Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Максимальная токовая 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.

Чтобы не происходило подобных аварий, необходимо на этапе проектирования предусмотреть методы защиты от переходных токов. Для этого служит релейная защита, а в частности защита от токов короткого замыкания — максимальная токовая защита. Эта защита также относится к токовым, как и токовая отсечка.

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.

У зависимых защит выдержка времени задается уставкой на реле, у независимых — выдержка зависит от величины тока. Зависимые защиты проще отстраивать и согласовывать.

Схема защиты МТЗ

схема максимальной токовой защиты

На рисунке выше приведена схема максимальной токовой защиты — токовые цепи и цепи управления.

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.

  1. То есть первое условие выбора МТЗ — отстройка от максимального рабочего тока нагрузки
  2. После срабатывания защиты реле должно вернуться в рабочее положения. Ток возврата должен быть больше максимального рабочего тока, с учетом самозапуска, после предотвращения нарушения снабжения
  3. Ток срабатывания защиты равен коэффициенту запаса отнесенный к коэффициенту возврата и умноженный на коэффициент запуска и максимальный рабочий ток
  4. Ток срабатывания реле зависит от коэффициента схемы (зависит от реле), тока срабатывания защиты отнесенных к коэффициенту трансформатора тока
  5. Чувствительность защиты определяется отношением минимального тока короткого замыкания в конце зоны защиты к току срабатывания защиты
  6. Ступень времени для согласования выдежек времени зависит от выдержки времени соседней защиты, погрешности замедления реле времени соседней защиты, времени отключения выключателя соседней защиты. Для защит с независимой выдержкой времени это время может быть 0,4-0,5с, для защит с зависимой — 0,6-1с

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.

2020 Помегерим! — электрика и электроэнергетика политика конфиденциальности связаться с автором сайта

7-1. Принцип действия защиты

Одним из наиболее характерных и четких признаков возникновения коротких замыканий, а также большинства других нарушений нормального режима работы является резкое увеличение тока, который в этих аварийных условиях становится значительно больше тока нагрузки (см. гл. 1) [Л. 5, 7, 58, 84].

Читайте так же:
Роликовый быстрорез для резки стекла

Ток, возникающий в аварийных условиях, в отличие от тока нормального режима принято называть с в е р хто-к о м. Таким образом, появление сверхтока является признаком возникновения аварии. На использовании этого признака основан принцип действия максимальной токовой защиты, упрощенная схема которой приведена на рис. 7-1.

К максимальной токовой защите МТЗ подводится через трансформаторы тока ТТ ток, проходящий по защищаемому элементу (линия Л). При нормальных значениях тока нагрузки линии защита не действует, но когда ток увеличится и достигнет (или превысит) заранее установленную величину, защита придет в действие (сработает) и отключит выключатель В. Значение тока, при котором происходит срабатывание защиты, называется током срабатывания защиты. Таким образом первым требованием, которому должна удовлетворять максимальная токовая защита, является правильное выявление момента возникновения аварии, что достигается установкой строго определенной величины тока срабатывания.

Появление сверхтока в каком-либо элементе не всегда является признаком повреждения именно этого элемента. Дело в том, что сверхток проходит не только по поврежденному элементу, но и по связанным с ним неповрежденным элементам электроустановки или электросети.

Так, например, в электросети, состоящей из трех последовательно соединенных участков (рис. 7-2), при к. з. в точке К сверхток IК.З. проходит от источника питания Е к месту повреждения как по поврежденному участку I, так и по неповрежденным участкам II и III. Если величина сверхтока превысит ток срабатывания, то придут в действие (запустятся) и сработают максимальные токовые защиты всех трех участков: МТЗ I, МТЗ II, МТЗ III. В результате такого действия будут отключены не только поврежденный, но и неповрежденные участки электросети, что недопустимо. Правильная ликвидация аварии будет иметь место лишь в том случае, если сработает только защита МТЗ I и отключит выключатель В1 ближайший к месту повреждения.

Таким образом, вторым требованием, которому должна удовлетворять максимальная токовая защита, является правильный выбор поврежденного участка. Для выполнения этого требования, которое называется избирательностью или селективностью, максимальные токовые защиты участков электросети должны иметь различное время срабатывания, возрастающее в направлении к источнику питания.

Время срабатывания защиты от момента возникновения сверхтока до воздействия на выключатель называется выдержкой времени. В рассматриваемом случае наименьшую выдержку времени t1 должна иметь защита МТЗ I, несколько большую t2 — защита МТЗ II и еще большую t3 — защита МТЗ III. При такой настройке выдержек времени защит электросети на рис. 7-2 при возникновении к. з. в точке К запустятся все защиты, но первой сработает защита МТЗ I и отключит выключатель В1. После этого прохождение тока к. з. прекратится и защиты МТЗ II и МТЗ III вернутся в исходное положение до того, как истечет установленная на них выдержка времени. В результате ликвидации аварии будет отключен только поврежденный участок I, а неповрежденные участки II и III останутся в работе.

Для выявления момента возникновения аварии и обеспечения действия в рассмотренной выше последовательности максимальная токовая защита состоит из двух органов: пускового органа, который выявляет момент возникновения к. з. или другого нарушения нормального

режима работы и производит пуск защиты, и замедляющего органа (органа выдержки времен и), который замедляет действие защиты для создания селективности.

В качестве пусковых органов максимальной токовой защиты используются реле увеличения тока (максимальные токовые реле), а в качестве замедляющего органа — реле времени (см. гл. 3).

Токовые реле типов РТВ, РТ-80, РТ-90 содержат в себе оба органа. Поэтому при выполнении максимальной токовой защиты с использованием этих реле отдельные реле времени не устанавливаются.

Читайте так же:
Ресанта саи 250 плата

Как известно (§ 3-6, е), указанные выше токовые реле имеют зависимую характеристику времени срабатывания.

Поэтому максимальная токовая защита, выполняемая с помощью этих реле, называется максимальной токовой защитой с зависимой характеристикой времени срабатывания (кривая а на рис. 7-3).

При использовании в качестве пусковых органов максимальной токовой защиты токовых реле мгновенного действия типов ЭТ-250 или РТ-40 выдержка времени создается отдельными реле времени типа ЭВ или РВМ. Время срабатывания максимальной токовой защиты, выполненной с помощью указанных реле, не зависит от величины тока к. з., так как реле времени всегда срабатывают с одним и тем же установленным на них временем срабатывания. Поэтому защита такого типа называется максимальной токовой защитой с независимой характеристикой времени срабатывания (прямая б на рис. 7-3).

Максимальная токовая защита является наиболее простой и дешевой защитой и поэтому широко применяется для защиты генераторов, трансформаторов, электродвигателей и линий электропередачи с односторонним, а в ряде случаев и с двусторонним питанием.

8 Июнь, 2009 64700 Печать

Принцип действия максимальной токовой защиты

Однофазные замыкания не относятся к КЗ и могут существовать в течение двух и более часов. Поэтому защита от замыканий на землю действует на сигнал. За это время необходимо переключить нагрузку на другой источник и уже после этого отключить линию.

Для отключения двухфазных и трехфазных КЗ достаточно иметь устройства защиты установленные в двух фазах. Трансформаторы тока всегда устанавливаются в фазах А и С. Защита не реагирует на ток фазы В, но это не имеет значения, т.к. при любых междуфазных КЗ ток протекает в двух фазах и сработает защита установленная либо в фазе А, либо в фазе С, либо одновременно в двух фазах.

Для защиты линии 35 кВ требуется трехрелейная схема защиты. Необходимость ее объясняется тем, что, как правило, нагрузкой линии является трансформатор 35/6-10 кВ со схемой соединения Υ/∆-11. В этом случае при двухфазном КЗ за трансформатором со схемой соединения Υ/∆-11 в двух фазах протекает половина тока КЗ и только в одной – полный ток. Если эта фаза окажется без трансформатора тока, то в защите протекает ток в два раза меньший, что может привести к отказу защиты. На рис.7.1 приведен такой случай, когда при двухфазном КЗ между фазами А и В на стороне треугольника (∆) трансформатора ток в фазах А и С на стороне звезды (Υ) силового трансформатора равен половине тока КЗ. В обратном проводе трансформаторов тока протекает геометрическая сумма токов двух фаз, равная полному току трехфазного КЗ. Таким образом, устанавливая ТТ в трех фазах или в двух фазах и нулевом проводе, можно одновременно обеспечить чувствительность защиты при КЗ за трансформатором Υ/∆.

Принцип действия максимальной токовой защиты - №1 - открытая онлайн библиотека

Рис.7.1. Распределение токов в элементах защиты, включенных в схему неполной звезды при КЗ на стороне ∆ трансформатора

Защиты, реагирующие на величину тока, проходящего в месте их включения, называют токовыми защитами.

Токовые защиты содержат два органа:

-пусковой орган; -логическую часть.

Функции пускового органа выполняет реле максимального тока, которые входят в измерительную часть схемы. Они срабатывают при повреждениях и других ненормальных режимах и вводят в действие органы выдержки времени, промежуточные и указательные реле, т.е. всю логическую часть схемы.

Под током срабатывания защиты Iсз понимают минимальный первичный ток защищаемого объекта, при котором защита срабатывает. Ток, протекающий при этом по обмотке реле, называют током срабатывания реле Iср.

Читайте так же:
Токарные станки по металлу технические характеристики

В зависимости от способа обеспечения селективности токовые защиты подразделяются на:

-Максимальные токовые защиты (МТЗ);

-Токовые отсечки (ТО).

Принцип действия максимальной токовой защиты

Максимальная токовая защита контролирует ток в защищаемом элементе, отстраивается от тока нагрузки и при превышении тока уставки, с выдержкой времени действует на отключение этого элемента. Как правило, МТЗ является основной, а иногда единственной защитой линий напряжением 6-35 кВ. МТЗ — это защита, которая не только обеспечивает отключение КЗ на своей линии, но, если позволяет ее чувствительность, еще и резервирует отключение КЗ смежного участка.

Комплекты защит АК1, АК2, АК3 (рис.7.2) установлены в начале каждой линии. Каждая из защит линий W1,W2 и W3 действует на отключение выключателя соответствующей линии при повреждении на ней или на шинах противоположной (смежной) подстанции.

а) Принцип действия максимальной токовой защиты - №2 - открытая онлайн библиотека

б) Принцип действия максимальной токовой защиты - №3 - открытая онлайн библиотека

Рисунок 7.2 – Расчетная схема для выбора уставок токовых защит (а) и карта селективности для МТЗ с независимой выдержкой времени (б).

В нормальном режиме работы сети ни одна из защит не должна срабатывать. Для этого ток срабатывания защит Iсз принимается большим, чем ток, проходящий по защищаемой линии в максимальном режиме Iнагр.макс.

При возникновении КЗ в точке К по участкам сети между источником G и точкой КЗ протекает ток КЗ. Этот ток протекает в защитах АК1, АК2, АК3, которые приходят в действие. При этом:

— срабатывает одно или несколько (в зависимости от вида КЗ) реле тока КА, замыкая цепь катушки реле времени КТ;

— реле времени КТ обеспечивает селективность действия МТЗ.

Однако для рассматриваемого случая по условию селективности на отключение КЗ должна подействовать защита АК1. Это достигается тем, что защита АК1 имеет наименьшую выдержку времени. Защита АК2 имеет выдержку времени на ступень селективности ∆t большую, чем защита АК1.

Таким образом, селективность МТЗ обеспечивается ее выдержкой времени. Выдержки времени смежных МТЗ отличаются на величину, называемую ступенью селективности. Ступень селективности t – это минимально возможная разница между временами срабатывания смежных защит, учитывающая точность работы реле. Для защит выполненных на электромеханической базе ступень селективности t составляет 0,5-0,7 с. Микропроцессорные защиты позволяют обеспечить ступень селективности равную 0,2-0,3 с.

Принцип действия максимальной токовой защиты - №4 - открытая онлайн библиотека

Рисунок 7.3 . Независимая (1) и зависимая (2) характеристики времени

Недостатком МТЗ является то, что по мере приближения места установки защиты к источнику питания увеличивается ее выдержка времени. Так как при этом увеличивается и величина тока КЗ, объем повреждения возрастает.

МТЗ могут выполняться с выдержками времени, не зависящими от тока в защищаемом участке (рис.7.3, кривая 1). Такие защиты при повреждении в любой точке защищаемого участка действуют с постоянной не зависимой от тока выдержкой времени. В таких МТЗ выдержка времени создается реле времени, а защиту называют МТЗ с независимой характеристикой времени срабатывания.

МТЗ могут выполняться с выдержками времени, зависящими от тока в защищаемом участке (рис.7.3, кривая 2). При этом время срабатывания МТЗ не остается постоянным при изменении в ней тока. По мере увеличения тока время срабатывания МТЗ уменьшается. Такой характер изменения выдержек времени имеют МТЗ с индукционными реле тока, с плавкими предохранителями или с цифровыми реле.

Для быстрейшего отключения КЗ и уменьшения объема повреждения, токовая защита выполняется ступенчатой: кроме МТЗ применяется и токовая отсечка.

Релейная защита линий 6-35 кВ выполняется ступенчатыми токовыми защитами. Первая ступень — токовая отсечка без выдержки времени, вторая ступень — токовая отсечка с небольшим замедлением и третья самая чувствительная ступень – максимальная токовая защита с выдержкой времени. На коротких линиях выполнить трехступенчатую защиту часто бывает невозможно по условию недостаточной чувствительности первой или второй ступеней. Тогда применяют либо две ступени – отсечку без выдержки времени и МТЗ, либо одну ступень – только МТЗ. Таким образом, МТЗ является обязательной и основной защитой на всех линиях напряжением до 35 кВ.

Читайте так же:
Переплетный станок своими руками

Задачей МТЗ является не только защитить свою линию, но и обеспечить дальнее резервирование в случае отказа защиты или выключателя при повреждениях на нижестоящих (предыдущих) линиях.

Максимальная токовая защита

Согласно требованиям нормативных документов, все конечные потребители должны подключаться к линии электропитания посредством отдельного силового выключателя (проще говоря, автомата). В случаях, когда конкретная линия функционирует в нормальном токовом режиме (то есть нагрузка не превышает заданной величины), причин для срабатывания её защиты не существует.

Автомат защита по току

Автомат защита по току

Вследствие этого устройство ТЗ продолжает работать в режиме сканирования линии на предмет возможных нарушений и отклонений (короткого замыкания в цепи, например).

Таким образом, максимальная токовая защита представляет собой особый механизм, обеспечивающий отключение той или иной цепи электропитания при увеличении однофазного тока сверх определенного номинала.

Условия срабатывания

Причин для срабатывания автоматического выключателя (или максимальной защиты, что, в принципе, одно и тоже) существует множество. Однако в реальных условиях эксплуатации особо выделяются следующие ситуации:

  • Величина нагрузки по причине возникновения короткого замыкания резко возрастает и начинает заметно превышать предельно допустимое значение. В результате КЗ или перегрузки в цепи начинают течь токи, способные нанести вред, как самой линии, так и подключённому к ней оборудованию. Максимальная токовая защита в этом случае должна срабатывать предельно быстро и надёжно;
  • К линии подключаются дополнительные потребители, в результате чего возникает перегрузка по питающему току. Вследствие этого величина последнего заметно превышает допустимое значение (уставку), что приводит к нарушению установившегося ранее баланса. Прямым следствием этого может стать нагрев токоведущих проводников и элементов рабочего оборудования. В подобной ситуации целесообразнее будет настроить срабатывание токовой защиты с небольшой задержкой во времени в расчёте на то, что нарушившие баланс нагрузки могут отключиться самостоятельно;
  • Параметры тока в результате нарушения характера нагрузки резко поменяли свои текущие значения (наблюдался резкий скачок по фазе, например).

Дополнительная информация. Последнее явление чаще всего наблюдается при изменении реактивности нагрузки вследствие отклонения индуктивных или емкостных характеристик от оптимального значения.

Для того чтобы учесть все возможные варианты срабатывания защиты по току, были разработаны подходящие для каждого случая образцы устройств.

Виды приборов токовой защиты

В соответствии с обозначенными ранее видами возможных угроз, приводящих к нарушению нормальной работы линии, различают следующие виды устройств токовой защиты:

  • Приборы, срабатывающие по принципу отсечки тока;
  • Устройства, в которых используется так называемая «максимальная» защита;
  • Защитные системы, работающие по дифференциально-фазовому принципу.

Схема ТЗ

Особенности состава и устройство каждой из перечисленных разновидностей защитного оборудования зависят от тех условий, в которых осуществляется их эксплуатация (отдельный бытовой автомат или линейные сети). При их включении в трёхфазные цепи необходима предварительная подготовка специального измерительного оборудования, состоящего из следующих устройств и приборов:

  • Измерительный трансформатор (ТТ), посредством которого осуществляется преобразование первичного токового сигнала во вторичный (с учётом метрологической погрешности, выражаемой в процентах);
  • Специальное токовое реле, настроенное на фиксированное значение тока срабатывания;
  • Электронная схема, обеспечивающая передачу полученного с ТТ тока к отключающему линию реле (последнее должно происходить с минимально возможными потерями).

