интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''

27. Общая оценка токовых направленных защит. Схема направленной мтз на переменном оперативном токе. Схема максимальной токовой защиты


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 (Iс.з.) и время срабатывания (tс.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):

tс.з.2 = tс.з.1 + t;

tс.з.3 = tс.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:

Iс.з. > Iраб.макс;

где Iс.з. – ток срабатывания защиты; Iраб.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 Кс.зап. – коэффициент самозапуска, равный отношению пускового тока двигателя Iпуск к его номинальному значению Iном.д..Обычно значение Кс.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 Iраб. В течение отрезка времени t1-t0 по линии проходит ток к.з. Iк. После срабатывания защиты и отключения повреждённой линии (в момент времени t1) ток в линии 3-2 уменьшается до величины Iзап. Этот ток Iзап. > Iраб. 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 Iзап. больший рабочего Iраб..

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: ;гдеКн – 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 nТТ – коэффициент трансформации трансформаторов тока;

Чувствительность МТЗ оценивается коэффициентом чувствительности Кч, 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 Кч 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 Кч  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.

studfiles.net

4.8. Максимальные токовые защиты на переменном оперативном токе

Требования к ТТ, питающим оперативные цепи. Источником переменного оперативного тока в схемах МТЗ по соображениям, изложенным в § 1.9, обычно служат ТТ. Основным требованием, предъявляемым к ТТ, питающим оперативные цепи, является условие, чтобы их мощность STTбыла достаточна для покрытия мощности, потребляемой оперативной цепью SО.Ц, т. е. мощности, необходимой для срабатывания электромагнита отключения (ЭО) выключателяSЭОи элементов логической части РЗSЛ.Ч:

STT≥ SО.Ц=SЭО+SЛ.Ч. (4.16)

Большую часть мощности SО.Цсоставляет потребление ЭО выключателя. В зависимости от типа привода выключателя значение SО.Цпри токе срабатывания ЭО колеблется от 30 до 1000 Вт. Эта мощность, как правило, превышает значение номинальной мощности ТТ (STTНОМ), при этом токовая погрешность ТТ ΔIвыходит за пределы значений, допустимых для устройств РЗ. Поэтому в тех случаях, когда из-за большой нагрузки, создаваемой оперативными цепями, погрешность ΔI> 10%, для питания оперативных цепей выделяются отдельные ТТ, не связанные с измерительной частью РЗ. Мощность, отдаваемая ТТSTT=IBUB, имеет некоторое предельное значение. С учетом того, что вторичное напряжение ТТUB=IBZH, а вторичный токIB=IП/KI– ΔI:

(4.17)

где ZH- сопротивление нагрузки оперативных цепей ТТ (см. § 3.1). При некотором оптимальном значенииZHмощностьSTTдостигает своего максимума. При дальнейшем увеличенииZHпогрешность ΔIстановится более 50%, значениерезко уменьшается иSTTначинает снижаться (рис. 4.16).

Таким образом, каждый ТТ имеет предельную мощность STTMAX. Для отключения выключателей 110-220 кВ с механизмом отключения, требующим больших усилий, мощность ТТ оказывается недостаточной.

Схемы МТЗ на переменном оперативном токе.Схемы МТЗ с питанием оперативных цепей от источников переменного тока (см. § 1.9) могут выполняться: с непосредственным питанием от ТТ по принципу дешунтирования ЭО выключателей; с питанием выпрямленным током, от специальных блоков питания; с питанием от предварительно заряженных конденсаторов.

Схемы с дешунтированием электромагнитов отключения выключателя. Подобные схемы МТЗ в отечественной практике выполняются только на электромеханических реле как с зависимой, так и независимой характеристикой выдержки времени.

Схемы МТЗ с зависимой характеристикой. На рис. 4.17,а приведена наиболее распространенная двухфазная схема с двумя ТТ, установленными на фазах А и С и с двумя токовыми реле КА1 и КА2, действующими с выдержкой времени, зависящей от тока. Трансформаторы тока ТАА и ТАС, питающие токовые реле, включенные по схеме неполной звезды, используются как источники оперативного тока.

Привод выключателя выполняется с двумя ЭО (YАТ1 иYАТ2), которые приходят в действие от токов, проходящих в ТАА и ТАС. Вторичный ток ТТ подается вYАТ1 иYАТ2 контактами токовых реле КА1 и КА2. Их контакты должны быть рассчитаны на переключение больших токов до 150 А и производить операцию переключения без разрыва вторичной цепи ТТ. Принцип выполнения подобной контактной системы показан на рис. 4.18. В нормальном режиме токовые реле не действуют, их подвижный контакт 3 находится в положении 1, при котором вторичная цепь каждого ТТ замкнута и ее ток питает обмотку соответствующего реле КА. 1Лепи обоих ЭО (YАТ1 иYАТ2) разомкнуты.

При КЗ одно или оба реле КА срабатывают. Подвижный контакт 3 сработавшего реле, например КА1, переключается и замыкает сначала неподвижный контакт 2 (рис. 4.17 и 4.18), подключая YАТ1 ко вторичной цепи ТТ, а затем без разрыва цепи ТТ размыкает контакт 1, дешунтируя при этомYАТ1. После дешунтирования весь ток ТАА замыкается черезYАТ1, который отключает выключательQ.

На рис. 4.17, б приведена двухфазная схема с одним токовым реле КА. В этой схеме привод выключателя имеет один электромагнит отключения YАТ. Реле КА иYАТ включены на токIP=IA–IC.

В обеих схемах в качестве токовых реле применяются реле РТ-85 или РТ-90 (см. § 2.11), имеющие ограниченно зависимую характеристику времени действия и специальные контакты для дешунтирования электромагнита отключения.

Схема эащиты с независимой выдержкой времени. На рис. 4.19 изображена схема в двухфазном исполнении с двумя токовыми реле, включенными на токи фаз А и С: КА1 и КА2. Логическая часть схемы состоит из реле времени КТ и промежуточных реле КЕ1 и КЕ2, дешунтирующих YАТ1 иYАТ2. Схема выполняется с помощью РТ-40 и специальных реле переменного тока: времени РВМ-11, промежуточных РП-361 и указательных.

