МТЗ в электрике: принцип работы и разновидности

4.3. МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения

4.3.1. Схема защиты

Увеличить чувствительность максимальной токовой защиты к короткому замыканию и улучшение ее отстройки от токов нагрузки пуск с реле минимального напряжения.

Защита может действовать при вмешательстве только при условии активация реле напряжения. При перегрузках ток увеличивается, но защита не работает он работает, даже если реле тока KA активированы. При коротком замыкании напряжение на шин подстанции уменьшается, реле минимального напряжения срабатывают, что позволяет защита действовать в случае отключения.

Для надежной блокировки двухфазного короткого замыкания, 3 реле напряжения КВ, подключенные к линейным напряжениям. В этом случае при двухфазном КЗ, например VS, напряжение UBC будет равно нулю, а реле KV2 он замыкает свои контакты, позволяя защите срабатывать при отключении. Однако с
при такой схеме переключения реле плохо реагируют на однофазные КЗ. Следовательно, в сетях с
с заземленной нейтралью предусмотрено дополнительное реле KV0, реагируя на напряжение нулевой последовательности, которое появляется при замыкания на землю. В сети с изолированной нейтралью реле KV0 не работает установлен, так как защита должна срабатывать только при межфазных коротких замыканиях.

При разрыве цепей напряжения реле KV замыкают свои контакты и ограждение теряет блокировку, поэтому комплект ограждения должен быть оснащен устройства контроля цепей напряжения или отчет о работе
персонал для разблокировки замка.

4.3.2. Ток срабатывания токовых реле

Рабочий ток токовых реле не регулируется максимальным линейная нагрузка и длительная нормальная нагрузка В нормальная в 1,5… 2 раза ниже максимальной:

, (4.13)

где k — коэффициент надежности.

Значительно повышена чувствительность защиты.

4.3.3. Напряжение срабатывания реле минимального напряжения

Выходное рабочее напряжение выбирается из двух условия:

1. UszUoperatingmin — минимальное рабочее напряжение.
2. УревУраб.мин — реле напряжения должны вернуться позже отключение из-за короткого замыкания и восстановление напряжения до уровня U мин.

Реле имеет минимум uszUair напряжение.

сольный концерт (4.14)

, (4.15)

где nn — коэффициент трансформации меры преобразователь напряжения.

Обычно функция Uin мин — на 5… 10% ниже
нормальный уровень.

4.3.4. Чувствительность реле напряжения

Чувствительность реле проверяется по формуле

, (4.16)

где Uk.max — максимальное значение напряжения на шине
подстанция, на которой комплект защиты от короткого замыкания устанавливается в конце зоны защиты
(например, в конце строки).

Обычно х³1,5.

Защита с помощью
блок используется на коротких и средних линиях, на длинных
линий, падение напряжения на шинах подстанции при коротком замыкании на конце линии невелико и
коэффициент чувствительности не соответствует норме.

4.3.5. Напряжение срабатывания реле нулевой последовательности

KV0 relay — реле максимального напряжения. Реле должно
для работы в случае однофазного и двухфазного короткого замыкания на землю. В нормальном режиме U = 0, однако из-за ошибок на клеммах реле
имеется несимметрия напряжения Unb .

Uav> Unb — напряжение небаланса определяется измерениями
при нормальной работе сети, как правило, Usr0,15… 0,2Umax однофазного короткого замыкания.

4.3.6. Применение защиты

МТЗ с блокировка минимального напряжения не работает при перегрузках, нет сопровождается снижением напряжения, имеет повышенную чувствительность к ток короткого замыкания в сравнении с простой защитой от сверхтока.

Защита используется на линиях с большой аварийной нагрузкой, когда простая максимальная токовая защита не обеспечивает достаточной чувствительности и надежной отстройки перегрузка.

Задание уставок

Дифференциальная защита

Защита от перегрузки по току определяется правильным выбором настройки: текущего значения, при достижении которого функция активируется. При определении его значения учитывается назначение сети (например, когда электродвигатель запускается сам по себе после временного отключения, показатель может превышать номинальное значение, поэтому максимальная токовая защита не должна его отключать) и минимальный ток короткого замыкания в нем. Имея зависимую время-токовую характеристику (полностью или ограниченно), они ориентируются на значение, когда реле перегрузки собирается сработать, и время устанавливается, ориентируясь на независимую часть.

Важно! Иногда блокировка в системе защиты устанавливается с ориентацией напряжения, поэтому параметр отключения, заданный в качестве уставки, становится равным.

Отсечки линии

На основе селективности отключения тока без установки тайминга на линии, это обеспечивается выбором ее рабочего тока Ith.sc больше максимального значения тока короткого замыкания Isc max в случае повреждения в конце защищенной линии.

При расчете обслуживания линии, через которую запитано несколько трансформаторов, обслуживание должно быть отключено от короткого замыкания на клеммах ближайшего трансформатора, чтобы обеспечить селективность между обслуживанием и защитой трансформатора (см. Пример 12).

2.1. Определите текущую операцию прерывания по выражению 1-17 :

где: k — коэффициент надежности, для цифровых терминалов, в том числе Sepam, принимается в диапазоне 1,1 — 1,15;

Ток отключения должен регулироваться не только максимальным значением тока короткого замыкания, но и пиками тока намагничивания (BTN) вторых силовых трансформаторов .

Эти токи образуются в момент включения трансформатора, разряженного под напряжением, и могут достигать значения 5-7 * Iном.тр.

Однако, как показывает практика, выбор рабочего тока ТО из условия отстройки от максимального значения тока короткого замыкания предусматривает и отстройку от броска тока намагничивания.

2.2. Для проверки выполним условие отстройки ТО от пиков тока намагничивания согласно выражению 4.12 :

где это находится:

• kbtn = 5-7 — пусковой коэффициент тока намагничивания;
• Ином.тр. — сумма номинальных токов всех трансформаторов, питаемых от линии, А;

2.3. Определяем вторичный рабочий ток реле по формуле 1-3 :

где: kсх = 1 — при выполнении вторичных обмоток трансформаторов тока по схемам «полная звезда» и «неполная звезда»;

2.4. Определить коэффициент чувствительности при двухфазном коротком замыкании в минимальном режиме по выражению 1-5 :

Согласно седьмой редакции ПУЭ, п. 3.2.21.2, что> 1.5.

Принимает ток отключения TO Ito.cg = 2849 A, время отключения TO t = 0 сек.

21.Токовая защита с выдержкой времени, зависимой от третьей гармонической.

Недостатки максимальной токовой защиты проявляются в сельских распределительных сетях напряжением 6-20 кВ.

1. Применение на сталеалюминиевых и стальных канатах малых сечений.

2. Значительная протяженность ВЛ.

3. Подключение распределенных по линии трансформаторов 6-20 / 0,4 кВ.

В таких сетях КЗ на конце защищаемой линии (точка К1) и короткое замыкание за трансформатором (точка К2) сопровождаются прохождением токов величиной, близкой к началу защищаемой линии. Поэтому сложно удовлетворить требованиям селективности, чувствительности и скорости срабатывания токовой защиты.

Условия должны быть выполнены.

, (2), (3)

где это находится

, — токи в защите A при КЗ в точке K1 и, следовательно, в точке K2.

Для требуемых значений = 1,5 и = 1,2 условия (2), (3) выполняются при> 2,0. В сельских сетях это соотношение выполняется только для 1/3 всех линий.

Защита в таких сетях осуществляется с измерением дополнительного параметра, который позволяет определить место повреждения. Уровень высших гармоник тока короткого замыкания в месте установки защиты используется как дополнительный параметр.

Источником высших гармоник является трансформатор. Ток холостого хода трансформатора содержит 5,7 и 11 гармонику. Неуравновешенность магнитной системы трансформатора вызывает 3-ю и 9-ю гармоники.

При коротком замыкании на стороне 10 кВ наибольшее значение имеет 3-я гармоника тока при двухфазном коротком замыкании.

Согласно расчетным данным, это

— суммарный ток холостого хода по паспортным данным всех трансформаторов, подключенных к линии.

При коротком замыкании на стороне 0,4 кВ наиболее интенсивным источником высших гармоник тока является электрическая дуга. Ток третьей гармоники в этом случае

Из формулы видно, что при коротком замыкании на стороне 0,4 кВ ток 3-й гармоники будет значительно больше, чем при коротком замыкании на стороне 10 кВ.

По величине третьей гармоники тока короткого замыкания короткое замыкание на линии можно отличить от короткого замыкания за трансформатором.

Защита выполнена на микроэлектронной основе. Первый этап — это немедленное отключение нормального тока A1. Схема также оборудована максимальной токовой защитой с измерительным элементом КА реле времени КТ. Может работать с задержкой и без промедления. Это зависит от действия реле фильтра тока КАЗ. Если срабатывает реле фильтра, защита действует без задержки, если не срабатывает, защита действует как защита от перегрузки по току.

Реле фильтра не должно работать в случае короткого замыкания на защищаемой линии.

Для этого рабочий ток реле выбирается из условия

Рабочий ток счетчика КА выбирается таким образом, чтобы в случае повреждения на конце защищаемой линии обеспечивался коэффициент чувствительности, необходимый для максимальной токовой защиты

> = 1,5

Один источник

Примеры и описание схем МТЗ

Для защиты различных компонентов односторонних сетей электроснабжения используются различные типы цепей.