После того, как измерительная система собрана и включена в схему, можно сказать, что данная цепь надёжно защищена от любых аварийных ситуаций. Далее все перечисленные ранее системы токовой защиты будут рассмотрены более детально.

Что значит токовая отсечка (ТО)

Под током отсечки одиночного автоматического выключателя понимается такое его значение в короткозамкнутой линии (в тысячах Ампер), при котором данное защитное устройство ещё сохраняет свою работоспособность. Таким образом, с увеличением этого показателя надёжность защитного автомата (точнее, его запас по диапазону реагирования на «перегруз») также возрастает.

Читайте так же:
Устройство фрезерного станка по дереву

Основное назначение этого устройства состоит в максимально быстрой реакции на возникшее в линии замыкание и в немедленном её отключении от цепей питания.

Обратите внимание! Для рядовых бытовых автоматов отсечка по току (её иногда называют номинальной отключающей способностью) обычно не превышает 4,5-10,0 кА.

Отсечка по току в автомате

Отсечка по току в автомате

В комплект устройства токовой защиты, установленного в трёхфазной цепи, входят:

  • Измерительный орган, состоящий из токового реле с уставленным на минимальное значение чувствительным (обычно тепловым) элементом, который срабатывает при замыкании нагрузочной линии на защищаемом объекте;
  • Промежуточное реле, на исполнительную обмотку которого поступает напряжение с измерительного реле. Через его замкнутый контакт потенциал подаётся на соленоид, отключающий цепи трёхфазного питания.

Как правило, такой двухступенчатой схемы вполне достаточно для надёжного срабатывания системы защиты линейных цепей. Иногда в состав оборудования токовой отсечки вводится специальная схема, включаемая между двумя релейными элементами и обеспечивающая задержку по времени срабатывания последнего из них.

Один из важнейших показателей защитных устройств – коэффициент чувствительности комплекта оборудования, определяемый как отношение токов трёхфазного замыкания к их номинальному значению. Для большинства действующих линий питания этот коэффициент выбирается порядка 1,2 или чуть более.

Принцип действия и состав максимальной защиты

Принцип действия максимальной токовой защиты (МТЗ) в релейных линиях состоит в следующем:

  • При превышении током заданной величины уставки в линейной цепи инициируется сигнал, обеспечивающий срабатывание реле временной задержки;
  • После замыкания его контактов действующее напряжение поступает на промежуточное реле, практически мгновенно отключающее схему от линии питания.

Дополнительная информация. Существуют зависимые и независимые зашиты МТЗ. У первых промежуток времени задается величиной уставки, выставленной на реле, а у вторых – он определяется величиной тока срабатывания.

Считается, что зависимые защитные схемы легче согласуются с другими элементами релейных цепей. Помимо этого, с их помощью удаётся более эффективно бороться с ложными срабатываниями аппаратуры, функционирующей в нормальном режиме.

В соответствии с рассмотренным выше принципом, в состав защиты (МТЗ) должны входить те же приборы и устройства, что устанавливаются в аппаратуре обычной токовой отсечки. При этом в схему обязательно включается релейный элемент, обеспечивающий некоторую задержку по времени срабатывания отключающего реле.

Схема МТЗ

Его необходимость объясняется требованиями соблюдения принципа селективности, предполагающего наличие нескольких ступеней отключения в релейных цепях.

Коэффициент чувствительности устройств максимальной защиты, вводимый точно таким же образом, как и для токовой отсечки, обычно выбирается ≥1,5 для удалённых зон и равным или более 1,2 для местных цепей.

Обратите внимание! К классу селективных устройств относятся и приборы защитного отключения, которые в отличие от всех рассмотренных ранее изделий настраиваются на токи утечки.

В заключительной части обзора различных вариантов защит нужно отметить, что в настоящее время для реализации их функций используются современные цифровые системы (терминалы) как российского, так и зарубежного производства. Все расчёты и оценки уставок, задержек и параметров срабатывания для цифровых систем МТЗ и ТО ведутся точно таким же образом, как это делалось для релейных элементов.

Цифровые терминалы относятся к категории многофункциональных защитных систем, рассчитанных на работу в автоматическом режиме и имеющих расширенные функциональные возможности. С их помощью разработчики токовых защит могут выбирать любые подходящие для данной цепи параметры из ряда, предлагаемого изготовителем.

Видео

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector