13. Ступенчатые токовые защиты.

К таким защитам относят:

1.МТО— максимальная токовая защита использующаяся в близи источника питания без выдержек времени.

2. Токовая отсечка с выдержкой времени- используется для отключения к.з. в пределах мертвой зоны первой ступени защиты.

3.МТЗ— максимальная токовая защита использующаяся для резервирования защищаемой линии и смежных участков

1.3-МТЗ с независимой выдержкой времени реализуются на реле тока типа РТ‑40 и реле времени, а с зависимой выдержкой времени – на комбинированных реле тока и времени РТ‑80.

Рассмотренный принцип выбора выдержек времени срабатывания для МТЗ с независимой выдержкой времени называется ступенчатым.

2— Токовая защита со ступенчатой выдержкой времени срабатывания может выполняться 2-х или 3-х ступенчатой. В 2-х ступенчатой защите в качестве первой ступени используется ТО, а в качестве второй – МТЗ. В 3-х ступенчатой защите первая ступень представляет собой мгновенную ТО, вторая ступень – ТО с выдержкой времени, а третья – МТЗ.

Первая ступень защиты обеспечивает отключение к.з., сопровождающихся большими токами к.з. в начале линии. Вторая ступень предназначена для отключения поврежденной линии при возникновении к.з. вне зоны первой ступени, а третья ступень выполняет функции дальнего резервирования.

На рисунке 3.11 изображена радиальная сеть с односторонним питание защиты которой осуществляются 3-х ступенчатыми токовыми защитами (участки

А-Б и Б-В).

Рисунок 3.11 – Выбор тока и времени срабатывания 3-х ступенчатых токовых защит.

14. Мтз (назначение, принцип действия, чувствительность, селективность).

Основным признаком возникновения к.з. и перегрузки является увеличение тока в линии. На использовании этого признака и основан принцип действия максимальной токовой защиты (МТЗ), которая приходит в действие (срабатывает) при увеличении тока сверх определённого значения. В качестве реле, реагирующих на возрастание тока, используются максимальные токовые реле.

Максимальные токовые защиты являются основным видом защит для радиальных сетей с односторонним питанием и устанавливаются в начале каждой линии со стороны источника питания. При таком расположении защит каждая линия имеет самостоятельную защиту, отключающую линию в случае повреждения на ней или на шинах питающиеся от неё подстанции. Селективность МТЗ обеспечивается соответствующим выбором тока и времени срабатывания. Защита наиболее удалённая от источника питания имеет наименьший ток срабатывания и наименьшую выдержку времени. Защита каждой последующей линии имеет большую выдержку времени, чем выдержка времени предыдущей защиты.

При к.з. в какой-либо точке сети, например, в точке К1 (рисунок 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.

Рисунок 3.6 – Время срабатывания МТЗ с независимыми а) и с зависимыми характеристиками выдержек времени б) в радиальной сети.

Основными параметрами срабатывания МТЗ являются: ток срабатывания (I_с.з.) и время срабатывания (t_с.з.) защиты.

Время срабатывания (выдержка времени) МТЗ в общем случае выбирается на ступень селективности (t) больше наибольшей выдержки времени предыдущей защиты (рисунок 3.6, а):

t_с.з.2 = t_с.з.1 + t;

t_с.з.3 = t_с.з.2 + t.

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

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

МТЗ в зависимости от типа используемых реле может иметь независимую от величины тока (следовательно, независимую от места к.з.) характеристику выдержки времени (рисунок 3.6, а) или зависимую от тока характеристику выдержки времени (рисунок 3.6, б). Наличие зависимой от тока выдержки времени принципиально позволяет ускорить отключение больших токов к.з.

МТЗ с независимой выдержкой времени реализуются на реле тока типа РТ‑40 и реле времени, а с зависимой выдержкой времени – на комбинированных реле тока и времени РТ‑80.

Рассмотренный принцип выбора выдержек времени срабатывания для МТЗ с независимой выдержкой времени называется ступенчатым.

Необходимо отметить, что в сетях с 2‑х сторонним питанием (с несколькими источниками питания) достичь селективного действия МТЗ только путём подбора выдержек времени, как правило, не удаётся и необходимо применять более сложные направленные 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:

I_с.з. > I_{раб.макс};

где I_с.з. – ток срабатывания защиты;

I_{раб.макс} – максимальный рабочий ток нагрузки.

2.После отключения внешнего к.з. пусковые органы защиты должны вернуться в исходное состояние: ;

где – коэффициент возврата токовых реле.

