Содержание
При коротком замыкании ток в линии увеличивается. Этот признак используется для выполнения токовых защит. Максимальная токовая защита (МТЗ) приходит в действие при увеличении тока в фазах линии сверх определенного значения.
Токовые защиты подразделяются на МТЗ, в которых для обеспечения селективности используется выдержка времени, и токовые отсечки, где селективность достигается выбором тока срабатывания. Таким образом, главное отличие между разными типами токовых защит в способе обеспечения селективности.
Рис. 4.1.1
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.
Схемы защиты МТЗ
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.
Двухфазные схемы защиты МТЗ на постоянном оперативном токе
В тех случаях, когда МТЗ должна реагировать только при междуфазных КЗ, применяются двухфазные схемы с двумя или одним реле, как более дешевые.
Двухрелейная схема
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
Схема реагирует на все случаи междуфазных КЗ.
Достоинства
Только одно токовое реле.
Недостатки
- Меньшая чувствительность по сравнению с 2 – релейной схемой при КЗ между фазами АВ и ВС.
- Недействие защиты при одном из трех возможных случаев 2 – фазных КЗ за трансформатором с соединением обмоток Y/–11 гр.
- 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.
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:
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 Iвоз 
Рис. 4.2.8
2. Линии, питающие потребителя: Iн.макс=I1+I2.
Рис. 4.2.9
Чувствительность защиты МТЗ
Ток срабатывания защиты Iс.з проверяется по условию чувствительности защиты.
Рис. 4.2.10
Значение kч для различных типов защит нормируется. В основной зоне kч как правило равен 1,5; в зоне резервирования допускается 1,2.
Выдержка времени защиты МТЗ
Для обеспечения селективности выдержки времени МТЗ выбираются по ступенчатому принципу (см. рис. 4.2.1). Разница между временем действия защит двух смежных участков называется ступенью времени (ступенью селективности):
t=t2–t1. (4.7)
Ступень времени t должна быть такой, чтобы при КЗ на линии w2, МТЗ II (см. рис. 4.2.1) не успевала сработать.
Определение ступени селективности времени
При КЗ в точке К защита I работает в течение времени
tзI=tввI+tпI+tвI, (4.8)
где tввI – выдержка времени защиты I;
tпI – погрешность в сторону замедления реле времени защиты I;
tвI – время отключения выключателя Q1.
Условие несрабатывания защиты II при КЗ на линии w2
tввII>tввI+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 времени действия защит МТЗ
Для МТЗ с независимой выдержкой времени выдержка времени защит вычисляется по формуле (4.12), расчет начинается от МТЗ, установленных у потребителей электроэнергии (см. рис. 4.2.11):
tвв(n)= tвв(n–1)+ t. (4.12)
Рис. 4.2.11
максимальная токовая защита — МТЗ [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] максимальная токовая защита Защита, предназначенная срабатывать, когда ток превышает заранее установленное значение. [Разработка типовых структурных схем микропроцессорных устройств РЗА… … Справочник технического переводчика
максимальная токовая защита — maksimaliosios srovės apsauga statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. overcurrent protection vok. Überstromschutz, m rus. защита от сверхтока, f; максимальная токовая защита, f pranc. protection à maximum de courant, f; protection… … Automatikos terminų žodynas
максимальная токовая защита с пуском по напряжению — — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] Максимальная токовая защита с пуском от реле минимального напряжения Максимальная токовая защита реагирует на увеличение тока в защищаемом элементе сети. Она применяется для защиты… … Справочник технического переводчика
максимальная токовая защита обратной последовательности (КОД ANSI — 46) — максимальная токовая защита обратной последовательности Защита от небаланса фазных токов или обрыва фаз Код ANSI 46 [Источник] максимальная защита обратной последовательности Защита от небаланса фазных токов [Техническая коллекция Schne >Справочник технического переводчика
максимальная токовая защита с задержкой срабатывания — [Интент] Тематики релейная защита EN time overcurrent protection … Справочник технического переводчика
максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени — [Интент] Тематики релейная защита EN definite time overcurrent protection … Справочник технического переводчика
максимальная токовая защита с независимой задержкой срабатывания — МТЗ с независимой задержкой срабатывания [Интент] Тематики релейная защита Синонимы МТЗ с независимой задержкой срабатывания EN definite time overcurrent protectionDTOCDTOC protection … Справочник технического переводчика
максимальная токовая защита с обратнозависимой задержкой срабатывания — МТЗ с обратнозависимой задержкой срабатывания [Интент] Тематики релейная защита Синонимы МТЗ с обратнозависимой задержкой срабатывания EN >Справочник технического переводчика
максимальная токовая защита без ограничения — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва] Тематики электротехника, основные понятия EN unrestricted protection … Справочник технического переводчика
максимальная токовая защита от замыкании на землю — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва] Тематики электротехника, основные понятия EN ground overcurrent protectionground overcurrent fault protection … Справочник технического переводчика
МТЗ (расшифровка – максимальная токовая защита) – распространенная техника предохранения электросетей от последствий краткосрочных перегрузок и замыканий. Она может быть задействована в разветвленных сетях, асинхронных двигателях. Электрику нужно знать особенности механизма и его отличия от других предохранительных методов.
Принцип действия
МТЗ – это разновидность защитного механизма электросети с использованием реле, применяемая при угрозе короткого замыкания на некотором отрезке электроцепи.
Принцип действия максимальной токовой защиты достаточно схож с таковым у механизма отсечки. Если при использовании последней ток вырубается сразу же, то при применении МТЗ выключение происходит по истечении некоторого временного отрезка. Он называется выдержкой времени. То, какое значение он примет, определяется близостью места, где происходит инцидент, к поставщику питания. Чем дальше располагается отрезок, тем меньше число. Значение, на которое показатель близлежащего участка отличается от такового для удаленного (ступень селективности), описывает период, по истечении которого защита включается на ближнем участке (отключая и дальний), если она не активизировалась на дальнем, на котором случился инцидент КЗ.
Важно! Показатель ступени надо делать небольшим, чтобы система успела включиться до причинения инцидентом серьезных повреждений электросети.
Отличия от токовой отсечки
В МТЗ используются реле времени, позволяющие игнорировать скачки напряжения, что невозможно при отсечке (которая срабатывает не только при эпизоде короткого замыкания, но и при повышении тока любой другой природы и продолжительности). Кроме того, использование механизма отсечки требует задействования оператора для возобновления нормального функционирования системы. Реле сами приходят в первоначальное состояние, когда причина размыкания будет ликвидирована.
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.
Задание уставок
Защита МТЗ определяется тем, насколько правильно выбрана уставка – величина тока, при достижении которой включается функция. При определении ее значения учитывают назначение сети (например, при самостоятельном запуске электродвигателя после временного выключения питания показатель может превышать номинальный, тогда МТЗ не должна выключать его) и минимальный ток замыкания в ней. При зависимой (полностью или ограниченно) время-токовой характеристике ориентируются на значение, когда реле перегрузки вот-вот сработает, а время задают, ориентируясь на независимую часть.
Важно! Иногда блокировка в защитной системе ставится с ориентацией на напряжение, тогда параметром срабатывания, задаваемым в качестве уставки, становится оно.
Реализация
В основном, систему реализуют с применением устройств, совмещающих функции пуска и задержки времени, либо с помощью сочетания нескольких разных реле, каждое из которых выполняет одну из этих функций. Сейчас все чаще применяются микропроцессоры, реализующие, помимо обозреваемого, еще ряд процессов релейной защиты.
Схемы защиты МТЗ
Применяется несколько вариантов конструкций, различающихся устройством.
Трехфазная схема защиты МТЗ на постоянном оперативном токе
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.
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.
Чувствительность защиты МТЗ
Значение коэффициента, вариабельно в зависимости от вида защиты. В главной зоне коэффициент обычно равен 1,5, в резервной – его часто берут равным 1,2.
Выдержка времени защиты МТЗ
Для ее нахождения проводится следующий расчет. Узнается время работы первой из защит при замыкании:
где:
- Т1 – искомое время,
- tп1 – погрешность выдержки,
- to1 – время вырубания выключателя,
- tв1 – выдержка для этого реле.
Вторая защита не сработает при условии, что время выдержки для нее будет больше Т1, т.е. tв2>T1.
где:
- tп2 – погрешность второго реле,
- tз – запасное время.
Таким образом, ступень будет равна Т=tв2-tв1=tп1+tо1+tп2+tз (для независимой время-токовой характеристики).
Выбор времени действия защит МТЗ
Используется формула:
На картинке выше разница между временем t2 и t1, t3 и t2 и любыми другими соседними идентична.
Примеры и описание схем МТЗ
Для защиты разных компонентов сетей с питанием, поступающим с одной стороны, используются схемы различных типов.
Однорелейная 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
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.
