2. СХЕМЫ МАКСИМАЛЬНЫХ ТОКОВЫХ ЗАЩИТ И ТОКОВЫХ ОТСЕЧЕК НА ПОСТОЯННОМ ОПЕРАТИВНОМ ТОКЕ

Категория: М.А. Шабад "Максимальные токовые защиты"

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.

 

Схемы токовых защит с вторичными реле различаются количеством трансформаторов тока, включенных в фазы защищаемого элемента (трехфазная или двухфазная), схемой соединения вторичных обмоток этих трансформаторов тока, схемой включения и количеством макси­мальных реле тока.

Для максимальной токовой защиты и токовой отсечки могут ис­пользоваться следующие схемы:

неполная звезда — двухфазная двух- или трехрелейная схема (см. рис. 5, 6), главным образом, применяется для защиты электри­ческих сетей напряжением до 35 кВ включительно, которые в нашей стране работают с изолированной или компенсированной нейтралью и малыми токами замыкания на землю;

полная звезда — трехфазная двух-, трех- или четырехрелейная схема (см. рис. 7), применяется для защиты электрических сетей напряжением 110 кВ и выше, работающих с глухозаземленной нейтралью и с боль­шими токами КЗ на землю;

треугольник — трехфазная схема с двумя или тремя реле, включен­ными на разность фазных токов защищаемого элемента, главным образом, трансформатора или автотрансформатора с высшим напря­жением 35 кВ и более со схемой соединения обмоток звезда — треуголь­ник (см. рис. 9).

Значительно реже применяется двухфазная однорелейная схема, в которой реле включено на разность двух фазных токов (см. рис. 10);

Рис. 4. Виды коротких замыканий и векторные диаграммы токов КЗ:

а — трех­фазное;

б — двухфазное фаз В и С; в — однофазное КЗ на землю фазы А в сети с глухозаземленной нейтралью 110 кВ и выше, а также в сети 0,4—0,23 кВ;

г — двойное замыкание на землю фаз А и В разных точках сети, работающей с изоли­рованной или компенсированной нейтралью;

д — двухфазное фаз В и С за транс­форматором со схемой соединения обмоток звезда — треугольник-11 и векторная диаграмма токов фаз А, В и С на стороне высшего напряжения (ВН) ;

е — одно­фазное КЗ на землю фазы А в сети 0,4-0,23 кВ и векторная диаграмма токов фаз А, В, С на стороне ВН трансформатора со схемой соединения звезда — звезда-0 (значения токов КЗ указаны в табл. 1)

в очень старых книгах по релейной защите эту схему называют "непол­ный треугольник", а в просторечьи — "восьмерка". В настоящее время эта схема применяется главным образом для защиты электродвига­телей относительно небольшой мощности.

 

Рассмотрим эти схемы и оценим их чувствительность при всех возможных видах КЗ (рис. 4).

 

Неполная звезда.

На рис. 5, а, в приведена схема двухступенчатой токовой защиты, состоящей из максимальной токовой защиты с двумя или тремя реле тока и токовой отсечки с двумя реле тока. Два трансформатора тока ТТЛ и ТТС включены в фазы А и С. Их вторичные обмотки соединены по схеме неполной звезды. Измерительные органы защиты — максималь­ные реле тока мгновенного действия включены в фазные провода вто­ричных цепей ТТЛ и ТТС (реле РТ1, РТ4 и РТ2, РТ5) и вобратный провод схемы (реле РТЗ).

В нормальном режиме в реле РТ1 и РТ4 (рис. 5, а) проходит вто­ричный ток фазы А (I₂А), в реле РТ2, РТ5 — ток фазы С (/₂ с). а в реле РТЗ — геометрическая сумма этих токов: /_2в = i_2a⁺l_2c(рис. 5, б).

При угловом сдвиге между векторами фазных токов в стандартной трехфазной сети, равном 120°, значение тока фазы В равно значению токов в фазах А и С. В схеме неполной звезды (рис. 5, а) этот ток про­ходит в обратном проводе, куда включено реле РТЗ. Таким образом, коэффициент схемы здесь

K⁽³⁾cх= 1.