Однорелейная на оперативном токе

Схема с реле на рабочий ток

Используется реле стартера, которое реагирует на изменение разности фазных потенциалов. Его преимущества — простота и низкое потребление ресурсов: требуется только реле и два кабеля. Минусы: низкая восприимчивость и тот факт, что при выходе из строя какого-либо элемента фрагмент лески теряет защиту. Схема подходит для сетей напряжением до 10 кВ.

Двухрелейная на оперативном токе

Схема с парой реле

Эта схема, как и предыдущая, защищает линии электропередач от воздействия короткого замыкания между фазами. Цепочки в нем образуют усеченную звезду. Он надежен, но, как и предыдущий, не очень чувствителен.

Трехрелейная

Это самая надежная схема и единственная, подходящая для заземленных нейтральных конструкций.

Хотя прерывание тока более эффективно для предотвращения коротких замыканий, контролируемый метод больше подходит для защиты разветвленных линий электропередач. Для наиболее эффективной работы необходимо правильно установить уставки на диаграмме.

Мтз с независимой выдержкой времени

МТЗ — основная защита воздушных линий с однонаправленным питанием. МТЗ оснащен не только ЛЭП, но и силовыми трансформаторами, кабельными линиями, мощными двигателями напряжением 6, 10 кВ.

Рис. 4.2.1

Защитная позиция в начале каждой строки сбоку от источника питания. На рис. 1 представляет действие защит в случае короткого замыкания в точке K. Задержки защит выбираются по ступенчатому принципу и не зависят от амплитуды тока, протекающего через реле.

Трехфазная схема защиты МТЗ на постоянном оперативном токе

Схема защиты показана на рисунке 4.2.2: Главные реле:

• Пусковым органом являются реле тока космического корабля.
• Орган времени — реле времени CT.

Вспомогательные реле:

• КЛ — промежуточное реле.
• КН — сигнальное реле.

Рис. 4.2.2

Промежуточное реле устанавливается в тех случаях, когда реле времени не может замкнуть цепь катушки отключения YAT из-за недостаточной мощности его контактов. Вспомогательный контакт переключателя SQ служит для прерывания тока, протекающего через катушку расцепителя, поскольку контакты промежуточных реле не предназначены для размыкания.

В случаях, когда максимальная токовая защита должна реагировать только на межфазное короткое замыкание, используются двухфазные цепи с двумя или одним реле, поскольку они более экономичны.

Двухрелейная схема

Рис. 4.2.3

Достоинство

1. Схема реагирует на все межфазные замыкания в линиях.

2. Дешевле трехфазной схемы.

Недостатки

Меньшая чувствительность к 2-х фазным КЗ за трансформатором при подключении обмоток Y / — 11 гр. (В два раза меньше, чем у трехфазной схемы).

Рис. 4.2.4

При необходимости чувствительность можно повысить, установив в общий провод токовых цепей третье реле тока. Чувствительность увеличена вдвое: схема становится эквивалентной по чувствительности трехфазной.

Схемы широко используются в сетях с изолированной нейтралью, где возможно только межфазное короткое замыкание.

Двухфазные цепи используются в качестве защиты от межфазных коротких замыканий и в сетях с твердой заземленной нейтралью, при этом для защиты от однофазных коротких замыканий устанавливается дополнительная защита, которая реагирует на униполярный ток.

Одно-релейная схема МТЗ

Рис. 4.2.5

• Схема реагирует на все случаи межфазных замыканий.
• Достоинство.
• Только одно реле тока.
• Недостатки.

1. Чувствительность ниже, чем у схемы с двумя реле с коротким замыканием между фазами AB и BC.
2. Неактивность защиты в одном из трех возможных случаев 2-х фазного короткого замыкания за трансформатором с подключением обмоток Y /  — 11 гр.
3. Низкая надежность: при отказе одного токового реле происходит сбой защиты. Схема применяется в распределительных сетях 6… 10 кВ и для защиты электродвигателей.

Выбор тока срабатывания защиты МТЗ

Защита должна надежно работать в случае повреждения, но не должна срабатывать при максимальных токах нагрузки и кратковременных импульсах (например, пуск двигателей).

• Слишком чувствительная защита может привести к ненужным остановкам.
• Основная задача при выборе рабочего тока — надежно настроить защиту от токов нагрузки.

Есть два условия для определения тока срабатывания защиты.

Первое условие. Реле тока не должны управляться током нагрузки:

Ic.g> In.max, (4.1)

где Ic.z — ток срабатывания защиты (наименьший первичный ток в фазе сети, необходимый для срабатывания защиты);

In.max — максимальный ток рабочей нагрузки.

Второе условие. Реле тока, которые сработали во время короткого замыкания в сети, должны надежно вернуться в исходное положение после деактивации короткого замыкания с рабочим током, остающимся в защищаемой линии.

В случае короткого замыкания срабатывают реле защиты I и II (рис. 4.2.1). После деактивации короткого замыкания защитой I прохождение тока короткого замыкания прерывается, и реле защиты по току II должны вернуться в исходное положение.

Обратный ток реле должен быть больше, чем ток нагрузки линии, который проходит через защиту II после отключения короткого замыкания.

Причем этот ток в первые моменты времени после отключения короткого замыкания имеет повышенное значение из-за пусковых токов электродвигателей, которые при коротком замыкании тормозятся из-за снижения (при коротком замыкании) напряжения:

Рис. 4.2.7

Iair> kzIn.max. (4,2)

Увеличение In.max, вызванное самовоспламенением двигателей, оценивается пусковым коэффициентом kc.

обязательно учитывать самовоспламенение двигателей.

При выполнении условия (4.2) выполняется и условие (4.1), поскольку IextwI + tпI + tвI. (4,9)

• Время задержки защиты II можно определить как:

tiII = tvI + TI + TI + TII + TI, (4.10);

где tпII — погрешность в сторону уменьшения выдержки времени защиты II; цап — складское время.

• Следовательно, минимальный шаг по времени t можно рассчитать как:

t = tvvII — tvvI = tpI + tvI + tpII + tvap. (4.11)

По формуле (4.11) шаг по времени определяется для защиты с независимой характеристикой времени срабатывания от тока.

Рекомендуется принимать t = 0,35… 0,6 с.

Использование автоматических выключателей тока

Это устройство используется для:

1. Защита кабелей от повреждений, вызванных слишком сильным протеканием электрического тока. Каждый провод имеет определенный максимальный ток, который может протекать по нему в течение длительного времени без риска повреждения. Если это значение будет превышено, температура провода может подняться до опасного уровня (из-за того, что кабель имеет собственное электрическое сопротивление). Он небольшой, но чем больше тока проходит по проводу, тем больше энергии уходит в кабель в виде тепла.

Если температура провода останется слишком высокой в ​​течение некоторого времени, его изоляция начнет плавиться. Автоматический выключатель с правильными параметрами для этого провода защитит его от такой ситуации и своевременно отключит напряжение в цепи. Скорость срабатывания при обнаружении так называемой тепловой перегрузки зависит от величины тока, проходящего через переключатель, и составляет от 0,2 секунды до 2 часов.

2. Защита кабелей и устройств от воздействия коротких замыканий в электрической цепи. Короткое замыкание или очень сильный ток могут протекать по внутренней электропроводке, когда сопротивление между фазным проводом и нейтральным проводом очень низкое (например, когда нейтральный проводник и фазный провод закорочены). При обнаружении короткого замыкания выключатель максимального тока должен сработать очень быстро, то есть менее чем за 30 миллисекунд.

Чего не может автоматический выключатель: автоматический выключатель не используется для защиты человека от поражения электрическим током. Сила токов, при которых регулирующий переключатель сработает даже за доли секунды, абсолютно фатальна для человека. Для защиты от ударов 220 вольт используется специальное устройство с дифференциальным током.

Устройство и принцип действия

Конструктивно МТЗ состоит из двух важных узлов: выключателя и реле времени. Их можно объединить в единую конструкцию или разместить в отдельных блоках.

Отличия от токовой отсечки

Из всех видов защиты по надежности лидирует отключение электроэнергии. Примером может служить защита домашней электросети с помощью устройств, в которых используются предохранители или периодические машины. Метод отключения электроэнергии обеспечивает обесточивание защищаемой цепи в аварийных ситуациях. Но чтобы возобновить подачу электричества, необходимо устранить причину перебоя и заменить предохранитель, либо включить автомат.

Недостатком такой системы является то, что остановка может происходить не только из-за короткого замыкания, но и из-за даже кратковременного превышения токовых параметров нагрузки. Кроме того, для восстановления защиты требуется участие человека. Эти недостатки не критичны в домашней сети, но недопустимы при защите разветвленных линий электропередач.

В связи с тем, что в моделях МТЗ предусмотрены реле времени, задерживающие срабатывание отключающих механизмов, они на короткое время игнорируют падения напряжения. Кроме того, реле тока сконструированы таким образом, что они возвращаются в исходное положение после устранения причины размыкания контактов.

Именно эти два фактора принципиально отличают МТЗ от простых отключений электроэнергии со всеми их недостатками.

Выбор тока срабатывания защиты МТЗ

Выбор сделан с расчетом на то, что установка надежно работает в случае вредных воздействий, но не проявляет активности во время коротких ударов (например, при запуске электродвигателя) или большого тока нагрузки. Отличить последнее от ситуации, в которой должна быть активирована защита, является основной задачей. Также установка не должна быть чрезмерно чувствительной, иначе цепь отключится, когда в ней нет необходимости.

Должны быть соблюдены следующие условия:

• реле не должны активироваться током нагрузки, поэтому параметр, с которым срабатывает максимальная токовая защита, должен быть больше, чем индикатор максимальной нагрузки;
• обратный ток реле должен превышать значение нагрузки, проходящей через защиту после окончания замыкания — это необходимо для возврата реле в исходное положение.

Реализация

В основном система реализована с использованием устройств, которые объединяют функции запуска и синхронизации, или с использованием комбинации нескольких различных реле, каждое из которых выполняет одну из этих функций. В настоящее время все чаще используются микропроцессоры, которые, помимо контролируемых, также реализуют ряд процессов релейной защиты.

Мгновенная токовая отсечка (МТО)

Короткие замыкания в сети

Это самый опасный и серьезный вид повреждений. В случае короткого замыкания электродвижущая сила источника питания замыкается накоротко из-за относительно низкого сопротивления генераторов, трансформаторов и линий. Поэтому в цепи короткозамкнутой ЭДС возникает большой ток Isc, называемый током короткого замыкания. Ток короткого замыкания, согласно закону Джоуля-Ленца, выделяет тепло в активном сопротивлении цепи, через которую он проходит в течение времени t:

Помимо очевидных последствий, вызванных увеличением тока в электроустановках, возникновение короткого замыкания приводит к снижению напряжения, что, в свою очередь, неизбежно негативно сказывается на нормальном функционировании потребителей. Наиболее негативно падение напряжения сказывается на асинхронных двигателях, которые являются основными потребителями электроэнергии. Крутящий момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения на его выводах:

Кроме того, падение напряжения также влияет на стабильность параллельной работы генераторов. Это может привести к разрушению системы и прекращению кормления всех ее потребителей.

Короткие замыкания делятся на трехфазные, двухфазные и однофазные, в зависимости от количества замкнутых фаз, короткие замыкания с землей и без нее, короткие замыкания в одной и двух точках сети.

Концепция — реле

Определение

Реле — это автоматическое устройство (рис. 1), которое контролирует значение определенной физической величины, называемой контрольной величиной, и влияет на значение другой физической величины, называемой контролируемой величиной. Отличительной особенностью реле является резкое изменение регулируемого значения при достижении контрольным значением некоторого заданного значения.

Рисунок 1 — Схема простейшего электромеханического реле тока

На рисунке 1 показано, что реле состоит из катушки реле, установленной на ферромагнитном сердечнике, подвижной части (якоря), контактного блока (нормально разомкнутый NO и нормально замкнутый NC) и устройства для регулировки рабочей уставки (в данном случае упругая сила пружины).

Реле работает таким образом, что по мере увеличения контрольного значения, в данном случае силы тока, также увеличивается сила тяжести якоря. Пружина не позволяет замыкать нормально разомкнутый контакт до тех пор, пока не будет достигнуто контрольное значение заданного значения.

Когда реле срабатывает, замыкающий контакт замыкается, а замыкающий контакт размыкается с общим контактом, изменяя регулируемое значение.

Требования к релейной защите

Селективность

— Селективность или селективность защиты — это способность защиты отключать в случае короткого замыкания только поврежденный участок сети.

Представление

— возможность работы с минимально допустимой задержкой. Только устройства защиты с абсолютной селективностью, такие как устройство защитного отключения, могут работать без отсчета времени.

Защиты, срабатывающие со временем до 0,1-0,2 секунды, считаются быстродействующими, например, при отключении электроэнергии.

Чувствительность

— показывает способность защиты реагировать на короткое замыкание в
любая точка охраняемого объекта в любом режиме работы системы..
Чувствительность защиты обычно характеризуют коэффициентом чувствительности Кч.

где это находится:

А

мин
–
минимально возможное расчетное значение управляющей переменной для выбранной схемы;

А

cp
–
значение управляющей переменной, при котором реле активируется (уставка).

Надежность

способность защиты надежно функционировать в пределах установленной для нее зоны и не срабатывать ложно в режиме, в котором не предусмотрено защитное действие реле.

Трехступенчатая защита линий электропередачи

Один из признаков короткого замыкания (КЗ) — увеличение линейного тока. Эта функция используется для выполнения защиты, называемой защитой по току. Защита от сверхтока срабатывает, когда ток в фазах сети превышает определенное значение.

Комплект двухступенчатой ​​максимальной токовой защиты линий электропередач состоит из трех защит:

1 стадия — мгновенное отключение питания (МТО);

2-я ступень — отсроченное отключение тока (ТОВВ);

3 ступень — максимальная токовая защита (МТЗ).

Рассмотрим принцип работы и выбор настроек для каждой из этих защит.

Мгновенный сбой питания (MTO)

Мгновенный сбой питания — это защита, которая отключает защищаемый объект без задержки, когда ток, протекающий через объект, превышает ток срабатывания защиты.

Рисунок 2 — Схема сети

На рис. 2 представлена ​​схема защищенной радиальной сети с однонаправленным питанием. Каждый элемент этой схемы (линия, трансформатор, шины и т.д.) имеет собственную защиту. Рассмотрим, например, линию электропередачи 1. При коротком замыкании в точках K1, K2, K3 по линии электропередачи 1 протекает ток, величина которого зависит от местоположения точки короткого замыкания, т.е расстояния L

от места установки защиты до точки короткого замыкания.

Избирательность MTO может быть обеспечена только соответствующим выбором рабочего тока. Допустим, нам нужно выбрать ток срабатывания мгновенного отключения тока, установленного на ЛЭП 1 — IСРМТО-1 (здесь нижний индекс 1 указывает номер комплекта защиты). Предположим, что мгновенное отключение тока также установлено на линии электропередачи 2. Итак, если при коротком замыкании в начале линии 2 передачи (точка K5 на рисунке 2) MTO 1 обнаруживает это короткое замыкание, то он отключается автоматический выключатель Q1. В то же время Q2 будет отключен от защиты MTO 2, установленной на линии электропередачи 2. В этом случае Q1 будет отключен неселективным образом, поскольку линия электропередачи 1 находится в рабочем состоянии и может питать пользователей, подключенных через трансформатор Тр1 к шинам подстанции Б.

В этом случае селективность может быть обеспечена только за счет ограничения зоны действия МТО 1, не позволяя этой защите сработать в случае короткого замыкания на линии питания 2. Эта настройка осуществляется за счет уменьшения количества рабочий ток (рисунок 3).

Рисунок 3 — Схема конфигурации MTO 1

Эффективность МТО считается удовлетворительной, если защищаемая зона составляет не менее 10… 20% длины ЛЭП.

Следовательно, защита MTO не может независимо защитить всю линию от подстанции A до подстанции B и, следовательно, не отвечает требованиям чувствительности.

Принцип работы токовых отсечек

Когда в сеть протекает электрический ток, ее элементы начинают нагреваться. Это так называемая рабочая температура, которая позволяет ему длительное время работать в штатном режиме.

При коротком замыкании в сети происходит значительное увеличение тока. Как правило, это приводит к пожару, разрушениям и другим негативным последствиям. Элементы, длительное время выдерживающие действие короткого замыкания, производить экономически невыгодно.

Сила тока, активирующая защиту, называется настройкой. Его значение должно гарантировать, что цепь будет отключена до начала разрушения. Есть разные способы создать отсечку. Чаще всего эту процедуру проводят с помощью электромагнитных реле. Замыкание контактов в этих устройствах происходит под действием электромагнитной силы. Поэтому устройство выдает сигнал, отключающий защищаемый элемент. Тот же принцип применим к различным моделям автоматических выключателей.

Предохранители — эффективное средство защиты. Здесь основную роль играет температура, которая повышается под действием тока и оказывает свое влияние. Когда его значение достигает определенного предела, предохранитель выходит из строя и электрическая цепь разрывается.

Уставки

Текущие требования к эксплуатации:

• Достаточность для безопасного выявления аварийных ситуаций.
• Исключение случаев автоматической работы при максимальных рабочих токах пользователей и их послеаварийных перегрузках. Для этого ток отключения должен превышать максимальный ток потребителя и перегрузку после восстановления питания.
• Согласование устройства по всем параметрам срабатывания с автоматами соседних участков электрической сети. Находится как ближе к ИП (в основной зоне), так и дальше от нее (в зоне бронирования).

Рис.1 Защитные зоны

Ток возврата реле в исходное положение должен быть больше рабочего тока участка сети после устранения короткого замыкания. Таким образом, отключение аварийной секции оператором автоматически приводит к восстановлению электроснабжения других пользователей, отключенных устройством защиты.

Что называют отсечкой?

В начале обсуждения этой темы вам следует поближе познакомиться с концепциями. Отключение называется мгновенной и эффективной защитой. Используется в специальных текущих разделах. Область приложения имеет свои границы. Это в определенном смысле ограничивает распространение тока. А по какому принципу действует текущая резка?

Чтобы ответить на этот вопрос, достаточно вспомнить принцип работы электрической сети. По мере удаления от источника питания ток уменьшается. Это связано с увеличением результирующего сопротивления. Именно в момент уменьшения показателей текущее отключение начинает свое действие. Он должен предотвращать возникновение любых поломок и повреждений (например, при работе трансформатора). В этом случае индикаторы прерывания в трансформаторе или другой системе обязательно должны быть выше и мощнее максимальных значений тока.

Частным домовладельцам будет полезна статья о том, как подключить генератор к домашней сети.

Из чего состоит эта форма защиты?

Рассматриваемый способ устранения коротких замыканий, возникающих в начале рабочей зоны, состоит из следующих элементов:

• Цепь сигнализации. Работает на базе Бинкера. Такие схемы предназначены для анализа действия защиты, а также служат помощником обслуживающему персоналу, который контролирует состояние цепи. Кроме того, цепи сигнализации могут контролировать действия цепей управления.
• Тело измерения. Находится в текущем реле. Измерительный элемент срабатывает при коротком замыкании в металле. Это короткое замыкание может произойти в конце зоны защиты. Этот элемент отключения реагирует на изменения даже при минимальной нагрузке.
• Промежуточное реле. Реле тесно связано с измерительным органом. Напряжение передается от измерительного прибора к промежуточному реле. Контакт, полученный реле, затем переходит на выключатель питания (соленоид отключения). Промежуточный корпус выключает выключатель питания.
• Реле времени. Иногда этот элемент входит в состав. Реле времени обычно располагается между исполнительным механизмом и измерительным. Основная задача реле времени — создание задержки при срабатывании нескольких защит одновременно.

Схемы защиты МТЗ

Используется несколько вариантов дизайна, которые различаются устройством.

Трехфазная схема защиты МТЗ на постоянном оперативном токе

Трехфазная конструкция

В основной блок входят два реле: время и пуск. Также используются индикаторное реле и дополнительное, которое устанавливается, когда временное реле не может замкнуть цепь катушки размыкания.

Двухфазные схемы защиты МТЗ на постоянном оперативном токе

Они используются, когда вы хотите, чтобы система включалась только при коротком замыкании между фазами. Бывают одиночные и парные релейные схемы.

Двухрелейная схема

Его преимущество — реакция на любой межфазный отказ. Меньше — меньше подверженность двухфазным КЗ за трансформатором. Вы можете удвоить его, установив третье реле. Схема в основном используется для конструкций с изолированной нейтралью — замыкания в них возникают только между фазами. Возможно использование с твердым заземлением, но тогда для предотвращения однофазного короткого замыкания устанавливается дополнительная конструкция, которая активируется униполярным током.

Одно-релейная схема МТЗ

Достоинством схемы является простота конструкции. Минусы: меньшая чувствительность, не работает при некоторых типах КЗ с двумя фазами.

Разновидности максимально-токовых защит

Исходя из условий эксплуатации в конкретной электрической сети, можно выбрать один из четырех типов установки.

МТЗ с независимой от тока выдержкой времени

Параметр задержки здесь неизменен, период активации зависит только от ступени селективности: с каждым последующим сегментом время увеличивается на эту величину.

МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени

Расчет экспозиции используется по нелинейной формуле. Параметр зависит от величины тока в обмотках. Используется в системах, где защита от перегрузки имеет особое значение для безопасности.

МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени

Здесь объединены две составляющие: токовонезависимая и зависимая, причем последняя имеет время-токовую характеристику в виде гиперболы. Чем выше накладные расходы, тем более плоское графическое представление. Эта установка используется в электродвигателях большой мощности.

МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения

Здесь разность потенциалов становится инициатором размыкания контактов. Уставка связана с падением напряжения ниже определенного предела.

Определение защитных параметров

Настройка максимальной токовой защиты с блокировкой напряжения сводится к выбору значений задержки, а также рабочего тока и напряжения. Регулировка независимого МТЗ ограничивается подбором тех же параметров, что и в предыдущем случае. Для максимальной токовой защиты с зависимой и зависимой ограниченной связью понятие рабочего тока исправлено.

То есть его значение, которое ставит систему на грань активации, но все равно недостаточное для активации. Время устанавливается для независимой, ограниченной по времени, зависящей от времени секции межсоединения по току. Кроме того, его иногда назначают на ток, превышающий номинальный более чем в 10 раз. Как, например, в некоторых моделях машины «Электрон».

