Материал: Ответы-2

имеет большую выдержку времени. чем выдержка времени предыдущей защиты.

Минимальный ток, при котором защита срабатывает называется током

срабатывания максимальной токовой защиты. Ток срабатывания МТЗ выбирается большим максимального рабочего тока защищаемой линии (максимального тока нагрузки) с учетом необходимости возврата защиты после отключения к.з. защитой предыдущего участка сети.

Для решения этой задачи необходимо выполнить следующие условия:

1. Ток срабатывания защиты должен быть больше максимального рабочего

тока нагрузки:

Iс.з. > Iраб.макс

где:

Iс.з. - ток срабатывания; Iраб.макс - максимальный рабочий ток нагрузки.

Для примера рассмотрим характер изменения тока в линии 3 (рис. 3-6) при отключении к.з. в точке К₁. До момента возникновения к.з. ток в линии (рис. 3-7) равен рабочему току I_раб. В течение отрезка времени t₁-t₀ по линии проходит ток к.з. Iк. После срабатывания защиты 2 и отключения повреждённой линии (в момент времени t1) ток в линии 3 уменьшается до величины I_зап. Этот ток I_зап. > I_раб. так как электродвигатели, получающие питание от подстанции 2 за время к.з. тормозятся, а после отключения к.з. происходит их самозапуск и они потребляют ток I_зап. больший рабочего I_раб.

При к.з. в какой-либо точке сети, например, в точке К1 (рис. 3-6), ток к.з. проходит по всем участкам сети между источником питания и местом повреждения, в результате чего приходят в действие (запускаются) защиты 2 и 3. Однако, по условию обеспечения селективности на отключение, должна подействовать только защита 2, установленная на поврежденной линии.

Время срабатывания (выдержка времени) МТЗ в общем случае выбирается на ступень селективности (Δt) больше наибольшей выдержки времени предыдущей защиты (рис. 3-6, а):

tс.з.2 = tс.з.1 + Δt

tс.з.3 = tс.з.2 + Δt

В зависимости от используемых реле и выключателей ступень селективности может иметь различные значения. Например, при использовании вторичных реле косвенного действия Δt не превышает 0,2-0,6 с, а при использовании менее точных реле прямого действия Δt составляет 0,8-1 с.

Обычно в расчетах ступень селективности принимается равной 0,5с.

13. Токовые отсечки (назначение, принцип действия, выбор параметров срабатывания).

Основной недостаток максимальной токовой защиты заключается в наличии относительно большой выдержки времени вблизи источников питания, поэтому МТЗ, как правило, используют совместно с другой токовой защитой – токовой отсечкой (ТО), реагирующей также как и МТЗ на увеличение тока.

Токовая отсечка является быстродействующей токовой защитой,

селективность действия которой обеспечивается соответствующим выбором тока ее срабатывания.

Токовая отсечка не должна срабатывать при к.з. на смежном участке сети, поэтому её ток срабатывания отстраивается от максимального тока внешнего для данной линии к.з. (т.е. от максимального тока к.з. в конце защищаемой линии): ,

где: Кн (Котс) - коэффициент надёжности (коэффициент отстройки), учитывающий погрешности в расчёте тока к.з. и погрешность в токе срабатывания реле (для защит на реле тока типа РТ-40 Кн принимают равным 1,2÷1,3, а для защит на реле РТ-80 – Кн=1,5; Iк.вн.макс - максимальный ток внешнего к.з. (на шинах приёмной подстанции), проходящий через защиту при максимальном режиме работы системы.

На рис.3-9 изображена кривая, показывающая характер изменения тока

3-х фазного к.з. в зависимости от расстояния до точки к.з.

Зона действия отсечки охватывает только часть линии и меняется в

зависимости от режима работы системы (зона А – при максимальном, зона Б – при минимальных режимах системы). Чем больше разница в значениях токов к.з. в начале и конце защищаемой линии (чем больше крутизна кривой спада тока по длине линии), тем больше зона отсечки, поэтому ТО эффективна на относительно протяженных линиях, а также на линиях питающих трансформаторы и реакторы.

Токовая отсечка является быстродействующей защитой и время её

срабатывания tс.з. определяется небольшой задержкой вызванной срабатыванием токовых и промежуточных реле, а также исполнительного органа защиты и составляет обычно не более 0,1 с. Этого времени достаточно для предотвращения ложного действия защиты при работе трубчатых разрядников, устанавливаемых на линиях для защиты от перенапряжений. Токовая отсечка, как правило, не защищает всю длину линии и не может быть использована в качестве основной защиты.

Для линий с 2-х сторонним питанием (рис.3-10) токи срабатывания отсечек по концам линии выбираются одинаковыми и равными (по большему значению тока к.з., проходящего по линии к.з. на шинах одной и другой подстанции);

Зоны действия отсечек определяются графически, как точки пересечения прямой тока срабатывания защиты с кривыми изменения токов к.з. по линии.

14. Анализ схемы соединения обмоток трансформаторов тока «полная звезда». Область применения.

При выполнении токовой защиты по схеме полной звезды (рис. 3-12, а) ТТ устанавливаются во всех фазах. Вторичные обмотки ТТ и обмотки реле соединяются в звезду, а их нулевые точки связываются нулевым проводом.

При нормальном нагрузочном режиме и в режиме 3-х фазного к.з. (рис. 3-11, а) Ток в нулевом проводе равен геометрической сумме токов фаз:

.

При 2-х фазных к.з. ток проходит только в двух повреждённых фазах и

соответственно в двух реле, подключенных к ТТ поврежденных фаз, а ток в

неповрежденной фазе отсутствует.

Для случая 2-х фазного к.з. фаз В и С (рис. 3-11, б):

Ток в нулевом проводе рассматриваемой схемы равен сумме токов повреждённых фаз, но так как последние равны и противоположны по фазе, то ток в нулевом проводе будет равен нулю:

.

т.е. реле, включенное в нулевой провод не будет реагировать на междуфазные к.з.

Однако, из-за неидентичности характеристик и погрешностей ТТ сумма вторичных токов при нагрузочном режиме и при 3-х и 2-х фазных к.з. отличается от нуля и в нулевом проводе проходит ток, называемый током небаланса:

.

При 1 фазном к.з. первичный ток проходит только по поврежденной фазе, а соответствующий ему вторичный ток – через реле поврежденной фазы и реле включенное в нулевой провод.

Для случая 1 ф. к.з. фазы А (рис. 3-11,в)

первичные токи: .

При 2-х фазных к.з. на землю токи проходят в двух повреждённых фазах и соответственно в двух реле, а в нулевом проводе проходит ток равный геометрической сумме токов повреждённых фаз.

Для случая 2-х фазного к.з. фаз В и С на землю (рис. 3-11, г)

первичные токи: .

При двойном замыкании на землю в различных точках фаз С и В (рис. 3-11, д) на участке между точками замыкания на землю режим аналогичен 1ф. к.з. фазы В, а между источником питания и ближайшему к нему месту замыкания фазы С – соответствует режиму 2-х фазного к.з. фаз В и С.

Очевидно, что в режимах 1 фазных и 2-х фазных к.з. на землю в первичных токах к.з. появляются токи нулевой последовательности совпадающие по фазе, в нулевом проводе схемы полной звезды будет проходить утроенное значение этого тока поэтому нулевой провод схемы полной звезды является фильтром токов нулевой последовательности.

Учитывая, что реле, установленные в фазах рассматриваемой схемы реагируют на все виды к.з., а реле в нулевом проводе - только на к.з. на землю схему соединения ТТ и обмоток реле в полную звезду применяют в токовых защитах, действующих при всех видах к.з.

Рис. 3‐11. Векторные диаграммы токов

а) при 3‐х фазном к.з.;

б) при 2‐х фазном к.з.;

Достоинствами этой схемы являются хорошее реагирование на все виды однофазных и многофазных коротких замыканий, а также одинаковая чувствительность при всех видах короткого замыкания.

15. Анализ схемы соединения обмоток тт «неполная звезда». Область применения.

Достоинства этой схемы соединения — она хорошо реагирует на все виды короткого замыкания, кроме КЗ на землю фазы в который трансформатор тока не установлен. Эта схема используется только для междуфазных защит.

В обратном проводе проходит ток равный геометрической сумме токов фаз:

Фактически ток в обратном проводе соответствует току фазы В отсутствующей во вторичной цепи.