Для ограничения и стабилизации значений токов, поступающих в обмотку реле времени КТ (типа РВМ), последняя питается током через промежуточные насыщающиеся трансформаторы тока (ПНТ) ТLА и ТLС. При КЗ реле КТ включается на вторичный ток ПНТ (ТLА илиTLС) контактами пусковых реле тока КA1 или КА2. Однако при двухфазной КЗ между фазами А и С будут работать оба пусковых реле и реле КТ окажется включенным на сумму вторичных токовIA–ICкоторая в этом случае равна нулю, посколькуIA= –IC. Зля исключения этого недостатка в схеме предусмотрено размыкание вторичной цепи ТLС контактами реле КА1, что обеспечивает и в этом случае действие КТ от тока фазы А. Промежуточные реле КL1 и КL2 включаются через ПНТ на токиIAиIC. Обмотки КL1 и КL2 питаются токами через выпрямителиVS1 иVS2. Контакты промежуточных реле, дешунтирующие электромагниты отключения, выполняются так же, как у токовых реле в схемах на рис. 4.17 и рассчитаны на переключение до 150 А. При КЗ в зоне сработавшее реле, например КА1, замыкает вторичную цепь ТLА (рис. 4.19, а), приводя в действие КТ. После замыкания контакта КТ1 (рис. 4.19, в) КL1 переключает контакт КLL.1 в верхнее положение без разрыва цепи ТАА. ТокIAзамыкается черезYАТ1, который отключает выключатель. При срабатывании КА2 или КА1 и КА2 вместе схема действует аналогично.

Возврат всех реле в исходное состояние происходит после отключения КЗ и, следовательно, при отсутствии тока в ЭО. Поэтому в рассматриваемой схеме и во всех других, у которых оперативные цепи питаются от ТТ, вспомогательный (блокировочный) контакт выключателя в цепи ЭО не требуется.

Схемы с дешунтированием имеют особенность, заключающуюся в том, что ТТ до момента срабатывания РЗ нагружены, как обычно, сопротивлением реле и соединительных проводов. Благодаря этому обеспечиваются нормальные условия работы ТТ с допустимой погрешностью ε < 10%. После срабатывания токовых реле МТЗ нагрузка Zhна ТТ резко увеличивается из-за подключения ЭО. При этом возрастает погрешность ТТ, а ток, проходящий по реле и ЭО, уменьшается. Для обеспечения надежного срабатывания ЭО и удержания в сработанном состоянии всех реле МТЗ необходимо проверять расчетом, что после подключения ЭО ток ТТ [IB= (IП/KI) – ΔI] остается большеIСР.ЭОиIВОЗ, реле. Для повышения надежности действия ЭО в схеме на рис. 4.19 предусмотрено отключение выключателя, даже если после подключения ЭО вернутся пусковые реле КА.

Реле времени типа РВМ. В схеме применяется особый элемент времени, реагирующий на ток ТТ типа РВМ. Основным элементом реле (рис. 4.20) является синхронный однофазный двигатель, состоящий из статора 1 и ротора 2. Обмотка статора питается от ТТ через ПНТ. Благодаря насыщению ПНТ обеспечивается неизменное напряжение на вторичной обмотке, питающей двигатель, при токах в первичной обмотке до 150 А и ограничивается значение вторичного тока, что позволяет замыкать и размыкать ее цепь контактами обычных токовых реле.

При срабатывании пускового реле РЗ (КА1 или КА2 на рис. 4.19) оно замыкает вторичную цепь трансформатора ПНТ. В двигателе появляется ток, его ротор 2 втягивается в статор, цилиндрическое зубчатое колесо 3 на оси ротора сцепляется с зубчатой передачей (редуктором) 4-6, которая приводит в движение подвижные контакты реле времени 8. Через время tP, определяемое числом оборотов ротора, контакты 8 замыкаются. Ротор вращается с постоянной (синхронной) скоростью ω = 2πf, гдеf– рабочая частота сети (50 Гц). Возврат реле осуществляется пружиной 11. Ток срабатывания реле регулируется витками обмоток от 2,5 до 5 А. Недостатком реле является изменение скорости вращения ротора, а следовательно, и выдержки времени при изменении частоты (погрешность составляет 2% на 1 Гц). Подобные реле типа РВМ-12 (на 4 с) и РВМ-13 (на 9 с) выпускает ЧЭАЗ, который освоил также выпуск нового реле серии РСВ-13.

Токовое промежуточное реле типа РП-361 (рис. 4.21) состоит из электромагнитного реле клапанного типа 4, питающегося от выпрямителя 2. Ток к выпрямителю подается от ПНТ 1, подключенного к ТТ. Реле приходит в действие при замыкании обмотки 4 контактами реле времени или пусковых реле (рис. 4.19). ПНТ 1 ограничивает значения напряжения и тока, питающих реле 4, что облегчает условия работы выпрямителя и контактов реле, замыкающих цепь обмотки реле 4. Кроме того, уменьшается потребление реле 4 при больших токах. Конденсатор 3 сглаживает кривую вторичного тока. Ток срабатывания реле равен 2,5 или 5 А в зависимости от соединения первичных обмоток ПНТ. Потребление реле при 2IC.P, равно 6 Вт. Наибольшего значения оно достигает при разомкнутой вторичной цепи ПНТ. Переключающие контакты устроены как показано на рис. 4.19 и могут переключать ток до 150 А.

Расчет тока срабатывания МТЗ и проверка надежности действия всех элементов схемы после дешунтирования ЭО состоит из четырех этапов.

1. Выбирается первичный и вторичный токи срабатывания токовых реле (IС.ЗиIC.P) по (4.4) – (4.6). Проверка погрешности ТТ производится для МТЗ с независимой характеристикой при токеIС.З, а для зависимых – при токе КЗ, при котором задается время действия МТЗ. Сопротивление обмоток реле времени и промежуточных релеZPпринимается наибольшим, т. е. при разомкнутой вторичной цепи ПНТ этих реле.

2. Проверяется надежность работы вспомогательных реле и ЭО после дешунтирования ЭО:

(4.18)

где ICЭОво – ток срабатывания ЭО;– вторичный ток ТТ после дешунтирования.

