М.А. Шабад "Максимальные токовые защиты"

https://rza001.ru/mtz 2023-10-13T17:42:57+00:00 Joomla! 1.6 - Open Source Content Management Введение 2011-10-25T01:41:36+00:00 2011-10-25T01:41:36+00:00 https://rza001.ru/mtz/17-vvedenie Super User rza001@yandex.ru

В этой книге описываются и анализируются различные схемы максимальных токовых защит, даются рекомендации по выбору наиболее рациональных, т. е. наиболее чувствительных и наименее дорогостоящих, схем и типов реле для широко распространенных элементов электрических установок переменного тока напряжением от 0,4 до 110 кВ. Наряду с традиционными электромеханическими реле рассматриваются новые — электронные реле тока и времени, выполненные на современной микроэлектронной базе и обладающие рядом важнейших преимуществ по сравнению с электромеханическими реле. Приведены в книге и основные условия расчета максимальных токовых защит и токовых отсечек, в том числе и для широко распространенных схем защиты, выполненных на переменном оперативном токе. В этих расчетах учитываются погрешности измерительных трансформаторов тока.

Принцип действия. Максимальная токовая защита и токовая отсечка запускаются при возникновении на защищаемом элементе сверхтока, значение которого превышает заранее установленный ток срабатывания (уставку) измерительных органов защиты — максимальных реле тока. При этом токовая отсечка дает команду на отключение защищаемого элемента, как правило, мгновенно, поскольку зона ее действия не выходит за пределы этого элемента. Максимальная токовая защита должна действовать на отключение с некоторой задержкой (выдержкой кой времени) для того, чтобы дать возможность сработать раньше другим аналогичным защитам, расположенным ближе к месту повреждения.   На рис. 1 зона действия токовой отсечки Т, установленной на линии ЛЗ, не выходит за пределы защищаемой линии, иначе говоря, на все КЗ вне этой зоны токовая отсечка линии ЛЗ не реагирует. При КЗ в зоне ее действия отсечка срабатывает без выдержки времени. Максимальная токовая защита ТВ на этой линии ЛЗ может и, как правило, должна запускаться также и при КЗ на предыдущих элементах, т. е. на линии Л2 и даже на Л1. Это необходимо для того, чтобы при КЗ, например, на линии /72 и при отказе в отключении линейного выключателя В2 смогла бы действовать защита последующей линии ЛЗ и отключить выключатель Л1

Максимальная токовая защита и токовая отсечка с вторичными реле тока косвенного действия состоят из измерительных органов (реле тока), логической части (реле времени), исполнительных и сигнальных   органов   (промежуточные   и   сигнальные   реле).   Выполнение логической части, выбор исполнительных и сигнальных органов зависят от рода оперативного тока. Проще и нагляднее выполняются схемы защиты   на   постоянном оперативном токе,   которые   рассматриваются в этом   параграфе.   Схемы   защиты на переменном оперативном токе, имеющие ряд особенностей в логической части и иногда более сложные, чем схемы на постоянном оперативном токе, рассматриваются далее. Схемы включения и количество измерительных реле тока максимальных токовых защит и токовых отсечек выбираются, как правило, вне зависимости от рода оперативного тока. Главным критерием выбора является достаточная чувствительность защиты ко всем видам КЗ в защищаемой зоне при наименьшем количестве используемой аппаратуры. При анализе чувствительности максимальной токовой защиты рассматриваются все возможные виды   КЗ   (рис. 4) :   трехфазное,   двухфазные между фазами АВ, ВС или СА, однофазные фаз А, В или С, двойные замыкания на землю   (в одной точке — для сетей с глухозаземленной нейтралью напряжением 110 кВ и в разных точках и разноименных фаз — для сетей с изолированной нейтралью напряжением 3—35 кВ), а также несимметричные КЗ за защищаемыми трансформаторами со стандартными     схемами     соединения     обмоток   звезда   — треугольник11, треугольник — звезда-11 , звезда —звезда.

