Расчет уставок релейной защиты трансформатора 10/0,4 кв

4.3. МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения

4.3.1. Схема защиты

Для повышения
чувствительности МТЗ при КЗ и улучшения отстройки её от токов нагрузки
применяется пуск при помощи реле минимального напряжения.

Рис. 4.3.1

Рис. 4.3.1 (продолжение)

Защита может действовать на отключение только при условии
срабатывания реле напряжения. При перегрузках ток возрастает, но защита не
действует, даже если токовые реле КА приходят в действие. При КЗ напряжение на
шинах подстанции снижается, реле минимального напряжения срабатывают, разрешая
защите действовать на отключение.

Для надежной работы блокировки при 2 – фазных КЗ устанавливаются 3
реле напряжения KV, подключаемые на линейные напряжения. В этом случае
при двухфазном КЗ, например ВС, напряжение UВС будет равным нулю и реле KV2
замкнет свои контакты, разрешая защите действовать на отключение. Однако при
такой схеме включения реле плохо реагируют на однофазные КЗ. Поэтому в сетях с
заземленной нейтралью предусматривается дополнительное реле KV0,
реагирующие на напряжение нулевой последовательности, появляющиеся при
замыканиях на землю. В сети с изолированной нейтралью реле KV0 не
устанавливается, так как защита должна действовать только при междуфазных КЗ.

При обрыве цепей напряжения реле KV замыкают свои контакты и
защита лишается блокировки, поэтому комплект защиты должен оснащаться
устройствами контроля цепей напряжения, либо сигнализировать оперативному
персоналу о снятии блокировки.

4.3.2. Ток срабатывания
токовых реле

Ток срабатывания токовых реле отстраивается не от максимальной
нагрузки линии, а от длительной нормальной нагрузки Iн.норм в 1,5…2 раза меньшей максимальной:

,(4.13)

гдеkн – коэффициент надежности.

Чувствительность защиты существенно повышается.

Рис. 4.3.1 Продолжение

4.3.3. Напряжение
срабатывания реле минимального напряжения

Напряжение срабатывания Uсз выбирается исходя из двух
условий.

1.UсзUраб.мин – минимальное рабочее напряжение.

2.UвозUраб.мин – реле напряжения должны возвращаться после
отключения КЗ и восстановления напряжения до уровня Uраб.мин.

У реле минимального
напряжения UсзUвоз.

учитывая (4.14)

,(4.15)

гдеnн – коэффициент трансформации измерительного
трансформатора напряжения.

Обычно Uраб.мин – на 5…10% ниже
нормального уровня.

4.3.4. Чувствительность реле
напряжения

Чувствительность реле проверяется по формуле

,(4.16)

гдеUк.макс – максимальное значение напряжения на шинах
подстанции, где установлен комплект защиты при КЗ в конце зоны защиты
(например, в конце линии).

Нормативно kч³1,5.

Защита с
блокировкой применяется на линиях короткой и средней протяженности, на длинных
линиях падение напряжения на шинах подстанции при КЗ в конце линии невелико и
коэффициент чувствительности не удовлетворяет норме.

4.3.5. Напряжение
срабатывания реле нулевой последовательности

Реле KV0 – реле максимального напряжения. Реле должно
срабатывать при однофазных и 2 – фазных КЗ на землю. В нормальном режиме U=0, однако за счет погрешностей, на зажимах реле
присутствует напряжение небаланса Uнб .

Uср>Uнб – напряжение небаланса определяется путем измерений
в нормальном режиме работы сети, как правило, Uср0,15…0,2Uмакс.одноф.КЗ.

4.3.6. Применение защиты

МТЗ с
блокировкой минимального напряжения не действует при перегрузках, не
сопровождающихся понижением напряжения, и имеет повышенную чувствительность к
току КЗ по сравнению с простой МТЗ.

Защита применяется на линиях с большой аварийной нагрузкой, когда
простая МТЗ не обеспечивает достаточной чувствительности и надежной отстройки
от перегрузки.

Расчет токовой отсечки линии

Согласно селективность токовой отсечки без выдержки времени установленной на линии обеспечивается выбором ее тока срабатывания Iто.с.з. большим, чем максимальное значение тока КЗ Iк.з.макс. при повреждении в конце защищаемой линии.

При расчете ТО линии, по которой питается несколько трансформаторов, ТО должна отстраиваться от КЗ на выводах ближайшего трансформатора для обеспечения селективности между ТО и защитами трансформаторов (см. пример 12 ).

2.1. Определяем ток срабатывания токовой отсечки по выражению 1-17 :

где: kн – коэффициент надежности, для цифровых терминалов, в том числе Sepam принимается в пределах 1,1 – 1,15;

Токовую отсечку нужно отстраивать не только от максимального значения тока КЗ, но и отстраивать от бросков тока намагничивания (БТН) силовых трансформаторов согласно .

Данные токи возникают в момент включения под напряжения ненагруженного трансформатора и могут достигать значения 5-7*Iном.тр.

Однако как показывает практика, выбор тока срабатывания ТО по условию отстройки от максимального значения тока КЗ, обеспечивает и отстройку от бросков тока намагничивания.

2.2. Для проверки себя, выполним условие отстройки ТО от бросков тока намагничивания по выражение 4.12 :

READ  Подключение амперметра и вольтметра в сети постоянного и переменного тока

где:

  • kбтн = 5 — 7 – коэффициент броска тока намагничивания;
  • ∑Iном.тр. – сумма номинальных токов всех трансформаторов, питающихся по линии, А;

2.3. Определяем вторичный ток срабатывания реле по формуле 1-3 :

где: kсх=1 — когда вторичные обмотки трансформаторов тока, выполнены по схеме «полная звезда» и «неполная звезда»;

2.4. Определяем коэффициент чувствительности при двухфазном к.з. в минимальном режиме по выражению 1-5 :

Согласно ПУЭ 7 издание пункт 3.2.21.2 kч.то > 1,5.

Принимает ток срабатывания ТО Iто.с.з.=2849 A, время срабатывания ТО t = 0 сек.

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.

Мтз с независимой выдержкой времени

МТЗ – основная защита для воздушных линий с односторонним питанием. МТЗ оснащаются не только ЛЭП, но также и силовые трансформаторы, кабельные линии, мощные двигатели напряжением 6, 10 кВ.

Рис. 4.2.1

Расположение защиты в начале каждой линии со стороны источника питания. На рис. 4.2.1 изображено действие защит при КЗ в точке К. Выдержки времени защит подбираются по ступенчатому принципу и не зависят от величины тока, протекающего по реле.

Трехфазная схема защиты МТЗ на постоянном оперативном токе

Схема защиты представлена на рис.4.2.2: Основные реле:

  • Пусковой орган – токовые реле КА.
  • Орган времени – реле времени КТ.

Вспомогательные реле:

  • KL – промежуточное реле;
  • KH – указательное реле.

Рис. 4.2.2

Промежуточное реле устанавливается в тех случаях, когда реле времени не может замыкать цепь катушки отключения YAT из-за недостаточной мощности своих контактов. Блок-контакт выключателя SQ служит для разрыва тока, протекающего по катушке отключения, так как контакты промежуточных реле не рассчитываются на размыкание. 

В тех случаях, когда МТЗ должна реагировать только при междуфазных КЗ, применяются двухфазные схемы с двумя или одним реле, как более дешевые.

Двухрелейная схема

Рис. 4.2.3

Достоинства

1. Схема реагирует на все междуфазные КЗ на линиях.

2. Экономичнее трехфазной схемы.

Недостатки

Меньшая чувствительность при 2 – фазных КЗ за трансформатором с соединением обмоток Y/–11 гр. (В два раза меньше чем у трехфазной схемы).

Рис. 4.2.4

При необходимости чувствительность можно повысить, установив третье токовое реле в общем проводе токовых цепей. Чувствительность повышается в два раза – схема становиться равноценной по чувствительности с трехфазной.

Схемы широко применяются в сетях с изолированной нейтралью, где возможны только междуфазные КЗ.

двухфазные схемы применяются в качестве защиты от междуфазных КЗ и в сетях с глухозаземленной нейтралью, при этом для защиты от однофазных КЗ устанавливается дополнительная защита, реагирующая на ток нулевой последовательности.

Одно-релейная схема МТЗ

 Рис. 4.2.5

  • Схема реагирует на все случаи междуфазных КЗ.
  • Достоинства
  • Только одно токовое реле.
  • Недостатки
  1. Меньшая чувствительность по сравнению с 2 – релейной схемой при КЗ между фазами АВ и ВС.
  2. Недействие защиты при одном из трех возможных случаев 2 – фазных КЗ за трансформатором с соединением обмоток Y/–11 гр.
  3. Более низкая надежность – при неисправности единственного токового реле происходит отказ защиты. Схема применяется в распределительных сетях 6…10 кВ и для защиты электродвигателей.

Рис. 4.2.6

Выбор тока срабатывания защиты МТЗ

Защита должна надежно срабатывать при повреждениях, но не должна действовать при максимальных токах нагрузки и её кратковременных толчках (например, запуск двигателей).

  • Слишком чувствительная защита может привести к неоправданным отключениям.
  • Главная задача при выборе тока срабатывания состоит в надежной отстройке защиты от токов нагрузки.
READ  Никола тесла

Существуют два условия определения тока срабатывания защиты.

Первое условие. Токовые реле не должны приходить в действие от тока нагрузки:

Iс.з>Iн.макс, (4.1)

где Iс.з – ток срабатывания защиты (наименьший первичный ток в фазе линии, необходимый для действия защиты);

Iн.макс – максимальный рабочий ток нагрузки.

Второе условие. Токовые реле, сработавшие при КЗ в сети, должны надёжно возвращаться в исходное положение после отключения КЗ при оставшемся в защищаемой линии рабочем токе.

При КЗ приходят в действие реле защит I и II (рис.4.2.1). После отключения КЗ защитой I прохождение тока КЗ прекращается и токовые реле защиты II должны вернуться в исходное положение.

Ток возврата реле должен быть больше тока нагрузки линии, проходящего через защиту II после отключения КЗ.

 И этот ток в первые моменты времени после отключения КЗ имеет повышенное значение из–за пусковых токов электродвигателей, которые при КЗ тормозятся вследствие понижения (при КЗ) напряжения:

Рис. 4.2.7

Iвоз>kзIн.макс . (4.2)

Увеличение Iн.макс, вызванное самозапуском двигателей, оценивается коэффициентом запуска kз.

Учет самозапуска двигателей является обязательным.

При выполнении условия (4.2) выполняется и условие (4.1), так как IвозtввI+tпI+tвI. (4.9)

  • Выдержка времени защиты II может быть определена как
  • tввII=tввI+tпI+tвI+tпII+tзап, (4.10)
  • где tпII – погрешность в сторону снижения выдержки времени защиты II; tзап – время запаса.
  • Таким образом, минимальная ступень времени t может быть вычислена как

t=tввII – tввI=tпI+tвI+tпII+tзап. (4.11)

По формуле (4.11) определяется ступень времени для защит с независимой характеристикой времени срабатывания от тока.

Рекомендуется принимать t =0,35…0,6 с.

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:

  • реле не должны активизироваться нагрузочным током, поэтому параметр, при котором срабатывает МТЗ, должен быть больше максимального нагрузочного показателя;
  • возвратный ток реле должен превышать нагрузочное значение, идущее по защите после окончания замыкания – это нужно для возврата реле в начальное положение.

Принцип работы токовых отсечек

При протекании в сети электрического тока ее элементы начинают нагреваться. Это так называемая рабочая температура, позволяющая функционировать в течение длительного времени в обычном режиме.

При коротком замыкании в сети происходит значительное возрастание силы тока. Как правило, это приводит к возгораниям, разрушениям и прочим негативным последствиям. Элементы, способные долго выдерживать действие короткого замыкания, экономически невыгодно производить.

Величина тока, вызывающая срабатывание защиты, носит название уставки.  Ее значение должно обеспечивать отключение цепи до того момента, когда начнутся разрушения. Для создания токовой отсечки существуют различные способы. Чаще всего эта процедура проводится с использованием электромагнитных реле. Замыкание контактов в этих устройствах происходит под влиянием электромагнитной силы. Таким образом, прибор подает сигнал, отключающий защищаемый элемент.  Этот же принцип применяется в различных конструкциях автоматических выключателей.

Эффективным средством защиты являются предохранители. Здесь ведущую роль играет температура, возрастающая под действием тока и оказывающая свое воздействие. Когда ее значение достигает определенного предела, происходит разрушение плавкой вставки предохранителя и разрыв электрической цепи.

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.
READ  Частотный регулятор для регулировки скорости вращения асинхронного двигателя

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.

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.

Основные разновидности отсечки

Описываемый способ (в том числе и для трансформаторов) делится на несколько видов. На сегодняшний день известно две разновидности токовой отсечки. Отличаются они друг от друга временем срабатывания и выдержке. Рассмотрим каждый вид более подробно:

  • С выдержкой времени. В такую отсечку во время производства включают специальное устройство, позволяющее задавать временные параметры. Диапазон срабатывания отсечки при участии специального устройства не превышает 6 секунд. Устройство, помогающие регулировать и одновременно контролировать время подачи тока называют автоматическим селективным выключателем. Надо заметить, что селекция используется не всегда и она необязательна. Для максимальной защиты всей линии зачастую используется устройства с дифференциальной защитой.
  • Мгновенная отсечка. Все действия системы контролируются собственным временем токовой отсечки. Все происходит автоматически. Принцип действия не основывается на дополнительном временном устройстве (то есть выдержке). Главный элемент во мгновенном виде — это токовое реле. Реле отвечает за подачу отключающего сигнала расцепителю выключателя. Наряду с реле, используются и некоторые вспомогательные элементы. Среди них выделяют специальные релейные устройства, которые установлены с целью подачи своевременного сигнала на разрыв. Диапазон срабатывания в автоматическом режиме мгновенной отсечки — от 4 до 6 секунд.

Исходя из рассмотренного, можно заключить, что защита выключателям и трансформаторам предоставляется самыми различными способами. Благодаря продуманным подходам надёжную защиту получают не только начальные или конечные участки цепей, но и вся электрическая цепь.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: