Меню

Ток срабатывания мгновенной токовой отсечки

Расчет зоны действия ТО, принцип действия

Токовая отсечка – это разновидность максимальной токовой защиты с ограниченной зоной действия, предназначенная для быстрого отключения короткого замыкания. Отсечки бывают мгновенные и с малой выдержкой времени до 0,6 секунд. Отличие отсечки от мтз в отсутствии у токовой отсечки реле времени.

Селективность действия токовой отсечки достигается ограничением ее зоны действия. Эта защита отстраивается от тока КЗ в конце защищаемой линии или места, до которого она должна действовать. Ниже рассмотрим принцип действия различных токовых отсечек и их расчет.

Мгновенная токовая отсечка на линии с односторонним питанием

Зона действия токовой отсечки на линии с односторонним питанием

Зона действия токовой отсечки определяется графически. На рисунке наша защищаемая линия между точками АВ. Сначала строится кривая зависимость значения тока короткого замыкания от расстояния до точки КЗ. Точка КЗ в нашем примере – это конец линии, точка А.

Затем строится прямая параллельная оси расстояния равная току срабатывания отсечки. Область пересечения прямой и кривой представляет собой зону действия защиты. В нашем примере зона действия защиты – это отрезок ВБ.

Также зону действия токовой отсечки можно определить по выражению:

формула определения зоны действия токовой отсечки

  • xЛ – сопротивление линии, для которой выбираем защиту
  • EC – эквивалентная ЭДС генераторов системы
  • xC – сопротивление системы

Ток срабатывания защиты определяется по выражению ниже:

формула определения тока срабатывания токовой отсечки

  • kН – коэффициент надежности
  • IK.MAX – максимальный ток короткого замыкания в конце линии

Коэффициент надежности учитывает погрешности при расчете тока кз и погрешность срабатывания реле.

Коэффициент чувствительности отсечки рассчитывается по выражению:

формула определения коэффициента чувствительности отсечки

где в числителе максимальный ток КЗ в начале защищаемой линии, в примере это точка В, а в знаменателе ток срабатывания защиты.

Мгновенная токовая отсечка на линии с двусторонним питанием

Зона действия токовой отсечки на линии с двусторонним питанием

Рассмотрим схему линии с двусторонним питанием. По обоим концам расположены генераторы. Вначале необходимо определить максимальные токи короткого замыкания в конце линии с обеих сторон. Тот из токов, величина которого будет больше, и будет принят за максимальный ток короткого замыкания.

На линиях с двусторонним питанием ставится два комплекта отсечек с обеих сторон линии. Зоны действия определяются аналогично, как и для линии с односторонним питанием.

На рисунке у нас одна отсечка защищает при кз в точке А, вторая при кз в точке В. Зона действия первой – ВБ, второй – АГ. Максимальный ток кз в нашем случае больше Ik(A). Его и принимаем за расчетный для обеих отсечек.

Ток срабатывания защиты выбирается по большему из двух выражений:

условие выбора тока токовой отсечки на линии с двусторонним питанием

Второе выражение используют при расчетах на линиях с двусторонним питанием. При наличии двух источников питания (генераторов), между ними проходят токи качания.

Максимальный ток качания определяется как сумма ЭДС генераторов деленная на сопротивление цепи между двумя генераторами, включая сопротивления генераторов (сверхпереходные x”d).

Мгновенные токовые отсечки являются самыми простыми защитами. К их плюсам можно отнести быстродействие и простоту схемы. К недостаткам относится область действия, так как она не распространяется на всю линию. Кроме линий, токовые отсечки применяются на трансформаторах. Стоит упомянуть и токовые отсечки, с выдержкой времени. А если соединить отсечку с выдержкой времени, мгновенную и максимальную токовую защиту, то получится трехступенчатая защита, которая может заменить более сложные защиты.

Токовая отсечка трансформатора

Токовая отсечка трансформатора является самой простой защитой трансформатора, которая защищает его от однофазных и междуфазных коротких замыканий. Принцип действия аналогичен принципу действия токовой отсечки линии.