Двухступенчатая токовая защита на вторичных реле прямого действия. Для выполнения защиты с вторичными реле прямого действия не требуется специального источника оперативного тока, его функции выполняют трансформаторы тока, а сами реле прямого действия являются одновременно электромагнитами отключения выключателя (рис. 2, б). Для защиты элементов распределительных сетей напряжением 3—10 кВ и до 35 кВ включительно рекомендуется выполнять двухступенчатую токовую защиту, состоящую из двух или трех реле типа РТВ максимальной токовой защиты РТ1—РТЗ и двух реле типа РТМ токовой отсечки РТ4, РТ5 (рис. 11). Защита выполнена по схеме неполной звезды аналогично рис. 5, а. На рис. 11, б приведен вариант с раздельным включением реле токовой отсечки и максимальной токовой защиты с целью снижения токовой погрешности трансформаторов тока и обеспечения надежного срабатывания, главным образом, токовой отсечки. Выбор той или иной схемы, а также количества реле для максимальной токовой защиты и токовой отсечки определяется расчетом чувствительности, в результате которого количество реле может быть уменьшено. Минимальным числом реле для двухступенчатой токовой защиты является два: по одному реле для максимальной токовой защиты и токовой отсечки, каждое из которых включено на разность токов фаз .4 и С, аналогично схеме рис. 10.

Классификация максимальных реле тока. Максимальная токовая защита и токовая отсечка могут выполняться как с помощью отдельных реле, монтируемых в релейных шкафах, на панелях и щитах, так и в виде комплектных устройств. Измерительная часть этих защит выполняется в виде максимальных реле тока. Максимальные реле тока делятся на первичные и вторичные (рис. 1). Первичные максимальные реле тока применяются в электроустановках напряжением, главным образом, до 1 кВ и являются составной частью автоматических воздушных выключателей этих классов напряжения [9]. К вторичным реле тока относятся как реле прямого действия (типов РТМ и РТВ), которые встраиваются в пружинные или грузовые приводы выключателей напряжением в основном 6 и 10 кВ, так и реле косвенного действия: электромагнитные серий РТ-40, РТ-140, индукционные серий РТ-80, РТ-90, новые полупроводниковые реле серий РСТ-11, РСТ-13, выполненные на современной микроэлектронной элементной базе. Ниже приводятся краткие сведения и основные характеристики этих реле.

Назначение и типы реле времени, промежуточных и сигнальных реле, применяемых в схемах максимальных токовых защит и токовых отсечек рассмотрены в § 2 и 3 (рис. 5, 13, 14). Далее приводятся краткие сведения о принципах выполнения и основные технические данные этих реле. Реле времени. Реле времени серий РВ-100, РВ-200. По принципу исполнения это электромагнитные реле мгновенного действия с задерживающим часовым механизмом. Они срабатывают после того, как контактами управляющих реле (РТ1—РТЗ на рис. 5, в) замыкается цепь катушек электромагнита постоянного (РВ-100) или переменного тока (РВ-200, кроме тех, у которых последняя в обозначении типа цифра 5). Втягивается якорь реле и пускает в ход часовой механизм, обеспечивающий замыкание контактов реле с заданной заранее выдержкой времени. У реле времени переменного тока с последней цифрой в обозначении 5 (например РВ-225, РВ-235) в нормальном режиме электромагнит находится под напряжением и якорь реле втянут, а при исчезновении напряжения якорь опускается и начинает работать часовой механизм (рис. 14). В трехзначном числе, обозначающем типоисполнение реле РВ-100 и РВ-200, первая цифра обозначает род оперативного тока (постоянный — 1, переменный — 2), вторая цифра — пределы плавного регулирования времени срабатывания реле, а третья — тип контактного устройства и некоторые другие особенности и реле.

Токовая отсечка, селективная без выдержки времени. Токовая отсечка защищает только часть обмотки трансформатора или часть линии электропередачи (рис. 1). Из этого определения и происходит, по-видимому, название “отсечка”, т.е. защита, охватывающая только часть элемента — отсек.

Расчет параметров срабатывания максимальных токовых защит главным образом состоит из выбора тока срабатывания измерительных органов защиты и выдержки времени логического элемента задержки, т.е. уставок по току и по времени. Для токовых отсечек чаще всего выбирается только уставка по току, но иногда — и уставка по времени. Выбранные уставки по току и по времени должны обеспечивать правильную работу защиты, отвечающую требованиям селективности, чувствительности, быстродействия и надежности [1]. При выборе уставок может выявиться непригодность предварительно принятой схемы и даже типа релейной защиты. Например, при недостаточной чувствительности максимальной токовой защиты трансформатора или линии к удаленным КЗ может потребоваться дополнительная установка пускового органа напряжения или вообще замена этого типа защиты на другой — дистанционный. Возможны случаи, когда в результате выбора уставок максимальной токовой защиты выявляются возможности обеспечения ее чувствительности только при условии преднамеренного ограничения сверхтоков перегрузки, например недопущения одновременного включения большого числа асинхронных двигателей, предусмотрев их поочередный пуск с помощью специальной автоматики.

