Чем выше уставка мтз по току тем защита
Максимальная токовая защита
В нормальном режиме по линии, в трансформаторе, двигателе течет рабочий ток, значение которого известно и определяется номинальными параметрами.
Однако, порой возникают аварийные, переходные ситуации, когда происходят перерывы питания, вследствие коротких замыканий, самозапуска, перегрузок. Значение тока повышается до величины, которая может привести к нарушению работоспособности электрической сети, выхода из строя электрооборудования.
На линиях с односторонним питанием МТЗ устанавливается в начале линии со стороны источника питания. Так как сеть может состоять из нескольких линий, то на каждой из них ставят свой комплект защит. При повреждении на одном из участков линии сработает защита этого участка и отключит линию. Защиты других линий отстроены по времени, таким образом соблюдается селективность. Они отключатся, не успев сработать. Время срабатывания увеличивается в направлении от потребителя к системе.
На линиях с двухсторонним питанием защита МТЗ является дополнительной и достижение селективности одними лишь средствами выдержки времени является невозможным. Поэтому в таких сетях применяются направленные защиты.
Классификация МТЗ
Максимальные токовые защиты классифицируются на трехфазные и двухфазные (в зависимости от схемы исполнения), в зависимости от способа питания (с постоянным или переменным опертоком), защиты с зависимой и независимой характеристикой.
Принцип действия максимальной токовой защиты
При достижении током величины уставки подается сигнал на срабатывание реле времени с заданной выдержкой времени. Затем после реле времени сигнал идет на промежуточное реле, которое мгновенно отправляет ток в цепь отключения выключателя.
Схема защиты МТЗ
Параметры и расчет максимальной токовой защиты
МТЗ не может совмещать в себе функцию защиты от перегрузки, так как действие МТЗ должно происходить по возможности быстрее, а защита от перегрузки должна действовать, не отключая допустимые кратковременные токи перегрузки или пусковые токи при самозапуске электродвигателей.
К достоинствам МТЗ относится их простота и наглядность, надежность, невысокая стоимость. К недостаткам можно отнести большие выдержки времени вблизи источников питания, хотя именно там токи короткого замыкания должны отключаться быстро.
Максимальная токовая защита является основной в сетях до 10кВ, однако, применение она нашла и в сетях выше 10кВ.
2.3.1. Выбор уставок МТЗ
2.3.1. Выбор уставок МТЗ
Ток срабатывания МТЗ выбирается исходя из следующих условий.
Во-первых, ток срабатывания должен быть больше максимального рабочего тока, чтобы защита не действовала при нормальной работе системы:
Во-вторых, ток возврата защиты должен быть больше тока самозапуска в послеаварийном режиме работы системы, чтобы защита возвращалась в исходное положение после селективного отключения поврежденного оборудования другой защитой:
Так, при КЗ в начале линии W2 (рис. 2.8) токи в местах установки защит МТЗ1 и МТЗ2 увеличиваются, токовые реле этих защит срабатывают и реле времени начинают отсчет установленных на них выдержек времени. Одновременно снижается напряжение на шинах подстанции ПС2 и двигатели М, также питающиеся от шин этой подстанции, затормаживаются. Часть из них при этом отключается, другая часть в соответствии с технологическими требованиями остается подключенной к сети. После отключения линии W2 защитой МТЗ2 начинается процесс самозапуска этих двигателей, при котором ток в месте установки МТЗ1 равен току самозапуска электродвигателей. В этих условиях необходимо, чтобы МТЗ1 все же вернулась в исходное состояние, прервав отсчет времени.
Учитывая, что ток срабатывания защиты и ток ее возврата связаны коэффициентом возврата (k в = I BЗ /I С), а также используя коэффициент запаса k З, второе условие можно переписать в виде:
Для реле РТ-40, РТ-80, РТ-90 k З = 1,1–1,2, k В = 0,8–0,85 [4].
Если максимальное значение тока самозапуска неизвестно, его можно определить приближенно на основании коэффициента самозапуска, показывающего, во сколько раз ток самозапуска больше максимального рабочего тока. Тогда:
Здесь I СЗ и k СЗП — соответственно ток самозапуска электродвигателей в месте установки защиты и коэффициент самозапуска.
