Максимальная токовая защита с независимыми и ограниченно зависимыми характеристиками времени

Максимальная токовая защита (МТЗ) является третьей ступенью трехступенчатой токовой защиты, первой и второй ступенью которой являются токовые отсечки. Максимальная токовая защита реагирует на увеличение тока не только при коротких замыканиях, но и при перегрузках. Она и является основным видом защиты для сетей с односторонним питанием. Максимальная токовая защита устанавливается в начале каждой линии со стороны источника питания (рис. 8.9) и отключает линию в случае повреждения.

Максимальная токовая защита может выполняться с независимой или с ограниченно зависимой выдержкой времени ее срабатывания. На рис. 8.9 показаны максимальные токовые защиты с независимыми выдержками времени.

Селективность действия максимальных токовых защит нескольких последовательно включенных участков обеспечивается с помощью выдержек времени, нарастающих от потребителя к источнику питания (см. рис. 8.9).

Например, при КЗ в точке К3 (см. рис. 8.9) сработают токовые реле защит А2 и АЗ, однако сработать должна только защита АЗ. При КЗ в точке К2 сработают токовые реле защит А1 и А2, однако сработать должна только защита А2. Такая селективность достигается специальным выбором уставок реле времени каждой из защит Al, А2 и АЗ по ступенчатому принципу. Защита АЗ имеет наименьшую выдержку времени ?д3 защита А2 - более длительную защита А1 — наибольшую tl". Выдержка времени определяется с помощью реле времени и не зависит от величины тока КЗ. Поэтому такая защита называется защитой с независимой выдержкой времени. Как следует из рис. 8.9, для третьей ступени защит Al, А2 и АЗ справедливо соотношение

где At — ступень селективности, значение которой обычно принимается равной 0,5 с.

Максимальные токовые защиты с независимыми выдержками времени

Рис. 8.9. Максимальные токовые защиты с независимыми выдержками времени

Ток срабатывания /срз максимальной токовой защиты должен быть больше максимального рабочего тока защищаемой линии:/,рз > /раб тах. Кроме того, токовое реле МТЗ, сработавшее при внешнем КЗ, должно надежно возвращаться в исходное положение после селективного отключения КЗ и снижения тока до максимального значения тока оставшейся нагрузки с учетом возможного самозапуска двигательной нагрузки после ликвидации КЗ и восстановления напряжения (см. замечание 8.1):

где /в — ток возврата МТЗ; kC3 коэффициент самозапуска, определяемый характером нагрузки; /рабтах — ток оставшейся нагрузки.

Неравенство (8.9) преобразуют в равенство, введя в него коэффициент отстройки kmc (коэффициент надежности или коэффициент запаса):

Найдем коэффициент возврата kB реле:

С учетом равенств (8.10) и (8.11) определим значение тока срабатывания защиты:

Коэффициент чувствительности МТЗ определяют по формуле

где /?'/п — минимальный ток /и-фазного КЗ в конце защищаемой зоны. Так, например, для защиты А1 расчетные точки КЗ принимаются на шинах подстанций Б и В. Защита А1 для участка АБ будет основной (k4 > 1,5), а для участка БВ — резервной ч >1,2).

Следует отметить, что изменения сопротивления энергосистемы существенно влияют на длину защищаемой зоны. Достоинство МТЗ с независимой характеристикой выдержки времени — ее простота, недостаток - большие выдержки времени, увеличивающиеся по мере приближения к источнику питания. Лучше работают МТЗ с зависимой или ограниченно зависимой характеристикой выдержки времени. Оба вида защит выполняются при помощи токовых реле, работающих с выдержкой времени, зависящей от значения тока.

Для выполнения защиты с ограниченно зависимой характеристикой выдержки времени t = f(T) используют реле серий РТ-80 и РТ-90. Временные характеристики (зависимости выдержек времени от кратности тока, протекающего по обмотке реле, для реле РТ-81/1 приведены на рис. 8.10 [16]. Выдержки времени на этих характеристиках (уставки реле) указаны в их независимой части при кратности тока, равной 10. Например, для РТ-81/1 уставки составляют 0,5; 1; 2; 3 и 4 с. На рис. 8.10 сплошными линиями показаны только две зависимости: для минимальной уставки ty min = 0,5 с и для максимальной уставки ?у max = 4 с. На рис. 8.10 обозначены: /Р — ток, протекающий через обмотку реле; /ср р — ток срабатывания реле, т.е. по оси абсцисс откладываются кратности тока.

На практике бывает необходимо установить на реле выдержку времени (уставку) ty, которая отличается от указанных на реле уставок, например ty - 1,5 с, и построить временную характеристику для этой уставки.

Конструкция реле серии РТ-80 выполнена так, что при любой кратности тока справедливо следующее соотношение (см. рис. 8.10) [16, 17]:

Здесь A = t -t . ;В = t -t . ;Б = Г,= t —t.,: t,, — выдержка вре-

мени, которую необходимо установить на реле; tx — время срабатывания реле для заданной выдержки времени fv при заданной кратности, которой соответствуют уставки времени tx и t2.

Зависимости выдержек времени от кратности тока, протекающего по обмотке реле РТ-81/1

Рис. 8.10. Зависимости выдержек времени от кратности тока, протекающего по обмотке реле РТ-81/1

Подставив значения для выражений А, Б, В и Г в уравнение (8.14), получим

Из выражения (8.15) можно найти выдержку времени tx. для любой кратности тока:

Покажем, как определяется выдержка времени tx в интегрированном пакете MathCad (рис. 8.11). Пусть нам задана матрица Tz, в первом столбце которой даны кратности тока, а во втором и третьем столбцах соответственно выдержки времени для уставок 4 и 0,5 с. Используя выражение (8.16) для tx, получим матрицу Т, содержащую кратности тока и соответствующие им выдержки времени tx для заданной уставки L, = 1,5 с. Там же построены характеристики при линейной интерполяции.

На практике встречаются также случаи, когда по условиям селективности задается выдержка времени при известной кратности тока, а требуется построить временную характеристику и определить уставку времени tv. В этом случае сначала следует определить значение ? , используя выражение (8.15):

затем по известному значению ty можно построить временную характеристику, как было описано выше [16].

Подводя итог сказанному, покажем на одном рис. 8.12 временные характеристики трех ступеней одной защиты А1 (рис. 8.12, б) и характеристики трех разных ступеней разных защит Al, А2 и АЗ (рис. 8.12, в).

Из рис. 8.12 следует, что у каждой защиты но мере увеличения номера ступени выдержка времени увеличивается.

Определение выдержек времени tв интегрированном пакете MathCad

Рис. 8.11. Определение выдержек времени tx в интегрированном пакете MathCad

Характеристики трехступенчатых защит

Рис. 8.12. Характеристики трехступенчатых защит

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >