Меню

Срабатывание мтз проверяется по коэффициенту чувствительности в режиме когда токи

Примеры расчета коэффициента чувствительности МТЗ трансформатора

В приведенных примерах будет рассматриваться только расчет коэффициента чувствительности максимально токовой защиты трансформатора со схемами соединения обмоток звезда-звезда и треугольник-звезда с выведенной нейтралью на стороне 0,4 кВ, подробно расчет токов КЗ и выбор токов срабатывания МТЗ трансформатора — не рассматривается!

Как нужно рассчитывать уставки трансформатора 10/0,4 кВ подробно рассмотрено в статье:«Расчет уставок релейной защиты трансформатора 10/0,4 кВ».

Согласно [Л1. с.165] проверять чувствительность максимально токовой защиты трансформатора нужно не только при двухфазных КЗ, но и при однофазных КЗ на землю на стороне 0,4 кВ. В таблицах 2-1 и 2-3 [Л1. с.158 и с.166] приведены формулы для определения расчетных токов в реле при различных схемах защиты.

Сразу, хотел бы отметить, что в таблице 2-3, есть не которая неточность, схема соединения трансформаторов тока полная звезда – ПРИМЕНЯЕТСЯ и в настоящее время очень часто, ток в реле при однофазном КЗ за трансформатором при таком соединении определяется так же как и при схеме соединения трансформаторов тока неполная звезда с тремя реле.

Таблица 2-1 - Формулы для определения расчетных токов в реле максимальных токовых защит при двухфазном КЗ Таблица 2-3 - Формулы для определения расчетных токов в реле максимальных токовых защит при однофазных КЗ

Пример 1 – Определение чувствительности защиты МТЗ трансформатора со схемой соединения обмоток Y/Y-0

Требуется определить чувствительность защиты МТЗ для трансформатора типа ТМ-400/10, мощность 400 кВА, на напряжение 10/0,4-0,23 кВ, напряжение короткого замыкания Uк = 4,5%, со схемой соединения обмоток Y/Y-0.

Ток 3х фазного КЗ на шинах 10 кВ в минимальном режиме равен — Iк.з.min(3)=11 кА;

Значение тока 3х фазного КЗ на шинах 0,4 кВ, приведенное к стороне 10 кВ равно — Iк.з.min(3) =523 А.

Первичный ток срабатывания МТЗ трансформатора составляет Iсз = 48,3 A.

Проверяем чувствительность МТЗ трансформатора для схемы представленной на рис.1.

Рис.1 - Схема включения реле тока КА1-КА4 (а) трансформатора с соединением обмоток Y/Y-0

1. Определяем ток срабатывания реле:

Определяем ток срабатывания реле

  • Ксх.= 1 – когда вторичные обмотки трансформаторов тока, выполнены по схеме «полная звезда» и «неполная звезда»;
  • nт =100/5 — коэффициент трансформации трансформаторов тока.

2. Определяем ток в реле при двухфазном КЗ за трансформатором для двухрелейной схемы в соответствии с таблицей 2-1:

Определяем ток в реле при двухфазном КЗ за трансформатором для двухрелейной схемы в соответствии с таблицей 2-1

Для трехрелейной схемы формула будет иметь такой же вид как и для двухрелейной схемы.

3. Определяем коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ за трансформатором по формуле 1-4 [Л1. с.19]:

Определяем коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ за трансформатором по формуле 1-4

4. При однофазном КЗ за трансформатором см.рис.1 расчетный ток в реле определяется по току однофазного металлического КЗ, который вычисляется без учета сопротивления питающей энергосистемы и переходного сопротивления в месте КЗ. Для практических расчетов формула имеет следующий вид [Л1. с.176]:

формула по опредлению однофазного КЗ за трансформатором на стороне 0,4 кВ

Значения сопротивлений 1/3Zтр. (1) или Zт/3 определяются по таблице 2 [Л2] и по таблице П-4 из приложения [Л1. с.325].

Таблица 2 - Расчетные сопротивления маслянных трансформаторов ГОСТ 12022-76

Таблица П-4 - Сопротивления маслянных трансформаторов ГОСТ 12022-76

5. Определяем полное сопротивление для трансформатора ТМ-400, мощность 400 кВА 1/3Zтр. (1) = 0,065 Ом.

6. Определяем ток однофазного КЗ на стороне 0,4 кВ по формуле 2-18а [Л1. с.176]:

Определяем ток однофазного КЗ на стороне 0,4 кВ по формуле 2-18а

7. Приведем ток однофазного КЗ на стороне 0,4 кВ к напряжению 10 кВ:

Приведем ток однофазного КЗ на стороне 0,4 кВ к напряжению 10 кВ

8. Определяем ток в реле при однофазном КЗ за трансформатором при двухрелейной схеме защиты (КА1, КА2 см.рис.1) в соответствии с таблицей 2-3:

Определяем ток в реле при однофазном КЗ за трансформатором при двухрелейной схеме защиты (КА1, КА2 см.рис.1)

9. Определяем ток в реле при однофазном КЗ за трансформатором при трехрелейной схеме защиты (КА1, КА2, КА3 см.рис.1) в соответствии с таблицей 2-3:

Определяем ток в реле при однофазном КЗ за трансформатором при трехрелейной схеме защиты (КА1, КА2, КА3 см.рис.1)

10. Определяем коэффициент чувствительности при однофазном КЗ за трансформатором по формуле 1-4 [Л1. с.19] для двухрелейной схемы защиты:

Определяем коэффициент чувствительности при однофазном КЗ за трансформатором по формуле 1-4

11. Определяем коэффициент чувствительности при однофазном КЗ за трансформатором по формуле 1-4 [Л1. с.19] для трехрелейной схемы защиты:

Определяем коэффициент чувствительности при однофазном КЗ за трансформатором по формуле 1-4 [Л1. с.19] для трехрелейной схемы защиты

Как видно из результатов расчета при однофазном КЗ за трансформатором на стороне 0,4 кВ при двухрелейной схеме чувствительности МТЗ — не достаточно, следует применять трехрелейную схему.

Если же у вас чувствительности МТЗ при однофазном КЗ при трехрелейной схеме — не достаточно, тогда нужно дополнительно устанавливать специальную защиту нулевой последовательности на стороне 0,4 кВ (реле КА4 на рис.1), которая работает при однофазных КЗ на землю.

Для наглядности, результаты расчетов сводим в таблицу 1.

Виды КЗ за трансформатором на стороне 0,4 кВ Значение тока КЗ, А Ток в реле Iр.мин, А Коэффициент чувствительности kчувст. Наименование
Трехфазный ток КЗ Iк(3)=523 Не проверяется
Двухфазный ток КЗ при схеме соединения ТТ полная, неполная звезда с тремя и двумя реле Iк(2)= √3/2*Iк(3)=0,865*523=452 22,6 9,4 > 1,5 Условие выполняется
Однофазный ток КЗ при схеме соединения ТТ неполная звезда с двумя реле 142 2,37 1 1,5 Условие выполняется

1. Для двухрелейной и трехрелейной схемы при схеме соединения трансформаторов тока неполная звезда и полная звезда чувствительность защиты при двухфазном КЗ – одинакова.
2. Наименее благоприятным режимом для МТЗ трансформатора является однофазное КЗ за трансформатором на стороне 0,4 кВ.
3. При использовании трехрелейной схемы защиты, мы увеличиваем чувствительность защиты в 2 раза по сравнению с двухрелейной схемой при однофазном КЗ.

Пример 2 — Определение чувствительности защиты МТЗ трансформатора со схемой соединения обмоток ∆/Y-11

Определять чувствительность защиты МТЗ будем для трансформатора ТМ-400/10 со схемой соединения обмоток ∆/Y-11.