 

Рис. 5, Принципиальная схема двухступенчатой токовой защиты на постоянном оперативном токе для сетей 3—35 кВ (схема "неполная звезда") : а — цепи пере­менного тока; б — векторная диаграмма вторичных токов /2,' в — цепи постоян-

ного оперативного тока

РТ1—РТЗ — максимальные реле тока максимальной токовой зашиты; РТ4, РТ5 — реле токовой отсечки; РВ , РП , PC — реле времени, промежуточное, сигналь­ные (указательные) ; ТТЛ, ТТС — измерительные трансформаторы тока в фазах А и С; В — выключатель защищаемой линии электропередачи (или трансформатора)

При трехфазном КЗ (рис. 4, а) вторичные равные между собой токи КЗ фаз А, В и С (/⁽³⁾_{2 к} ) проходят по всем реле РТ1—РТ5 (рис. 5, а) .

При двухфазных КЗ между фазами А и В или В и С вторичные токи КЗ проходят соответственно через реле РТ1, РТ4 или РТ2, РТ5, а также в обоих случаях — через реле РТЗ. Эти токи могут быть опре­делены по выражению

где /⁽³⁾_{2 к} — ток при трехфазном КЗ; n_т — коэффициент трансформации трансформаторов тока; 0,865 — коэффициент, показывающий, что значение тока при двухфазном КЗ меньше, чем при трехфазном.

При двухфазном КЗ между фазами А и С такие же токи проходят через реле РТ1, РТ2, РТ4, РТ5, но в реле РТЗ (в обратном проводе) значение тока близко к нулю. Однако это не может привести к отказу срабатывания защиты, так как контакты реле РТ1—РТЗ включены параллельно (рис. 5, в), иначе говоря — по логической схеме ИЛИ. Для срабатывания защиты или отсечки достаточно замыкания кон­тактов одного из реле РТ1, РТ2 или РТЗ и соответственно РТ4 или РТ5.

При однофазном КЗ на землю фаз А или С (рис. 4, в) , на которых установлены трансформаторы тока, максимальная токовая защита (реле РТ1, РТ2) и токовая отсечка (РТ4, РТ5) принципиально могут работать. Но при однофазном КЗ фазы В, где нет трансформатора тока (рис. 5, а) , защита по схеме неполной звезды действовать не может. Поэтому в сетях с большими токами замыкания на землю эта схема не применяется.

При двойных замыканиях на землю разных фаз в двух точках сети (рис. 4, г) защита по схеме неполной звезды принципиально может срабатывать, причем в большинстве случаев при таких повреждениях отключается только одна из поврежденных линий. Например, отклю­чается Л1 (рис. 4, г) , на которой произошло замыкание на землю фа­зы А, где есть трансформатор тока, и не отключается линия Л2, на кото­рой произошло замыкание на землю фазы В, где нет трансформатора тока и поэтому ее защита не действует. Для сетей 3—35 кВ с малыми токами замыкания на землю такое свойство схемы неполной звезды считается положительным, поскольку здесь допускается длительная работа линии с однофазным замыканием на землю. Если в этих сетях выполнить защиту по схеме полной звезды, т. е. с трансформаторами тока во всех трех фазах, то при двойных замыканиях на землю могли бы отключаться обе поврежденные линии (при одинаковых уставках по времени их защит) . Это приводило бы к отключению боль­шего числа потребителей. Для уменьшения количества отключений линий при таких видах повреждений принято устанавливать трансформа­торы тока на одноименных фазах, обычно А и С, на всех элементах электрически связанной сети.