Зона действия токовой отсечки на линии с односторонним питанием

Отсечка не будет срабатывать при повреждениях, сопровождаемых малыми токами, например, витковые замыкания, замыкания на землю в обмотке. Устанавливается токовая отсечка на трансформаторах мощностью менее 6300кВА. Если на трансформаторе установлена дифференциальная защита, то токовая отсечка не требуется.

Перейдем к расчету параметров защиты. Начнем с тока срабатывания защиты.

Ток срабатывания токовой отсечки отстраивается от броска тока намагничивания и от максимального тока короткого замыкания за трансформатором. Бросок тока намагничивания, который появляется при пуске трансформатора, составляет 3-5 от номинального.

формула расчета тока срабатывания ТО трансформатора

  • kН – коэффициент надежности, зависит от типа реле
  • IK.MAX – максимальный ток короткого замыкания за трансформатором
  • IНАМ – ток намагничивания трансформатора, равный 3-5 от номинального тока трансформатора

Ток срабатывания реле (уставка) определяется по выражению ниже:

формула расчета тока срабатывания реле ТО

  • kСХ – коэффициент схемы
  • IС.З. – ток срабатывания защиты
  • nТТ – коэффициент трансформации ТТ

Коэффициент чувствительности токовой отсечки трансформатора

формула расчета коэффициента чувствительности ТО трансформатора

К преимуществам отсечки относится её быстродействие. Мгновенное отключение позволяет уменьшить возможные повреждения трансформатора и оборудования, запитанного от трансформатора.

К недостаткам можно отнести то, что зона действия отсечки ограничена. Поэтому отсечка вместе с газовой защитой трансформатора и максимальной токовой защитой составляют защиту трансформаторов малой мощности.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Источник

7-9. Токовая отсечка

Токовой отсечкой называется максимальная токовая защита с ограниченной зоной действия, имеющая в большинстве случаев мгновенное действие.

В отличие от максимальной токовой защиты селективность действия токовой отсечки достигается не выдержкой времени, а ограничением зоны ее действия. Для этого ток срабатывания отсечки отстраивается не от тока нагрузки, а от тока к. з. при к. з. в конце защищаемой линии или в другой определенной точке, где отсечка не должна действовать.

Принцип действия отсечки основан на том, что величина тока к. з. убывает при удалении места к. з. от источника питания. При к. з. в начале линии у места установки защиты величина тока к. з. имеет наибольшее значение и по мере удаления места к. з. от источника питания постепенно уменьшается, поскольку увеличивается сопротивление до места к. з. Примерный характер изменения тока к. з. при удалении места к. з. от источника питания показан на рис. 7-23.

Читайте также:  При изменении магнитного поля создаваемого катушкой 1 в катушке 2 возникает индукционный ток

Ток срабатывания отсечки мгновенного действия выбирается так, чтобы она не работала при повреждениях на смежной линии или в трансформаторе питаемой подстанции. Для этого ток срабатывания должен быть больше максимального значения тока к. з. при к. з. на шинах противоположной подстанции, . т. е. в точке 5 на рис. 7-23, и определяется по формуле:

где Iк.з.макс — максимальное значение тока к. з. при к. з. на шинах противоположной подстанции; — коэффициент схемы; — коэффициент надежности, принимаемый равным: а) при выполнении отсечки токовыми реле типа ЭТ-521 или РТ-40, действующими через промежуточное реле, 1,2—1,3; б) при выполнении отсечки теми же токовыми реле, но действующими через реле времени, 1,1 — 1,2; в) при выполнении отсечки электромагнитными элементами реле типа РТ-80, РТ-90 1,4—1,5.

Зона действия отсечки определяется графически, как показано на рис. 7-23. Для этого вычисляются токи к. з., проходящие по защищаемой линии при к. з. в начале и конце линии, а также на расстояниях длины от начала, и строится кривая изменения тока к. з. в зависимости от удаленности места к. з. от источника питания (кривая 1). По формуле (7-34) определяется ток срабатывания отсечки и на том же чертеже проводится прямая тока срабатывания 2. Точка пересечения прямой 2 с кривой 1 определяет зону действия отсечки. Отсечка действует в зоне, где ток к. з. превышает ток срабатывания (заштрихованная часть графика).