Выдержки времени срабатывания МТЗ при каскадном соединении линий должны возрастать по мере приближения к источнику питания (см. рис. 2.7):
где t СЗ H4 — время срабатывания собственной защиты нагрузки;
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Читайте также
§ 199. Выбор предлога
§ 199. Выбор предлога 1. При выборе предлога в синонимических конструкциях учитывается различие в смысловых и стилистических оттенках между ними.Ср.:в адрес кого-либо замечания — по адресу кого-либо замечания (конструкции синонимичны, но в составе фразеологизма
Выбор
Выбор Прежде всего, выбор определяется тем, зачем вам нужно животное: для создания уютной атмосферы в доме или для разведения и участия в выставках. Соответственно, и требования к кошкам будут разные. Затем желательно решить, каким образом приобрести питомца: по
Выбор
Выбор Если решено завести собаку, то в первую очередь возникает проблема выбора, ведь хочется же, чтобы из щенка вырос пес, имеющий определенный экстерьер, характер. Распространено ошибочное мнение, что все дело в породе или же что всегда можно перевоспитать
Выбор
Выбор Прежде всего следует определиться, приобретать ли заморских попугаев или отечественных птичек.Особенно часто предпочтение отдают попугаям. При этом важно сделать правильный выбор, поскольку существует множество разновидностей, сильно отличающихся поведением и
Выбор
Выбор Тем, кому дома нужно что-то живое, но нет времени и возможности уделять животным много внимания, лучше всего подходит аквариум с рыбками, причем успех полностью зависит от правильного выбора. Новички обычно покупают аквариум, мало задумываясь о виде рыб, которых
Выбор ЭДС
Выбор ЭДС ЭДС гальванической пары всегда определяется по формуле Е=[е1-е2], где [el и е2] – электродные потенциалы, причем из большего вычитается меньший. В принципе, подобный способ определения ЭДС подходит на 100% только к чистым металлам. Наибольшее значение ЭДС наблюдается
2.1.1. Выбор уставок токовых отсечек
2.1.1. Выбор уставок токовых отсечек При расчетах уставок быстродействующих защит (к которым относится и токовая отсечка) необходимо учитывать возможное влияние апериодической составляющей тока КЗ [1]. G этой целью в условие выбора включают коэффициент запаса, значение
3.4. Выбор защит и расчет их уставок
3.4. Выбор защит и расчет их уставок 3.4.1. Защита трансформаторов Т4, Т5, Т6 Трансформаторы 10/0,4 кВ мощностью до 0,63 МВ-А подключаются к электрической сети через предохранители. Предохранители для трансформаторов выбираются по следующим условиям:номинальное напряжение
7. Выбор вуза
7. Выбор вуза Ниже представлен список лучших польских университетов с их общей характеристикой и статистической
7. Выбор вуза
7. Выбор вуза Как упоминалось выше, официального рейтинга университетов во Франции не существует, считается, что все они соответствуют критериям государственного стандарта качества. Однако определить вузы с мировым признанием можно исходя из английских, американских
7. Выбор вуза
7. Выбор вуза Далее представлен список лучших чешских университетов с их общей характеристикой и статистической
Выбор породы
Выбор породы Прежде чем принести щенка в дом, четко определитесь, для чего и какую именно собаку вы хотите видеть в своем доме на протяжении многих лет. Выбирая породу, учтите, что ориентация только на внешние данные зачастую не приводит к желаемым результатам. Каждая
Выбор лака
Выбор лака Некачественный или неправильно подобранный лак в состоянии испортить даже идеально выполненный маникюр. Как же правильно выбрать лак для ногтей?Первый лак для ногтей был создан в 1932 г. Косметическая промышленность того времени не радовала модниц богатым
Максимальная токовая защита
МТЗ (расшифровка – максимальная токовая защита) – распространенная техника предохранения электросетей от последствий краткосрочных перегрузок и замыканий. Она может быть задействована в разветвленных сетях, асинхронных двигателях. Электрику нужно знать особенности механизма и его отличия от других предохранительных методов.
Принцип действия
МТЗ – это разновидность защитного механизма электросети с использованием реле, применяемая при угрозе короткого замыкания на некотором отрезке электроцепи.
Принцип действия максимальной токовой защиты достаточно схож с таковым у механизма отсечки. Если при использовании последней ток вырубается сразу же, то при применении МТЗ выключение происходит по истечении некоторого временного отрезка. Он называется выдержкой времени. То, какое значение он примет, определяется близостью места, где происходит инцидент, к поставщику питания. Чем дальше располагается отрезок, тем меньше число. Значение, на которое показатель близлежащего участка отличается от такового для удаленного (ступень селективности), описывает период, по истечении которого защита включается на ближнем участке (отключая и дальний), если она не активизировалась на дальнем, на котором случился инцидент КЗ.
Важно! Показатель ступени надо делать небольшим, чтобы система успела включиться до причинения инцидентом серьезных повреждений электросети.
Отличия от токовой отсечки
В МТЗ используются реле времени, позволяющие игнорировать скачки напряжения, что невозможно при отсечке (которая срабатывает не только при эпизоде короткого замыкания, но и при повышении тока любой другой природы и продолжительности). Кроме того, использование механизма отсечки требует задействования оператора для возобновления нормального функционирования системы. Реле сами приходят в первоначальное состояние, когда причина размыкания будет ликвидирована.
Разновидности максимально-токовых защит
Ориентируясь на условия работы в конкретной электросети, можно выбрать один из четырех типов системы.
МТЗ с независимой от тока выдержкой времени
Параметр задержки здесь неизменен, период активации зависит только от ступени селективности: на каждом последующем отрезке время увеличивается на эту величину.
МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени
Используется расчет выдержки по нелинейной формуле. Параметр зависит от величины тока на обмотках. Используется в системах, где предохранение от избыточных нагрузок имеет особенную значимость для безопасности.
МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени
Здесь совмещены две компоненты: не зависящая от тока часть и зависящая, причем у последней время-токовая характеристика имеет вид гиперболы. Чем больше перегрузка, тем более пологий вид имеет графическое представление. Такая установка используется в высокомощных электромоторах.
МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения
Здесь инициатором размыкания контактов становится разность потенциалов. Уставка привязывается к падению напряжения ниже определенной границы.
Задание уставок
Защита МТЗ определяется тем, насколько правильно выбрана уставка – величина тока, при достижении которой включается функция. При определении ее значения учитывают назначение сети (например, при самостоятельном запуске электродвигателя после временного выключения питания показатель может превышать номинальный, тогда МТЗ не должна выключать его) и минимальный ток замыкания в ней. При зависимой (полностью или ограниченно) время-токовой характеристике ориентируются на значение, когда реле перегрузки вот-вот сработает, а время задают, ориентируясь на независимую часть.
Важно! Иногда блокировка в защитной системе ставится с ориентацией на напряжение, тогда параметром срабатывания, задаваемым в качестве уставки, становится оно.
Реализация
В основном, систему реализуют с применением устройств, совмещающих функции пуска и задержки времени, либо с помощью сочетания нескольких разных реле, каждое из которых выполняет одну из этих функций. Сейчас все чаще применяются микропроцессоры, реализующие, помимо обозреваемого, еще ряд процессов релейной защиты.
Схемы защиты МТЗ
Применяется несколько вариантов конструкций, различающихся устройством.
Трехфазная схема защиты МТЗ на постоянном оперативном токе
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.
Выбор тока срабатывания защиты МТЗ
Выбор осуществляется с расчетом, чтобы установка уверенно срабатывала при повреждающих воздействиях, но не проявляла активности при недолгих толчках (к примеру, когда запускается электродвигатель) или высоком токе нагрузки. Дифференциация последнего от ситуации, когда должна активизироваться защита, является основной задачей. Также установка не должна быть излишне восприимчивой, иначе цепь будет отключаться, когда это не нужно.
Должны соблюдаться условия:
Чувствительность защиты МТЗ
Значение коэффициента, вариабельно в зависимости от вида защиты. В главной зоне коэффициент обычно равен 1,5, в резервной – его часто берут равным 1,2.
Выдержка времени защиты МТЗ
Для ее нахождения проводится следующий расчет. Узнается время работы первой из защит при замыкании:
Вторая защита не сработает при условии, что время выдержки для нее будет больше Т1, т.е. tв2>T1.
Таким образом, ступень будет равна Т=tв2-tв1=tп1+tо1+tп2+tз (для независимой время-токовой характеристики).
Выбор времени действия защит МТЗ
Используется формула:
На картинке выше разница между временем t2 и t1, t3 и t2 и любыми другими соседними идентична.