При выборе тока срабатывания необходимо учесть увеличение тока при пуске двигателей:

;

где К_с.зап. – коэффициент самозапуска, равный отношению пускового тока двигателя I_пуск к его номинальному значению I_ном.д..Обычно значение К_с.зап. находится в пределах от 1,2 до 4.

Для примера рассмотрим характер изменения тока в линии 3-2 при отключении к.з в точке К1 (см. рисунок 3.6). До момента возникновения к.з. ток в линии 3-2 (рисунок 3.7) равен рабочему току I_раб. В течение отрезка времени t₁—

t₀ по линии проходит ток к.з. I_к. После срабатывания защиты и отключения повреждённой линии (в момент времени t₁) ток в линии 3-2 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..

Рисунок 3.7 – Выбор тока срабатывания МТЗ по условию возврата реле после отключения к.з.

Окончательное выражение для расчёта тока срабатывания МТЗ запишется в следующем виде: ;гдеК_н – коэффициент надёжности, равный 1,2 ÷ 1,3 для электромагнитных реле; 1,15 ÷ 1,2 для полупроводниковых реле; 1,5 для индукционных реле.

Для того чтобы определить ток срабатывания токовых реле, необходимо учесть коэффициент трансформации трансформаторов тока и схему их соединения:

;где n

_ТТ – коэффициент трансформации трансформаторов тока;

Чувствительность МТЗ оценивается коэффициентом чувствительности К_ч, равным отношению тока к.з. в минимальном режиме к току срабатывания защиты:

;где I⁽²⁾к.з.мин – минимальное значение тока 2‑х фазного к.з. Чувствительность проверяется для двух режимов работы защиты – основного и режима резервирования.

Если МТЗ является основной защитой, то её чувствительность проверяется по к.з. в конце защищаемой линии. Значение К_ч в этом случае должно быть не меньше 1,5:

Если МТЗ работает в качестве резервной защиты, то чувствительность проверяется по к.з. в конце резервируемой линии и требуется, чтобы К_ч  1,2. Для повышения чувствительности максимальной токовой защиты при к.з. и улучшения отстройки её от токов нагрузки применяются схемы с пуском (с блокировкой) от реле минимального напряжения.

3.2. Максимальная токовая защита трансформаторов

 

Служит для отключения трансформатора от источника питания в случае КЗ на выводах или внутри трансформатора, а также на сборных шинах или линиях со стороны потребителя.

В качестве основной максимальная токовая защита применяется лишь на трансформаторах малой мощности, так как по условиям селективности она имеет недопустимо большую выдержку времени. На трансформаторах, имеющих отдельную защиту от повреждений в самом трансформаторе и на его выводах максимальная токовая защита применяется в качестве дополнительной.

На понижающих трансформаторах применяется простая максимальная токовая защита. На повышающих она имеет недостаточную чувствительность к повреждениям на высшей стороне. Чувствительность максимальной токовой защиты повышают применением блокировки по напряжению или включением токового реле через фильтр токов нулевой последовательности.

Защита трансформаторов и автотрансформаторов от сверхтоков является резервной, предназначенной для отключения их от источника питания как при повреждениях самих трансформаторов (автотрансформаторов) и отказе основных защит, так и при повреждении смежного оборудования и отказах его защиты или выключателей. При отсутствии специальной защиты шин защита трансформаторов от сверхтоков осуществляет также защиту этих шин.

В качестве защиты от сверхтоков при междуфазных КЗ используется максимальная токовая защита, максимальная токовая защита с пуском по напряжению, максимальная направленная защита, максимальная токовая защита обратной последовательности. Защита устанавливается со стороны источника питания, а при наличии нескольких источников – со стороны главного источника.

Для защиты от сверхтоков при однофазном КЗ используется максимальная токовая защита и максимальная направленная защита нулевой последовательности. Защита устанавливается со стороны обмоток, соединенных по схеме звезды с заземленной нулевой точкой.

На рис.53 изображена схема максимальной токовой защиты двухобмоточного понижающего трансформатора.

Защита устанавливается только со стороны источника питания. Действует на отключение одного выключателя в случае одностороннего питания, и двух выключателей при двухстороннем питании. Наиболее широкое распространение получила схема включения пусковых органов в неполную звезду.

Ток срабатывания защиты выбирается по двум условиям:

1.       Максимальная токовая защита не должна работать при перегрузках трансформатора.

2.       Максимальная токовая защита не должна работать при самозапуске.