Коэффициент чувствительности отсечки определяется как

где Iк. з1 — ток к. з. при повреждении в начале линии у места установки отсечки (в точке 1).

В отдельных случаях отсечка может защищать всю линию (рис. 7-24). Благодаря тому, что к линии Л1 подключен только один трансформатор Т, допустимо при повреждении этого трансформатора отключать линию со стороны питающей подстанции.

Поэтому ток срабатывания отсечки выбирается так, чтобы она не действовала при повреждениях на линиях низшего напряжения Л2. Для этого в формулу (7-34) необходимо подставлять максимальное значение тока к. з. при к. з. на шинах низшего напряжения в точке К. При выбранном таким образом токе срабатывания мгновенная отсечка будет надежно защищать всю линию, шины высшего напряжения подстанции и часть обмотки трансформатора Т.

б) Токовая отсечка на линиях с двусторонним питанием

Если ток срабатывания отсечки, установленной в точке Б на рис. 7-25, выбрать, как для линии с односторонним питанием, т. е.

и отложить его на графике, как показано пунктиром на рис. 7-25, то нетрудно убедиться в том, что отсечка будет действовать неселективно при к. з. в точке K1 так как ток Iк.з1 больше выбранного выше тока срабатывания отсечки Iс.зБ.

Поэтому для селективного действия отсечек на линиях с двусторонним питанием их токи срабатывания должны

определяться по формуле (7-34) по большему значению тока к. з., проходящему по линии при к. з. на шинах одной и другой подстанции. Для рассматриваемого случая на рис. 7-25 большим является ток I к.з1, проходящий по линии при к. з. в точке K1.

Поэтому токи срабатывания обеих отсечек должны быть равными и определяться как.

Зоны действия отсечек определяются графически, как точки пересечения прямой тока срабатывания Icpаб с кривыми изменения токов к. з.

Рассмотренное условие выбора тока срабатывания отсечек для линий с двусторонним питанием не является единственным. Для линии, по которым могут проходить токи качаний, вызванные нарушением устойчивости или несинхронным включением, вторым условием выбора тока срабатывания отсечек является отстройка от максимального тока качаний. Отстройка производится по формуле

где Iкач.макс — максимальный ток качаний [Л. 14, 70]. Схемы отсечек отличаются от схем максимальных токовых защит отсутствием реле времени, вместо которых устанавливаются промежуточные реле.

в) Сочетание токовой отсечки с максимальной токовой защитой

Вследствие того, что токовая отсечка, как правило, защищает только часть линии, она применяется не как основная, а как дополнительная защита. Применение токовой отсечки дает возможность ускорить отключение повреждений, сопровождающихся прохождением больших токов к. з., вызывающих глубокие понижения напряжения на шинах подстанций. В ряде случаев применение токовых отсечек позволяет также снизить выдержки времени максимальных токовых защит.

При сочетании токовой отсечки с максимальной токовой защитой получается токовая защита со ступенчатой характеристикой времени срабатывания (рис. 7-26). Такая защита имеет отсечку, как первую ступень (первую зону), в пределах которой она действует мгновенно и максимальную, токовую защиту, как вторую ступень (вторую зону), в пределах которой действует с выдержкой времени.

В ряде случаев применяется сочетание отсечки мгновенного действия с отсечкой, имеющей небольшую выдержку времени (порядка 0,5—1 с), и с максимальной токовой защитой. При таком сочетании защита имеет три ступени и соответственно трехступенчатую характеристику времени срабатывания.

При сочетании отсечек с максимальной токовой защитой с зависимой характеристикой времени срабатывания установки дополнительных реле не требуется, так как реле РТ-80 имеют встроенный электромагнитный элемент отсечки.