Минимальное значение коэффициента чувствительности для ЭО, определяемое для обеспечения их надежного срабатывания, должно быть приблизительно на 20% больше принимаемого для соответствующих РЗ [1, 10]. Например, для МТЗ в основной зоне kЧ= 1,5, а для ЭОkЧ≈ 1,8. В зоне резервирования требуется для МТЗkЧ= 1,2, а для ЗОkЧ≈ 1,44.

Аналогично определяется условие надежности работы вспомогательных реле, чувствительность которых значительно выше чувствительности ЭО.

Соответствующий токупервичный ток с учетом погрешности ТТ, определяемойIHAM, равен:

(4.19)

3. Проверяется отсутствие возврата реле РТ и РП-341 (РП-361) после дешунтирования ЭО. Для этого необходимо, чтобы вторичный ток , проходящий по реле после дешунтирования ЭО, удовлетворял условию

(4.20)

где IВОЗиIC.P– токи возврата и срабатывания дешунтирующего реле;kH=1,2.

Коэффициент возврата для электромагнитного элемента реле РТ-85 может приниматься в пределах 0,3-0,4, для дешунтирующих промежуточных реле типов РП-341 и РП-361 – не более 0,4. Для полупроводниковых реле, у которых kB≈ 1, в схеме МТЗ должны быть предусмотрены специальные мероприятия, предотвращающие возврат дешунтирующих органов после их срабатывания и дешунтирования ЭО.

Как и в предыдущем случае, соответствующий первичный ток

(4.21)

Ток намагничивания IHAMможет быть найден по экспериментальной характеристикеU2=f(I2) (см. § 3.3) или по кривым погрешностей ТТ (см. рис.3.3).

4. Проверяется надежность работы контактов реле, дешунтирующих ЭО:

(4.22)

где IKMAX– максимальный ток КЗ.

Если условие (4.22) не выполняется, необходимо определить IKMAXс учетомIHAM, т. е. насыщения ТТ (см. гл. 3). Если и в этом случае условие (4.22) не обеспечивается, необходимо увеличитьKIили применить другие схемы оперативного переменного тока.

Оценка принципа дешунтироеания. достоинством схем с дешунтированием является их простота, высокая надежность действия при КЗ. МТЗ с дешунтированием нашли широкое применение в распределительных сетях 6-10кВ на присоединениях с выключателями, имеющими пружинные приводы. На выключателях с электромагнитными и пневматическими приводами, выпускаемыми промышленностью, принцип дешунтирования неприменим, так как мощность ТТ недостаточна для их отключения. Схемы дешунтирования неприменимы также для РЗ со сложной логической схемой.

Схемы питания оперативных цепей МТЗ от выпрямительных блоков.В тех случаях, когда простейший способ использования ТТ для питания оперативных цепей МТЗ по схеме дешунтирования не проходит (например, на присоединениях, оборудованных выключателями с электромагнитными или пневматическими приводами, ЭО которых потребляют большую мощность, а также при наличии сложных устройств РЗ, в том числе полупроводниковых), возможно применение выпрямительных блоков питания (ВП). Блок питания является устройством, преобразующим с помощью выпрямителя переменное напряжение или ток сети в выпрямленное напряжениеUБ.П, которое используется для питания оперативных цепей Р3, цепей отключения выключателей и сигнализации [11].

Применяются два вида блоков: с выпрямленным током, получаемым от ТТ; с выпрямленным напряжением, получаемым от ТН или трансформатора собственных нужд (ТСН).

Схемы токового блока питания (БПТ), включенного на ТТ, и блока напряжения (БПН), включенного на ТН или ТСН, приведены на рис. 4.22. Каждый блок состоит из выпрямителя, на вход которого в схеме БПТ (рис. 4.22, а) подается ток от ТТ через ПНТ ТLА, а в схеме БПН (рис. 4.22, б) – напряжение ТН либо ТСН через промежуточный трансформатор ТLV. В обоих блоках промежуточные трансформаторы служат для отделения вторичных цепей ТТ и ТН (ТСН) от оперативных цепей управления и РЗ, а также для получения необходимого уровня выходного напряжения блока и его регулирования. Каждый блок работает на свои сборные шинки управления (ШУ), к которым подключены оперативные цепи [12].

Токовые блоки применяются для питания оперативных цепей МТЗ от КЗ, а блоки напряжения для РЗ, реагирующих на повреждения и ненормальные режимы, при которых на ТН (ТСН) сохраняется напряжение, обеспечивающее необходимый уровень напряжения на выходе БПН.

Выпрямленное напряжение, получаемое на выходе БП, имеет пульсирующий характер в виде полуволн постоянного знака. Поэтому питание устройств РЗ, построенных на полупроводниковых элементах, возможно только при установке на выходе блоков сглаживающих фильтров, ограничивающих пульсацию выходного напряжения БП до 3%.

Для надежного действия РЗ уровень среднего значения напряжения на выходных зажимах блоков UБ.Пдолжен быть достаточным для срабатывания элементов логической схемы. Это напряжение не должно быть меньше 0,80UHOM. Наибольшее значениеUБ.Пне может превышать (1,1 – 1,15)UHOM. Эти пределы выходного напряжения должны обеспечиваться при изменении входных величин БП от минимального до максимального значения в диапазоне действия РЗ. Чтобы выполнить это условие, в ВПТ используется разделительный ПНТ (ТВА на рис. 4.22, а), который насыщается при малых значениях входного тока (около 5 А), меньших тока срабатывания РЗ, питающихся от блока, с тем чтобы выходное напряжение БПТ было достаточным для их действия. В насыщенной части характеристики намагничивания, определяющей зависимость вторичного напряженияUВЫХпромежуточного трансформатора от входного токаIBX, действующее значение этого напряжения изменяется незначительно, что и обеспечивает его стабильность на выходе БПТ. Но при таком способе стабилизации в кривой вторичного напряжения ПНТ появляются пикообразные амплитуды. Суммируясь с основной гармоникой, они обусловливают опасные перенапряжения, которые могут повредить диоды, изоляцию ПНТ и ухудшить работу логических реле.

Для устранения таких перенапряжений к зажимам вторичной обмотки ПНТ подключается конденсатор С, образующий с индуктивностью ветви намагничивания ПНТ феррорезонансный контур.

