрелейная МТЗ реагирует на аварийные междуфазные короткие замыкания.

Максимальная токовая защита: принцип действия, виды, примеры схем
Схема на 2 реле

К недостаткам этой схемы можно отнести ограниченную чувствительность. МТЗ выполненные по двухфазным схемам нашли широкое применение, особенно в сетях, где используется изолированная нейтраль. Но при добавлении промежуточных реле могут работать в сетях с глухозаземлённой нейтралью.

Трехрелейная

Схема очень надёжная. Она предотвращает последствия всех КЗ, реагируя также и на однофазные замыкания. Трехфазные схемы можно применять в случаях с глухозаземлённой нейтралью, вопреки тому, что там возможны ситуации с междуфазными так и однофазными замыканиями.

Из рисунка 4 можно понять схему работы трёхфазной, трёхлинейной МТЗ.

Максимальная токовая защита: принцип действия, виды, примеры схем
Рисунок 4. Схема трёхфазной трёхрелейной защиты

Схема двухфазного трёхрелейного подключения МТЗ изображена на рисунке 5.

Максимальная токовая защита: принцип действия, виды, примеры схем
Рис. 5. Схема двухфазного трёхрелейного подключения МТЗ

На схема обозначены:

  • KA – реле тока;
  • KT – реле времени;
  • KL – промежуточное реле;
  • KH – указательное реле;
  • YAT – катушка отключения;
  • SQ – блок контакт, размыкающий цепь;
  • TA – трансформатор тока.

Максима́льная то́ковая защи́та (МТЗ)

— вид релейной защиты, действие которой связано с увеличением силы тока в защищаемой цепи при возникновении короткого замыкания на участке данной цепи. Данный вид защиты применяется практически повсеместно и является наиболее распространённым в электрических сетях.

Читать также: Режимы резания при токарной обработке титана

Выбор тока срабатывания защиты МТЗ

Выбор осуществляется с расчетом, чтобы установка уверенно срабатывала при повреждающих воздействиях, но не проявляла активности при недолгих толчках (к примеру, когда запускается электродвигатель) или высоком токе нагрузки. Дифференциация последнего от ситуации, когда должна активизироваться защита, является основной задачей. Также установка не должна быть излишне восприимчивой, иначе цепь будет отключаться, когда это не нужно.

Должны соблюдаться условия:

  • реле не должны активизироваться нагрузочным током, поэтому параметр, при котором срабатывает МТЗ, должен быть больше максимального нагрузочного показателя;
  • возвратный ток реле должен превышать нагрузочное значение, идущее по защите после окончания замыкания – это нужно для возврата реле в начальное положение.

Разновидности максимально-токовых защит

Особенности дифференциальной защиты силового оборудования

Ориентируясь на условия работы в конкретной электросети, можно выбрать один из четырех типов системы.

МТЗ с независимой от тока выдержкой времени

Параметр задержки здесь неизменен, период активации зависит только от ступени селективности: на каждом последующем отрезке время увеличивается на эту величину.

Популярные статьи  Допустима ли такая схема электропроводки для дачного дома?

МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени

Используется расчет выдержки по нелинейной формуле. Параметр зависит от величины тока на обмотках. Используется в системах, где предохранение от избыточных нагрузок имеет особенную значимость для безопасности.

МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени

Здесь совмещены две компоненты: не зависящая от тока часть и зависящая, причем у последней время-токовая характеристика имеет вид гиперболы. Чем больше перегрузка, тем более пологий вид имеет графическое представление. Такая установка используется в высокомощных электромоторах.

МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения

Здесь инициатором размыкания контактов становится разность потенциалов. Уставка привязывается к падению напряжения ниже определенной границы.

Основные разновидности отсечки

Описываемый способ (в том числе и для трансформаторов) делится на несколько видов. На сегодняшний день известно две разновидности токовой отсечки. Отличаются они друг от друга временем срабатывания и выдержке. Рассмотрим каждый вид более подробно:

  • С выдержкой времени. В такую отсечку во время производства включают специальное устройство, позволяющее задавать временные параметры. Диапазон срабатывания отсечки при участии специального устройства не превышает 6 секунд. Устройство, помогающие регулировать и одновременно контролировать время подачи тока называют автоматическим селективным выключателем. Надо заметить, что селекция используется не всегда и она необязательна. Для максимальной защиты всей линии зачастую используется устройства с дифференциальной защитой.
  • Мгновенная отсечка. Все действия системы контролируются собственным временем токовой отсечки. Все происходит автоматически. Принцип действия не основывается на дополнительном временном устройстве (то есть выдержке). Главный элемент во мгновенном виде — это токовое реле. Реле отвечает за подачу отключающего сигнала расцепителю выключателя. Наряду с реле, используются и некоторые вспомогательные элементы. Среди них выделяют специальные релейные устройства, которые установлены с целью подачи своевременного сигнала на разрыв. Диапазон срабатывания в автоматическом режиме мгновенной отсечки — от 4 до 6 секунд.

Исходя из рассмотренного, можно заключить, что защита выключателям и трансформаторам предоставляется самыми различными способами. Благодаря продуманным подходам надёжную защиту получают не только начальные или конечные участки цепей, но и вся электрическая цепь.

Токовая отсечка и максимальная токовая защита — особенности, схема и принцип работы

Не все понимают отличия между токовой отсечкой и максимальной токовой защитой, которые в большинстве источников для краткости обозначаются аббревиатурами ТО (не путать с техническим обслуживанием) и МТЗ. И это объяснимо, так как и отсечка, и максимальная защита выполняют одну и ту же функцию – предохранение эл/цепи, ее элементов и присоединенных устройств от разрушения (выхода из строя).

Так в чем их смысл и есть ли какая-то разница между ними? С этим мы и разберемся.

При написании данной статьи автор изучил различные источники и пришел к выводу, что по этому вопросу очень много путаницы. Именно поэтому он рекомендует в первую очередь обратиться к основополагающему документу – ПУЭ (3.2.) . А весь остальной материал, встречающийся в интернете, следует рассматривать лишь как пояснения (разъяснения) к положениям правил. Причем нужно относиться к этой информации критически, сопоставляя ее с тем, что прописано (хотя и несколько «скуповато»), в ПУЭ.

Максимальная токовая защита: принцип действия, виды, примеры схем

По принципу действия максимальная токовая защита и отсечка идентичны. Элементы, их обеспечивающие, реагируют на один и тот же параметр электрической цепи – ток, точнее, на его величину. При превышении им определенного, заданного значения (уставки) защитное устройство срабатывает. Разница в том, как именно?

Ток, протекающий по проводникам (а они характеризуются своим удельным сопротивлением, в зависимости от материала – алюминий или медь) приводит к их нагреву. И чем выше его значение, тем сильнее. При повреждениях изоляции и коротких замыканиях данный параметр может вырасти резко и достигать большой величины. Результат вполне прогнозируем. Кстати, это одна из основных причин, если верить статистике, всех воспламенений в электрифицированных зданиях и сооружениях.

Максимальная токовая защита: принцип действия, виды, примеры схем

Именно поэтому для каждой электрической цепи предусматривается свой номинал тока, при превышении которого цепь должна разрываться. В этом – смысл любой защиты данного типа. Многое зависит от того, где именно произошло повреждение. В силу удельного сопротивления металлов быстрее среагирует то устройство, которое расположено ближе к «аварийной зоне». Многое зависит и от электрической схемы. Если она сложная, то в ней предусматривается несколько защитных автоматов – общий и на каждой «нитке» (также прописано в ПУЭ).

С учетом множественности вариантов проектирования электрических цепей однозначно сказать, в чем принципиальная разница между токовой отсечкой и МТЗ, нельзя. Все зависит от характеристик схемы и места расположения в ней того или иного защитного изделия. Если суммировать всю информацию по ТО и МТЗ, то можно сделать следующие выводы.

  • Селективности (синоним слова избирательность) обеспечиваются: МТЗ – задержкой срабатывания (выдержкой времени), ТО – отстройкой по номиналу тока. Яркий пример – УЗО. Но это не обязательное условие, так как если на линии лишь 1 автомат, причем одноступенчатый, то задержки времени быть не должно.
  • Максимальная токовая защита является основной. При включении в цепь дифференциального устройства она переходит в категорию резервной. ТО используется лишь как дополнительная функция предохранения линии и оборудования. Более подробно об этом можно узнать в ПУЭ 3.2.16 (26).
  • Токовая отсечка – разновидность МТЗ, только с ограниченным «радиусом действия».

Максимальная токовая защита: принцип действия, виды, примеры схем

Все остальные суждения по данному вопросу (например, что ТО является основным видом защиты) – не более чем выдумки, вызванные малой осведомленностью тех, кто делает подобные заявления.

Автор будет рад, если статья поможет читателю понять, в чем разница между токовой отсечкой и максимальной защитой.

8.1. Назначение и виды дифференциальных защит

На линиях отходящих от шин электростанций или узловых подстанций, часто по условиям устойчивости требуется обеспечить отключение КЗ в пределах всей защищаемой линии без выдержки времени. Это требование нельзя выполнить с помощью мгновенных токовых отсечек, защищающих только часть линии. Кроме того, отсечки неприменимы по условию селективности, на коротких ЛЭП, где токи КЗ в начале и в конце линии примерно одинаковы. В этих случаях используются дифференциальные защиты

(ДЗ), обеспечивающие мгновенное отключение КЗ в любой точке защищаемого участка и не действующие при КЗ за пределами зоны действия.

Дифференциальные защиты подразделяются на:

продольные

– для защит как одинарных, так и параллельных линий;

поперечные

– для защиты только параллельных линий.

Виды максимально-токовых защит

В электрических сетях используют 4 разновидности МТЗ. Их применение диктуется условиями, которые требуется создать для уверенной работы электрооборудования.

МТЗ с независимой от тока выдержкой времени

В таких устройствах выдержка времени не меняется. Для задания уставок периода, достаточного для активации реле с независимыми характеристиками, учитывают ступени селективности. Каждая последующая выдержка (в сторону источника тока) увеличивается от предыдущей на промежуток времени, соответствующий ступени селективности. То есть, при расчётах необходимо соблюдать условия селективности.

Популярные статьи  Что такое система умный дом и пример её реализации

МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени

В данной защите процесс задания уставок МТЗ требует более сложных расчётов. Зависимые характеристики, в случаях с индукционными реле, выбирают по стандарту МЭК: tсз = A / (kn — 1), где A, n – коэффициенты чувствительности, k = Iраб / Iср — кратность тока.

Из формулы следует, что выдержка времени уже не является константой. Она зависит от нескольких параметров, в т. ч. и от силы тока, попадающего на обмотки реле, причём эта зависимость обратная. Однако выдержка не линейная, её характеристика приближается к гиперболе (рис. 3). Такие МТЗ используют для защиты от опасных перегрузок.

Максимальная токовая защита: принцип действия, виды, примеры схем
Рисунок 3. Характеристика МТЗ с зависимой выдержкой

МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени

В устройствах данного вида релейных защит совмещено две ступени защиты: зависимая часть с гиперболической характеристикой и независимая. Примечательно, что времятоковая характеристика независимой части является прямой, плавно сопряжённой с гиперболой. При малых кратностях критичных токов характеристика зависимого периода более крутая, а при больших – пологая кривая (применяется для защиты электромоторов большой мощности).

МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения

В данном виде дифференциальной защиты применена комбинация МТЗ с использованием влияния минимального напряжения. В электромеханическом реле произойдёт размыкание контактов только тогда, когда возрастание тока в сети приведёт к падению разницы потенциалов. Если падение превысит нижнюю границу напряжения уставки – это вызовет отработку защиты. Поскольку уставка задана на падение напряжения, то реле не среагирует на резкие скачки тока в сети.

Определение коэффициента чувствительности защиты

Определение коэффициента чувствительности защиты по первичному току короткого замыкания дает завышенные результаты.

При определении чувствительности защиты необходимо учитывать токовую погрешность трансформатора тока.

Коэффициент чувствительности токовых реле определяется по выражению:

где:

  • Iк.мин — минимальный первичный ток короткого замыкания (КЗ) в конце зоны действия защиты, определяемый расчетом в реально возможном минимальном режиме;
  • Ic.p. — ток срабатывания реле;
  • nт — коэффициент трансформации трансформатора тока (ТТ);
  • Iвтк.мин. — минимальный вторичный ток К3, Iвтк.мин. = Iк.мин/nт;

При КЗ значение тока Iк.мин может в несколько раз превышать то значение расчетного тока, при котором производилось проверка трансформаторов тока (ТТ) на 10%-ую погрешность . В связи с этим весьма вероятно увеличение токовой погрешности свыше 10%. Таким образом, основной недостаток защит заключается в том, что трансформаторы тока не могут обеспечить во всех режимах трансформацию достаточно близкую к идеальной, хотя в основу работы защиты положена идеальная трансформация тока. Это обстоятельство не учитывается при определении коэффициента чувствительности в соответствии с выражением (1).