Все исходные данные применяем из примера 1:

  • Iк.з.min(3)=11 кА на стороне 10 кВ;
  • Iк.з.min(3)=523 А на стороне 0,4 кВ приведенное к стороне 10 кВ;
  • nт =100/5 — коэффициент трансформации трансформаторов тока.
  • Iс.з = 48,3 A — первичный ток срабатывания МТЗ трансформатора.
  • Iс.р = 2,4 A — ток срабатывания реле МТЗ трансформатора.

Проверять чувствительность МТЗ трансформатора будем для схемы представленной на рис.2.

Рис.2 - Схема включения реле тока КА1-КА4 (а) трансформатора с соединением обмоток ∆/Y-11

1. Определяем ток в реле при двухфазном КЗ за трансформатором для неполной звезды с двумя реле (КА1, КА2 см.рис.2) в соответствии с таблицей 2-1:

Определяем ток в реле при двухфазном КЗ за трансформатором для неполной звезды с двумя реле (КА1, КА2 см.рис.2)

2. Определяем ток в реле при двухфазном КЗ за трансформатором для неполной (полной) звезды с тремя реле (КА1-КА3 см.рис.2) в соответствии с таблицей 2-1:

Определяем ток в реле при двухфазном КЗ за трансформатором для неполной (полной) звезды с тремя реле (КА1-КА3 см.рис.2)

3. Определяем коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ за трансформатором по формуле 1-4 [Л1. с.19] для неполной звезды с двумя реле:

Определяем коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ за трансформатором по формуле 1-4 [Л1. с.19]

4. Определяем коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ за трансформатором по формуле 1-4 [Л1. с.19] для неполной (полной) звезды с тремя реле:

Определяем коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ за трансформатором по формуле 1-4 [Л1. с.19] для неполной (полной) звезды с тремя реле

При однофазном КЗ на стороне 0,4 кВ трансформатора со схемой соединения обмоток ∆/Y-11, ток Iк.з.(1)

Iк.з.min(3), это связано с тем, что у этих трансформаторов полные сопротивления прямой и нулевой последовательности практически равны.

Исходя из этого, принимаем, что ток однофазного КЗ будет равен: Iк.з.(1)

5. Определяем ток в реле при однофазном КЗ за трансформатором для неполной, полной звезды с двумя и тремя реле, формула по определению тока в реле имеет одинаковый вид в соответствии с таблицей 2-3:

Определяем ток в реле при однофазном КЗ за трансформатором для неполной, полной звезды с двумя и тремя реле, формула по определению тока в реле имеет одинаковый вид в соответствии с таблицей 2-3

6. Определяем коэффициент чувствительности при однофазном КЗ за трансформатором по формуле 1-4 [Л1. с.19] для неполной, полной звезды с двумя и тремя реле:

Определяем коэффициент чувствительности при однофазном КЗ за трансформатором по формуле 1-4 [Л1. с.19] для неполной, полной звезды с двумя и тремя реле

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты расчетов

Виды КЗ за трансформатором на стороне 0,4 кВ Значение тока КЗ, А Ток в реле Iр.мин, А Коэффициент чувствительности kчувст. Наименование
Трехфазный ток КЗ Iк(3)=523 Не проверяется
Двухфазный ток КЗ при схеме соединения ТТ полная, неполная звезда с тремя реле Iк(2)= √3/2*Iк(3)=0,865*523=452 26,15 10,9 > 1,5 Условие выполняется
Двухфазный ток КЗ при схеме соединения ТТ неполная звезда с двумя реле Iк(2)= √3/2*Iк(3)=0,865*523=452 13,08 5,45 > 1,5 Условие выполняется
Однофазный ток КЗ при схеме соединения ТТ полная, неполная звезда с тремя и двумя реле Iк(1)=Iк(3)/√3=523/√3=302 15,1 6,3 > 1,5 Условие выполняется

1. Для двухрелейной и трехрелейной схемы и при схеме соединения трансформаторов тока неполная звезда и полная звезда чувствительность защиты при однофазном КЗ – одинакова.
2. Наименее благоприятным режимом для МТЗ трансформатора является однофазное КЗ за трансформатором на стороне 0,4 кВ.
3. При использовании схемы соединения ТТ: полная, неполная звезда с тремя реле, мы увеличиваем чувствительность защиты в 2 раза по сравнению со схемой соединения ТТ неполная звезда с двумя реле при двухфазном КЗ.

1. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. 2003 г. М.А.Шабад.
2. Рекомендации по расчету сопротивления цепи «фаза-нуль». Главэлектромонтаж. 1986 г.
3. Выпуск №10. Методика выбора уставок защит Sepam присоединений РП (РТП) 6-10 кВ с ячейками SM6. А.Н. Ермишкин. 2007 г.

Читайте также:  Решение задач по 2 закону кирхгофа расчет цепи постоянного тока

Источник

Что мы понимаем под коэффициентом чувствительности защиты?

Таблица 2-3 - Формулы для определения расчетных токов в реле максимальных токовых защит при однофазных КЗ Таблица 2-1 - Формулы для определения расчетных токов в реле максимальных токовых защит при двухфазном КЗ

Расчет уставок и проверка чувствительности МТЗ в сети с односторонним питанием. Выбор схем защит

Задание

Для МТЗ 1 и 2 в сети, изображенной на рис. 3.1:

1) определить токи срабатывания Iсз1 и Iсз2, времена срабатывания tсз1 и tсз2, а также токи срабатывания реле тока Iср1 и Iср2 этих защит,

2) выбрать схему включения реле тока МТЗ 1 и 2 и оценить чувствительность МТЗ 1 и 2.

Рис. 3.1. Схема сети

В расчетах принять коэффициент отстройки kотс=1,2; коэффициент возврата kв= 0,9; коэффициент запуска двигателей нагрузки kз = 1,5; ступень селективности Δt = 0,5 с. Максимальные рабочие токи нагрузок, токи трехфазных КЗ и времена срабатывания МТЗ 3-6 приведены в табл. 3.1. Трансформаторы тока (ТА) выбираются в соответствии со шкалой первичных номинальных токов Iном и коэффициентов трансформации КI (табл. 3.2).

Методические указания

К п. 1). Токи и времена срабатывания МТЗ 1 и 2 выбираются в соответствии с выражениями (2.1) — (2.5), приведенными в методических указаниях к упражнению 2. После определения тока срабатывания защиты рассчитывается ток срабатывания реле Iср, значение которого зависит от схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и его коэффициента трансформации:

где kсх(3) коэффициент схемы в симметричном режиме (определяется как отношение тока в обмотке реле к вторичному току ТА); КI — коэффициент трансформации трансформатора тока (определяется как отношение первичного номинального тока Iном к вторичному номинальному току 5 А). Трансформаторы тока для защит следует выбирать с первичными номинальными токами, большими соответствующих максимальных рабочих ТОКОВ (Iраб.maxI и Iраб.max2), т.е.

Значения kсх(3) зависят от схемы соединения ТА и цепей тока защит, варианты выполнения которых приведены на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Варианты выполнения схем токовых защит от междуфазных КЗ

К п. 2). В сетях с Uном≤35кВ, в которых не бывает однофазных КЗ, защиты линий целесообразно выполнять с двумя ТA (двухфазные схемы), обычно включаемыми во всей сети в одноименные фазы (А и С). В сетях с Uном≥110кВ, которые работают с глухо заземленными нейтралями трансформаторов (автотрансформаторов), для защит необходимо иметь ТА во всех трех фазах (трехфазные схемы) для обеспечения их работы и при однофазных КЗ.

На практике применяются следующие схемы токовых защит, приведенные на рис. 3.2:

а — неполная звезда (двухфазная с двумя реле тока КА1 и КА2);

б — неполная звезда (двухфазная с тремя реле тока, в которой третье реле тока КАЗ включено на сумму токов двух фаз);

в — полная звезда (трехфазная с тремя реле тока);

г — полный треугольник (трехфазная с тремя реле тока);

д — неполный треугольник (двухфазная с одним реле тока).

Для реализации защит от междуфазных КЗ используют двухфазные схемы. На участке 2 следует рассмотреть возможность использования схемы неполного треугольника (см. рис. 3.2, д), как наиболее простой. В случае недостаточной се чувствительности следует перейти к схеме неполной звезды (см. рис. 3.2, а). Чувствительность защиты 2 оценивается коэффициентом чувствительности

где Iр.min — минимальный ток, протекающий в реле тока при КЗ в конце защищаемого участка (точка К2) и в конце резервируемого участка (точка К4). Минимальное значение тока Iр.min имеет место при двухфазном КЗ, поскольку в месте КЗ имеет место следующие соотношения.

Минимальное значение тока Iр.min имеет место при двухфазном КЗ, поскольку в месте КЗ имеет место следующее соотношение:

При КЗ в точке К2 проверяется чувствительность защиты 2 как основной:

а в точке К4 — как резервной:

Согласно ПУЭ [3] необходимо иметь kч.осн≥1,5 и kч.рез≥1,2.

Если схема неполного треугольника для защиты 2 не удовлетворяет требованиям ПУЭ, следует перейти к схеме неполной звезды (см. рис. 3.2а), коэффициенты чувствительности которой при КЗ в тех же точках будут больше в √3 раз. Это связано с тем, что для этой схемы 1, а значит в соответствии с выражением (3.1) ее ток Iср будет меньше в √3 раз по сравнению со схемой неполного треугольника.

Для схемы защиты 1 головного участка следует рассмотреть схему неполной звезды с двумя реле (см. рис. 3.2а), если ее чувствительность окажется достаточной при КЗ за понижающим трансформатором Т (точка КЗ), или с тремя реле (см. рис. 3.2б) в противном случае. Схема с тремя реле тока при двухфазном КЗ за трансформатором с соединением обмоток Y/Δ-11 в 2 раза более чувствительна, чем схема с двумя реле (см. рис. 1.5, упражнение 1).

Из векторных диаграмм рис. 1.8 и 1.11 следует невозможность использования схемы неполного треугольника для защиты 1. В результате расчета коэффициентов чувствительности защиты 1 при КЗ в точке К1 (как основной) и в точках К2 и К2 (как резервной) выбирается приемлемая схема.

Пример расчета МТЗ I и 2 по варианту а).

1. Определяем Iраб.max 2 и Iраб.max1 :

2. Определяем токи срабатывания МТЗ:

3. Определяем времена срабатывания защит:

4. Выбираем по табл. 3.2 ТА для защит 1 и 2 — KI = 100/5.

5. Принимаем для защиты 2 схему неполного треугольника (kсх(3)=√3) и определяем ток срабатывания реле:

6. Проверяем чувствительность МТЗ 2 в точках К2 и К4:

т.е. МТЗ 2 выполняется по схеме неполного треугольника.

7. Принимаем для защиты 1 схему неполной звезды (kсх(3)= 1) и определяем ток срабатывания реле:

8. Проверяем чувствительность МТЗ 1 в точках Kl, К2 и КЗ:

т.е. МТЗ 1 должна быть выполнена по схеме неполной звезды с тремя реле, у которой

Таблица 3.1

Максимальные рабочие токи нагрузок, токи КЗ и времена срабатывания защит 4 — 6

*Токи нагрузок и токи трехфазных КЗ приведены к стороне ВН.

Таблица 3.2

Первичные номинальные токи и коэффициенты трансформации трансформаторов тока

УПРАЖНЕНИЕ 4

Примеры и описание схем МТЗ

Для защиты разных компонентов сетей с питанием, поступающим с одной стороны, используются схемы различных типов.

Однорелейная на оперативном токе


Схема с одним реле на оперативном токе
Применяется реле пуска, реагирующее на изменения разности фазовых потенциалов. Плюсами являются ее простота и малый расход ресурсов – нужны только одно реле и два кабеля. Минусы – невысокая восприимчивость и то, что, если отказал какой-то элемент, фрагмент линии теряет предохранение. Схема подойдет для сетей с напряжением до 10 кВ.

Двухрелейная на оперативном токе


Схема с парой реле

Эта схема, как и предыдущая, защищает электролинии от последствий короткого замыкания между фазами. Цепи в ней формируют усеченную звезду. Она надежна, но, как и предыдущая, не очень чувствительна.

Трехрелейная

Это наиболее надежная и единственная подходящая для конструкций с заземленной наглухо нейтралью схема.

Хотя отсечка тока эффективнее предотвращает короткие замыкания, применение обозреваемого метода больше подходит для предохранения разветвленных электролиний. Для максимально эффективной работы необходимо правильно задать в схеме уставки.

Что называют отсечкой?

В самом начале обсуждения этой темы, следует ближе познакомиться с понятиями. Отсечкой называют мгновенную и действующую защиту. Она используется на специальных токовых участках. Зона применения имеет свои границы. Она ограничивает в определённом смысле распространение тока. А каков же принцип действия токовой отсечки?

Чтобы дать ответ на этот вопрос, достаточно напомнить принцип работу электрической сети. По мере удаления от источника питания происходит падение показателей тока. Происходит это из-за увеличения возникающего сопротивления. Именно в момент уменьшения показателей своё действие начинает токовая отсечка. Она должна предотвратить возникновение разного рода поломок и повреждений (например, в работе трансформатора). При этом показатели отсечки в трансформаторе или другой системе обязательно должны быть выше и мощнее показателей максимального значения тока.

Владельцам частных домов будет полезна статья о том, как подключить генератор к сети дома.

Из чего состоит такая форма защиты?

Рассматриваемый способ устранения возникающих коротких замыканий вначале рабочей зоны состоит из следующих элементов:

  • Цепь сигнализации. Работает на основе бинкеров. Такие цепи предназначены для анализа действия защиты, а также выступают в качестве помощника для оперативного персонала, который следит за состоянием работы схемы. Кроме того, цепи сигнализации способны контролировать действия цепей управления.
  • Измерительный орган. Располагается в реле тока. Измерительный орган срабатывает при возникновении металлического замыкания. Такое замыкания может случиться в конце зоны защиты. Эта составляющая часть отсечки реагирует на изменения даже при минимальной нагрузке.
  • Промежуточное реле. Реле тесно связано с измерительным органом. От измерительного органа передаётся напряжение на промежуточное реле. Поступивший на реле контакт далее попадает на силовой выключатель (соленоид отключения). Промежуточный орган отключает силовой выключатель.
  • Реле времени. Иногда в состав включён и этот элемент. Реле времени, как правило, располагается между исполнительным органом и измерительным. Главная задача временного реле — создание временной задержки во время срабатывания сразу нескольких защит.
Читайте также:  Сила тока текущего по проводнику равна 2 а какое количество теплоты

Советуем изучить — Широтно-импульсная модуляция (шим). аналоговая и цифровая

Схемы защиты МТЗ

Применяется несколько вариантов конструкций, различающихся устройством.

Трехфазная схема защиты МТЗ на постоянном оперативном токе


Трехфазная конструкция
В главный блок входят два реле: времени и пуска. Используются также указательное реле и еще одно добавочное, ставящееся тогда, когда временное реле неспособно замкнуть цепочку катушки выключения.

Двухфазные схемы защиты МТЗ на постоянном оперативном токе

Они применяются, когда нужно, чтобы система включалась лишь при замыкании между фазами. Существуют схемы с одиночным реле и с парой.