Важная роль реле РТЗ, включенного в обратный провод двухфаз­ной схемы защиты (рис. 5, а), выявляется при рассмотрении двухфаз­ных КЗ за трансформатором со схемой соединения обмоток звезда — треугольник

(рис. 4, д). Токи КЗ при повреждении на стороне низшего напряжения НН трансформируются на сторону высшего напряжения ВН таким образом, что в одной из фаз на стороне ВН значение тока КЗ будет в два раза выше, чем в двух других, и численно равно току трех­фазного КЗ в этом же месте (табл. 1). При выполнении максимальной токовой защиты с тремя реле РТ1—РТЗ при всех сочетаниях двухфазных КЗ на стороне НН в одном из этих реле будет проходить такой же ток, как и при трехфазном КЗ (табл. 1). Иначе говоря, коэффициенты чув­ствительности, определяемые по выражению (2) при этих видах КЗ, будут:

К⁽²⁾чув= К⁽³⁾чув Но при отсутствии реле РТЗ в обратном проводе при одном из видов двухфазного КЗ за трансформатором со схемой соединения обмоток

звезда - треугольник-11, так же как и за транс­форматором со схемой треугольник — звезда-11, в реле РТ1 и РТ2 прой­дет ток, равный лишь половине тока трехфазного КЗ. Для такой схемы * К⁽²⁾чув= К⁽³⁾чув и это является ее существенным недостатком. Поэтому максимальная токовая защита должна выполняться трехрелейной не только на трансформаторах с указанными схемами соединения обмо­ток, но и на линиях, питающих такие трансформаторы.

 

Таблица 1.

 

Несколько иначе решается вопрос о необходимости трехрелейного выполнения максимальной токовой защиты трансформаторов со схемой соединения обмоток звезда — звезда с выведенной нейтралью на сто­роне НН (рис. 4, е). Здесь установка третьего реле РТЗ в два раза повы­шает чувствительность максимальной токовой защиты к однофазным КЗ на стороне НН (напряжением, как правило, 0,4—0,23 кВ) по срав­нению с чувствительностью двухрелейной схемы защиты. Действительно, при КЗ на землю любой из фаз на стороне НН в одной из фаз на стороне ВН будет проходить ток, в два раза больший, чем в двух других. Трех-релейная схема защиты реагирует именно на это значение тока, по кото­рому вычисляется ее коэффициент чувствительности К⁽¹⁾чув. Для двух­релейной схемы значение этого коэффициента оказывается в два раза меньше. Однако при однофазных КЗ за рассматриваемыми трансформа­торами численное значение токов КЗ на стороне ВН часто настолько мало, что и установка третьего реле не обеспечивает достаточную чув­ствительность максимальной токовой защиты к этим видам КЗ. В таких случаях максимальную токовую защиту на стороне ВН выполняют двухрелейной (без реле РТЗ, рис. 5, а), но на стороне НН устанавливают специальную токовую защиту нулевой последовательности, предназна­ченную для защиты стороны НН от однофазных КЗ на землю.

Токовая отсечка (рис. 5, а) в сетях напряжением 3—35 кВ выполня­ется с двумя реле   (РТ4, РТ5), поскольку по принципу действия она не должна срабатывать   при   КЗ   за трансформаторами, и установка третьего реле в обратном проводе не повысила бы ее чувствительность. Максимальная токовая защита с реле тока мгновенного действия (типа РТ-40, РСТ-13 и т. п.) обязательно имеет в своей схеме реле времени (РВ на рис. 5, в). В схемах на оперативном постоянном токе ис­пользуются электромеханические реле времени (с часовым механиз­мом) типа РВ-100 или ранее выпускавшиеся ЭВ-100, а в последние годы — электронные реле типов РВ-01, реже — ПРВ, ВЛ и некоторые другие (§ 5).