Определение коэффициента чувствительности по выражению (1) дает завышенное значение, так как известно, что вторичный ток трансформаторов тока при погрешности выше 10% существенно отличается от его идеального значения Iвтк.мин.

Завышение коэффициента чувствительности может привести к ошибочным выводам относительно фактического значения коэффициента чувствительности. Он может оказаться меньше минимально допустимого коэффициента чувствительности. Обеспечение 10%-ной погрешности при токе К3 Iк.мин уменьшит погрешность ТТ, увеличивая тем самым коэффициент чувствительности.

Проверка ТТ на 10% погрешность при КЗ определяется по кривым предельных кратностей, а при их отсутствии — по значению номинальной предельной кратности.

В тех случаях, когда 10%-ная погрешность при токе КЗ, равном Iк.мин, не обеспечивается, для её обеспечения необходимо увеличить номинальный ток трансформаторов тока, соединить последовательно две обмотки и/(или) уменьшить сопротивление вторичной нагрузки Zн.

В тех случаях, когда это невозможно, чувствительность реле необходимо определять графически в соответствии с рис. 1.

Максимальная токовая защита: принцип действия, виды, примеры схем

Рис.1 — Графическое определение вторичного тока КЗ в реле по расчетному значению при погрешности трансформатора выше 10%

Для определения чувствительности по действительному вторичному току в реле, необходимо:

1. Определить сопротивление нагрузки Zн трансформатора тока и вторичный ток КЗ Iвтк.мин.;

2. Построить характеристику намагничивания Е2=f(I’нам), где: Е2 — электродвижущая сила (ЭДС);

I’нам = Iнам/ nт — ток намагничивания, приведенный к вторичной стороне.

3. На графике характеристики намагничивания построить прямую зависимости ЭДС от вторичной нагрузки Zн.

где:

  • Z2 — сопротивление трансформатора тока;
  • І2 — вторичный ток.

4. Построить зависимость ЭДС от тока первичной обмотки, для чего в нескольких выбранных точках при соответствующем одном значении Е2 определить I’1 как сумма токов І2 (абсцисса построенной прямой) и I’нам — абсцисса характеристики намагничивания).

5. Определить вторичный ток в реле Iвт, соответствующий Iвтк.мин., пользуясь кривой Е=f/( I’1) и прямой Е2=(I2), как показано на рис.1.

6. Определить коэффициент чувствительности:

Из рисунка следует, что фактический коэффициент чувствительности реле будет в Iвтк.мин./Iвт меньше, определенного в соответствии с выражением (1).

Приближенное значение вторичного тока КЗ с учетом токовой погрешности может быть определено по выражению:

где:

  • f — токовая погрешность ТТ ;
  • Кн — коэффициент надежности (Кн=1,2-1,3).

Вывод:

1.В тех случаях, когда 10%-ная погрешность ТТ при КЗ не обеспечивается, для её обеспечения необходимо увеличить номинальный ток трансформаторов тока, соединить последовательно две обмотки и/(или) уменьшить сопротивление вторичной нагрузки.

В тех случаях, когда это невозможно, коэффициент чувствительности реле необходимо определять графически по действительному вторичному току.

Литература:

1.Шабад МЛ. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. — Л.: Энергоатомиздат, 1985 — 296 е., ил.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Принцип работы токовых отсечек

При протекании в сети электрического тока ее элементы начинают нагреваться. Это так называемая рабочая температура, позволяющая функционировать в течение длительного времени в обычном режиме.

При коротком замыкании в сети происходит значительное возрастание силы тока. Как правило, это приводит к возгораниям, разрушениям и прочим негативным последствиям. Элементы, способные долго выдерживать действие короткого замыкания, экономически невыгодно производить.

Величина тока, вызывающая срабатывание защиты, носит название уставки. Ее значение должно обеспечивать отключение цепи до того момента, когда начнутся разрушения. Для создания токовой отсечки существуют различные способы. Чаще всего эта процедура проводится с использованием электромагнитных реле. Замыкание контактов в этих устройствах происходит под влиянием электромагнитной силы. Таким образом, прибор подает сигнал, отключающий защищаемый элемент. Этот же принцип применяется в различных конструкциях автоматических выключателей.

Эффективным средством защиты являются предохранители. Здесь ведущую роль играет температура, возрастающая под действием тока и оказывающая свое воздействие. Когда ее значение достигает определенного предела, происходит разрушение плавкой вставки предохранителя и разрыв электрической цепи.

Добавить комментарий