Вольт-амперные характеристики БПТ при наличии феррорезонансного контура при различных нагрузках (RH) изображены на рис. 4.23. С увеличением нагрузки увеличивается значение.

Блоки серии БП-11 (БПТ-11 и БПН-11), рассчитанные на длительную нагрузку 20 Вт и кратковременную 40 Вт, – самые маломощные. Они выполняются на напряжения 24 и 110 В.

Вторая группа блоков БПЗ (БП3-401, выпускаемые вместо ЕПН-101, и ВП3-402, выпускаемые вместо БПТ-401) рассчитана на длительную нагрузку 100 и 200 Вт при выходном номинальном напряжении 100 и 200 В.

Устройство БПЗ-401 (рис. 4.24, а) питается от ТН. При включении устройства в сеть с UHOM, равным 127, 110 или 100 В, секции первичных обмотоки, промежуточного трансформатора напряжения ТLVсоединяются последовательно, а накладкиSX1 иSX2 устанавливаются соответственно в положениеI,IVилиVI. ОтводыII,IIIиVвторичной обмотки позволяют устанавливать необходимый уровеньUВЫХпри отклонении входного напряжения.

Конденсатор С1 предназначен для защиты диодов от кратковременных перенапряжений, возникающих в цепях переменного тока. Оперативные цепи РЗ подключаются к выводам 7 и 10, а заряжаемые конденсаторы – к выводам 6 и 10. Диоды VD1 иVD2 предотвращают разряд заряженных конденсаторов при исчезновении или понижении напряжения питания. Реле К1 (поляризованное реле типа РП-7) служит для сигнализации при исчезновении напряжения питания. РезисторRи конденсатор С2 уменьшают переменную составляющую тока в обмотке релеKL.

Устройство БПЗ-402 (рис. 4.24, б) состоит из промежуточного насыщающегося трансформатора тока Т1.А, конденсатора С и выпрямительного моста VS, разделительных диодовVD1 иVD2 и токоограничивающего резистораR. Переключение одинаковых секций первичной обмоткиис последовательного соединения на параллельное позволяет увеличивать ток наступления феррорезонанса в 2 раза. Наличие отводов в каждой секции позволяет изменять ток наступления резонанса ступенчато. Подключая накладкойSX1 конденсатор С к отводамI,IIилиIII, можно в небольших пределах изменять ток наступления феррорезонанса. С помощью накладкиSX2 изменяется номинальное значение выходного напряжения: в положенииVI- 110 В, в положенииIII- 220 В.

Кроме того, существуют мощные блоки ВПТ-1002 и БПН-1002 на 800 и 1500 Вт при выходном напряжении 110 и 220 В. Блоки БПН-1002 выпускаются трехфазными (рис. 4.25).

Промышленность выпускает все БПТ с феррорезонансным контуром и с ответвлениями, позволяющими изменять резонансный ток . Параметры контура ЕС подбираются так, чтобы резонанс наступал при, меньшем, чем ток срабатывания МТЗ. Блоки напряжения работают, как правило, при отклонениях входных напряжений от нормальных не более 10-15%. Для применения БПН в режимах, сопровождающихся глубоким понижением напряжения (ниже 15% нормального), выпускаются трехфазные блоки со стабилизатором в виде дросселей насыщения ВПНС-2 (рис. 4.26). Шесть дросселей насыщения (L1-L6) включены по схеме трехфазного магнитного усилителя с самонасыщением.

Регулирующее действие стабилизатора основано на изменении сопротивления Zдросселей насыщения в зависимости от тока подмагничиванияIyв общей обмотке управленияwy. Значение и направление тока подмагничивания определяется схемой управления СУ и зависит от значения выходного напряжения. При повышении напряжения схема управления обусловливает увеличение индуктивности дросселей, а при понижении – более глубокое насыщение дросселей.

Блок БПНС-2 обеспечивает достаточную мощность для действия РЗ при всех несимметричных КЗ, а для отключения трехфазных КЗ необходима подпитка от токового блока.

Имеющийся на выходе блока БПНС-2 встроенный сглаживающий фильтр позволяет использовать его для питания полупроводниковых РЗ и ВЧ приемопередатчиков.

Блоки питания могут использоваться в качестве индивидуальных блоков, питающих оперативные цепи РЗ одного присоединения (ЛЭП, трансформатора), или в виде групповых, питающих РЗ нескольких присоединений. При этом уменьшается количество БП, не появляется разветвленная сеть оперативных цепей.

Блоки ВП-11 имеют малую мощность и поэтому могут использоваться только как индивидуальные – для отдельной РЗ. Блоки ВП-101 и БП-1002 могут служить в качестве групповых.

Схема включения БП на ток и напряжение сети должна выбираться так, чтобы на выходе блока имелость достаточное напряжение для приведения в действие элементов логической схемы и ЭО выключателя при всех видах КЗ, на которые должна реагировать рассматриваемая РЗ.

Наиболее рациональной схемой включения токового блока, применяемой в сети с изолированной нейтралью, является включение на разность вторичных токов ТТ двух фаз (Ia–Ic).

Логические схемы, получающие питание от ВП, выполняются так же, как и в РЗ на постоянном оперативном токе.

При включении на разность токов двух фаз напряжение на выходе ВПТ (UВЫХБП) появляется при всех видах междуфазных КЗ и двойных замыканий, возможных в этих сетях, за исключением случаяK(2)за трансформатором с соединением обмотокили приK(1)за трансформатором с соединением обмоток.

При необходимости действия РЗ и в этих случаях, дополнительно к БПТ, включенному на разность токов фаз А и С, устанавливается второй БПТ (рис. 4.27), включенный на ток третьей фазы В (при наличии на ней ТТ), либо блок напряжения ВПН, включенный на междуфазное напряжение UACтех же фаз, от которых питается БПТ. Достаточность уровня выходного напряженияUВЫХБПдля срабатывания элементов логической схемы и ЭО определяется при минимальном значении входного токаIBXMINдля БПТ иUBXMINдля БПН.

Питание БПТ средней и большой мощности необходимо осуществлять от отдельных обмоток ТТ (по условию допустимой нагрузки).

Положительной стороной ВП является возможность их применения для РЗ со сложными логическими схемами, для РЗ как от КЗ, так и от ненормальных режимов. Недостатком БП является ограниченная мощность, не позволяющая использовать их для отключения "тяжелых" выключателей 110-220 кВ, относительная сложность расчета и обеспечения выходного напряжения токовых блоков в функции от входного тока.

Использование энергии заряженного конденсатора для питания оперативных цепей защиты. Предварительно заряженный конденсатор используется как источник оперативного тока в режиме его разряда на элементы оперативной цепи, подключаемые к конденсатору при срабатывании РЗ. Предварительный заряд конденсатора обычно осуществляется в условиях нормального режима от напряжения сети. Заряженный конденсатор может питать оперативные цепи РЗ при любом повреждении и ненормальном режиме, независимо от значения тока и напряжения защищаемого участка.

Схема МТЗ с использованием заряженного конденсатора в качестве источника оперативного тока приведена на рис. 4.28.

В этой схеме при срабатывании токовых реле КА1 и (или) КА2 и после замыкания контакта реле времени KТ1 кYАТ подключается через указательное релеKН заряженный конденсатор С, под действием тока разряда которого срабатывает катушкаYАТ, отключающая выключатель. Конденсатор заряжается в нормальном режиме от ТН через зарядное устройство УЗ. Емкость конденсатора должна быть достаточной для накопления энергииW, необходимой для приведения в действие реле илиYАТ. Энергия заряженного конденсатора определяется по формуле

(4.23)

где UK– напряжение заряженного конденсатора.

Для получения требуемого значения при возможно меньшей емкости С следует увеличить UK. В устройствах заряда, выпускаемых промышленностью, принятоUK= 400 В.

Особенностью схемы, в которой заряженный конденсатор используется как источник оперативного тока, является кратковременность тока разряда. Поэтому конденсаторы, применяемые в схеме РЗ, за короткий промежуток времени разряда могут приводить в действие только один электромеханический элемент оперативных цепей, работающий без замедления (промежуточное реле или ЭО). С учетом этого предварительно заряженные конденсаторы, предусматриваются в основном для питания ЗО выключателей и применяются в тех случаях, когда мощность ТТ, используемых для питания оперативных цепей непосредственно или через блоки питания, оказывается недостаточной.

После каждого срабатывания Р3, а также после исчезновения напряжения на шинах ПС, от которых питаются зарядные устройства, конденсаторы разряжаются, Р3 не может действовать на отключение, пока не произойдет повторный заряд конденсаторов. Для повышения надежности Р3 желательно иметь возможно меньшее время заряда t3AP, р, чтобы восстановить ее готовность в цикле АПВ, обеспечивая возможность действия при повторном включении повреждений ЛЭП (рис. 4.29).

Выпускаемые промышленностью блоки конденсаторов БК-400 (рис. 4.30) используются совместно с устройствами БП3-400 и состоят из разделительных диодов И)1 и УР2 типа Д226Б и конденсаторов С типа МБГП емкостью 10 мкФ ± 10%, 400 В. Общая емкость блока конденсаторов БК-401 равна 40 мкФ, БК-402 – 80 мкФ, БК-403 – 200 мкФ. Первые два рассчитаны на питание ЭО выключателей с пружинными приводами, а последний – с электромагнитными.

Блоки БП3-401 и БП3-402, время заряда которых t3AP= 0,05 ÷ 0,07 с, рассчитаны на одновременное питание нескольких конденсаторных блоков в схемах с диодным или контактным разделением цепей (рис. 4.31). При замыкании контактов устройств Р3 одного из присоединений (например, Р31) через ЭО выключателя этого присоединения пройдет ток разряда конденсаторов С1, предназначенных только для этого присоединения. Разряд других конденсаторов предотвращается благодаря диодам, установленным в блоке БК-400 (рис. 4.31, а) либо размыканием контакта Р31.1 (рис. 4.31, б).

Источники с предварительно заряженными конденсаторами применяются на подстанциях без аккумуляторных батарей для питания ЭО выключателей, в электрических сетях 6-10 кВ для питания элементов автоматики и широко используются на упрощенных ПС без выключателей на стороне 110 и 220 кВ для осуществления операций по включению короткозамыкателей и отключению отделителей трансформаторов.

Недостатком схемы МТЗ с конденсатором, заряжаемым от устройства БП3-401, является возможность отказа РЗ в действии при включении на КЗ подстанции, находившейся без напряжения. МТЗ может отказать из-за того, что разрядившийся при отсутствии напряжения на подстанции конденсатор не сможет зарядиться при включении на КЗ из-за низкого уровня остаточного напряжения. Чтобы предотвратить подобные отказы, применяются зарядные устройства с блоками питания БП3-402, питающиеся от ТТ. Токовый зарядный блок применяется как дополнительный к блоку напряжения.

Положительными качествами источников с предварительно заряженными конденсаторами являются: возможность отключения выключателей с электромагнитными приводами, требующих значительной мощности от источника питания, которую не могут обеспечить ТТ и блоки питания малой мощности; независимость мощности и напряжения этих источников от тока и напряжения в аварийных режимах защищаемого объекта, что позволяет применять заряженные конденсаторы для любых РЗ и для выполнения логических операций РЗ и автоматики при отсутствии напряжения на подстанции.

Существенным недостатком заряженных конденсаторов является кратковременность тока разряда, ограничивающая их применение для питания логической части РЗ (для каждого реле требуется свой конденсаторный блок), и непригодность для питания элементов, работающих с выдержкой времени.

Следует отметить, что наличие напряжения 400 В на конденсаторах и БПЗ требует особого внимания к соблюдению правил техники безопасности. При проведении работ на У3, конденсаторах и в питающихся от них цепях необходимо снять напряжение с блока БПЗ, разрядить конденсаторы через высокоомное сопротивление и отключить их от питаемой сети.

studfiles.net

18. Схема токовой защиты с вторичным реле прямого действия. Токовая защита с комбинированной выдержкой времени на переменном оперативном токе.Принцип действия.

Схема токовой защиты с вторичным реле прямого действия

Эта схема широко используется на напряжение 6-35 кВ.

Спомощью реле РТВ выполняют максимальную токовую защиту, а с помощью реле РТМ — токовую отсечку без выдержки времени. Эти реле встраивают в грузовые и пружинные приводы, предназначенные для выключателей присоединений напряжением 6—35 кВ. В современных пружинных и грузовых приводах имеются два реле РТВ или два реле РТМ.

Принцип действия. При возрастании тока в линии ток в катушке реле КА1, КА2 увеличивается. Когда Iр становится больше тока срабатывания реле, оно срабатывает и воздействует на пружинный привод выключателя. Выключатель отключается.

Токовая защита с комбинированной выдержкой времени на переменном оперативном токе.

Это схема двухступенчатой защиты. Содержит первую и третью ступень (ТО без выдержки времени и МТЗ). Защита выполняется с помощью индукционного реле РТ-85 на переменном оперативном токе. Так как МТЗ выполнена на индукционном реле РТ-85, она имеет ограниченно зависимую выдержку времени.

Схема защиты выполнена с двумя реле КА1 и КА2 и двумя электромагнитами отключения УАТ1 и УАТ2. В нормальном режиме цепи электромагнитов отключения разомкнуты. При сраба­тывании реле его контакты дешунтируют электромагниты отключения и включают электромагниты в цепь тока.

Цепь вторичной обмотки трансформатора тока нельзя размыкать. Поэтому используется реле с переключающим без размыкания цепи контактом ТР-85. В процессе переключения контакта сначала включается электромагнит отключения в цепь трансформатора тока, а затем он дешунтируется и, срабатывая, отключает выключатель.

Рассмотренная схема защиты проста, она широко применяется на выключателях с грузовыми и пружинными приводами, электромагниты отключения которых потребляют относительно небольшую мощность. В качестве электромагнитов отключения можно использовать реле РТМ.

При расчете параметров МТЗ с дешунтированием электромагнита отключения выключателя необходимо до­полнительно проверить:

1. Надежность действия электромагнитов отключения выключателя после их дешунтирования;

2. Отсутствие возврата реле после дешуптирования электромагнитов отключения;

3. Коммутационную способность переключающих контактов реле.

19. Схема двухступенчатой токовой защиты с независимой выдержкой времени на переменном оперативном токе. Мтз на выпрямленном оперативном токе. Принцип действия.

Схема двухступенчатой токовой защиты с независимой выдержкой времени на переменном оперативном токе.

Защита выполняется по схеме неполной звезды с дешунтированием электромагнитов отключения.

В измерительных органах защиты использованы реле тока КА1 — КА4 типа РТ-40. Первая ступень защиты - токовая отсечка без выдержки времени. Выполнена на реле КА1, КА2, КН1.

Вторая — токовая отсечка с выдержкой времени или максимальная токовая защита. Выполнена на реле КАЗ, КА4, КТ, КН2. Выдержка времени создается реле времени РВМ-12 (реле КТ).

Действие МТЗ.

Первичные обмотки TL11 , TL2.1 насыщающихся трансформаторов реле времени КТ включены на фазные токи трансформаторов тока ТА1 и ТА2 последовательно с обмотками реле тока и первичными обмотками TL3.1, TL4.1 насыщающихся трансформаторов промежуточных реле K.L1, KL2 типа РП-341. Реле времени срабатывает только при замыкании его цепи управления контактами КА3.1 или КА4.1 реле тока.

Схема включения реле времени выполнена так, что при любых коротких замыканиях пуск его всегда осуществляется ка­ким-либо одним реле. По истечении заданной выдержки времени реле срабатывает и его контакт КТ замыкает цепь управления промежуточных реле KL1, KL2.

Реле KL1 и KL2 срабатывают и своими переключающими контактами KL1.1, KL2.1 сначала включают в цепь трансформаторов тока, а затем дешунтируют электромагниты отключения Υ ATI и YAT2. При этом вследствие увеличения нагрузки трансформаторов тока их вторичные токи могут снизиться настолько, что реле тока и времени вернутся в исходное состояние прежде, чем произойдет отключение выключателя. Отключить поврежденный участок защита не сможет. Для предотвращения этого в схеме защиты предусмотрено шунтирование контакта реле времени КТ замыкающими контактами KL1.2, KL2.2 промежуточных реле, после срабатывания которых действие защиты уже не зависит от поведения измерительного органа.

Действие ТО.

При срабатывании реле тока КА1 или КА2 они замыкают своими контактами цепь катушки промежуточных реле KL1, KL2. Реле KL1 и KL2 срабатывают и своими переключающими контактами KL1.1, KL2.1 сначала включают в цепь трансформаторов тока, а затем дешунтируют электромагниты отключения Υ ATI и YAT2.

В схеме защиты предусмотрены указательные реле КН1, КН-2 типа РУ-1, обмотки которых включены в цепь управления промежуточных реле.

Указательное реле КН1 срабатывает при замыкании контактов реле тока КА1, КА2 первой ступени, а указательное реле КН2 — при срабатывании реле времени КТ.

Все реле возвращаются в исходное состояние после действия электромагнитов отключения и отключения выключателя.

МТЗ на выпрямленном оперативном токе

Схема защиты с комбинированной характеристикой выдержки времени. В схеме использовано реле РТ-85. Выключатель отключается за счет энергии, запасенной в конденса­торе С, который заряжается с помощью блока питания и заряда UGV типа БПЗ-401, подключенного к трансформатору напряжения TV. Отказ от вспомогательного контакта в цепи электромагнита отключения выключателя возможен в связи с кратковременностью прохождения тока разряда конденсатора в электромагните отключения при срабатывании защиты. Блок питания и заряда используют не только для отключения выключателя, но и для питания оперативных цепей защиты в целом.

studfiles.net

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).

studfiles.net

27. Общая оценка токовых направленных защит. Схема направленной мтз на переменном оперативном токе.

Общая оценка токовых направленных защит

Направленная защита отличается от ненаправленной наличием реле направления мощности (РНМ). Устанавливается на линиях с двусторонним питанием.

В сетях до 35 кВ включительно является основной. Выполняется в двухфазном исполнении.

В сетях с глухозаземленными нейтралями используется как защита от междуфазных КЗ.

Для защиты от замыканий на землю используется направленная токовая защита нулевой последовательности.

Широко используется для защиты от КЗ на землю в сетях 110 кВ с глухозаземленными нейтралями.

Наличие РНМ позволяет при расчете тока срабатывания учитывать только режимы, в которых мощность протекает от шин в линию. Это позволяет повысить чувствительность защиты.

Это используется в направленных токовых отсечках. Ненаправленные токовые отсечки селективны и используются на линиях с двусторонним питанием. Реле направления мощности добавляется для повышения их чувствительности. Однако, направленные токовые отсечки более сложны из-за наличия РНМ, появляется мертвая зона. Поэтому они используются как защиты нулевой последовательности в сетях с глухозаземленными нейтралями.

Направленная МТЗ со ступенчатой выдержкой времени обеспечивает селективное отключение КЗ в радиальных сетях с несколькими источниками питания и в кольцевых сетях с одним источником питания. Однако, из-за встречно-ступенчатого выбора выдержки времени третьей ступени в ряде случаев время отключения поврежденного участка вблизи источника питания получается большим. Это ограничивает применение третьей ступени в качестве отдельной защиты. Поэтому в большинстве случаев токовая направленная защита в качестве основной применяется лишь в сетях напряжением 35 кВ.

В сетях с более высоким напряжением она используется как резервная.

Для направленных токовых защит схемы используются такие же, как и для ненаправленных.

Схема направленной МТЗ на переменном оперативном токе

28. Дифференциальные токовые защиты. Продольная дифференциальная защита.

Дифференциальные токовые защиты

Существует два вида дифференциальных защит линий:

1. Продольная.

2. Поперечная.

Это защиты с абсолютной селективностью

Продольная – для защиты элементов с сосредоточенными параметрами: трансформаторов, линий небольшой длины.

Поперечная – для защиты двух и более параллельных линий, обмотки статора генераторов от витковых замыканий, когда имеются параллельные ветви.

Продольная дифференциальная защита

Основана на сравнении токов в начале и в конце защищаемого элемента.

Для защиты устанавливаются одинаковые трансформаторы тока (ТТ) с двух сторон линии.

Одноименные фазы вторичной обмотки ТТ соединяются между собой.

Схема защиты получается путем параллельного соединения вторичных обмоток трансформаторов тока ТА1, ТА2 и реле тока КА.

Ток реле равен геометрической сумме токов

Iр=I2I+I2II

В нормальном режиме работы, при качаниях, а также при внешних коротких замыканиях (точка К2) пер­вичные токи I1I и I1II равны и сдвинуты по фазе на угол π. Если не учитывать погрешности трансформаторов тока, то I2I = - I2II, поэтому ток в реле Iр = 0 и защита не срабатывает.

Векторные диаграммы.

КЗ в т К1, нормальный режим работы, КЗ в т. К2

качания

При КЗ в т. К1 первичные токи I1I и I1IIсовпадают по фазе. Токи в реле складываются

Iр=I2I+I2II= I2к

По реле протекает ток. Если Iр>= Iс.р, то защита срабатывает.

Продольная дифференциальная защита действует при повреждении в зоне и не реагирует на внешние короткие замыкания, токи качаний и токи нормальной работы. Эта защита обладает абсолютной селективностью. Она выполняется без выдержки времени.

studfiles.net

Лекция 9. Токовые защиты

Общие сведения. На элементах системы электроэнергетики—генераторах, трансформаторах, линиях электропередачи и электродвигателях—применяются токовые, токовые направленные, дистанционные, дифференциальные защиты, а также максимальные и минимальные защиты напряжения. На этих элементах предусматриваются соответствующие устройства автоматики. Релейная защита и автоматика тесно связаны между собой, дополняют друг друга, взаимно влияют на выбор параметров схемы, имеют общие цепи. Прежде всего, это характерно для релейной защиты и устройств АПВ и АВР. Особенности защищаемого элемента системы электроэнергетики, безусловно, влияют на схемы защиты и автоматики, на выбор их параметров, но принципы действия этих устройств остаются неизменными. Поэтому, прежде чем приступить к изучению релейной защиты и автоматики отдельных элементов, необходимо познакомиться с принципом действия этих устройств. Токовыми называются защиты с относительной селективностью, реагирующие на ток, проходящий по защищаемому элементу. Токовыми направленными называются защиты также с относительной селективностью, реагирующие на ток и направление (знак) мощности КЗ в месте их включения. Таким образом, вторая защита отличается от первой наличием дополнительного исполнительного органа (ИО), называемого органом направления мощности (ОНМ). Токовые защиты могут использоваться на любых элементах электроэнергетических систем (линиях, двигателях, трансформаторах и т. д.), токовые направленные — на линиях, трансформаторах и в других случаях. В некоторых случаях, например на линиях, обе разновидности защит применяются одновременно, но на разных сторонах защищаемого элемента. В данном случае рассматривается их работа применительно к защитам линий. Защиты могут срабатывать при превышении током в месте их включения заранее установленного значения (максимальные защиты). В общем случае они выполняются со ступенчатыми, плавными (зависимыми) или комбинированными характеристиками выдержки времени i=(l),где 1— расстояние от места включения защиты до точки возникновения КЗ. Для сетей с Uном≥ З5-110 кВ защиты обычно имеют ступенчатые характеристики i=(1),для сетей более низких напряжений часто используются другие характеристики, создаваемые специальным выполнением органа тока. При Uном ≤ 35 кВ для ИО тока используются полные токи в двух фазах (для обеспечения отключения при Кдв(1,1) по возможности только одного места повреждения). В сетях с Uном≥ 110 кВ защиты преимущественно предназначаются для ликвидации только КЗ на землю (К(1) и К(1,1)) и выполняются как защиты нулевой последовательности; для них требуются ТА в трех фазах, которые включаются так, чтобы иметь ток в ИО Iр=ЗIо.Используются иногда схемы с включением ИО на другие симметричные составляющие, а также с дополнительными ИО напряжения. Типичными являются защиты со ступенчатыми характеристиками i=[(1). Током срабатывания защиты или ее отдельных ступеней IЗобычно называется минимальный ток в фазах линии, при котором защита (ее ступень) может срабатывать. Действие токовой защиты рассматривается в первую очередь на примере ее применения для радиальной сети с односторонним питанием (рисунок 9.1, а). Устройства защиты включаются только со стороны питания всех элементов и могут действовать на отключение своих выключателей. Примерные характеристики выдержек времени защит 1’, 2’ и З’даны на рисунке 9.1, 6.

Рисунок 9.1- Размещение токовых защит со ступенчатыми выдержками времени в радиальной сети с односторонним питанием (а) и примерный выбор их характеристик выдержек времени

 

Действие II и III ступеней защиты как резервных для своего участка отмечено на рисунке 9.1, 6 пунктиром. Органы направления мощности могут требоваться, как будет рассмотрено ниже, только у части ступеней. Основными параметрами защит, требующими определения, являются токи срабатывания Iс.зи выдержки времени отдельных ступеней. Ниже они определяются для токовых защит и уточняются для направленных. Определяются также защищаемые зоны и коэффициенты чувствительности отдельных ступеней. Рассмотрение оказывается целесообразным начинать с последних (третьих) ступеней, в частности потому, что они часто используются отдельно — в качестве самостоятельных защит. При включении на полные токи фаз они называются максимальными токовыми защитами, а при дополнении их органами направления мощности — максимальными токовыми направленными защитами. Действие токовой направленной защиты в первую очередь рассматривается на примере ее применения для цепочки одиночных линий с двусторонним питанием (рисунок 9.2). Защиты 1—6,как и выключатели, должны включаться с обеих сторон участков, связывающих подстанции А и Г, имеющие источники питания. Первые две ступени необходимы для защиты всей длины участка, третья — для резервирования отключения КЗ на смежных участках и в зонах действия первых двух ступеней.

Рисунок 9.2 - Цепочка линий с двусторонним питанием

Токовая отсечка без выдержки времени. Селективное действие первой ступени токовой защиты (в дальнейшем первую ступень будем называть токовой отсечкой без выдержки времени или просто отсечкой) достигается тем, что ее ток срабатывания принимается большим максимального тока КЗ, проходящего через защиту при повреждении вне защищаемого элемента. Действие защиты при коротком замыкании обеспечивается благодаря тому, что ток КЗ в сети, а следовательно, и в защите увеличивается по мере приближения места короткого замыкания к источнику питания (рисунок 9.3), причем кривые изменения тока короткого замыкания имеют различную крутизну в зависимости от режима работы системы и вида КЗ (кривые 1 и 2 на рисунке 9.3,а соответственно для максимального и минимального режимов).

Рисунок 9.3 - Выбор тока срабатывания и определение защищаемой зоны токовой отсечки без выдержки времени на защищаемом участке

Однако в некоторых частных случаях, например, на радиальных линиях, питающих один трансформатор (рисунок 9.3,б), с помощью токовой отсечки можно защитить всю линию, если допустить ее срабатывание при повреждении в трансформаторе. Токовые отсечки используют также на линиях с двусторонним питанием. В этом случае они устанавливаются с обеих сторон защищаемой линии (защиты А1 и А2на рисунке 9.4, а).

 

Рисунок 9.4 - Выбор тока срабатывания токовых отсечек без выдержки времени на линии с двусторонним питанием

 

 

Кривые 1 и 2 (рисунок 9.4,б) показывают изменение максимальных токов к.з. соответственно от источников Аи Б при перемещении короткого замыкания вдоль защищаемой линии. Токи срабатывания отсечек должны быть выбраны таким образом, чтобы при внешних коротких замыканиях (точки КА и КБ), защиты не действовали.

Токовая отсечка с выдержкой времени. Основной недостаток токовой отсечки без выдержки времени состоит в том,что она защищает только часть линии. Участок в конце линии за пределами зоны l1 остается незащищенным. На рисунке 9.5 показана схема сети с двумя последовательно соединенными участками АБ и БВ, для защиты которых установлены токовые отсечки без выдержки времени А11 и A12с токами срабатывания I1 с.з A1 и I1 с.з A2. Отсечки имеют защищаемые зоны соответственно l1A1и l1A2, которые охватывают только часть линий. Участки l1и lII вконце линий за пределами зон l1A1и l1A2 остаются незащищенными.

Рисунок 9.5 -Защищаемые зоны и время действия токовой защиты

 

Третья ступень токовой защиты, которую принято называть мак­симальной токовой защитой, может выполняться с независимой и с ограниченно зависимой характеристиками времени срабатыва­ния. И в том, и в другом случае селективность защиты можно обес­печить, если время срабатывания t1'" защиты AI(рисунок 9.6), рас­положенной у источника питания, при коротком замыкании в точке К2на смежном участке в зоне действия защиты А2(линия БВ) больше максимальной выдержки времени t2'" защиты А2на сту­пень селективности Δt=0,3...0,5 с. Если для защиты используют реле РТВ, то ступень селективности увеличивают до 1 с.

Рисунок 9.6 - Размещение макси-мальных токовых защит в радиальной сети с односторонним питанием

Рисунок 9.7-Согласование характе-ристик максимальных токовых защит с независимой выдержкой времени

Выдержки времени у максимальных токовых защит выбирают по ступенчатому принципу: начинают выбор с наиболее удаленно­го от источника питания элемента и по мере приближения к источ­нику питания увеличивают ее таким образом, что защита после­дующего участка имеет выдержку времени на ступень селективно­сти больше, чем максимальная выдержка времени защиты преды­дущего участка (рисунок 9.7):

t3III=t4III + Δt; t2III=t3III + Δt; t1III=t2III + Δt;

 

Литература1осн[193-201, 208-214], 2 осн[58-77]. Контрольные вопросы: 1. Что такое ток срабатывания защиты? 2. Что такое максимальная токовая защита? 3. Объясните принцип токовой отсечки. 4. Объясните принцип токовой ступенчатой защиты. 5. Как обеспечивается селективность в токовых ступенчатых защитах?

Похожие статьи:

poznayka.org

Токовая отсечка и максимальная токовая защита

electroНе 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.

res

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.

2016-0

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».

2016-01-21_141911

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.

electroadvice.ru


Каталог товаров
    .