8 Июнь, 2009 91982 ]]> Печать ]]>

Источник

Токовая отсечка: схема, принцип действия

Токовая отсечка: схема, принцип действия

Ток, который поступает в электрическую сеть, постепенно приводит к нагреву всех составляющих ее элементов. Поэтому все они создаются с таким запасом прочности, чтобы выдерживать заданные нагрузки (практически как угодно долго) и без последствий работать при протекании тока в пределах допустимой нормы.

Но если в результате возникновения короткого замыкание в сети значительно повышается нагрузка, что зачастую приводит к повреждению проборов питающихся от электричества, возгоранию или иным последствиям, которые не приводят не к чему хорошему. При этом помимо приборов, которые в этот момент могут быть подключенные к сети, страдает также и сами элементы цепи, и может происходить их частичное или полное разрушение.

Читайте также:  Время протекания тока короткого замыкания

В принципе можно было бы создавать элементы, которые могли бы выдерживали короткое замыкание в течение очень длительного времени, но тогда бы из-за используемых материалов они бы были неоправданно дороги.

Понятие токовая отсечка

И так, что же такое токовая отсечка? Если говорить без научных терминов, то токовая отсечка – это одна из существующих разновидностей защиты, которое отличается быстродействием.

Главный ее принцип действия, который отличает ее от других способов, это обеспечение избирательности для разрыва соединения. Он заключает в том, что можно создать нужную ступень величины тока при максимальных показаниях, от значений которых происходит отключение сети от питания.

Становиться понятно, что такой механизм производит полный надзор над показаниями величин тока на участке нахождения. При возникновении момента, во время которого начинается возрастание силы тока намного превышающие заданное значение, происходит реакция, и участок полностью отключается от поступления в него электричества. Это происходит при максимальной токовой отсечке.

Следует знать! Величина, при которой происходит срабатывание защиты, получило название – уставка.

Виды токовых отсечек

Существует два вида токовых отсечек.

  1. С мгновенным действием – они полностью определяются собственным временем срабатывания. У них главным элементом будет являться установленное реле (токовое). Для вспомогательных элементов также используются релейные устройства, которые занимаются тем, что подают сигнал на разрыв.
  2. С временной задержкой. В них входит устройство, которое позволяет задавать параметры времени. У таких отсечек временное срабатывание может составлять диапазон от 0,2 до 0,6 секунд.

Принцип действия токовой отсечки

При установке показателей для отключения нужно выбирать их таким образом, чтобы отключение происходило как можно быстрее, чем может произойти повреждение или разрушения в цепи.

Токовая отсечка реализуется совершенно разными способами. Зачастую для такого отключения применяется электромагнитное реле тока. В них при возникновении короткого замыкания происходит смыкание контактов, и подается сигнал для отключения защищаемого сегмента или участка цепи.

Так же имеется такой тип защиты – как предохранители. Они срабатывают из-за повышения температуры, из-за электрического тока. То есть, проще говоря, в них находится очень плавкий элемент, которые под воздействие разрушается и таким образом происходит отключение.

Токовая отсечка незамедлительного срабатывания

Показания для возникновения отсечки выбирается исходя из того, чтобы она не срабатывала во время возникновения нарушений на участках линий, которые являются смежными для защищаемой. Для этого току при котором будет происходить отключение необходимо иметь показания, которые будут превышать самые наибольшие показания при коротком замыкании.

Чтобы определить зону действия токовой отсечки и коэффициент чувствительности, можно воспользоваться графическими показателями. Чтобы их получить надо вычислить токи короткого замыкания, которые будут проходить по цепи во время его возникновения, и сделать это в самом начале и конце линии. К тому же вычисление нужно произвести от начала на в промежутках длины равной ¾; ½ и ¼. Исходя из этих полученных данных, можно построить ломаную линию, которая покажет изменение тока КЗ. Отсечка должна быть задействована в той зоне, где ток замыкания будет превышать ток при срабатывании.

Следует учитывать, что чем выше показания токов при коротком замыкании, которые получаются в начале и конце линии, тем шире становиться промежуток, который входит в отсечку. Так по ПЭУ, существуют рекомендации, что зона действия токовой отсечки применяется, если она охватывает более двадцати процентов от линии, которую следует защитить.