Электрические сети напряжением 3—10 кВ. На линиях электропередачи (воздушных и кабельных) в сетях напряжением 3—10 кВ, работающих с изолированной нейтралью (в том числе и с нейтралью, заземленной через дугогасительный реактор), должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных КЗ и от однофазных замыканий на землю [1]. Защита от многофазных (или междуфазных) КЗ применяется в двухфазном исполнении, причем трансформаторы тока устанавливаются на одних и тех же фазах по всей сети данного напряжения. Это обеспечивает отключение в большинстве случаев двойных замыканий на землю только одного места повреждения (например, на Л1 рис. 4, д). В зависимости от требований чувствительности и надежности защита может выполняться двух- или трехрелейной (рис. 6). Трехрелейная схема применяется в основном для повышения чувствительности защиты к двухфазным КЗ за трансформаторами со схемой соединения обмоток звезда — треугольник-11 или треугольник — звезда-11. Однорелейная схема включения измерительных органов защиты (рис. 10) практически не применяется из-за рассмотренных в § 2 ее недостатков.

Токовая отсечка на генераторах малой мощности. Токовая отсечка применяется на генераторах мощностью до 1 МВт на напряжение выше 1 кВ, работающих параллельно с другими генераторами или энергосистемой, и предназначается для защиты генератора от многофазных КЗ в обмотке статора [1]. Максимальные реле тока включаются через трансформаторы тока, установленные со стороны выводов генератора, обращенных к сборным шинам (рис. 38). Наиболее целесообразно использовать двухрелейную отсечку, которая имеет в 1,73 раза большую чувствительность к двухфазным КЗ, чем однорелейная (рис. 10). Типы реле выбираются в зависимости от рода оперативного тока (рис. 5, 6, 11, 12 или 13). Защита, выполненная по двухфазной схеме, не реагирует на двойное замыкание на землю, если одно из мест замыканий на землю находится в генераторе на фазе В, не имеющей трансформатора тока (рис. 4, г). В этом случае будет отключаться то присоединение, на котором произошло замыкание на землю фазы А или С.

<table style="width: 100%;" border="0" cellspacing="3" cellpadding="3"> <tbody> <tr> <td width="20"></td> <td><a href="index.php?option=com_content&view=article&id=17:vvedenie&catid=9:ma-shabad-qmaksimalnye-tokovye-zashchityq&Itemid=109">Введение</a></td> <td width="20"></td> </tr> <tr> <td width="20"></td> <td><a href="index.php?option=com_content&view=article&id=18:mtz-to&catid=9:ma-shabad-qmaksimalnye-tokovye-zashchityq&Itemid=109">1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ СРАБАТЫВАНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ (МТЗ) И ТОКОВОЙ ОТСЕЧКИ (ТО)</a></td> <td width="20"></td> </tr> <tr> <td width="20"></td> <td><a href="index.php?option=com_content&view=article&id=19:2-skhemy-maksimalnykh-tokovykh-zashchit-i-tokovykh-otsechek-na-postoyannom-operativnom-toke&catid=9:ma-shabad-qmaksimalnye-tokovye-zashchityq&Itemid=109">2. СХЕМЫ МАКСИМАЛЬНЫХ ТОКОВЫХ ЗАЩИТ И ТОКОВЫХ ОТСЕЧЕК НА ПОСТОЯННОМ ОПЕРАТИВНОМ ТОКЕ</a></td> <td width="20"></td> </tr> <tr> <td width="20"></td> <td><a href="index.php?option=com_content&view=article&id=20:3-osobennosti-vypolneniya-skhem-maksimalnykh-tokovykh-zashchit-i-tokovykh-otsechek-na-peremennom-operativnom-toke&catid=9:ma-shabad-qmaksimalnye-tokovye-zashchityq&Itemid=109">3. ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ СХЕМ МАКСИМАЛЬНЫХ ТОКОВЫХ ЗАЩИТ И ТОКОВЫХ ОТСЕЧЕК НА ПЕРЕМЕННОМ ОПЕРАТИВНОМ ТОКЕ</a></td> <td width="20"></td> </tr> <tr> <td width="20"></td> <td><a href="index.php?option=com_content&view=article&id=21:4-maksimalnye-rele-toka&catid=9:ma-shabad-qmaksimalnye-tokovye-zashchityq&Itemid=109">4. МАКСИМАЛЬНЫЕ РЕЛЕ ТОКА</a></td> <td width="20"></td> </tr> <tr> <td width="20"></td> <td><a href="index.php?option=com_content&view=article&id=22:5-rele-vremeni-promezhutochnye-i-signalnye-rele&catid=9:ma-shabad-qmaksimalnye-tokovye-zashchityq&Itemid=109">5. РЕЛЕ ВРЕМЕНИ, ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ И СИГНАЛЬНЫЕ РЕЛЕ</a></td> <td width="20"></td> </tr> <tr> <td width="20"></td> <td><a href="index.php?option=com_content&view=article&id=23:6-raschety-tokovykh-otsechek&catid=9:ma-shabad-qmaksimalnye-tokovye-zashchityq&Itemid=109">6. РАСЧЕТЫ ТОКОВЫХ ОТСЕЧЕК</a></td> <td width="20"></td> </tr> <tr> <td width="20"></td> <td><a href="index.php?option=com_content&view=article&id=24:7-raschety-parametrov-srabatyvaniya-maksimalnykh-tokovykh-zashchit&catid=9:ma-shabad-qmaksimalnye-tokovye-zashchityq&Itemid=109">7. РАСЧЕТЫ ПАРАМЕТРОВ СРАБАТЫВАНИЯ МАКСИМАЛЬНЫХ ТОКОВЫХ ЗАЩИТ</a></td> <td width="20"></td> </tr> <tr> <td width="20"></td> <td><a href="index.php?option=com_content&view=article&id=25:8-vypolnenie-maksimalnykh-tokovykh-zashchiti-tokovykh-otsechek-na-liniyakh-elektroperedachi-ponizhayushchikh-transformatorakh-i-blokakh-liniya-transformator&catid=9:ma-shabad-qmaksimalnye-tokovye-zashchityq&Itemid=109">8. ВЫПОЛНЕНИЕ МАКСИМАЛЬНЫХ ТОКОВЫХ ЗАЩИТИ ТОКОВЫХ ОТСЕЧЕК НА ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, ПОНИЖАЮЩИХ ТРАНСФОРМАТОРАХ И БЛОКАХ ЛИНИЯ-ТРАНСФОРМАТОР</a></td> <td width="20"></td> </tr> <tr> <td width="20"></td> <td><a href="index.php?option=com_content&view=article&id=26:mtz-generator&catid=9:ma-shabad-qmaksimalnye-tokovye-zashchityq&Itemid=109">9. ВЫПОЛНЕНИЕ ТОКОВЫХ ОТСЕЧЕК И МАКСИМАЛЬНЫХ ТОКОВЫХ ЗАЩИТ НА ГЕНЕРАТОРАХ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯХ</a></td> </tr> </tbody> </table>

<a href="index.php?option=com_content&view=article&id=27:soderzhanie&catid=9:ma-shabad-qmaksimalnye-tokovye-zashchityq&Itemid=109"><img style="margin: 7px; float: left;" title="М.А. ШАБАД "Релейная защита трансформаторов"" src="images/shabad-mzt.jpg" alt="М.А. ШАБАД "Релейная защита трансформаторов"" longdesc="М.А. ШАБАД "Релейная защита трансформаторов"" width="100" height="146" /></a>В этой книге описываются и анализируются различные схемы максимальных токовых защит, даются рекомендации по выбору наиболее рациональных, т. е. наиболее чувствительных и наименее дорогостоящих, схем и типов реле для широко распространенных элементов электрических установок переменного тока напряжением от 0,4 до 110 кВ. Наряду с традиционными электромеханическими реле рассматриваются новые — электронные реле тока и времени, выполненные на современной микроэлектронной базе и обладающие рядом важнейших преимуществ по сравнению с электромеханическими реле. Приведены в книге и основные условия расчета максимальных токовых защит и токовых отсечек, в том числе и для широко распространенных схем защиты, выполненных на переменном оперативном токе. В этих расчетах учитываются погрешности измерительных трансформаторов тока. <a href="index.php?option=com_content&view=article&id=27:soderzhanie&catid=9:ma-shabad-qmaksimalnye-tokovye-zashchityq&Itemid=109">ЧИТАТЬ</a>