Классификация

МТЗ трансформатора в зависимости от характера зависимости времени выдержки от величины тока короткого замыкания делится на 3 основные группы:

• Независимый. Этот тип состоит из максимальной токовой защиты с неизменной выдержкой времени (tout) во всем рабочем диапазоне значений аргументов. Что находится в диапазоне значений тока от 0 до Ist, в целом уменьшается до 0. Графически корреляцию этих параметров можно представить в виде двух сегментов, параллельных оси X. Один из них находится на большом расстоянии от он, другой, лежит там. Если ось X графика принять за текущую, а Y — за время выдержки. Устройства этой категории являются основным видом электрической защиты воздушных линий электропередачи с односторонним питанием. Также они используются для силовых трансформаторов, кабельных линий и электродвигателей с рабочим напряжением от 6 до 10 тысяч В.

• Сотрудники. Эта группа состоит из максимальной токовой защиты с обратной нелинейной зависимостью времени от тока. График, отражающий взаимосвязь этих параметров, имеет изогнутую форму, напоминающую гиперболу. Защита трансформатора МТЗ этого типа позволяет учесть перегрузочную способность электрооборудования и осуществить защиту от токовых перегрузок.
• Ограниченное количество сотрудников. Максимальная токовая защита трансформатора, относящегося к этой группе, сочетает в себе характеристики предыдущей 2. Другими словами: увеличение тока до определенного значения пропорционально сокращает время срабатывания. Дальнейшее увеличение первой не приводит к уменьшению выдержки времени. Поэтому образ зависимости этих параметров представляет собой гиперболу, переходящую в прямую.

Также существует комбинированный вид защиты МТЗ. Он обладает большей устойчивостью к помехам и меньшим количеством ложных срабатываний. Принцип работы этого трансформатора МТЗ заключается в том, что необходимость отключения питания определяется не только увеличением потребляемого тока, но и снижением питающего напряжения. Это достигается за счет комбинации максимальной токовой защиты с реле минимального напряжения. Такая конфигурация не допускает перебоев в подаче электроэнергии при запуске мощного электродвигателя, когда на участке сети происходит значительный быстрый рост энергопотребления. Так как срабатывание максимальной токовой защиты заблокировано из-за отсутствия падения напряжения.

Автоматическое ускорение защит.

Автоматическое ускорение защиты — автоматическое уменьшение задержки резервной защиты при включении выключателя. Назначение автоматического разгона защит — быстрое отключение выключателя при его включении из-за короткого замыкания.

Необходимость автоматического разгона защит определяется тем, что при включении ВЛ под напряжением вероятность короткого замыкания увеличивается, так как:

1. Отключенная воздушная линия могла быть повреждена в течение длительного времени.
2. На ВЛ при завершении работ по ошибке оставили заземление.
3. Не удалось АПВ: после возникновения короткого замыкания на воздушной линии, отключив воздушную линию от защиты и затем включив ее АПВ, короткое замыкание на воздушной линии не было устранено.

Возможность автоматического разгона защит определяется тем, что если до включения переключателя в энергосистеме не было короткого замыкания и короткое замыкание произошло сразу после включения переключателя, то это короткое замыкание — на ВЛ при розжиге. Следовательно, время защиты не обязательно для обеспечения селективности: только что включенный автоматический выключатель должен быть выключен как можно скорее.

Зажигание воздушной линии может быть ручным при включении выключателя воздушной линии с помощью ключа управления и автоматическим при включении выключателя воздушной линии автоматическим АПВ. В любом случае при включении выключателя ВЛ выдержки времени установленных на этом выключателе резервных защит автоматически уменьшаются до 0-0,5 сек. Автоматическое ускорение защиты обычно активируется примерно на 1 секунду после включения переключателя. По истечении этого времени время резервных защит возвращается к нормальным значениям, что гарантирует селективность резервных защит.

Обычно автоматически ускоряются резервные защиты, которые обеспечивают защиту всей коммутируемой ВЛ во всех режимах от всех типов короткого замыкания: 2-ступенчатого ДЗ и 3-ступенчатого ЗЗ.

Автоматическое ускорение резервных защит предусмотрено на всех панелях резервных защит и применяется на всех ВЛ 500 кВ.

Что такое МТЗ с блокировкой по напряжению? Отличия от обычной МТЗ

Обычная максимальная токовая защита не всегда может отличить короткое замыкание от кратковременного тока перегрузки. Например, при пуске электродвигателей потребляемый ими ток может быть классифицирован защитой от сверхтока как ток короткого замыкания.
Попытка отключиться от этих режимов работы приводит либо к увеличению текущих настроек, либо к необходимости увеличения времени срабатывания защиты. Оба нежелательны.

Для того, чтобы обычная защита от перегрузки по току предоставляла информацию о том, что именно произошло короткое замыкание, используется блокировка по напряжению.