Так же в исключительных случаях отсечка может быть использована как защита всей линии (рис.1).

Рис.1 Защита всей линии с помощью токовой отсечки

Рис.1. Защита всей линии с помощью токовой отсечки

По времени действие мгновенная отсечка зависит от того времени за период, которого происходит срабатывание токовых и промежуточных реле. Если используются промежуточные реле с периодом действия – около 0,02 секунды, то время срабатывания отсечки будет составлять промежуток от 0,04 до 0,06 секунд.

Неселективные отсечки мгновенного действия

Ее действие происходит за пределами собственной линии. Она находит свое применение, чтобы произвести быстрое отключение по всей линии, которая находится под защитой, но только в тех случаях, когда нужно соблюсти устойчивость (рис.2).

Рис. 2. Неселективная отсечка

Рис. 2. Неселективная отсечка

Токовая осечка при линиях с двухсторонним питанием

Для определения первого условия токовой осечки трансформатора и для их селективного действия нужно определить наибольшее показания тока при коротком замыкании, который будет находиться в линии на шинах двух участках (то есть на подстанциях).

Но существуют и другие условия для определения тока для разрыва на участке с двухсторонним питанием. В таких участках, на протяжение которых может произойти появление токов качания, из-за неупорядоченного включением или изменения устойчивости. Так возникает, второе условие для задействования отсечек — появление максимального тока качания.

Токовая отсечка и максимальная токовая защита

Если сочетать токовую отсечку и максимальную токовую защиту, то получается токовая защита, для которой характерно ступенчатое время срабатывания. В таком сочетании отсечка будет действовать мгновенно в пределах первой ступени, а максимальная токовая защита будет действовать как вторая ступень и действовать будет согласно выдержки по времени (рис.3).

Рис. 3. Сочетание отсечки и МТЗ

Рис. 3. Сочетание отсечки и МТЗ

Так можно применять сочетание отсечки мгновенного действия с отсечкой, у которой будет присутствовать задержку по времени и максимальную токовую защиту. В данном случае такая схема токовой отсечки будет иметь уже три ступени и иметь три разных времени срабатывания.

Читайте также:  Природа электрического тока в металла сопротивление металлов

Источник



5. Токовые отсечки

5.1. Принцип действия

Токовая отсечка – разновидность токовой защиты, позволяющая обеспечить быстрое отключение КЗ.

Токовые отсечки (ТО) подразделяются на

– отсечки мгновенного действия;

– отсечки с выдержкой времени (0,3. 0,6 с).

Селективность токовых отсечек достигается ограничением их зоны работы.

Величина тока КЗ, протекающий по линии, зависит от места повреждения:

где EC – ЭДС системы;

XC – сопротивление системы;

XWK – сопротивление линии до точки КЗ;

XY – удельное сопротивление линии;

LK – длина от начала линии до места КЗ.

Для обеспечения селективности ток срабатывания защиты IC > I КЗ1 – тока КЗ на шинах противоположной подстанции.

Токовые отсечки применяются как в радиальных сетях с односторонним питанием, так и в сети, имеющей двустороннее питание.

5.2. Схемы отсечек

В сети с глухозаземленной нейтралью применяют трехфазные схемы, от КЗ всех видов. Для защиты от междуфазных КЗ используется двухфазная схема «неполная звезда». Схемы ТО аналогичны схемам МТЗ за отсутствием реле времени у мгновенных отсечек.

В сети с изолированной нейтралью или заземленной через большое сопротивление применяются двухфазные схемы.

Как и МТЗ, ТО выполняется на постоянном и переменном оперативном токах.

5.3. Отсечки мгновенного действия на линиях с односторонним питанием

5.3.1. Ток срабатывания отсечки

По условию селективности защита не должна работать за пределами защищаемой линии АВ, в токе В (см. рис. 5.3.1):

где I К(В)макс – максимальный ток КЗ в фазе линии при КЗ на шинах подстанции В ;

k Н – коэффициент надежности, 1,2. 1,3 – для отсечек ЛЭП с реле типа РТ.

5.3.2. Зона действия отсечки

Зона действия ТО определяется графически (рис. 5.3.1) или по формуле:

где XW – сопротивление линии;

XC – сопротивление системы.

ПУЭ рекомендуют применять отсечку, если её зона действия охватывает не меньше 20% защищаемой линии.

Для устранения мертвой зоны направленных защит отсечка применяется и при меньшей зоне действия.

При схеме работы линии блоком с трансформатором отсечку отстраивают от тока КЗ за трансформатором (рис. 5.3.2). В этом случае отсечка защищает всю линию и весьма эффективна.

5.3.3. Время действия отсечки

При применении быстродействующих промежуточных реле ( с временем срабатывания 0,02 с) t ТО =0,04. 0,06.

В схемах с промежуточными реле в расчетах не учитывается апериодическая составляющая тока, поскольку она затухает очень быстро, за 0,02. 0,03 с .

На линиях, защищенных от перенапряжений трубчатыми разрядниками, отсечка может срабатывать при их действии. Время срабатывания разрядника: tP =0,01. 0,02 с, а при их каскадном действии – 0,04. 0,06 с. В этом случае применяют промежуточные реле с временем действия – 0,06. 0,08 с.

5.4. Неселективные отсечки

Неселективная отсечка – это мгновенная отсечка, действующая за пределами своей линии.

Применяется в случаях, когда это необходимо для сохранения устойчивости. Неселективное действие исправляется при помощи АПВ, включающего обратно неселективно отключившуюся линию.

5.5. Отсечки на линиях с двусторонним питанием

Для определения тока срабатывания отсечек необходимо определить токи I К З( В)отG1 и I КЗ(А)отG2 .

Ток срабатывания защиты вычисляется по наибольшему из этих токов:

Во избежание неправильной работы отсечки при качаниях её ток срабатывания должен отстраиваться и от токов качания I кач :

где k Н – коэффициент надежности, k Н = 1,2. 1,3;

XAB – суммарное сопротивление от генератора А до В: XGA + XGB + XC ;

– сверхпереходное сопротивление генераторов;

XC – сумма сопротивлений всех остальных элементов, включенных между шинами генераторов.

Ток срабатывания выбирается по большему из двух значений (5.4) и (5.5).

5.6. Отсечки с выдержкой времени

5.6.1. Сеть с односторонним питанием

Мгновенная отсечка защищает только часть линии, чтобы выполнить защиту всей линии с минимальным временем действия применяется отсечка с выдержкой времени:

t ТО1 = t ТО2 + D t . Практически t ТО1 » 0 ,3 . 0,6 зависит от точности реле времени,

5.6.2. Сеть с двусторонним питанием

где I К1 – ток от системы при КЗ в конце зоны отсечки 2.

5.7. Токовая трехступенчатая защита

Обычно МТЗ сочетают с мгновенной отсечкой (МО) и отсечкой с выдержкой времени (ОВВ), (рис. 5.7.1).

5.8. Применение токовых отсечек

Токовые отсечки используются как основные (в сетях низкого напряжения) и резервные (сети высокого напряжения) защиты на линиях с односторонним питанием. На линиях с двусторонним питанием отсечки используются как резервные защиты.

Отсечки применяются как резервные защиты для мощных силовых трансформаторов и как основные для маломощных.

· токовая отсечка в двухфазном, двухрелейном исполнении – комплекты КЗ 9 и КЗ9/2;

· МТЗ с независимой выдержкой времени в двухфазном, двухрелейном исполнении – КЗ12;

· МТЗ в двухфазном двухрелейном исполнении и ТО – двухфазное, трехрелейное исполнение – комплект КЗ13;

· МТЗ с независимой выдержкой времени – двухфазное, трехрелейное исполнение – комплект КЗ17.

1. Конструктивно одна из самых простых защит.

2. Высокая быстрота действия.

1. Неполный охват зоной действия защищаемой линии.

2. Непостоянство зоны действия под влиянием сопротивлений в месте повреждения и изменений режима системы.

Источник