Выбор тока срабатывания МТЗ

Лекция 5

Однорелейная схема

Защита состоит из тех же элементов (рис.4.5, в, г), что и предыдущая схема, но выполняется одним токовым реле КА, которое включается на разность токов двух фаз I _p = I _a – I _cи реагирует на все случаи междуфазных КЗ.

К недостаткам, ограничивающим применение схемы, нужно отнести меньшую чувствительность по сравнению с двухрелейной схемой при КЗ между фазами АВ и ВС;недействие МТЗ при одном из трех возможных случаев двухфазного КЗ за трансформатором с соединением обмоток ^Y/_Δ когда I _p = I _a – I _c= 0.

Однорелейная схема находит применение в распределительных сетях 6-10 кВ, питающих трансформаторы с соединением обмоток ^y/_y и для РЗ электродвигателей.

Двухфазная защита с зависимой характеристикой. Токовые цепи этой МТЗ выполняются так же, как и РЗ с независимой характеристикой (рис.4.5, а, в). В качестве реле тока с зависимой характеристикой выдержки времени в отечественных схемах используются реле типов РТ-80 и РТ-90. Схемы оперативных цепей МТЗ аналогичны схемам на рис.4.5, б, г за исключением того, что в них отсутствуют реле времени (КТ).

5.1. Выбор тока срабатывания МТЗ

5.2. Чувствительность МТЗ

5.3. Выдержки времени защиты

5.3.1. Ступень времени

5.3.2. Выбор времени действия МТЗ

5.3.3. Согласование МТЗ с зависимыми характеристиками

Исходным для выбора тока срабатывания МТЗ является требование, чтобы она надежно работала при повреждениях на защищаемом участке, но в то же время не действовала при максимальном рабочем токе нагрузки I _{н mах}икратковременных перегрузках, вызванных пуском и самозапуском электродвигателей, а также нарушением нормального режима электрической сети.

Электродвигатели имеются в составе большей части электрических нагрузок. При понижении или исчезновении напряжения, вызванном КЗ либо кратковременным перерывом электроснабжения потребителей при действии АПВ или АВР, электромагнитный момент вращения электродвигателей уменьшается, и они начинают тормозиться. При этом наиболее важные для производства электродвигатели оказываются полностью или частично заторможенными, оставаясь подключенными к сети. При восстановлении напряжения они начинают разворачиваться (самозапускаются), потребляя из сети повышенные пусковые токи. Суммарный ток во время самозапуска может существенно превосходить суммарный максимальный рабочий ток нагрузки I _{р mах}установившегося режима.

Увеличение тока нагрузки из-за самозапуска электродвигателей принято оценивать коэффициентом самозапуска k _сзп, показывающим, во сколько раз возрастает ток I _{р mах}. Для отстройки МТЗ от I _{н mах}необходимо выполнить два условия.

По первому условию МТЗ,пришедшая в действие при КЗ в сети (вне защищаемой ЛЭП), должна надежно возвращаться в исходное состояние после отключения КЗ при наличии в защищаемой ЛЭП тока нагрузки I _{н mах}(рис.5.2, а). Так, например, при КЗ в точке К1 (рис.5.1) токовые реле МТЗ1 и МТЗ2 приходят в действие. После отключения действием МТЗ2 поврежденной ЛЭП W2 ток КЗ прекращается и в неповрежденной ЛЭП W1 остается ток I _{н mах}, питающий нагрузку Н _В. При этом ИО МТЗ1, пришедшие в действие при КЗ, должны возвратиться в исходное положение.

Для обеспечения возврата МТЗ1 (рис.5.1) ее ток возврата I _воз должен быть больше максимального тока нагрузки I _{н mах}. проходящего по ЛЭП W1 и ее МТЗ1 после отключения КЗ (I _воз > I _{н mах}):

(5.1)

где k _отс - коэффициент отстройки, учитывающий погрешность токового реле МТЗ; I _{н mах}в общем случае равен k _сзп I _{р mах}. Подставив это значение вместо I _{н mах}(5.1), найдем

(5.la)

Коэффициент отстройки k _отс для реле типов РТ-40, РТ-80 и статических реле принимается равным 1,1-1,2. Учитывая, что соотношение I _воз/ I _с.з определяется k _в, подставляем в это соотношение I _возиз (5.1 а). Зная значение k _вдля рассматриваемых реле, находим первичный ток срабатывания, обеспечивающий возврат МТЗ при I _{н mах}по первому условию:

(5.2)

По второму условию ИО тока, находящиеся в состоянии недействия МТЗ, не должны срабатывать при появлении I _{н mах}:

(5.3)

Наибольшее значение I _{н mах}имеет обычно в трех послеаварийных режимах:

а) при отключении одной из параллельных линий нагрузка на оставшейся удваивается (рис.5.2, а);

б) при успешном включении от АПВ (или вручную) поврежденной ЛЭП с подключенной к ней нагрузкой (например, на рис.5.2, в при включении от АПВ W1);

в) если к ЛЭП с рассматриваемой МТЗ, находящейся в работе и питающей нагрузку с током I _раб1, при действии АВР подключается дополнительная нагрузка, оставшаяся без напряжения из-за отключения питавшей ее ЛЭП (W2 на рис.5.2, б).

Характер изменения токов в режиме б) и в) аналогичен показанному на рис.5.3, а. В режиме б) в защищаемой ЛЭП W1 и МТЗ появляется ток I' _{н mах}= k _сзп I _{p max}. Ток срабатывания МТЗ выбирается по выражению

(5.4)

В третьем режиме после отключения W2 АВР подает напряжение на нагрузку Н _Сот W1. Начинается самозапуск. Полный ток нагрузки W1 после действия АВР

Чтобы исключить срабатывание МТЗ на W1, ток срабатывания РЗ согласно условию (5.3) рассчитывается по выражению

(5.5)

Из двух значений I _с.з, полученных по (5.2) и (5.4) или (5.5), принимается большее.

Вторичный ток срабатывания реле I _с.р находится с учетом коэффициента трансформации ТТ и схемы включения реле, характеризуемой коэффициентом схемы k _сх:

(5.6)

Для схемы соединения в звезду (полную и неполную) k _сх = 1. При включении реле на разность токов двух фаз k _сх =.

Из выражений (5.2), (5.4), (5.5) следует, что значение I _с.з зависит не только от I _{р mах}, но также от k _в и k _сзп. В целях уменьшения I _с.з для повышения чувствительности МТЗ при КЗ стремятся применять токовые реле с высоким k _в.

Значения k _сзп принимаются равными 3-6 для нагрузки с преобладанием электродвигателей; 1,5-2 – при малом удельном значении электродвигателей. Когда электродвигатели составляют почти 100% нагрузки, ток самозапуска можно рассчитывать как трехфазное КЗ за сопротивлением полностью заторможенных электродвигателей.

Выбрав ток срабатывания МТЗ, следует проверить согласование ее по чувствительности с МТЗ следующего смежного участка радиальной сети. В общем случае МТЗ п, ближе расположенная к источнику питания, должна быть грубее, чем МТЗ п + 1, расположенная дальше.

Для этого необходимо выполнить условие

(5.6а)

где k _отс – коэффициент отстройки, учитывающий погрешность реле по току срабатывания, равный 1,1-1,5.

Поскольку I _с.з выбирается по току нагрузки, то практически условие согласования чувствительности смежных МТЗ всегда выполняется, так как чем ближе ЛЭП (и МТЗ) к источнику питания, тем больше ее нагрузка, а следовательно, и ток I _с.з.