С учетом этих условий:

,

где – коэффициент отстройки, учитывающий погрешности расчета и работы реле, принимаемый равным=1,1ё1,2;— коэффициентом запуска;— максимальный рабочий ток нагрузки.

 

             

                                 Рис. 53. МТЗ двухобмоточного трансформатора

 

Чувствительность защиты проверяется при КЗ в конце линий, отходящих от шин низшего напряжения:

.

 

Выдержка времени максимальной токовой защиты выбирается по условию селективности действия, на Dt больше выдержки времени присоединений, питающихся от шин низшего напряжения.

На рис.54 изображена схема максимальной токовой защиты трехобмоточного трансформатора.

В этом случае максимальная токовая защита должна:

1.       При повреждении внутри трансформатора отключить его со всех сторон, откуда возможна подпитка места КЗ;

2.       При внешнем КЗ селективно отключить лишь ту сторону, на которой произошло повреждение.

При одностороннем питании устанавливается два комплекта максимальных токовых защит. Один комплект со стороны обмотки низшего напряжения действует на отключение выключателей этой обмотки. Другой комплект со стороны обмотки высшего напряжения действует с двумя выдержками времени, с меньшей – на отключение выключателей обмотки среднего напряжения и с большей на выключение всех выключателей трансформатора (рис.54).

 

                                 

                              Рис. 54. МТЗ трехобмоточного трансформатора

 

В целях упрощения допускается не устанавливать защиты на одной из питаемых сторон, например среднего напряжения, при этом со стороны питания защита имеет две выдержки времени: с меньшей из них она действует на отключение той стороны, где защиты отсутствуют, а с большей – на выходное реле.

На трехобмоточных трансформаторах с двух- или трехсторонним питанием для обеспечения селективности действия максимальная токовая защита дополняется органами направления мощности.

На неответственных трансформаторах, имеющих АПВ и АВР допускается, применять ненаправленную максимальную токовую защиту. Неселективное действие защиты в этом случае исправляет действие автоматики.

На повышающих трансформаторах простая максимальная токовая защита не удовлетворяет по чувствительности, поэтому применяется максимальная токовая защита с пуском по напряжению.

Защита устанавливается на ту сторону трансформатора, откуда подается питание. Наличие реле напряжение позволяет выбрать ток срабатывания защиты без учета тока перегрузки

,

где – номинальный ток трансформатора.

Блокировка по напряжению может быть выполнена или на базе двух реле минимального напряжения, включенных на междуфазные напряжения

(рис.55а), или (для трансформаторов мощностью 16 МВЧА и более) на базе одного реле минимального напряжения, включенного на выход фильтра напряжения обратной последовательности (рис.55б).

 

             

                                      Рис. 55.  Схемы МТЗ с пуском по напряжению

 

Напряжение срабатывания принимается равным:

,

где — коэффициент надежности, равен 1,1 ;— минимальное рабочее напряжение;.

Напряжение срабатывания реле минимального напряжения, включенного на выход фильтра напряжения обратной последовательности:

.

При недостаточной чувствительности максимальной токовой защиты с блокировкой минимального напряжения применяют максимальную токовую защиту обратной последовательности.

Защита имеет пусковой орган – токовое реле, включенный через фильтр нулевой последовательности. Защита приходит в действие при протекании через трансформатор токов обратной последовательности, вызванных несимметричными внешними КЗ или внутри трансформатора.

Ток срабатывания защиты выбирается по условиям: отстройки от токов небаланса фильтра токов обратной последовательности в режиме максимальной нагрузки и согласованию по чувствительности с защитами присоединений со стороны высшего напряжения.

 

                   

                                Рис.56. Схема МТЗ обратной последовательности

 

Практика показала, что эти условия выполняются при . Однако защита обратной последовательности не действует при симметричных КЗ. Поэтому она дополняется приставкой, реагирующей на симметричные КЗ. Приставка представляет собой максимальную токовую защиту с пуском минимального напряжения в однофазном исполнении (рис.56).

Основные виды рз Токовая защита

Токовая защита — это защита, принцип действия которой основан на контроле тока. Токовая защита максимального типа срабатывает при превышении контролируемым током определенного уровня (тока срабатывания). Токовая защита минимального типа срабатывает при уменьшении тока до определенного уровня (тока срабатывания). В зависимости от того, каким образом обеспечивается селективность действия с последующей (от источника питания) защитой, различают максимальную токовую защиту (МТЗ) и токовую отсечку (ТО). В радиальных (разомкнутых) сетях на ВЛ класса напряжения 6-10 кВ и выше наиболее распространённым вариантом организации защит от трёхфазных и междуфазных коротких замыканий является применение двухступенчатой защиты, включающей МТЗ и ТО. Для реализации МТЗ в ряде случаев применяются реле с зависимой от времени защитной характеристикой, а для ТО — всегда с независимой. При этом защита может выполняться на двух отдельных реле, или на одном реле, совмещающем обе ступени (например, РТ-80 и РТ-90), а также на базе цифровых многоступенчатых реле (SPAC и др.).