При нормальном нагрузочном режиме и в режиме 3-х фазного к.з. токи проходят в обоих реле и в обратном проводе.

При 2-х фазном к.з. токи появляются в одном (при к.з. между фазами А-В и В-С) или двух реле (при к.з. А-С) в зависимости от того, какие фазы замкнулись.

Ток в обратном проводе при к.з. между фазами А-С, в которых установлены трансформаторы тока, будет равен нулю т.к. , а при к.з. между фазами А-В и В-С будет соответственно равен (к.з. А-В) и (к.з. В-С).

При 1 фазных к.з. фаз А или С, в которых установлены ТТ появляется ток в одном реле (в фазе А или С) и в обратном проводе. При 1 фазном к.з. фазы В, в которой ТТ не установлен, токи в схеме неполной звезды не появляются, т.е. схема неполной звезды реагирует не на все случаи однофазных к.з.

Учитывая вышеизложенное схему соединения ТТ и обмоток реле в неполную звезду применяют только для токовых защит, действующих при междуфазных к.з.

16. Анализ схемы соединения обмоток тт «треугольник». Область применения.

ТТ устанавливаются во всех фазах, их вторичные обмотки соединяются

последовательно разноимёнными выводами образуя полный треугольник (рис. 3-12, в), а реле соединённые в звезду, подключаются к вершинам этого треугольника.

В каждом реле проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз:

При симметричной нагрузке и в режиме 3-х фазного к.з. в реле рассматриваемой схемы проходят линейные токи, в 3 раз больше фазных токов и сдвинутые относительно последних по фазе на угол 300 (что видно из векторной диаграммы на рис. 3-12, в).

В схеме соединения ТТ в полный треугольник:

− токи в реле появляются при всех видах к.з.;

− отношение тока в реле к фазному току зависит от вида к.з.;

− токи нулевой последовательности не выходят за пределы треугольника, не имея пути для замыкания через обмотки реле (при 1 фазных к.з. в реле попадает только часть тока к.з. – только токи прямой и обратной последовательности).

Учитывая вышеизложенное схему соединения ТТ в треугольник применяют в основном для дифференциальных и дистанционных защит.

17. Мтз с пуском минимального напряжения.

Для повышения чувствительности максимальной токовой защиты

применяются схемы с пуском (с блокировкой) от реле минимального напряжения.

Такая защита называется максимальной токовой защитой с пуском (блокировкой) по напряжению. Из схемы видно, что защита будет действовать на отключение только после срабатывания реле минимального напряжения.

Для обеспечения надёжной работы защиты при всех видах междуфазных и однофазных к.з. устанавливаются три реле минимального напряжения 1, включаемые на линейные напряжения сети и одно реле минимального напряжения 2 реагирующее на появление напряжения нулевой последовательности.

В сетях с изолированной нейтралью токовая часть схемы МТЗ с пуском по напряжению выполняется двухфазной. В части реле напряжения схема выполняется 3-х фазной для обеспечения надёжной работы при 2-х фазных к.з., а реле напряжения, реагирующее на нулевую последовательность, не устанавливается, так как защита должна действовать только при междуфазных к.з.

Ток срабатывания МТЗ с пуском по напряжению отстраивается не от максимального тока нагрузки линии, а от тока нормальной нагрузки Iн. норм, который обычно в 1,5÷2,0 раза меньше Iн. макс.

Напряжение срабатывания защиты выбирается исходя из следующих условий:

1. реле напряжения не должны срабатывать (замкнуть контакты) при минимальном значении рабочего напряжения:

U_с.з. < U_{раб.мин};

2. реле напряжения должны возвращаться (разомкнуть контакты) после отключения к.з. и восстановления напряжения до уровня минимального рабочего:

U_воз. < U_{раб.мин};

где ; К_н – коэффициент надёжности.

Учитывая, что окончательная формула для расчёта напряжения срабатывания МТЗ с пуском по напряжению: ;

Напряжение U_{раб.мин.} обычно принимается на 5-10 % ниже нормального значения.

Чувствительность защиты по напряжению проверяется по максимальному значению напряжения при к.з. в конце зоны действия защиты, при этом коэффициент чувствительности:

;