Примеры и описание схем МТЗ
Для защиты разных компонентов сетей с питанием, поступающим с одной стороны, используются схемы различных типов.
Однорелейная 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
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.
Видео
Принцип работы, классификация и схемные решения максимальной токовой защиты трансформатора
Простейшая одноразовая защита электрооборудования от токовой перегрузки – это плавкий предохранитель. Он применяется до сих пор, хотя стал служить для аварийного отключения питания еще до начала XX в.
Сейчас наряду с ним для повышения надежности и безопасности сетей электропитания применяют устройства релейной защиты и автоматики. Наиболее распространенным видом которых считается максимальная токовая защита трансформатора. Она отключает питание потребителей, когда их ток становится выше порогового значения. Причиной этого может быть как выход из строя одного из элементов нагрузки, так и замыкания фаз между собой или на ноль, возникающие на участках подключения потребителей и источника тока.
В случае возникновения подобной аварийной ситуации автоматика срабатывает, и обесточивает подконтрольную ей часть электрической системы и области запитанные после нее.
Устройство и особенности МТЗ
Принцип действия максимальной токовой защиты трансформатора подобен принципу работы токовой отсечки.Сигнал выключения электропитания формируется при условии роста потребляемого тока выше порогового значения (уставки). Различаются эти системы лишь тем, что отсечка действует практически без задержки, а максимальные токовые защиты трансформаторов выключает питание спустя некоторое время, именуемое выдержкой времени.
Ее размер зависит от расположения защищаемого устройства. Он должен быть тем меньше, чем дальше находиться участок сети от источника питания (ИП). Для самых удаленных потребителей она делается как можно меньшей. А МТЗ участка электросети, расположенного ближе срабатывает с выдержкой, превышающей минимальную на величину ступени селективности.
Которая зависит от времени срабатывания защитного устройства. Это необходимо для того, чтобы после появления неисправности в какой-либо части системы защитная аппаратура более близкой области не сработала раньше, той в которой появился дефект. Если же автоматика вышедшего из строя участка не среагирует, то по окончании времени выдержки придет в действие защитное устройство более близкой к ИП области. Оно и отключит поврежденную область вместе со своей.
Из сказанного выше следует, что принцип действия токовой мтз трансформатора предъявляет к выдержке 2 противоположные требования. Чтобы исключить преждевременное обесточивание потребителей расположенных к ИП ближе места аварии она должна быть несколько больше времени срабатывания МТЗ. И в то же время как можно меньше для сведения ущерба от КЗ к минимуму.
Классификация
МТЗ трансформатора в зависимости от характера связи времени выдержки с величиной тока КЗ делят на 3 основные группы:
Встречается также комбинированный вид защиты МТЗ. Он отличается большей помехозащищенностью и меньшим числом ложных срабатываний. Принцип действия этой мтз трансформатора состоит в том, что необходимость отключения питания определяется не только по росту потребляемого тока, но и по снижению питающего напряжения. Что достигается сочетанием токовой защиты с реле минимального напряжения. Такая конфигурация не допускает отключения питания в момент запуска мощного электродвигателя, когда возникает значительный быстрый рост потребляемой мощности на участке сети. Так как сработка токовой защиты блокируется из-за отсутствия падения напряжения.
Инсталляция МТЗ
При КЗ электроток идет от источника питания к месту замыкания.
Поэтому чем ближе к ИП установлен блок защитного устройства, тем обширнее участок сети на возникновение, неисправности в котором она будет реагировать. К примеру, рассмотрим защиту понижающего трансформатора. Автоматика, установленная на кабель высокого напряжения ближе к ИП, среагирует на возникновение неисправности этого кабеля, устройств коммутации, самого трансформатора, проводки низкого напряжения и подключенных к ней потребителей. А при ее установке на шины пониженного напряжения возникающие дефекты трансформатора и подвода питающего напряжения останутся «незамеченными».
Следовательно, для максимального контроля участка сети защитой ее необходимо устанавливать на кабель, подающий питание возможно ближе к источнику. Но 1 защитное устройство для всего участка сети удобно в эксплуатации только при небольшом количестве потребителей на нем. Так как защитное отключение участка с большим числом электроприемников, во-первых, обесточивает не только вышедшей из строя потребитель, но и все исправные. А во-вторых не позволяет определить, в какой зоне произошла авария. Поэтому для удобства работы и облегчения содержания электросети в исправном состоянии следует также установить автоматику на стороне низкого напряжения.
Определение защитных параметров
Задание уставок МТЗ с блокировкой по напряжению сводятся к выбору значений выдержки времени, а также тока и напряжения срабатывания. Юстировка независимых МТЗ ограничивается подбором тех же параметров, что в предыдущем случае. Для максимальных токовых защит с зависимой и ограниченно зависимой связью понятие тока срабатывания корректируется.
Оно означает его величину, которая ставит систему на грань срабатывания, но еще недостаточна для сработки. Время же задается для независимого участка ограниченно зависимой время токовой взаимосвязи. Причем иногда оно назначается для тока, превышающего номинальный более чем в 10 раз. Как, например, в некоторых моделях автомата «Электрон».
Уставки
Требования к току срабатывания.
Ток возврата реле в исходное положение должен быть больше рабочего тока участка сети, после устранения КЗ. Для того чтобы отключение аварийного участка оператором автоматически приводило к восстановлению питания других, обесточенных защитным устройством потребителей.
Некоторые схемные решения
Трехфазное устройство защитного отключения (УЗО). Чувствительно ко всем типам замыкания любой фазы. Основой этого устройства являются токовые реле 1. Они срабатывают при подаче на них сигнала КЗ. Их нормально разомкнутые контактные группы запараллелины, поэтому срабатывание любого из них приводит к пуску времязадающего реле 2.
По истечении установленного промежутка времени оно включает реле-повторитель 3, срабатывающее без задержки и подающее на выключатель сигнал отключения. Реле 3 необходимо в случае, когда мощность катушки выключателя слишком велика для исполнительных контактов реле времени. Реле 4 (блинкерное) служит для индикации срабатывания выключателя. Оно подключается последовательно катушке выключателя. Поэтому его срабатывание происходит одновременно с выключателем УЗО, а выпавший в результате этого блинкер (сигнализатор) указывает на факт отключения питания участка.
Двухфазное УЗО. Отслеживает все межфазные КЗ и замыкание 2 из 3 фаз с землей на участке сети. Не имеет принципиальных отличий от трехфазного устройства. К ее преимуществам можно отнести более низкую стоимость за счет меньшего количества комплектующих и монтажных проводов. А также лучшую селективность при замыканиях с землей в 2 различных точках.
Недостатки: меньшая чувствительность при КЗ во вторичных обмотках понижающего трансформатора.
Благодаря своим качествам этот тип устройств часто используется в электросистемах с изолированной нейтралью. При необходимости повышения чувствительности на нулевой провод устанавливают дополнительное токовое реле.
Максимальная токовая защита (МТЗ)
Максимальная токовая защита (МТЗ)
Принцип действия МТЗ. Одним из наиболее характерных признаков возникновения КЗ, а также нарушений нормального режима работы электроустановок является резкое увеличение тока (появление сверхтока), который становится значительно больше тока нагрузки.
На рис. №1 показан принцип действия МТЗ.
К реле МТЗ через трансформатор тока ТА подводится ток, проходящий по защищаемому элементу (линии W). При нормальных значениях тока нагрузки защита не действует, но когда ток увеличивается и достигает заранее установленных значений, защита сработает и отключит выключатель Q. Значение тока, при котором происходит срабатывание защиты, называется током срабатывания.
Первым требованием МТЗ является правильное выявление момента возникновения повреждения в защищаемой цепи.
Появление сверхтока в каком – либо элементе не всегда является признаком повреждения именно этого элемента, так как сверхток проходит не только по повреждённому элементу, но и по связанным с ним неповреждённым элементам. На рис. №2 показана схема электросети, состоящая из трёх последовательно соединённых участков.
При КЗ в точке К сверхток Iк проходит от источника питания Е к месту повреждения как по повреждённому участку I, так и по неповреждённым участкам II и III. Если сверхток превысит ток срабатывания, то сработают МТЗ всех трёх участков. В результате такого действия будут отключены не только повреждённый, но и не повреждённые участки электросети, что недопустимо. Правильная ликвидация аварии будет иметь место лишь в том случае, если сработает МТЗ первого участка и отключит выключатель ближайший к месту повреждения Q1.
Вторым требованием МТЗ является избирательность или селективность. МТЗ должны участков электросети должны иметь различное время срабатывания, возрастающее в направлении к источнику питания. Время срабатывания защиты от момента возникновения сверхтока до воздействия на выключатель – выдержка времени. В рассмотренном примере МТЗ состоит из двух органов: пускового, который выявляет момент КЗ и производит пуск защиты, и замедляющего органа (орган выдержки времени), который замедляет действие защиты для обеспечения селективности.
В качестве пусковых органов МТЗ используются реле увеличения тока (максимальные токовые реле), а в качестве замедляющего органа – реле времени. Токовые реле типов РТВ, РТ – 80, РТ – 90 содержат в себе оба органа. Поэтому МТЗ, выполняемая с помощью этих реле, называется МТЗ с зависимой характеристикой времени срабатывания. При использовании в качестве пусковых органов МТЗ токовых реле мгновенного действия типа РТ – 40 или ЭТ – 520 выдержка времени создаётся отдельными реле времени типа ЭВ или РВМ. Время срабатывания МТЗ, выполненной с помощью этих реле, не зависит от тока КЗ, так как реле времени срабатывают с одним и тем же установленным на них временем срабатывания. Защита такого типа называется МТЗ с независимой характеристикой времени срабатывания.
МТЗ является наиболее простой и дешёвой защитой и поэтому широко применяется для защиты генераторов, трансформаторов, электродвигателей и линий электропередачи с односторонним, а в ряде случаев и с двухсторонним питанием.
Размещение МТЗ. Ток КЗ проходит от источника питания к месту КЗ. Поэтому, чем ближе к источнику питания расположена защита, тем больше зона, при повреждении в которой защита приходит в действие.
На рис. №3 показана схема размещения МТЗ для защиты понижающего трансформатора.
Если для защиты трансформатора ТА и защиту МТЗ установить со стороны обмотки ВН, т. е. со стороны источника питания Е, то в зону защиты войдут: кабели, вводы и обмотки трансформатора, выключатель Q2, шины низкого напряжения А2. Если ТА и МТЗ установить со стороны обмотки НН, то в зоне защиты окажутся только Q2 и шины А2. Поэтому МТЗ следует устанавливать со стороны источника питания и по возможности ближе к нему.
Место установки МТЗ зависит также от схемы соединения электроустановки или электросети. На рис.№4 показана схема размещения МТЗ питающих линий и электрооборудования приёмных подстанций.
От подстанции П отходят две кабельные линии: по линии W1 питается подстанция П1 с одним электродвигателем М, а по линии W2 – подстанция П2 с двигателем М и трансформатором Т. Для защиты линий на них со стороны подстанции П устанавливаются МТЗ 1 и МТЗ 2. На электродвигателе М подстанции П1 отдельную защиту можно не устанавливать, т. к. он входит в зону защиты МТЗ 1, а сточки зрения правильности ликвидации аварии не имеет значения, каким выключателем, Q или Q1, будет отключен электродвигатель при его повреждении.
В случае питания от подстанции П2 двух и более элементов МТЗ должна устанавливаться как на линии со стороны источника питания, так и на всех элементах электрооборудования, подключенных к шинам приёмной подстанции.
На рис.№5 показан пример размещения МТЗ в радиальной сети с односторонним питанием от электростанции с генераторами G1 и G2. Для защиты электродвигателей М на каждом из них устанавливается МТЗ с действием на отключение своих выключателей Q1.
На трёхобмоточных трансформаторах МТЗ, как правило, устанавливается со стороны каждой обмотки. Защита II со стороны НН защищает шины А1 и, кроме того, может действовать при повреждении электродвигателя в случаях, если откажет его защита I или выключатель Q1. Таким образом, защита II имеет два защищаемых участка – основной, в который входят шины А1, и резервируемый, в который входят электродвигатели М. В соответствии с этим защита II является основной для шин А1 и резервной для электродвигателя М.
Аналогичные функции выполняет защита IV в отношении шин среднего напряжения А2 и линии W2. Защита III со стороны ВН является основной для Т2 и резервной для шин А1 и А2. Если, учитывая наличие защиты III, отказаться от установки защит II и IV, то при повреждении, например, на шинах А1 будет отключаться трансформатор от защиты III и при этом кроме повреждённых шин А1 останутся без напряжения неповреждённые шины А2 и линия W2, что недопустимо. Неправильно будет ликвидирована авария и при повреждении на шинах А2.
На линии W1 защиту VI можно устанавливать только со стороны источника питания с действием на отключение выключателя Q6. Эта защита будет основной для линии W1 и шин А3, а так же резервной для Т2 и линии W3. Установка защиты только на одном конце линии создаёт неудобство в эксплуатации, которое заключается в том, что после срабатывания защиты VI и отключения линии W1выключателем Q6 персонал должен выяснить, где произошло повреждение – на линии W1 или на шинах А3. На Т1 защиту VII достаточно установить только со стороны НН с действием на отключение Q7, которая будет основной защитой для Т1 и шин А4, а также резервной защитой для линий W1,W4. Последние комплекты МТЗ VIII устанавливаются на генераторах G1, G2. Они являются основной защитой для генераторов и шин А5, а также резервной защитой для Т1 и линии W5.
Трёхфазная схема требует установки трёх ТТ трёх токовых реле. На рис.№6 показана трёхфазная схема включения пусковых реле МТЗ.
Первичные обмотки ТА включаются в фазы А, В,С защищаемого элемента, а вторичные соединяются в звезду. К выводам вторичных обмоток подключены реле, обмотки которых соединяются также в звезду. Провода, соединяющие выводы вторичных обмоток ТА и реле называются фазными, а провод, соединяющий нулевые точки – нулевым нейтральным проводом.
В реле трёхфазной схемы проходит тот же ток, что и во вторичных обмотках ТА:
Поэтому коэффициент схемы, представляющий собой отношение тока в реле к току во вторичных обмотках ТА, равен единице:
Трёхфазная схема реагирует на все виды междуфазных и однофазных КЗ, имея при этом равную чувствительность. Недостаток этой схемы – относительно большое количество оборудования и соответственно большая стоимость, чем у других схем. Недостатком трёхфазной схемы является также возможность неселективного действия при замыкании на землю разных фаз в двух точках сети с изолированной нейтралью. Если защиты имеют одинаковые выдержки времени, то одновременно отключаются обе линии. В то же время по условиям работы сети с изолированной нейтралью достаточно отключить только одно место замыкания на землю. Учитывая отмеченные недостатки и то, что в сети с изолированной нейтралью однофазных КЗ не бывает, а в сети с заземлённой нейтралью для защиты от однофазных КЗ применяется специальная защита с токовыми реле, включенными на фильтр тока нулевой последовательности, трёфазная схема имеет ограниченное применение.
Двухфазная схема с соединением ТТ в неполную звезду. Рассматриваемая двухфазная схема требует установки двух ТТ и двух или трёх реле в зависимости от условий применения.
На рис.№7 показана двухфазная двухрелейная схема, которая получила наибольшее применение.
Схема реагирует на все виды междуфазных КЗ, но поскольку ТТ установлены не во всех фазах, схема не может быть использована для защиты от однофазных КЗ. Коэффициент схемы также равен единице.
Чувствительность двухфазной схемы можно повысить установкой третьего реле, включенного в нейтральный провод (рис.№8). В нейтральном проводе проходит геометрическая сумма фазных токов
Ток в нейтральном проводе равен по величине току, проходящему по фазе, не имеющей ТТ. Поэтому дополнительное реле будет иметь в 2 раза большую чувствительность, чем реле фаз А и С.
На рис.№9 показана двухфазная однорелейная схема с соединением ТТ на разность токов двух фаз. Эта схема наиболее экономична, так как требует установки двух ТТ и только одного реле. Первичные обмотки ТА включаются в две фазы защищаемого элемента, а вторичные обмотки соединяются на разность токов. К точкам соединения вторичных обмоток подключается обмотка токового реле. Ток равен геометрической разности вторичных токов.
Коэффициент схемы на рис.№9 составляет:
Одним из недостатков однорелейной схемы является её различная чувствительность при разных видах КЗ:
Трёхфазное КЗ – Ip(3) = 1,73I2;
Двухфазное КЗ – Ip(2) = 2I2.
Другим весьма существенным недостатком схемы является отказ в действии при одном из трёх возможных видов трёхфазного КЗ за трансформатором с соединением обмоток звезда – треугольник. При двухфазном КЗ между фазами со стороны треугольника токи в этих же фазах со стороны звезды равны по значению и имеют одинаковое направление. Поэтому ток в реле равен нулю. Эта схема применяется в основном для защиты электродвигателей.
Ток срабатывания пусковых токовых реле МТЗ выбирается таким, чтобы обеспечить выполнение следующих условий:
-Защита не должна приходить в действие при прохождении по защищаемому элементу максимального тока нагрузки;
-Защита должна надёжно действовать при КЗ на защищаемом участке и иметь коэффициент чувствительности не менее 1,5;
-Защита, как правило, должна действовать и при КЗ на смежном (резервируемом) участке и иметь коэффициент чувствительности в конце этого участка не менее 1,2.
Для выполнения первого условия ток срабатывания должен быть больше максимального тока нагрузки. Однако выполнения одного этого требования недостаточно для того, чтобы надёжно отстроиться от максимального тока нагрузки. Для выяснения условий отстройки пусковых органов МТЗ от максимального тока нагрузки рассмотрим поведение защиты I, установленной на подстанции П1 на линии W1(рис.№10.), когда ток нагрузки, проходящий по линии W1 и равный сумме токов нагрузок подстанций П2 и П3, имеет максимальное значение. При возникновении КЗ в точке К на линии W2 ток КЗ проходит от источника питания к месту КЗ как по повреждённой линии, так и по линии W1. При этом придут в действие защита II, установленная на повреждённой линии, и защита I на линии W1, поведение которой рассматривается. После отключения повреждённой линии W2 ток КЗ прекратится и по линии W1 будет вновь проходить максимальный ток нагрузки. При этом новое значение максимального тока нагрузки может значительно превышать ток в доаварийном режиме за счёт того, что при восстановлении напряжения после отключения КЗ происходит самозапуск электродвигателей, которые при этом потребляют повышенные (пусковые) токи. В этих условиях пусковые токовые реле защиты I, сработавшие в момент возникновения КЗ, должны вернуться в исходное положение до того, как истечёт выдержка времени защиты, что обеспечивается только в том случае, если ток возврата пусковых токовых реле будет больше максимального тока нагрузки послеаварийного режима. Увеличение тока нагрузки в результате самозапуска электродвигателей учитывается коэффициентом самозапуска kЗ.
Таким образом, для выполнения первого условия необходимо, чтобы
IВ. З. = kHkзIH, max, где – kH коэффициент надёжности отстройки.
Известно, что ток возврата и ток срабатывания связаны между собой коэффициентом возврата следующим образом
Отсюда ток возврата выразим
kBIс. з. = kHkЗIH, max.
Теперь получим окончательную формулу для расчёта тока срабатывания пусковых токовых реле МТЗ:
Вторичный ток срабатывания, т. е. уставка пусковых токовых реле, определим по формуле:
, где К1 – коэффициент трансформации ТТ; kСХ – коэффициент схемы, равный 1 для схем соединения в полную и неполную звезду и 1,73 для схем соединения ТТ в треугольник и на разность токов двух фаз.
При определении максимального тока нагрузки необходимо исходить из наиболее тяжёлых, но реальных режимов работы оборудования. Для защиты параллельных линий в качестве максимального тока нагрузки на каждую линию принимают суммарную максимальную нагрузку обеих линий с тем, чтобы при аварийном отключении одной из них вторая не отключалась от перегрузки.
Для защиты параллельно работающих трансформаторов максимальный ток определяют с учётом максимального количества работающих параллельно трансформаторов.
При выборе тока срабатывания необходимо учитывать коэффициент самозапуска, если он неизвестен, то принимают равным 4 номинальным токам защищаемого оборудования.
После определения тока срабатывания защиты проверяется выполнение второго и третьего условий, которые определяются коэффициентами чувствительности действия защиты в режиме, когда токи КЗ имеют минимальные значения (Ik, min).
При расчёте kч защиты, включенной на разность токов двух фаз, минимальный ток КЗ определяется при двухфазном КЗ между фазами, на одной из которых нет ТТ, так как в этом случае через реле защиты проходит меньший ток КЗ. При расчёте kч для случая КЗ за трансформатором с соединением обмоток звезда – треугольник минимальный ток КЗ определяется при двухфазном КЗ, когда в фазах с ТТ проходит ток, в 2 раза меньший, чем в фазе без ТТ.