Максимальные токовые защиты на переменном оперативном токе

Требования к трансформаторам тока, питающим оперативные цепи.

Источником переменного оперативного тока в схемах МТЗ обычно служат ТТ. Основным требованием, предъявляемым к ТТ, питающим оперативные цепи, является условие, чтобы их мощность S_TT была достаточна для покрытия мощности, потребляемой оперативной цепью S_о.ц, т. е. мощности, необходимой для срабатывания электромагнита отключения (ЭО) выключателя S_ЭО и элементов логической части РЗ S_л.ч:

S_TT S_о.ц = S_ЭО + S_л.ч.

Большую часть мощности S_о.ц составляет потребление ЭО выключателя. В зависимости от типа привода выключателя значение S_о.ц при токе срабатывания ЭО колеблется от 30 до 1000 ВА. Эта мощность, как правило, превышает значение номинальной мощности ТТ (S_TT_ном), при этом токовая погрешность ТТ ΔI не выходит за пределы значений, допустимых для устройств РЗ. Поэтому в тех случаях, когда из-за большой нагрузки, создаваемой оперативными цепями, погрешность ΔI > 10%, для питания оперативных цепей выделяются отдельные ТТ, не связанные с измерительной частью РЗ. Мощность, отдаваемая ТТ S_TT = I_вU_в, имеет некоторое предельное значение. С учетом того, что вторичное напряжение ТТ U_в = I_вZ_н, а вторичный ток I_в = I_п / K_I – ΔI:

где Z_н – сопротивление нагрузки оперативных цепей ТТ.

При некотором оптимальном значении Z_н мощность S_TT достигает своего максимума. При дальнейшем увеличении Z_н погрешность ΔI становится более 50%, значение резко уменьшается и S_TT начинает снижаться (рис.9.1).

Таким образом, каждый ТТ имеет предельную мощность S_TT _max. Для отключения выключателей 110 – 220 кВ с механизмом отключения, требующим больших усилий, мощность ТТ оказывается недостаточной.

Схемы МТ3 на переменном оперативном токе. Схемы МТ3 с питанием оперативных цепей от источников переменного тока могут выполняться: с непосредственным питанием от ТТ по принципу дешунтирования ЭО выключателей; с питанием выпрямленным током, от специальных блоков питания; с питанием от предварительно заряженных конденсаторов.

Схемы с дешунтированием электромагнитов отключения выключателя. Подобные схемы МТ3 в отечественной практике выполняются только на электромеханических реле как с зависимой, так и независимой характеристикой выдержки времени.

Схемы МТ3 с зависимой характеристикой. На рис. 9.2, а приведена наиболее распространенная двухфазная схема с двумя ТТ, установленными на фазах А и С и с двумя токовыми реле КА1 и КА2,действующими с выдержкой времени, зависящей от тока. Трансформаторы тока ТАА и ТАС,питающие токовые реле, включенные по схеме неполной звезды, используются как источники оперативного тока.

Привод выключателя выполняется с двумя ЭО (YАТ1 и YАТ2),которые приходят в действие от токов, проходящих в ТАА и ТАС. Вторичный ток ТТ подается в YАТ1 и YАТ2 контактами токовых реле КА1 и КА2.Их контакты должны быть рассчитаны на переключение больших токов до 150 А и производить операцию переключения без разрыва вторичной цепи ТТ. Принцип выполнения подобной контактной системы показан на рис. 9.3.

В нормальном режиме токовые реле не действуют, их подвижный контакт 3 находится в положении 1, при котором вторичная цепь каждого ТТ замкнута и ее ток питает обмотку соответствующего реле КА. Цепи обоих ЭО (YАТ1 и YАТ2)разомкнуты.

При К3 одно или оба реле КА срабатывают. Подвижный контакт 3сработавшего реле, например КА1, переключается и замыкает сначала неподвижный контакт 2 (рис. 9.2 и 9.3), подключая YАТ1ко вторичной цепи ТТ, а затем без разрыва цепи ТТ размыкает контакт 1, дешунтируя при этом YАТ1. После дешунтирования весь ток ТАА замыкается через YАТ1, который отключает выключатель Q.

На рис. 9.2, б приведена двухфазная схема с одним токовым реле КА. В этой схеме привод выключателя имеет один электромагнит отключения YАТ. Реле КА и YАТ включены на ток .

В обеих схемах в качестве токовых реле применяются реле РТ-85 или РТ-90, имеющие ограниченно зависимую характеристику времени действия и специальные контакты для дешунтирования электромагнита отключения.

Расчет МТЗ на переменном оперативном токе имеет некоторые особенности. Так, для схем с реле прямого действия типа РТВ и РТМ ток срабатывания реле должен быть не менее I_с.р I_у_min, где I_у_min – минимальная уставка тока срабатывания реле. Для МТЗ, выполняемых по схеме дешунтирования электромагнитов отключения выключателей с помощью реле РТ-85 или РП-341, следует убедиться, что после дешунтирования не произойдет возврат указанных реле из-за снижения вторичного тока трансформатора ТА.

Для этого определяют коэффициент чувствительности защиты по выражению

где f – токовая погрешность трансформатора тока ТА после дешунтирования (определяют по рис. 3.7 при токе КЗ, обеспечивающем надежное срабатывание защиты), %; К_В – коэффициент возврата (для электромагнитного элемента реле РТ-85 и РП-341 К_В = 0.4).

Для проверки надежности срабатывания электромагнитов отключения после их дешунтирования определяют коэффициент чувствительности

где - f – токовая погрешность, % (определяют при токе, обеспечивающем надежное срабатывание электромагнита); n_Т – коэффициент трансформации трансформатора ТА; - ток срабатывания электромагнита отключения, равный 5А (РТМ) или 3.5 А (с дешунтированием катушки отключения).

Минимальное значение коэффициента чувствительности для электромагнитов должно быть на 20% больше принимаемого для соответствующих защит (для МТЗ в основной зоне К_Ч.З 1.5 и 1.8, в зоне резервирования К_Ч.З 1.2 и 1.44).

Следует убедиться в том, что максимальное значение вторичного дешунтирующего тока не превышает значение допустимого тока I_доп для контактов реле РТ-85 или РП-341, т.е.