Двухрелейная схема

Ее плюс – реагирование на любые межфазовые замыкания. Минус – меньшая восприимчивость при двухфазных замыканиях за трансформатором. Повысить ее вдвое можно, поставив третье реле. Схема в основном используется для конструкций с изолированной нейтралью – случающиеся в них замыкания происходят только между фазами. Возможно применение при глухом заземлении, но тогда для предотвращения однофазного замыкания ставится добавочная конструкция, срабатывающая при токе нулевой последовательности.

Одно-релейная схема МТЗ

Плюс схемы – легкость конструирования. Минусы – наименее высокая чувствительность, несрабатывание при некоторых типах замыканий с двумя фазами.

Источник

Выбор тока срабатывания МТЗ

date image2014-02-12
views image2743

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

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 Ip = Ia Icи 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 Ip = Ia Ic= 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 Iн mахикратковременных 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 Iр mахустановившегося режима.

Увеличение тока нагрузки из-за самозапуска электродвигателей принято оценивать коэффициентом самозапуска kсзп, показывающим, во сколько раз возрастает ток Iр mах. Для отстройки МТЗ от Iн mахнеобходимо 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 Iн 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 Iн mах, питающий нагрузку НВ. При этом ИО МТЗ1, пришедшие в действие при КЗ, должны возвратиться в исходное положение.

Для обеспечения возврата МТЗ1 (рис.5.1) ее ток возврата Iвоз должен быть больше максимального тока нагрузки Iн mах. проходящего по ЛЭП W1 и ее МТЗ1 после отключения КЗ (Iвоз > Iн mах):

где kотс — коэффициент отстройки, учитывающий погрешность токового реле МТЗ; Iн mахв общем случае равен kсзп Iр mах. Подставив это значение вместо Iн mах(5.1), найдем

Коэффициент отстройки kотс для реле типов РТ-40, РТ-80 и статических реле принимается равным 1,1-1,2. Учитывая, что соотношение Iвоз/Iс.з определяется kв, подставляем в это соотношение Iвозиз (5.1 а). Зная значение kвдля рассматриваемых реле, находим первичный ток срабатывания, обеспечивающий возврат МТЗ при Iн mахпо первому условию:

По второму условию ИО тока, находящиеся в состоянии недействия МТЗ, не должны срабатывать при появлении Iн mах:

Наибольшее значение Iн mахимеет 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 Iраб1, 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= kсзпIp max. Ток срабатывания МТЗ выбирается по выражению

В третьем режиме после отключения W2 АВР подает напряжение на нагрузку НСот 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

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

Вторичный ток срабатывания реле Iс.р находится с учетом коэффициента трансформации ТТ и схемы включения реле, характеризуемой коэффициентом схемы kсх:

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

Из выражений (5.2), (5.4), (5.5) следует, что значение Iс.з зависит не только от Iр mах, но также от kв и kсзп. В целях уменьшения Iс.з для повышения чувствительности МТЗ при КЗ стремятся применять токовые реле с высоким kв.

Значения kсзп 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.

Читайте также:  Второй закон кирхгофа в цепях переменного тока

Для этого необходимо выполнить условие

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

Поскольку Iс.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 Iс.з.

Источник



Выбор тока срабатывания МТЗ

Лекция 5

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

Выбор тока срабатывания МТЗ

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 Iн mахикратковременных 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 Iр mахустановившегося режима.

Увеличение тока нагрузки из-за самозапуска электродвигателей принято оценивать коэффициентом самозапуска kсзп, показывающим, во сколько раз возрастает ток Iр mах. Для отстройки МТЗ от Iн mахнеобходимо 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 Iн 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 Iн mах, питающий нагрузку НВ. При этом ИО МТЗ1, пришедшие в действие при КЗ, должны возвратиться в исходное положение.

Для обеспечения возврата МТЗ1 (рис.5.1) ее ток возврата Iвоз должен быть больше максимального тока нагрузки Iн mах. проходящего по ЛЭП W1 и ее МТЗ1 после отключения КЗ (Iвоз > Iн mах):

где kотс — коэффициент отстройки, учитывающий погрешность токового реле МТЗ; Iн mахв общем случае равен kсзп Iр mах. Подставив это значение вместо Iн mах(5.1), найдем

Коэффициент отстройки kотс для реле типов РТ-40, РТ-80 и статических реле принимается равным 1,1-1,2. Учитывая, что соотношение Iвоз/Iс.з определяется kв, подставляем в это соотношение Iвозиз (5.1 а). Зная значение kвдля рассматриваемых реле, находим первичный ток срабатывания, обеспечивающий возврат МТЗ при Iн mахпо первому условию:

По второму условию ИО тока, находящиеся в состоянии недействия МТЗ, не должны срабатывать при появлении Iн mах:

Наибольшее значение Iн mахимеет 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 (рис.5.2, в), находящейся в работе и питающей нагрузку с током Iраб1, 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= kсзпIp max. Ток срабатывания МТЗ выбирается по выражению

В третьем режиме после отключения W2 АВР подает напряжение на нагрузку НСот 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

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

Вторичный ток срабатывания реле Iс.р находится с учетом коэффициента трансформации ТТ и схемы включения реле, характеризуемой коэффициентом схемы kсх:

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

Из выражений (5.2), (5.4), (5.5) следует, что значение Iс.з зависит не только от Iр mах, но также от kв и kсзп. В целях уменьшения Iс.з для повышения чувствительности МТЗ при КЗ стремятся применять токовые реле с высоким kв.

Значения kсзп 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

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

Поскольку Iс.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 Iс.з.

Чувствительность МТЗ

Проверка ведется по минимальному значению тока КЗ IK min при повреждении в конце зоны МТЗ, которая должна охватывать защищаемую ЛЭП и резервировать РЗ следующего участка (второго), т.е. линию W2 и трансформаторы, отходящие от шин приемной подстанции В (рис.5.4). Минимальный ток КЗ рассчитывается для реального минимального режима на электростанциях и в сетях, питающих ЛЭП.

Чувствительность МТЗ оценивается коэффициентом чувствительности

Коэффициент чувствительности для защищаемой ЛЭП считается допустимым, если kч ≥ 1,5, при КЗ на резервируемом участке допускается kч ≥ 1,2.

Выдержки времени защиты

Ступень времени

Для обеспечения селективности выдержки времени МТЗ выбираются по ступенчатому принципу (см. рис.4.1). Разница между временем действия МТЗ двух смежных участков (например, А и В на рис.5.5) называется ступенью времени или ступенью селективности:

Ступень Δt должна быть такой, чтобы при КЗ на каком-нибудь участке сети (например, на wb)МТЗ соседнего участка (т.е. на WA)не успевала сработать.

Чтобы МТЗ ЛЭПA не сработала при КЗ на предыдущем участке, она должна иметь выдержку времени, большую времени отключения на wb:

где tзВ выдержка времени МТЗ В; tп В– положительная погрешность в сторону замедления реле времени МТЗ В; tB В время отключения выключателя wbс момента подачи импульса в катушку отключения до разрыва тока КЗ контактами выключателя. Приняв запас tзап и учтя, что МТЗ А может из-за погрешности реле времени снизить выдержку времени на величину tп A(отрицательная погрешность), получим

Отсюда минимальная ступень времени

Согласно выражению (5.9) выбирается ступень для МТЗ с независимой характеристикой. Что касается МТЗ с зависимой характеристикой, выполняемых с помощью индукционных реле, то они могут продолжать работать по инерции после отключения тока КЗ. Поэтому ступень времени у таких МТЗ должна быть увеличена на время инерционной ошибки реле tи:

Для применяемых в эксплуатации реле и выключателей ступень времени колеблется у МТЗ с независимой выдержкой времени в пределах 0,35-0,6 с, а у МТЗ с зависимой или ограниченно зависимой характеристикой 0,6-1 с. При согласовании с быстродействующей РЗ погрешность ее не учитывается (tп B= 0), и тогда Δt= 0,35 ÷ 0,4с.

Источник