Выбор тока срабатывания МТЗ

ТОКОВЫЕ ЗАЩИТЫ

Токовые защиты приходят в действие при увеличении величины тока в фазах сверх заданной величины уставки I_с.р.. Защита строится на максимальных токовых реле.

Токовые защиты делятся на максимальные токовые защиты (МТЗ) и токовые отсечки (ТО). Они различаются по способу обеспечения селектив-ности. Селективность действия МТЗ обеспечивается за счет выдержки времени. Селективность действия ТО – за счет тока срабатывания.

Максимальная токовая защита

Максимальная токовая защита является основной защитой для сетей с односторонним питанием. В других случаях МТЗ используется как резервная защита.

Рис. 3.6

Защита устанавливается со стороны источника питания на головном выключателе каждой линии (рис. 3.6). При коротком замыкании должны запуститься защиты 1 и 2. Однако сработать должна только защита 2. В МТЗ это обеспечивается нарастанием выдержки времени действия РЗ к источнику питания (ступенчатый выбор выдержек времени).

Схема МТЗ в двухфазном двухрелейном исполнении на постоянном оперативном токе с независимой выдержкой времени показана на рис. 3.7:
KA – максимальные реле тока РТ-40, KT – реле времени, KL – промежуточное реле, KH – указательное реле, Q – блок-контакт выключателя, YAT – катушка привода отключения выключателя. Положение контактов на схеме соответству-ет отключенному обесточенному состоянию.

Рис. 3.7

Классификация МТЗ:

· по схемам включения т.т. и реле;

· по принципу воздействия на выключатель (прямого или косвенного);

· по виду оперативного тока;

· по виду используемой характеристики выдержки времени (зависимая - t_с.з = f(I_р) или независимая - t_с.з = const);

· по элементной базе.

На выбор исполнения МТЗ оказывают влияние:

· вид защищаемой электроустановки и режим ее работы;

· класс напряжения и схема сети;

· типы и характеристики РЗ в зоне совместного действия РЗ;

· вид оперативного тока и тип привода выключателя под защитой.

Выбор тока срабатывания МТЗ

Защита должна быть надежно отстроена от токов нормального режима с учетом возможных утяжеленных режимов сети кратковременных толчков нагрузки (пуск, самозапуск электродвигателей). Для этого необходимо соблюсти следующие условия:

а) токовые реле не должны приходить в действие при наибольшем рабочем токе нагрузки I_раб.max:

б) токовые реле МТЗ 1 (рис. 3.8), сработавшие при внешнем КЗ, должны надежно возвращаться в исходное положение после селективного отключения КЗ защитой 2 и снижении тока до максимального тока оставшейся нагрузки с учетом возможного самозапуска двигательной нагрузки и других толчков тока
после устранения КЗ – условие (3.3).

,			(3.3)
где Iвоз	–	ток возврата МТЗ;
	–	коэффициент самозапуска – определяется характером нагрузки ( ).

Рис. 3.8

Формула (3.3) позволяет перейти к формуле (3.4):

			(3.4)
где	–	коэффициент запаса (или  - коэффициент надежности), который зависит от используемых в МТЗ реле. Равен 1,2 для реле РТ-40 и РТ-80, 1,1 – для цифровых реле;
	–	коэффициент возврата максимальных токовых реле. Равен 0,85 для реле РТ-40, 0,8 – для реле РТ-80, 0,96 – для цифровых реле.

В формулах (3.2) – (3.4) максимальный рабочий ток присоединения I_раб.max определяется с учётом допустимой перегрузки.

Для пояснения вывода формулы (3.4) на рис. 3.9 показана зависимость тока через присоединение 1 (рис. 3.8) от времени для расчётной ситуации по условию б).

Рис. 3.9

в) для селективного действия двух последовательных защит (МТЗ 1 и 2 на рис. 3.8) их необходимо согласовать по току срабатывания :

,			(3.5)
где	–	коэффициент надежности согласования. При согласовании реле РТ-40 с РТ-40 равен 1,25, РТ-40 или РТ-80 с РТ-80 равен 1,3;
	–	ток, учитывающий увеличение тока  по сравнению с .

