06. Основы релейной защиты. Основы релейной защиты

• Название: Основы релейной защиты
• Дата: 15.10.2018
• Размер: 1.01 Mb.
• Имя файла: 06. Основы релейной защиты.doc
• Тип: Документы; #53467
• страница: 3 из 6

Максимальные токовые защиты

Принцип действия основан на то, что при возникновении КЗ ток увеличивается и начинает превышать ток нагрузочного режима. Селективность действия при этом достигается выбором выдержек времени.

В пределах каждого элемента МТЗ устанавливается как можно ближе к источнику питания.

Схемы МТЗ классифицируются по ряду признаков:

1. 
   способу питания оперативных цепей (МТЗ на постоянном или переменном токе);
   
2. 
   способу воздействия на привод выключателя – прямого или косвенного действия;
   
3. 
   характеру зависимости выдержки времени от тока – защиты с независимой и зависимой выдержкой времени;
   
4. 
   способу соединения обмоток ТА и обмоток реле;
   
5. 
   назначению – защиты от КЗ и защиты от перегрузок током.
   

В качестве пусковых органов (ПО) МТЗ используют токовые реле.

Расчёт параметров МТЗ

Для того чтобы защита работала при КЗ и не работала в нормальных режимах необходимо определять ток срабатывания защиты - .

- это наименьший первичный ток, необходимый для действия ПО защиты. При этом необходимо обеспечить несрабатывание МТЗ при максимальных токах () и пусковых токов () нагрузки. Для этого необходимо выполнение следующих условий:

1. 
   - пусковые органы защит не должны приходить в действие при максимальном рабочем токе нагрузки;
   
2. 
   Пусковые органы защиты, пришедшие в действие при внешнем КЗ, должны вернуться в исходное состояние после его отключения и снижения до . Для выполнения этого условия ток возврата защиты (это наибольший первичный ток, при котором ПО возвращаются в исходное состояние) должен удовлетворять требованию , где - коэффициент самозапуска двигательной нагрузки, учитывает возрастание тока при самозапуске двигателей, которые тормозятся при снижении напряжения при внешних коротких замыканиях, .
   

Токи и связаны коэффициентом возврата :

, (3)

где , для МТЗ .

Следовательно, при выполнении условия 2 всегда выполняется условие 1, поэтому выражение для определения можно получить следующим образом:

, (4)

где - коэффициент надёжности, учитывает погрешность в определении , .

. (5)

Зная величину , можно определить - ток срабатывания реле, как ток , пересчитанный на вторичную обмотку ТА , где - коэффициент схемы, зависящий от схемы соединения ТА и обмоток реле и равный отношению тока в реле ко вторичному току ТА; - коэффициент трансформации ТА. По рассчитанному значению определяют - ток уставки. Участи токовых реле регулируется плавно (реле РТ-40), у других - ступенчато (реле РТ-80), при этом округление до производится в большую сторону.

Схемы МТЗ

Рассмотрим работу максимальной токовой защиты построенной по трёхфазной, трёхлинейной схеме, с независимой выдержкой времени на постоянном оперативном токе (рис. 5).

а)	б)

Рис. 5. Схема МТЗ на постоянном оперативном токе:

а – цепь переменного тока; б – цепи постоянного тока.
При появлении КЗ, например трёхфазного тока, ток в реле КА1, КА2, КА3 и они срабатывают, при этом их контакты замыкаются. По обмотке реле времени (КТ) протекает ток и, с установленным на нём , замыкается контакт КТ, который обеспечивает питание на катушку указательного реле (КН) и промежуточного (KL). Контакты реле KL, замыкая свои контакты в цепи катушки отключения (УАТ) выключателя, что приводит к отключению силового выключателя Q.

Сигнальное реле КН своими контактами сигнализирует о срабатывании защиты.

МТЗ с независимой характеристикой времени срабатывания

Выполняется на базе реле РТ-40 ( регулируется плавно и время замыкания не зависит от величины тока).

Селективность действия данного вида МТЗ достигается выбором выдержек времени, при этом , где - выдержка времени защиты, установленной ближе к источнику питания.

- ступень селективности, её величина должна быть такой, чтобы при КЗ на Л2 (см. рис. 6)защита 1 не успевала сработать. Для этого

, (6)

где - погрешность защит, учитывающие самые худшие сочетания (для защиты 2 это погрешность в сторону увеличения времени, а для защиты 1 – в сторону уменьшения); - время отключения выключателя второй линии.

Рис. 6. Согласование времени МТЗ линий Л1 и Л2.
Величина  с для МТЗ с независимой выдержки характеристикой времени срабатывания.

МТЗ с зависимой характеристикой времени срабатывания

Данный тип РЗ выполняется на базе РТ-80 ( регулируется ступенчато и время замыкания контактов зависит от величины протекающего по реле тока).

Чем больше ток, тем быстрее срабатывает реле. Для расчёта времени действия защиты 1 (см. рис. 7) на границе зоны действия (точка К1) необходимо знать время действия защиты 2 при КЗ в точке К1, т.е. , тогда . Это соотношение выполняется во всём интервале действия РЗ2, когда РЗ1 выступает в роли резервной.

Рис. 7. Согласование МТЗ с зависимой выдержкой времени.
Определение производится по расчётным кривым для реле РТ-80.

Время действия защиты 2 должно быть большим времени действия защиты 2 на том участке сети, где возможна их совместная работа (на рис. 7 это линия 2).

Достоинством данного вида МТЗ является то, что большее значение отключается с меньшей выдержкой времени, такая ситуация характерна для головных участков сети с односторонним питанием.

Недостаток заключается в том, что реле РТ-80 более сложны конструктивно и более дорогостоящие по сравнению с реле РТ-40.

МТЗ с блокировкой по минимальному напряжению

В том случае, когда отличается от незначительно, имеет низкое значение. В таком случае используют МТЗ с блокировкой по минимальному напряжению.

Ток срабатывания защиты определяется по току номинального рабочего режима без учёта перегрузки:

. (7)

Условия выбора напряжения срабатывания:

1. 
   недействие при допустимых посадках напряжения
   

, (8)

где ; .

2. 
   обеспечение самозапуска асинхронных двигателей, которые тормозились при снижении напряжения, под действием внешнего тока КЗ
   

. (9)
Критерием выбора величины , рассчитанной по условиям (8) и (9), является её наименьшее значение.

Коэффициент чувствительности по напряжению определяется из соотношения:

. (10)

Защита считается пригодной в том случае, если .

Направленные МТЗ

В сетях с двухсторонним питанием с помощью обычных МТЗ не удаётся обеспечить селективность защит, т.к. в одном случае (замыкание в точке К1, см. рис. 8) требуется выполнение неравенства , а в другом случае (замыкание в точке К2), наоборот, .

Рис. 8. Принцип действия направленной МТЗ.
При коротком замыкании точка КЗ делит схему на две части. Следовательно, потоки мощности короткого замыкания от источников, и проходящие через соответствующие последовательности цепи защит, будут встречно направлены. Отличить место возникновения КЗ можно, если контролировать направление мощности КЗ (), такую функцию реализует реле направления мощности. Время действия должно согласовываться между собой у защит, работающих от тока КЗ одного источника, и увеличение времени происходит по мере приближения от потребителя к тому источнику, от которого работает данная защита. График согласования приведён на рисунке 9.

Рис. 9. График согласования защит.
Согласно временной диаграмме (рис. 9) между собой согласуются защиты 1, 3, 5 и 2, 4, 6: ; ; ; .

Величина определяется, как для обычных МТЗ

. (11)

Правила определения коэффициента чувствительности остаются прежними.

Принцип работы реле направления мощности

Принципиальная схема реле направления мощности представлена на рис. 10. Работу реле рассмотрим на основе векторной диаграммы (рис. 11).

Рис. 10. Индукционное реле направления мощности.

Рис. 11. Векторная диаграмма реле направления мощности.
Построение диаграммы начинают с вектора напряжения реле () и тока реле , угол между ними зависит от параметров сети.

Ток, протекающий через катушку напряжения (), обозначают через . Угол между и , обозначенный как , является внутренним углом реле (зависит от параметров реле).

Т.к. вектора и , а также и , совпадающие по направлению, то электродинамический момент () определяется по выражению:

, (12)

где .

Величина , если . И , если .

Максимальное значение соответствует значению, при . Угол - угол максимальной чувствительности. Наличие данного угла обусловлено следующей причиной: при КЗ угол между и должен быть как можно ближе к .

Недостаток направленных защит. Если КЗ возникает в месте установки МТЗ направленного действия, то , поскольку . Реле направления мощности в данном случае не работает.