Выбор параметров МТЗ

Основные параметры МТЗ: ток срабатывания и время срабатывания (выдержка времени). Кроме того, защита должна обладать требуемой чувствительностью, оцениваемой коэффициентом чувствительности.

Ток срабатывания МТЗ, т.е. минимальное значение тока в фазах защищаемого элемента, при котором защита действует, выбирают из следующих условий:

-токовые измерительные реле защиты не должны срабатывать в рабочем режиме, в том числе и в режиме длительных допустимых перегрузок,

I_с.з > I_раб_max;

-токовые реле защиты, сработавшие при внешних КЗ, должны возвратиться в исходное состояние после отключения КЗ. Поэтому ток возврата защиты должен быть больше тока нагрузки в переходном режиме после отключения КЗ

I_в.з > . (8.1)

Поясним это на примере защиты сети (см. рис. 6.3), использовав график изменения тока во времени при возникновении КЗ и после его отключения (рис. 8.1).

При КЗ в точке К₁ ток , протекая по всей сети, вызывает срабатывание токовых пусковых органов всех защит. По прошествии времени срабатывания защиты 1 последняя воздействует на выключатель Q1, и он отключает поврежденный участок ВГ (см. рис. 6.3). Ток в неповрежденных участках сети уменьшится до значения I_раб(см. рис. 8.1). Однако некоторое время рабочий ток I^’_раб в переходном режиме после отключения КЗ может быть больше тока I_раб_max вследствие самозапуска подключенных к сети электродвигателей. Последние из-за снижения напряжения во время КЗ тормозятся, а при восстановлении напряжения после отключения КЗ самозапускаются.

За время существования КЗ, защиты 2 и 3 (рис. 6.3), имеющие выдержку времени больше, чем у защиты 1, не успевают срабатывать и после отключения КЗ должны возвратиться в исходное состояние. Однако это произойдет, если выполняется условие (8.1). В противном случае и при условии, что продолжительность самозапуска t_сзп значительно больше ступени выдержки времени Δt, например, защита 2 не возвратится в исходное состояние и неповрежденный участок БВ сети отключится (ложное срабатывание). Выражение (8.1), обеспечивающее селективное действие защиты, считают определяющим при установлении тока срабатывания защиты.

Увеличение тока нагрузки I_раб_max при расчетах в переходном режиме после отключения КЗ учитывается коэффициентом самозапуска К_сзп, зависящим от схемы и параметров сети и состава нагрузки.

Неточность расчетов и погрешности реле учитывают коэффициентом надежности (отстройки) К_н. Таким образом, селективное действие защиты возможно, если

I_в.з К_н К_сзп I_раб_max.

Так как отношение тока срабатывания защиты I_с.з к току возврата I_в.з есть коэффициент возврата К_в = I_в.з / I_с.з, то

I_с.з . (8.2)

Ток срабатывания защиты I_с.з является первичным током, протекающим в фазах защищаемого элемента, при котором защита срабатывает. Для вторичных реле защиты определяют ток срабатывания реле I_с.р с учетом коэффициента трансформации трансформаторов тока и схемы включения трансформатора ТА и реле, характеризующейся коэффициентом схемы в симметричном режиме

I_с.р = I_с.з / . (8.3)

По значению тока I_с.р выбирают уставку тока срабатывания I_у I_с.р, где I_у - фактический ток в соответствии с положением указателя на шкале реле, при котором оно должно срабатывать. В практических расчетах принимают следующие значения коэффициентов, входящих в выражение (8.2): для реле типа РТ-40 и РТ-80 К_н = 1.2, К_в = 0.85; для реле типа РТВ К_н = 1.3, К_в = 0.7. Коэффициент самозапуска для линий напряжением 10 кВ с преобладанием бытовой нагрузки принимают равным К_сзп = 1.2 … 1.3, в остальных случаях К_сзп может быть найден приближенно по различным методикам.

При наличии последовательно включенных защит их согласуют по чувствительности, принимая ток срабатывания каждой последующей защиты , расположенной ближе к источнику питания, больше тока срабатывания предыдущей защиты

, (8.4)

где К_н.с – коэффициент надежности согласования смежных защит по чувствительности (если обе защиты с реле РТ-85 - К_н.с = 1.3; если с реле РТВ - К_н.с = 1.5); и - максимальные рабочие токи в месте установки рассматриваемых защит.

При определении тока срабатывания реле по выражению (8.3) принимают наибольшее значение I_с.з из полученных по выражениям (8.2) и (8.4).

Чувствительность защиты оценивают коэффициентом чувствительности, представляющим собой отношение минимального тока КЗ I_к_min в конце защищаемой зоны к току срабатывания защиты

К_ч = I_к_min / ,

где = I_у / - уточненное (с учетом выбранной уставки) значение тока срабатывания защиты.

Для основной зоны обязательно значение К_ч 1.5, а для зоны резервирования К_ч 1.2. Например, для защиты 2 (см. рис. 6.3) коэффициент чувствительности должен быть К_ч 1.5 при КЗ в точке К₂ и К_ч 1.2 при КЗ в точке К₁.

Выдержки временизащиты.

Ступень времени.

Для обеспечения селективности выдержки времени МТЗ выбираются по ступенчатому принципу (см. рис.6.3). Разница между временем действия МТЗ двух смежных участков (например, А и В на рис. 8.2) называется ступенью времени или ступенью селективности:

Δt = t_A – t_B. (8.5)

Ступень Δt должна быть такой, чтобы при КЗ на каком-нибудь участке сети (например, на W_B) МТЗ соседнего участка (т.е. на W_А) не успевала сработать.

Чтобы МТЗ ЛЭП_А не сработала при КЗ на предыдущем участке, она должна иметь выдержку времени, большую времени отключения на W_B:

где - выдержка времени МТЗ В; - положительная погрешность в сторону замедления реле времени МТЗ В; - время отключения выключателя W_B с момента подачи импульса в катушку отключения до разрыва тока КЗ контактами выключателя.

Приняв запас и учтя, что МТЗ А может из-за погрешности реле времени снизить выдержку времени на величину (отрицательная погрешность), получим

. (8.5 а)

Отсюда минимальная ступень времени

. (8.6)

Согласно выражению (8.6) выбирается ступень для МТЗ с независимой характеристикой. Что касается МТЗ с зависимой характеристикой, выполняемых с помощью индукционных реле, то они могут продолжать работать по инерции после отключения тока КЗ. Поэтому ступень времени у таких МТЗ должна быть увеличена на время инерционной ошибки реле :

. (8.7)

Для применяемых в эксплуатации реле и выключателей ступень времени колеблется у МТЗ с независимой выдержкой времени в пределах 0,35 – 0,6 с, а у МТЗ с зависимой или ограниченно зависимой характеристикой 0,6 – 1 с. При согласовании с быстродействующей РЗ погрешность ее не учитывается ( ), и тогда Δt = 0,35 – 0,4 с.

Выбор времени действия МТЗ. Согласование МТЗ с независимыми характеристиками. Считая, что выдержка времени МТЗ В задана, выдержку времени МТЗ А определяют по выражению

. (8.8)

Согласование МТЗ с зависимыми характеристиками. Выдержки времени МТ3 с зависимой или ограниченно зависимой характеристикой также должны удовлетворять условию (8.8), но, поскольку время действия этих реле зависит от тока, необходимо задавать пределы тока, при которых это условие должно выполняться. Положим, что ЛЭП, показанные на рис. 8.2, а, оборудованы МТ3, имеющей ограниченно зависимую характеристику. Требуется выбрать характеристику МТ3А (рис. 8.2, а) и согласовать ее с характеристикой МТ3В, которая известна. МТ3А должна иметь время на ступень больше МТ3В при всех КЗ в пределах зоны совместного действия МТ3А и МТ3В, т. е. на W_B. Если при КЗ в точке Кl (начало зоны МТ3В)ток КЗ, проходящий через МТ3А и МТ3В, равен , то при всех КЗ за точкой К1, т. е. в зоне работы МТ3В, токи КЗ будут меньше. Следовательно, условие селективности (8.8) должно выполняться при токе и всех токах, меньших его. В случае КЗ на ЛЭП_А время действия МТ3А не должно согласовываться с МТ3В и может быть сколь угодно малым; при этом ток КЗ, проходящий через МТ3А, будет больше . Из этих условий вытекает следующий порядок подбора зависимых характеристик:

1) строится исходная характеристика МТЗВ, с которой согласуется МТЗА (рис.8.2,б);

2) определяется максимальное значение токов КЗ , проходящих через МТ3А и МТ3В при повреждении в начале участка, защищаемого МТ3В (в точке К1) (рис.8.2,а);

3) пользуясь заданной характеристикой МТ3В, находим ее выдержку времени при токе , т.е. при КЗ в начале защищаемой зоны, в точке К1 (рис.8.2, б);

4)по условию селективности выдержка времени МТ3А при токе должна превышать время МТ3В на ступень Δt:

. (8.9)

Это условие должно выполняться при токах ;

5) выбранная характеристика МТ3А строится совместно с характеристикой МТ3В для наглядной проверки выполнения условия (8.9) при токах КЗ, равных и меньших . Совместное построение характеристик нескольких МТЗ удобно вести относительно первичных фазных токов, но при этом нужно учитывать схему соединения токовых цепей МТЗ, от которой зависит соотношение между током в реле и током в фазе, т.е. . Если согласуемые МТЗ находятся на разных сторонах силового трансформатора, то их характеристики нужно привести к токам одного напряжения. Выдержка времени МТ3А с независимой характеристикой при согласовании ее с ограниченно зависимой характеристикой МТЗ W_B отстраивается по времени (рис.8.2,в) от при токе . При токах выдержка времени уменьшится и, следовательно, селективность будет обеспечена.