Максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени

МТЗ с независимой от тока выдержкой времени имеет во всём рабочем диапазоне величину выдержки времени, независимую от тока (время-токовая характеристика в виде прямой, отстоящей от оси абсцисс на величину времени выдержки tсраб; при токе, равном и меньшем тока срабатывания время-токовая характеристика скачкообразно становится равной нулю).

МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени

МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени имеет нелинейную обратную зависимость выдержки времени от тока (обычно время-токовая характеристика близка к гиперболе, как к кривой постоянной мощности). Применение МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени позволяет учитывать перегрузочную способность оборудования и осуществлять т.н. "защиту от перегрузки".

МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени

Характеристика МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени состоит из двух частей, в первой части зависимость времени от тока-гиперболическая, вторая часть-независимая (или почти независимая)-время-токовая характеристика состоит из плавно сопряжённых гиперболы и прямой. Переход из независимой в зависимую часть характеристики может происходить при малых кратностях от тока срабатывания (150%)-т.н. "крутая характеристика", и при больших кратностях (300-400%)- т.н. "пологая характеристика" (обычно МТЗ с "пологой характеристикой" применяются для защит двигателей большой мощности для лучшей отстройки от пусковых токов).

МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения

Для улучшения чувствительности МТЗ и отстройки её от токов нагрузки применяется ещё одна разновидность МТЗ — это т.н. максимальная токовая защита с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения (комбинация МТЗ и защиты минимального напряжения). Такая защита будет действовать только при повышении тока, большем или равном току уставки, сопровождающееся уменьшением напряжения в сети ниже напряжения уставки.

Задание уставок

При задании уставок МТЗ задаются параметры тока срабатывания, выдержки времени и напряжения срабатывания (для МТЗ с блокировкой по напряжению). Для МТЗ с независимой выдержкой времени срабатывания от тока эти параметры очевидны. Для защит с зависимой и ограниченно-зависимой время-токовой характеристикой эти параметры требуют дополнительных пояснений. Для таких типов МТЗ вводится понятие тока срабатывания, как тока при котором реле находится на границе срабатывания, а время задаётся для независимой части характеристики (для ограниченно-зависимой время-токовой характеристики); иногда время задаётся при токе, равном шестикратному току номинального (например в автоматических выключателях с полупроводниковым расцепителем серий А-37, "Электрон").

Реализация

Традиционно МТЗ реализуются на базе электромеханических токовых реле и реле времени; иногда функция пускового органа и органа выдержки времени может быть совмещена (например в индукционных токовых реле серии РТ-80). В 1970-х годах появились реализации МТЗ на базе полупроводниковых элементов (например в некоторых моделях отечественных автоматических выключателей серий А37, ВА, "Электрон"). В настоящее время имеется тенденция реализации МТЗ на базе микропроцессоров, которые обычно помимо МТЗ выполняют также несколько функций релейной защиты и автоматики: АЧР, АПВ, АВР, дифзащиты и др.

Дата добавления: 2016-05-05 ; просмотров: 1698 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

а) Максимальная токовая защита с независимой характеристикой времени срабатывания

Выдержки времени максимальной токовой защиты с независимой характеристикой времени срабатывания выбираются по ступенчатому принципу, который состоит в том, что каждая последующая защита в направлении от потребителей электроэнергии к источнику питания имеет выдержку времени больше предыдущей.

Рассмотрим зтот принцип более подробно на примере участка сети с односторонним питанием (рис. 7-19).

Выбор выдержек времени должен начинаться с самых удаленных от источника питания потребителей, в данном случае с электродвигателей Д₁ и Д₂. Для защиты этих электродвигателей выдержка времени принимается равной нулю, т. е.

Для того чтобы при повреждении одного из электродвигателей не отключился трансформатор Т₂, что привело бы к потере питания обеими электродвигателями, максимальная токовая защита трансформатора Т₂ должна иметь выдержку времени t₂ большую, чем t₁ на величину, называемую ступенью селективности (обозначается ), т. е.

Выдержка времени t₃ максимальной токовой защиты линии Л должна в свою очередь быть больше выдержки времени защиты трансформатора Т₂, т. е.

Величина ступени селективности должна быть такой, чтобы успели сработать защита и отключиться выключатель на поврежденном участке, прежде чем истечет выдержка времени защиты на вышестоящем неповрежденном участке. Для максимальной токовой защиты с независимой характеристикой времени срабатывания ступень селективности определяется как сумма следующих составляющих:

где t_вык — время отключения выключателя от момента подачи импульса на отключающую катушку до момента гашения дуги на его силовых контактах; это время составляет 0,08—0,1 с у воздушных выключателей и 0,08—0,25 с у масляных выключателей; — погрешность реле

времени защиты поврежденного участка, которое может подействовать на отключение с выдержкой времени больше расчетной на величину погрешности реле времени; эта погрешность зависит от шкалы реле времени и составляет: 0,06 с у реле со шкалой до 1,3 с; 0,12 с у реле до 3,5 с; 0,25 с у реле до 9 с; 0,8 с у реле до 20 с; — погрешность реле времени защиты следующего к источнику питания участка, которое может подействовать с выдержкой времени меньше расчетной на величину погрешности реле времени (величины погрешностей такие же, как ); t_зап — время запаса, учитывающее неточность регулировки реле времени, погрешность секундомера, которым производится настройка реле времени, увеличение времени отключения выключателей в зимнее время и другие факторы; время запаса принимается равным 0,1—0,15 с.

Таким образом, ступень селективности должна вычисляться с учетом типов установленных выключателей и типов реле времени и обычно составляет:

В случаях, когда из двух согласуемых защит одна не имеет реле времени (например, защита электродвигателей на рис. 7-19), то при вычислении ступени селективности по формуле (7-26) принимается равным нулю.

б) Максимальная токовая защита с зависимой характеристикой времени срабатывания

Выдержка времени максимальной токовой защиты с зависимой характеристикой времени срабатывания выбирается несколько сложнее, так как выбор должен производиться при строго определенных значениях токов к. з.

Ступень селективности для защиты с зависимой характеристикой времени срабатывания должна удовлетворять тем же условиям, что и для защиты с независимой характеристикой, и определяется как сумма составляющих:

где — погрешность токового реле с зависимой характеристикой времени срабатывания защиты поврежденного участка, которое может сработать на отключение с выдержкой времени больше расчетной на величину погрешности реле; эта погрешность для реле типов РТ-80, РТ-90 составляет 0,1 —1 с; — погрешность такого же реле защиты следующей к источнику питания, которое может сработать с выдержкой времени меньше заданной; — время инерционной ошибки, которую имеют реле индукционного типа с диском (см. гл. 3); из-за наличия механической инерции подвижная система реле после отключения поврежденного участка и прекращения прохождения тока к. з. продолжает еще некоторое время движение в сторону замыкания контактов; это время составляет примерно 0,05 с.

в) Согласование выдержек времени максимальных токовых защит с зависимой и независимой характеристиками времени срабатывания

Рассмотрим метод согласования выдержек времени максимальных токовых защит с различными характеристиками времени срабатывания на примере участка сети (рис. 7-20), где защиты 1 и 4 имеют независимые, а защиты 2 и 3 — зависимые характеристики времени срабатывания.

Токи срабатывания пусковых реле определяются по формуле (7-13), и производится графическое построение характеристик защит, как показано на рис. 7-21.

Для защиты 1 по условию селективности с плавкими предохранителями П (см. гл. 2) принимается выдержка времени и строится характеристика этой защиты от I_ср до I_K1 изображаемая прямой линией 1 на рис. 7-21.

Согласование характеристики защиты 2 с защитой 1 должно производиться в условиях, когда при к. з. на участке, защищаемом защитой 1, через защиту 2 проходит наибольший ток к. з., что имеет место при к. з. до реактора в точке K₁. Таким образом, контрольной точкой характеристики защиты 2 является при токе I_K1 .

Зная ток срабатывания и контрольную точку характеристики, по типовым характеристикам реле РТ-80 оценивают и наносят на график еще несколько точек, в том числе и точку с временем t_{2 доп.} при токе I_K2 и строят всю характеристику, которая изображается кривой 2 на рис. 7-21.

Аналогично производится согласование характеристик защит 3 и 2 в условиях, когда при к. з. на участке, защищаемом защитой 2, через защиту 3 проходит наибольший ток к. з., что имеет место при к. з. до трансформатора Т , т. е. в точке К₂. При токе I_K2 защита 2 согласно характеристике имеет выдержку времени t_2доп.. Поэтому основной контрольной точкой характеристики защиты 3 является t_осн.= при токе I_K2.

Однако при согласовании двух зависимых характеристик одной контрольной точки недостаточно, так как характеристики могут недопустимо сблизиться при другом значении тока. Поэтому необходимо рассмотреть второе условие, которое состоит в том, чтобы при к. з. за трансформатором Т, т. е. в точке К₁ когда через защиты 3 и 2 проходит ток к. з. — I_K1, ступень селективности между ними была не меньше .Таким образом, дополнительной контрольной точкой характеристики защиты 3 является при токе I_K1.

Зная ток срабатывания и две контрольные точки при токах I_K1 и I_K2 аналогично по типовым характеристикам реле РТ-80 оценивают и наносят на график еще несколько точек, в том числе точку с временем t_3доп. при токе I_C.34 и строят всю характеристику, которая изображается кривой 3 на рис. 7-21.

Определяется выдержка времени защиты 4 генератора Г по условию селективности с защитой 3. Согласование производится при токе, при котором защита 3 имеет наибольшую выдержку времени. Таким током является ток срабатывания защиты 4 I_C.34. Таким образом, выдержка времени защиты 4 составит:

Поскольку генератор является последним элементом в рассматриваемой сети с односторонним питанием, то в ряде случаев для улучшения отстройки и тем самым повышения надежности при определении выдержки времени максимальной токовой защиты генераторов принимается двойная ступень селективности

Системы электроснабжения — это сложный производственный комплекс, все элементы которого участвуют в едином производственном процессе, основными специфическими особенностями которого являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера — коротких замыканий в электрических установках. Поэтому надежное и экономичное функционирование системы электроснабжения возможно только при автоматическом управлении. Автоматическое управление осуществляется комплексом автоматических устройств, среди которых первостепенное значение имеют устройства автоматической релейной защиты, действующие при повреждении электрических установок.

Максимальный рабочий ток линии W₁

Время срабатывания защиты №2

Минимальные токи трехфазных коротких замыканий в точках К₁, К₂, К₃

Номинальное напряжение сети

Рисунок 1.1 — Схема сети представленная для расчета

Оперативный ток — постоянный. Остаточное напряжение на шинах подстанции А при КЗ в точке К₁ = 3,5 кВ. Произвести расчет защиты, установленной на выключателе Q₁.

Вычислим ток срабатывания защиты МТЗ-1:

k_ОТС=1,3 — коэффициент отстройки, учитывающий разброс в токе срабатывания реле, возможную неточность в определении максимального рабочего тока и некоторый запас; k_В — коэффициент возврата реле РТ-40 принимаем 0,8:

Рассчитаем коэффициенты трансформации выбранных трансформаторов тока — ТПЛК10-У3:

где I_1HOM = 800 А — первичный номинальный ток трансформаторов тока, I_2HOM = 5 А — вторичный номинальный ток трансформаторов тока.

Выберем схему токовой защиты. Схема неполного треугольника, несмотря на свою дешевизну, не может быть использована в данном случае, т.к. не обеспечивает защиты от коротких двухфазных замыканий за трансформатором с соединением звезда — треугольник. Поэтому в качестве предварительной схемы выберем схему неполной звезды с дополнительным реле.

Вычислим ток срабатывания реле с учетом выбранной схемы:

Здесь k_сх =1 — коэффициент схемы неполная звезда.

Уточним тип используемого реле. Согласно справочной литературе, примем к установке реле типа РТ-40/10.

Проверим выбранную схему. Для этого сначала вычислим токи коротких двухфазных замыканий:

Определим коэффициент чувствительности защиты основной защищаемой зоны:

где k_ОЧ(2) — коэффициент относительной чувствительности схемы к коротким двухфазным замыканиям.

Определим коэффициент чувствительности зоны резервирования линии:

Определим коэффициент чувствительности зоны резервирования трансформатора:

здесь = 1 — коэффициент относительной чувствительности схемы к двухфазным коротким замыканиям за трансформатором с соединением обмоток — 11 группа.

Так как все коэффициенты чувствительности удовлетворяют требованиям ПУЭ, а именно коэффициент чувствительности основной зоны защиты больше 1,5, а резервных зон — больше 1,2, то выбранную схему можно принять за окончательную.

Выбор типа пусковых органов

Пусковыми органами в выбранной схеме являются максимальные реле тока. Питание устройств релейной защиты осуществляется через блоки питания, поэтому можно использовать реле, работающие на постоянном токе. По рассчитанным параметрам выберем следующий тип электромагнитных реле — РТ 40/10. Схема соединения выводов представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 — Схема соединения выводов реле тока

Выбор выдержки времени

Выдержка времени выбирается по принципу селективности на ступень больше, чем у аналогичной защиты смежного, более удалённого по сети питания участка:

где — ступень селективности, принята равной 0,5 с:

С такой выдержкой времени может работать реле РВ-127.

Выбор типоисполнения указательного реле

Постоянное напряжение питания на шинах релейной защиты: U_ШР3=110 В.

Мощность промежуточного реле РП-23 — 6 Вт, мощность указательного реле РУ-21 — не более 0,25 Вт. Ток в цепи указательного реле:

Типоисполнение указательного реле: РП-21/0,025.