Из условий а), б), в) выбирается наибольшее значение тока срабатывания защиты . Получившийся ток срабатывания защиты  – это минимально необходимый ток срабатывания для недопущения ложных срабатываний МТЗ.

Ток срабатывания реле находится по формуле

,			(3.6)
где	–	коэффициент схемы. Он учитывает несоответствие вторичных токов т.т и токов в реле и определяется схемой соединения т.т и реле.

Рассчитанный ток срабатывания должен быть проверен по условию чувствительности защиты к минимальным токам КЗ – двухфазным КЗ в конце и основной и резервной зоны защиты. Если в зоне защиты есть трансформатор с соединением обмоток D/Y₀, Y/Y₀, то защита проверяется на чувствительность и к однофазным КЗ за трансформатором. Коэффициент чувствительности равен (по вторичной и по первичной стороне т.т соответственно)

,			(3.7)
где	–	минимальное значение тока двухфазного или однофазного КЗ при повреждении в конце зоны защиты. Определяется с учётом искажения токораспределения силовым трансформатором со схемой соединения Y/D, D/Y, D/Y0, Y/Y0 (табл. 3.1), пример расчёта приведён на с. 39;
	–	ток минимального повреждения в реле. Определяется величиной , коэффициентом трансформации т.т и схемой соединения т.т и реле.

Согласно ПУЭ, для учета реальных токов КЗ, которые всегда меньше расчетных, в основной зоне МТЗ , в резервной - .

Если чувствительности защиты недостаточно, то необходимо:

· уменьшить ток срабатывания путём: более точного определения токов самозапуска; снижения токов самозапуска отключением части неответственных двигателей; отказом от согласования по току с частью предыдущих защит; замены схемы соединения т.т. и реле; перехода на микропроцессорную элементную базу.

· перейти к другим, более чувствительным схемам МТЗ;

· заменить МТЗ на другую, более чувствительную защиту;

· сократить зону действия защиты (установка на линии дополнительных секционирующих выключателей с МТЗ).

Описания электромеханических реле РТ-40 и РТ-80 приведены на с. 20.

Пример расчёта тока срабатывания МТЗ показан на с. 32 и на с. 38.

Таблица 3.1. Искажение токораспределения силовым трансформатором
Распределение токов в обмотках трансформатора при несимметричном КЗ на стороне низкого напряжения трансформатора	Токи в фазах на стороне высокого напряжения трансформатора

Таблица 3.2. Максимальные реле тока серии РТ – 40

Коэффициент возврата реле РТ–40 не менее 0,85. Все реле имеют один замыкающий и один размыкающий контакты.

Таблица 3.3. Максимальные реле тока серии РТ – 80

Коэффициент возврата индукционного элемента – не менее 0,8. Потребляемая мощность – около 10 ВА при токе, равном току срабатывания индукционного элемента.

Реле типов РТ-83, РТ-84, РТ-86 применяются в тех случаях, когда требуется сигнализация о перегрузках.

Реле типов РТ-81, РТ-82 имеют один главный замыкающий контакт, действующий мгновенно при токах короткого замыкания и с выдержкой времени при перегрузках в защищаемых электроустановках. Перестановкой деталей замыкающий контакт превращается в размыкающий контакт.

Реле типов РТ-83, РТ-84 имеют один главный замыкающий контакт, действующий мгновенно при токах короткого замыкания, и один замыкающий сигнальный контакт, работающий с выдержкой времени при перегрузках.

Реле типов РТ-85, РТ-86, предназначенные для работы на оперативном переменном токе, имеют усиленные замыкающий и размыкающий контакты с общей точкой, причем реле типа РТ-86, кроме главных контактов, имеют замыкающий сигнальный контакт, аналогично реле типа РТ-84.