Максимальные токовые защиты (МТЗ) — это токовые защиты максимального типа, селективность действия которых обеспечивается за счет разных выдержек времени срабатывания. Выбортока срабатывания МТЗ осуществляется таким образом, чтобы его значение превышало максимальный рабочий ток в месте установки защиты на величину, которая зависит от коэффициентов надёжности и возврата реле, а также от коэффициента самозапуска (обычно не менее, чем в 1,2 — 2,0 раза). Это исключает возможность ложного действия защиты в нормальном режиме работы сети. При протекании тока КЗ срабатывание реле, как было отмечено ранее, происходит с определённой задержкой. Время срабатывания предыдущей (от источника питания) защиты должно быть больше, чем время срабатывания последующей, на величину так называемой ступени селективности Δt (порядка 0,2 — 1,0 с — в зависимости от типа реле, на базе которых выполнены защиты). Таким образом, в радиальных секционированных сетях при коротком замыкании в конце линии первой должна сработать ближайшая к месту возникновения КЗ защита, а в случае её отказа (через промежуток времени, равный ступени селективности) — предыдущая защита. Очевидно, что недостатком МТЗ является «накопление» задержек по времени, т.е. увеличение времени срабатывания защиты при переходе от конца линии к источнику. Следует учитывать, что токи короткого замыкания тем выше, чем ближе место возникновения КЗ к источнику питания. Таким образом, в радиальных секционированных сетях время отключения повреждённой линии посредством сигнала МТЗ при наиболее тяжёлых КЗ вблизи питающих шин может оказаться неприемлемым с точки зрения термической стойкости оборудования. Считается нормальным, если максимальная уставка по времени срабатывания не превышает 2,0 — 2,5 с. Коэффициент чувствительности МТЗ определяется как отношение тока междуфазного КЗ в конце защищаемой зоны к фактическому току срабатывания защиты, и в соответствии с требованиями ПУЭ должен составлять не менее 1,5 (для зоны дальнего резервирования в пределах действия последующей защиты — около 1,2).

Токовые отсечки (ТО) — это токовые защиты максимального типа, селективность действия которых обеспечивается за счет ограничения зоны действия (отсекания) за счет выбора тока срабатывания больше, чем максимальый возможный ток короткого замыкания при повреждении в конце зоны действия. ТО представляет собой защиту с абсолютной селективностью, которая может срабатывать без задержки по времени, и отключать поврежденные элементы ЭЭС. Коэффициент чувствительности ТО, исходя из п.3.2.26. ПУЭ, может быть рассчитан как отношение тока трёхфазного КЗ в месте установки защиты к фактическому току срабатывания отсечки, и должен составлять не менее 1,2. Иначе говоря, зона действия токовой отсечки должна покрывать около 20% от длины линии. Недостатком токовой отсечки является ограниченность зоны действия, поэтому она применяется только совместно с МТЗ в качестве второй ступени; при этом ТО обладает абсолютной селективностью, т.к. величина тока КЗ вне защищаемой зоны всегда меньше тока срабатывания отсечки.

Видеокурс — «Максимальная токовая защита (МТЗ)»

Для открытия видео нажмите на изображение

Введение

Общее видео по токовым защитам (МТЗ, ТО), их области применения, базовым свойствам и параметрам. Поговорим для каких первичных схем подстанций и режимов электрических сетей применяются простые и направленные защиты. Немного затронем виды защитных характеристики.

---

 

Часть 1 — Базовый принцип МТЗ

Существует очень много нюансов при расчете МТЗ. Много понятий, формул, коэффициентов и условий. Начинающему релейщику бывает очень сложно сразу во всем разобраться, и иногда мы «из-за деревьев не видим леса».

Однако, существует простое и понятное объяснение выбора уставки МТЗ. Без лишних расчетов, только суть. Посмотрите это видео, если хотите получить фундамент, на котором потом будете строить свои знания о максимальной токовой защите любого присоединения

---

Часть 2 — Характеристика МТЗ

Вы наверняка встречали эти характеристики в каталогах и руководствах по эксплуатации. Несколько ступеней, зависимые и независимые характеристики, изменение вида при изменении уставки МТЗ… Зачем это все и как это применять? Сколько нужно выбрать ступеней максимальной токовой защиты и зачем? И вообще, почему защитная характеристика имеет такой вид?

Об этом мы и поговорим в данном уроке, причем сделаем это без использования формул! Только простые описания, ну и конечно, сами характеристики)

---

Часть 3 — Защита конечного потребителя

Пришло время заняться непосредственными расчетами. Начнем с самого простого варианта — защита конечного потребителя. Это значит, что ваша защита защищает двигатель, УКРМ 10 кВ или же какой-нибудь конечный элемент сети 0,4 кВ (светильник, нагреватель и т.д.) То есть ниже не стоит никакого защитного аппарата и ваша последняя. Поговорим о пусковых режимах и способах проверки чувствительности.

---

 

Часть 4 — Защита электрической сети

С защитой нагрузки разобрались, теперь переходим к варианту, когда ваша максимальная токовая защита находиться в середине сети, т.е. и сверху и снизу есть другие релейные защиты.

В принципе, расчет будет похож на предыдущий, но добавляются новые проверки и условия. Нужно проверить селективность разных защит и обеспечить согласование их чувствительности. После данного видео вы будете достаточно хорошо представлять как рассчитываются уставки МТЗ по току и времени.

Остальное — дело опыта, который в проектировании, как известно, ничто не заменит. Удачи!

 

2.3.1. Выбор уставок МТЗ. Релейная защита в распределительных электрических Б90 сетях

2.3.1. Выбор уставок МТЗ

Ток срабатывания МТЗ выбирается исходя из следующих условий.

Во-первых, ток срабатывания должен быть больше максимального рабочего тока, чтобы защита не действовала при нормальной работе системы:

I_{C3 MAX} > I_{АБ МАХ}.

Во-вторых, ток возврата защиты должен быть больше тока самозапуска в послеаварийном режиме работы системы, чтобы защита возвращалась в исходное положение после селективного отключения поврежденного оборудования другой защитой:

I_ВЗ > I_СЗП.

Так, при КЗ в начале линии W2 (рис. 2.8) токи в местах установки защит МТЗ1 и МТЗ2 увеличиваются, токовые реле этих защит срабатывают и реле времени начинают отсчет установленных на них выдержек времени. Одновременно снижается напряжение на шинах подстанции ПС2 и двигатели М, также питающиеся от шин этой подстанции, затормаживаются. Часть из них при этом отключается, другая часть в соответствии с технологическими требованиями остается подключенной к сети. После отключения линии W2 защитой МТЗ2 начинается процесс самозапуска этих двигателей, при котором ток в месте установки МТЗ1 равен току самозапуска электродвигателей. В этих условиях необходимо, чтобы МТЗ1 все же вернулась в исходное состояние, прервав отсчет времени.

Учитывая, что ток срабатывания защиты и ток ее возврата связаны коэффициентом возврата (k_в = I_BЗ /I_С), а также используя коэффициент запаса k_З, второе условие можно переписать в виде:

Для реле РТ-40, РТ-80, РТ-90 k_З = 1,1–1,2, k_В = 0,8–0,85 [4].

Если максимальное значение тока самозапуска неизвестно, его можно определить приближенно на основании коэффициента самозапуска, показывающего, во сколько раз ток самозапуска больше максимального рабочего тока. Тогда:

Здесь I_СЗ и k_СЗП — соответственно ток самозапуска электродвигателей в месте установки защиты и коэффициент самозапуска.

Выдержки времени срабатывания МТЗ при каскадном соединении линий должны возрастать по мере приближения к источнику питания (см. рис. 2.7):

где t_СЗh5 — время срабатывания собственной защиты нагрузки;

? t — ступень селективности; при использовании электромеханических реле времени ? t = 0,4–0,6 с.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Читать книгу целиком

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

2.3.2. Схемы МТЗ. Релейная защита в распределительных электрических Б90 сетях

Полная звезда (трехфазная трехрелейная схема, рис. 2.9; k_CX = 1) применяется редко, так как в сетях 6-35 кВ при двойных замыканиях на землю она может приводить к неселективному отключению поврежденных линий. Чувствительность такой защиты, установленной на трансформаторах 110 кВ и выше, необходимо искусственно снижать, не допуская действия защиты при внешних однофазных КЗ. В сетях 110 кВ и выше обычно используют дистанционную защиту [5].