 

 

Рис. 6, Принципиальная схема максимальной токовой защиты с обратнозависимой времятоковой характеристикой на постоянном оперативном токе: а — цепи пере­менного тока; б — цепи постоянного оперативного тока; в — времятоковая харак­теристика t = f (I) реле типа РТ-80

В схеме токовой отсечки устанавливается промежуточное реле (РП на рис. 5, в), имеющее более мощные контакты, чем у максималь­ных реле тока, для того, чтобы коммутировать большой ток электро­магнита отключения выключателя В. Кроме того, промежуточное реле создает небольшое замедление действия токовой отсечки, что часто оказывается необходимым для обеспечения ее селективной работы. Например, небольшая выдержка времени обеспечивает несрабатывание отсечки линии 10 кВ при КЗ в трансформаторе, подключенном к этой линии, до тех пор, пока не расплавятся вставки плавких предохрани­телей, защищающих этот трансформатор. Используются промежуточ­ные реле и без замедления типа РП-23 или новые РП-16, и с регули­руемым временем срабатывания серии РП-250 или новые РП-18 (§5).

Для сигнализации действия максимальной токовой защиты и то­ковой отсечки устанавливаются сигнальные реле РС1, РС2 (рис. 5, в). Раздельная сигнализация действия этих защит может помочь обслужи­вающему персоналу ориентировочно определить зону повреждения. Например, отключение трансформатора от токовой отсечки указывает на повреждение трансформатора со стороны ВН, где установлена от­сечка. Действие максимальной токовой защиты чаще всего происходит при КЗ за трансформатором (особенно при наличии специальных защит от внутренних повреждений — газовой, дифференциальной).

По схеме неполной звезды выполняются двухступенчатые токовые защиты не только с мгновенными реле максимального тока (рис. 5), но и с реле, имеющими обратнозависимую от тока характеристику, чаще всего с реле типа РТ-80 (рис. 6, а, б). В реле этого типа входит индукционный элемент, обеспечивающий обратнозависимую от тока времятоковую характеристику максимальной токовой защиты, и элек­тромагнитный элемент, выполняющий функции токовой отсечки мгновенного действия [7]. На рис. 6, в показана времятоковая характе­ристика реле РТ-80. Индукционный элемент срабатывает при токе /_с,₃, но при этом время действия защиты очень велико (несколько секунд). Чем ближе место КЗ и чем больше значение тока /_к, тем меньше время срабатывания защиты Г. При КЗ в зоне действия отсечки (рис. 1), когда значение тока /_к превышает ее ток срабатывания /_с.₀, действует элек­тромагнитный элемент и защита срабатывает без выдержки времени на отключение выключателя В поврежденной линии.

Двухступенчатая максимальная токовая защита, использующая трансформаторы тока только в двух фазах (неполная звезда) может выполняться также комплектными устройствами типа ЯРЭ-2201 и ТЗВР. Измерительные органы этих защит реагируют не на фазные токи, как реле РТ1—РТ5 в схеме рис. 5, а на разность фазных токов [8]. Это несколько повышает чувствительность защиты к двухфазным КЗ, однако создает неудобства при согласовании чувствительности таких защит и защит, реагирующих на фазные токи, в том числе защит, вы­полненных с помощью плавких предохранителей. Защиты типа ЯРЭ-2201 и ТЗВР пока не нашли широкого применения.

Полная звезда.

В этой схеме трансформаторы тока устанавливаются во всех трех фазах защищаемого элемента (рис. 7). Измерительные органы (реле) максимальной токовой защиты включаются в каждую фазу (РТ1—РТЗ), а токовой отсечки — в любые две фазы (РТ4, РТ5), Поскольку в нор­мальном режиме в этих реле проходят фазные токи, равные вторичным токам соответствующих трансформаторов тока, для этой схемы, так же как и для предыдущей, неполной звезды, коэффициент схемы равен 1.

При трехфазном и всех видах двухфазных КЗ (рис. 4, а, б) вторич­ные токи КЗ проходят по всем трем или каким-либо двум измери­тельным реле, что обеспечивает надежную работу схемы. При всех видах однофазных и двухфазных КЗ на землю (рис. 4, в, г) также обеспечи­вается работа схемы максимальной токовой защиты с тремя реле РТ1— РТЗ. Токовая отсечка с двумя реле (РТ4, РТ5) принципиально не реаги­рует на однофазное КЗ той фазы, в которой отсутствует измерительныйорган, в данной схеме — фазы В (рис. 7).

 

Рис. 7. Цепи переменного тока двухступен­чатой максимальной токовой защиты и то­ковой защиты нулевой последовательности для сетей с глухозаземленной нейтралью напряжением 110 кВ и выше (схема «полная звезда).

 

Однако это не считается недо­статком, так как в сетях 110 кВ и выше, где в основном и применяется схема полной звезды, наряду с защитой от междуфазных КЗ обязательно устанавливается специальная ступенчатая токовая защита нулевой после­довательности от КЗ на землю (ТЗНП на рис. 7). Измерительные органы ТЗНП включены внулевой провод схемы полной звезды. В нор­мальном симметричном режиме ток в нулевом проводе практически отсутствует, поскольку геометрическая сумма трех фазных токов при угловом сдвиге между ними в 120°, равна нулю. При междуфазных КЗ (рис. 4, а, б) ток в нулевом проводе также близок к нулю. Но при КЗ на землю (рис. 4, в, г) здесь проходят большие токи, обеспечивающие срабатывание ТЗНП. Совместное применение защит от междуфазных КЗ и защит от КЗ на землю ("земляных") обеспечивает надежное отклю­чение всех видов КЗ в защищаемой сети 110 кВ и выше [1—3].

При двухфазных КЗ за стандартными двухобмоточными и трехобмоточными трансформаторами, у которых вторичные обмотки НН или СН соединены в треугольник (например, рис. 4, д), максимальная токовая защита, выполненная по схеме полной звезды с тремя реле (рис. 7), реагирует на больший из токов КЗ, равный по значению току трехфазного КЗ. Таким образом, чувствительность защиты при двух­фазных и трехфазных КЗ одинакова.

Однако область применения трехфазной трехрелейной максималь­ной токовой защиты (рис. 7) ограничена. Для защиты сетей 3—35 кВ она не применяется, поскольку в этих сетях устанавливаются, как правило, только по два трансформатора тока. Если бы устанавливались три трансформатора тока, то нецелесообразно выполнять трехрелейную максимальную токовую защиту, которая при двойных замыканиях на землю (рис. 4, г) могла бы вызывать отключение обеих поврежден­ных линий (см. выше). Что касается сетей напряжением 110 кВ и выше, то для защиты линий этих классов напряжения чаще всего вместо макси­мальной токовой защиты используется дистанционная защита [1--3, 8].

На трансформаторах 110 кВ и выше максимальная токовая защита по схеме полной звезды (рис. 7) также редко применяется по двум причинам. Одной из причин является то, что для включения измери­тельных реле максимальной токовой защиты понижающих трансфор­маторов чаще всего используют те же трансформаторы тока, что и для дифференциальной защиты, а их вторичные цепи, как правило, соеди­няются по схеме треугольника (см. далее). Другой причиной является необходимость существенного увеличения тока срабатывания макси­мальной токовой защиты, выполненной по этой схеме, для того чтобы обеспечить ее бездействие при однофазных КЗ на землю в питающей сети (рис. 8). При глухозаземленной нейтрали трансформатора, что всегда возможно в сетях этих классов напряжения, при внешнем однофазном КЗ через нейтраль трансформатора может проходить весьма большой ток, называемый утроенным током нулевой последовательности: З/_о. При этом по каждой фазе обмотки ВН, соединенной в звезду, проходит всего по одной трети тока 3/₀, однако численное значение токов в фазах и, следовательно, в измерительных органах защиты (реле РТ1—РТЗ) оказывается весьма большим, в несколько раз превышающим номинальный ток трансформатора. Для обеспечения несрабатывания защиты при таких внешних КЗ (отстройки) необходимо было бы сильно увеличить ток срабатывания защиты, что привело бы к нежелательному снижению ее чувствительности при КЗ за трансформатором.

 

 

 

Токовая отсечка (реле РТ4, РТ5 на рис. 7) применяется на линиях всех классов напряжения.

Логическая часть, исполнительные и сигнальные органы для схемы защиты рис. 7 используются те же, что и для схемы рис. 5.

Треугольник.

В этой схеме трансформаторы тока устанавливаются во всех трех фазах защищаемого элемента — как правило, трансформатора с высшим напряжением, начиная от 35 кВ. Вторичные обмотки трансформаторов тока собираются таким образом, что начало одной обмотки соединяется с концом другой (рис. 9, а). Реле РТ1—РТЗ включены на разность токов двух фаз.

В нормальном симметричном режиме по вторичным обмоткам трансформаторов тока ТТ фаз А, В и С проходят токи /₂ = /i/п_t, где п-, - коэффициент трансформации. Векторы этих токов сдвинуты на 120° (рис. 9, б). В реле РТ1 проходит геометрическая разность токов /_2aи /_2в, в реле РТ2 — /_2в и /_2с в реле РТЗ - /₂с и /_2А 9, в). Численное значение тока в этих реле в 1,73 раза выше тока во вторичных обмотках трансформаторов тока. Следовательно, коэффициент схемы, представляющий собой отношение тока в реле /_р к току во вторичной обмотке трансформатора тока /₂, здесь равен 1,73.

 

Рис, 9. Цепи переменного тока   (а)   и векторные диаграммы вторичных токов (б) и токов в реле (в) максимальной токовой защиты при соединении трансформато­ров тока по схеме треугольника

Выполнение максимальной токовой защиты трансформаторов 110 кВ и выше по схеме треугольника предотвращает попадание в изме­рительные органы защиты аварийных токов при внешних однофазных КЗ на землю (рис. 8). Это объясняется тем, что векторы токов нулевой последовательности /₀ не имеют между собой углового сдвига и поэтому соответствующие геометрические разности токов /₀ в реле РТ1-РТЗ равны нулю. Как говорят, токи нулевой последовательности замыкаются в треугольнике и не выходят в схему защиты.

При разных сочетаниях двухфазных КЗ на линии (рис. 4, б) в одном из трех реле РТ1—РТЗ проходит геометрическая разность токов КЗ, численно равная арифметической сумме значений этих токов. Например, при КЗ между фазами В и С в реле РТ2 пройдет ток, численно равный 2/_{2 к}. Это значительно выше, чем в реле схемы полной (или неполной) звезды. Но, сравнивая эти схемы, следует помнить, что ток срабатывания реле, определяемый по выражению (1), у схемы треугольника при про­чих равных условиях в 1,73 раза выше, чем у схемы звезды, за счет разных значений коэффициентов схемы (1,73 — у схемы треугольника и 1 — у схемы звезды). Поэтому при двухфазных КЗ рассматриваемая схема защиты обеспечивает лишь небольшое увеличение коэффициента чувствительности — примерно на 15% по сравнению с защитой, выполнен­ной по схеме полной или неполной звезды. Это очевидно из выраже­ния (2) :

 

Практически эта схема защиты с тремя самостоятельными реле тока (рис. 9, а) на линиях не применяется. Но принцип включения измерительных органов токовых защит на разность фазных токов с целью повышения их чувствительности широко используется в совре­менных устройствах защиты, выполненных на микроэлектронной эле­ментной базе [2, 8].

 

При двухфазных КЗ за трансформатором со схемой соединения звезда - треугольник-11 (рис. 4, д) в двух из трех реле защиты по схеме треугольника (рис. 9, а) проходят токи, численное значение которых равно 1,5I_2kл. 1). Ток в одном из реле равен нулю. Сравнивая коэффициенты чувствительности этой защиты и защит с соединением по схеме звезды с тремя реле, можно убедиться, что последние имеют несколько большую чувствительность — примерно на 15%. Действительно, по выражению (2) для схемы звезды с тремя реле

 

а для схемы треугольника при прочих равных условиях

 

Учитывая, что при рассмотренных двухфазных КЗ за трансформа­тором со схемой звезда — треугольник-11 одновременно срабатывают два из трех реле, часто выполняют защиту лишь с двумя реле (без реле РТ2, рис. 9, а). Однако для защиты трехобмоточных трансфор­маторов со схемой соединения обмоток звезда — звезда — треугольник-ноль-11 ( Y / Y / (D-0-11) такая экономия нежелательна, поскольку при двухфазных КЗ на стороне СН чувствительность двухрелейной схемы будет в 2 раза ниже, чем чувствительность трехрелейной.

Логическая часть, исполнительные и сигнальные органы для схемы рис. 9 используются те же, что и для схемы рис. 5.

 

Однорелейная двухфазная схема.

В этой схеме одно измерительное реле тока включается на разность токов двух фаз, обычно А и С (рис. 10). В нормальном симметричном режиме ток в этом реле по аналогии с предыдущей схемой равен геомет­рической разности фазных токов: /_р = I_2A- I_2A- Численное значение тока в реле в 1,73 раза выше тока во вторичных обмотках трансформа­торов тока А и С, и, следовательно, коэффициент схемы К⁽³⁾сх= 1,73.

Схема реагирует на все виды междуфазных КЗ. При двухфазных КЗ (рис. 4, б) в зависимости от наименования поврежденных фаз чув­ствительность защиты оказывается различной. При двухфазных КЗ между фазами А и В или В и С в реле /_р = /_{2 к}⁽²⁾= 0,865/_{2 к}⁽²⁾ При КЗ между фазами А и С ток в реле будет в 2 раза выше.

Единственным преимуществом этой схемы защиты по сравнению с рассмотренными ранее является ее экономичность, т. е. Использование меньшая в 1,73 раза чувствительность при двухфазных КЗ по срав­нению со схемами неполной и полной звезды;

 

Рис, 10, Цепи переменного тока   (а)   и векторная диаграмма токов   (б) однорелейной схемы   максимальной токовой   защиты   (отсечки)   при соединении двух трансформаторов тока по схеме "на разность токов двух фаз"

 

меньшая в 1,73 раза чувствительность при двухфазных КЗ по срав­нению со схемами неполной и полной звезды;

отказ срабатывания при одном из сочетаний фаз двухфазного КЗ за трансформаторами, у которых обмотки НН или СН собраны в треугольник (например, на рис. 4, д), поскольку разность аварийных токов в фазах А и С на стороне ВН может оказаться равной нулю и, следовательно, /_р = 0.

Принципиально эта схема непригодна и для защиты трансформато­ров со схемой соединения обмоток звезда — звезда (рис. 4, е). При одно­фазном КЗ фазы В на стороне НН геометрическая разность вторичных токов на стороне ВН I_2A и I_2с также оказывается равной нулю.

При использовании этой схемы с токовыми реле, имеющими обратнозависимое от тока время срабатывания (рис. 6, в), необходимо учи­тывать, что при двухфазных КЗ в одном и том же месте защищаемой линии, но при разном сочетании замкнувшихся фаз будет различным и время срабатывания защиты, так как значение тока в реле будет различным: наименьшее время срабатывания соответствует КЗ между фазами А и С (/_р = 2/_{2 к}⁽²⁾) / а наименьшее — между фазами А и В или В и С (/_р = /_{2 к}⁽²⁾)В связи с этим времятоковая характеристика такой защиты представляется в виде довольно обширной зоны, расположенной между двумя времятоковыми характеристиками: максимальной и ми­нимальной [5]. Это приводит к необходимости увеличивать время сраба­тывания защит на питающих линиях и, следовательно, к увеличению времени ликвидации КЗ. С учетом всех рассмотренных недостатков однорелейная схема максимальной токовой защиты и токовой отсечки (рис. 10) не рекомендуется к использованию на линиях и трансформа­торах. Допускается использовать эту схему для защиты электродвига­телей выше 1 кВ мощностью не более 2 МВт [1].