Неполная звезда (двухфазная двухрелейная или трехрелейная схема, рис. 2.10) используется для защиты в электрических сетях 6-35 кВ, то есть в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, где не может быть однофазных КЗ. Для уменьшения вероятности неселективных отключений при двойных замыканиях на землю ТТ во всей сети устанавливают на одноименных фазах (обычно А и С). На трансформаторах со схемами соединения обмоток «звезда/треугольник» (Y/?) и «треугольник/звезда» (?/Y), а также на линиях, питающих такие трансформаторы, следует использовать трехрелейную схему [5]: при двухфазном КЗ на стороне низшего напряжения (НН) трансформатора ток КЗ в одной из фаз на стороне высшего напряжения (ВН) будет в два раза выше, чем в двух других. В одном из трех случаев двухфазных КЗ этой фазой будет являться фаза B, не охваченная защитой, и чувствительность защиты снизится в два раза. Для повышения чувствительности в этом случае в обратный провод двухфазной схемы следует включить дополнительное реле KA3 (показано пунктиром на рис. 2.10).

Треугольник (обмотки реле соединяются по схеме звезды, а вторичные обмотки трансформаторов тока — по схеме треугольника, рис. 2.11; k_CX = ?3; схема оперативного тока такая же, как для полной звезды — см. рис. 2.9) используется для защиты трансформаторов 35 кВ и выше.

Защита, выполненная по этой схеме, не действует при внешних однофазных КЗ (в отличие от схемы полной звезды).

На двухобмоточных трансформаторах со схемой соединения обмоток «звезда/треугольник» (Y/?) одно из трех реле может быть исключено [5] без ухудшения чувствительности защиты (реле KA2 на рис. 2.11).

Неполный треугольник (двухфазная однорелейная схема, рис. 2.12; k_CX = ?3) ввиду значительных недостатков допустимо использовать только для защиты электродвигателей выше 1 кВ мощностью не более 2 МВт [3, 5]. Этот способ соединения вторичных токовых цепей иногда называют схемой включения реле «на разность токов двух фаз».

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Читать книгу целиком

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Расчет РЗ линии 6-35кВ с примером

Линия электропередач осуществляет транспорт электроэнергии из точки А до точки В. На напряжении 6-35кВ ЛЭП выполняются с компенсированной или изолированной нейтралью. Данное обстоятельство накладывает определенные особенности выполнения устройств РЗА.

Например, в данных сетях допустима длительная (до нескольких часов) работа при однофазном замыкании на землю (ОЗЗ). В данном случае нагрузку переводят на другую линию, после чего происходит отключение. Также возможны варианты, когда защита от ОЗЗ на землю действует только на сигнал, либо вообще отсутствует.

Защита от двухфазных и трехфазных замыканий КЗ обеспечивается установкой комплектов РЗА в двух фазах из трех: фазе А и фазе С. Так как однофазное КЗ не критичное, то при двухфазном или трехфазном КЗ всегда отключится вся линия.

• ф.А+В => отключится по ф.А линия
• ф.А+С => отключится по двум фазам
• ф.В+С => отключится линия по ф.С

Другое дело, если произойдет двойное замыкание на землю. Это когда на двух параллельных линиях замыкается по одной разноименной фазе. В итоге у нас получается, что всего имеем 6 вариантов короткого замыкания:

• в 2 случаях отключается одна линия
• в 2 случаях другая линия
• и еще в 2 случаях происходит отключение сразу 2 линий

Получается, что в 4 вариантах из 6 одна из линий остается в работе. Это является преимуществом данного способа подключения. Другое дело, если при расшиновке фаз, вдруг не туда посадят А и В, или В и С. Тогда варианты станут плачевнее и вероятность аварий увеличится.

Скромный пример, замеряли ток на секции, или на движке каком-то, через клеммник ТТ в релейном отсеке. И после пуска и набора нагрузки выявили, что отображается у нас самая настоящая ерунда. В итоге выяснилось, что фаза B и нуль от ТТ были перепутаны местами. Как говорится, выявили дефект к устранению. Для этого и существует наладка, чтобы после монтажа проверить готовность и сдать эксплуатации к безаварийной работе.

Вопрос на засыпку? А почему двойным замыканием на землю не считается вариант двойного замыкания на одноименные фазы?

Теперь перейдем к рассмотрению и беглому рассчету следующих защит: МТЗ, ТО, ОЗЗ. Беглому, так как существует столько нюансов, что люди не один десяток книг на эту тему написали. Защиты могут выполняться, как отдельно на реле, так и в комплексе, как часть микропроцессорного терминала. Для защиты линии может быть использована трехступенчатая токовая защита, где:

• 1 ступень (токовая отсечка мгновенная) 3I>>>
• 2 ступень (то с выдержкой времени) 3I>>
• 3 ступень (мтз) 3I>

У ТО уставка по току самая большая — это грубая защита, а мтз более гибкая и позволяет выполнять функции дальнего резервирования.

МТЗ линии 6-35 кВ

Я уже рассматривал МТЗ, но, повторение — мать ученья. Максимальная токовая защита с выдержкой времени выступает в качестве первой ступени трехступенчатой защиты линии. Для расчета необходимо рассчитать ток срабатывания защиты, ток уставки, выдержку времени и отстроиться от соседних защит.

1) На первом этапе определяем ток срабатывания защиты с учетом токов самозапуска и других сверхтоков, которые протекают при ликвидации КЗ на предыдущем элементе:

в данной формуле мы имеем следующие составляющие:

Iс.з. — ток срабатывания защиты 2РЗ, величина, которую мы и определяем

kн — коэффициент надежности, который на самом деле можно считать скорее коэффициентом отстройки для увеличения значения уставки; для микропроцессорных равен 1,05-1,1, для электромеханических 1,1-1,4.

kсзп — коэффициент самозапуска, его смысл в том, что при КЗ происходит просадка напряжения и двигатели самозапускаются. Если нет двигателей 6(10) кВ, то коэффициент принимается 1,1-1,3. Если нагрузка есть, то производится расчет при условии самозапуска ЭД из полностью заторможенного состояния. Коэффициент самозапуска определяется, как отношение расчетного тока самозапуска к максимальному рабочему току. То есть зная ток самозапуска, можно не узнавать максимальный рабочий ток, хотя без этого знания не получится рассчитать ток самозапуска — в общем, сократить формулу не удастся особо.

kв — коэффициент возврата максимальных реле тока; для цифровых — 0,96, для механики — 0,65-0,9 (зависит от типа реле)

Iраб.макс. — максимальный рабочий ток с учетом возможных перегрузок, можно узнать у диспетчеров, если есть телефон и полномочия. Для трансформаторов до 630кВА = 1,6-1,8*Iном, для трансформаторов двухтрансформаторных подстанций 110кВ = 1,4-1,6*Iном.

2) На втором этапе определяем ток срабатывания защиты, согласуя защиты Л1 и Л2:

Iс.з.посл. — ток срабатывания защиты 2РЗ

kн.с. — коэффициент надежности согласования, величина данного коэффициента от 1,1 до 1,4. Для реле РТ-40 — 1,1, для РТВ — 1,3…1,4.

kр — коэффициент токораспределения, при одном источнике питания равен единице. Если источников несколько, то рассчитывается через схемы замещения и сопротивления элементов.

Первая сумма в скобках — это наибольшая из геометрических сумм токов срабатывания МТЗ параллельно работающих предыдущих элементов. Вторая сумма — геометрическая сумма максимальных значений рабочих токов предыдущих элементов, кроме тех, с которыми происходит согласование.

3) На третьем этапе выбираем наибольший из токов, определенных по условиям 1) и 2) и рассчитываем токовую уставку:

kсх — коэффициент схемы, данный коэффициент показывает во сколько раз ток в реле больше, чем ток I2 трансформатора тока при симметричном нормальном режиме работы; при включении на фазные токи (звезда или разомкнутая звезда) равен 1, при включении на разность фазных токов (треугольник) равен 1,73.

nт — коэффициент трансформации трансформатора тока.

4) Далее определяется коэффициент чувствительности, который должен быть больше или равен значения, прописанного в ПУЭ.

Отношение минимального тока, протекающего в реле, при наименее благоприятных условиях работы, к току срабатывания реле (уставке). Для МТЗ значение kч должно быть не менее 1,5 при кз в основной зоне защиты и не менее 1,2 при кз в зонах дальнего резервирования.

5) Определяемся с уставкой по времени

Смысл уставок по времени в следующем: если у нас КЗ как на рисунке выше, то сначала должен отключиться выключатель Л1 (находящийся ближе к КЗ), это необходимо, чтобы оставить в работе неповрежденные участки системы.

То есть tс.2рз=tс.1рз+dt, где дельта t — ступень селективности. Эта величина зависит от быстродействия защит (в частности точности работы реле времени) и времени включения-отключения выключателей.

Если предыдущая РЗ является токовой отсечкой или же РЗ выполнена на электронных (полупроводниковых) реле — dt можно принять 0,3с. Если же в РЗ используются электромеханические реле, то dt может быть 0,5…1,0. Для различных реле эта величина может доходить до нескольких секунд.

Как было написано выше, особенностью МТЗ является накапливание выдержек времени от элемента к элементу. И чем больше величина dt, тем большей будет отдаленная уставка. Для решения этой проблемы следует устанавливать цифровые РЗ (dt=0,15…0,2с) и одинаковые выключатели. Ведь, если выключатели одного типа, то и время срабатывания у всех одинаковое. А если, оно невелико, то и суммарная величина будет мала.

В общем выбор мтз состоит из трех этапов:

• несрабатывание 2РЗ при сверхтоках послеаварийных режимов
• согласование 2РЗ с 1РЗ
• обеспечение чувствительности при КЗ в конце Л1(рабочая зона) и в конце Л2 (зона дальнего резервирования)

Расчет токовой отсечки линии

ТО может выполняться как с выдержкой времени (токовая отсечка с замедлением), так и без нее. При расчете ТО отстраивается от максимального тока короткого замыкания в конце защищаемой линии. ТО трансформатора также отсраивается от броска тока намагничивания. Формулы и более подробно про токовую отсечку написано здесь.

Для предотвращения воздействия сверхтоков и коротких замыканий, которые нельзя отключать с выдержкой времени, используется неселективная ТО без выдержки времени. Это применимо для защиты синхронных машин от КЗ на шинах, которое может привести к нарушению устойчивости параллельной работы ТГ с энергосистемой и нарушению энергоснабжения. Формула для определения тока срабатывания неселективной ТО:

В вышеприведенной формуле:

Uс.мин — междуфазное напряжение системы в минимальном режиме работы (0,9…0,95), В

kн — уже знакомый коэффициент надежности = 1,1…1,2

zс.мин — сопротивление системы до места установки отсечки, Ом

ko — коэффициент зависимости остаточного напряжения в месте установки отсечки от удаленности 3ф КЗ, определяется по зависимости графической

Остаточное напряжение — это напряжение, при котором обеспечивается динамическая стойкость работы синхронных генераторов (Uост>0,6) и электродвигателей (Uост>0,5).

Данная неселективная ТО применяется совместно с автоматикой (АВР, АПВ), что обеспечивает быстродействие при отключениях опасных кз. Однако, для совместной работы необходимо выполнить ряд мероприятий:

• отстроить ТО от токов намагничивания трансформаторов,
• отстроить ТО от кз на шинах НН трансформаторов, находящихся в её зоне действия
• согласовать ТО с предохранителями, выключателями и другими устройствами, находящимися в её зоне действия

Защита от однофазных замыканий на землю

При расчетах защиты от ОЗЗ следует знать способ заземления нейтрали и в зависимости от этого производить дальнейшие действия. В сетях 6-35 кВ применяется токовая защита нулевой последовательности. Условия её выбора состоит в определении тока срабатывания защиты и определении коэффициента чувствительности

В данной формуле

Iс.фид.макс — собственный емкостной ток фидера

kн — коэффициент надежности равный 1,2

kбр — коэффициент броска емкостного тока при возникновении ОЗЗ

Iс.сумм — суммарный емкостной ток сети, который можно определить по формулам ниже:

для изолированной нейтрали:

В сети с изолированной нейтралью допускается работа, если емкостной ток не превышает:

• 30А для сети 6кВ
• 20А для сети 10кВ

Если же значение емкостного тока превышает полученное значение, то необходимо компенсировать его с помощью реактора, то есть перейти на другой тип заземления нейтрали.

Данные токов также можно узнать в специализированных организациях. Или же определить экспериментальным путем, что дает наиболее точное и реальное значение.

Пример расчета РЗ линии 10кВ

Ну и напоследок небольшой пример расчета рза трансформатора и кабеля по схеме, приведенной на рисунке ниже:

1)На первом этапе мы составили схему замещения, которая представлена справа от самой схемы.

2)На втором этапе мы рассчитываем параметры схемы замещения и приводим их к одному напряжению:

3) Далее определим токи трехфазного короткого замыкания в точках К1, К2 и К3

4) Выберем параметры защит для трансформатора

МТЗ. определяем по формуле, которая была выше по тексту ( 9А — номинальный ток трансформатора)

ТО. Проверяем два условия (в примере приняли цифровую защиту), второе условие — отстройка от броска тока намагничивания:

5) Выберем аналогично защиту для кабельной линии плюс ОЗЗ. С учетом, что ток емкостной равен например 1,1 А/м. Получим следующее:

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

---

---

Последние статьи

---

Самое популярное