Выбор тока срабатывания защиты

Защита должна надежно срабатывать при повреждениях, но не должна действовать при максимальных токах нагрузки и её кратковременных толчках (например, запуск двигателей).

· Слишком чувствительная защита может привести к неоправданным отключениям.

· Главная задача при выборе тока срабатывания состоит в надежной отстройке защиты от токов нагрузки.

Существуют два условия определения тока срабатывания защиты.

Первое условие. Токовые реле не должны приходить в действие от тока нагрузки:

I_с.з>I_н.макс, (4.1)

где I_с.з – ток срабатывания защиты (наименьший первичный ток в фазе линии, необходимый для действия защиты);

I_н.макс – максимальный рабочий ток нагрузки.

Второе условие. Токовые реле, сработавшие при КЗ в сети, должны надёжно возвращаться в исходное положение после отключения КЗ при оставшемся в защищаемой линии рабочем токе.

При КЗ приходят в действие реле защит I и II (рис.4.2.1). После отключения КЗ защитой I прохождение тока КЗ прекращается и токовые реле защиты II должны вернуться в исходное положение.

Ток возврата реле должен быть больше тока нагрузки линии, проходящего через защиту II после отключения КЗ. И этот ток в первые моменты времени после отключения КЗ имеет повышенное значение из–за пусковых токов электродвигателей, которые при КЗ тормозятся вследствие понижения (при КЗ) напряжения:

Рис. 4.2.7

I_воз>k_зI_н.макс . (4.2)

Увеличение I_н.макс, вызванное самозапуском двигателей, оценивается коэффициентом запуска k_з.

· Учет самозапуска двигателей является обязательным.

При выполнении условия (4.2) выполняется и условие (4.1), так как I_воз<I_с.з. Поэтому для отстройки защиты от нагрузки за исходное принимается условие (4.2):

I_воз=k_нk_зI_н.макс, (4.3)

где k_н – коэффициент надежности, учитывающий возможную погрешность в величине тока возврата реле, k_н=1,1...1,2.

Ток срабатывания защиты находят из соотношения

. (4.4)

Вторичный ток срабатывания реле находится с учетом коэффициентов трансформации измерительных трансформаторов тока n_т и схемы включения реле k_сх:

. (4.5)

Ток срабатывания защиты зависит от коэффициента возврата, для снижения I_с.з необходимо увеличивать k_воз, он должен быть на уровне от 0,85 и выше.

Определение величины I_н.макс индивидуально для конкретного защищаемого объекта, ниже приведены два примера

1. Параллельные линии: I_н.макс=I_нагр.

Рис. 4.2.8

2. Линии, питающие потребителя: I_н.макс=I₁+I₂.

Рис. 4.2.9

Чувствительность защиты

Ток срабатывания защиты I_с.з проверяется по условию чувствительности защиты:

, (4.6)

где I_к.мин – минимальный ток КЗ при повреждении в конце зоны действия защиты как основной, так и резервной.

Рис. 4.2.10

Значение k_ч для различных типов защит нормируется. В основной зоне k_ч как правило равен 1,5; в зоне резервирования допускается 1,2.

Выдержка времени защиты

Для обеспечения селективности выдержки времени МТЗ выбираются по ступенчатому принципу (см. рис. 4.2.1).

Разница между временем действия защит двух смежных участков называется ступенью времени (ступенью селективности):

Dt=t₂–t₁. (4.7)

Ступень времени Dt должна быть такой, чтобы при КЗ на линии w2, МТЗ II (см. рис. 4.2.1) не успевала сработать.

Определение ступени селективности Dt

При КЗ в точке К защита I работает в течение времени

t_зI=t_ввI+t_пI+t_вI, (4.8)

где t_ввI – выдержка времени защиты I;

t_пI – погрешность в сторону замедления реле времени защиты I;

t_вI – время отключения выключателя Q1.

Условие несрабатывания защиты II при КЗ на линии w2

t_ввII>t_ввI+t_пI+t_вI. (4.9)

Выдержка времени защиты II может быть определена как

t_ввII=t_ввI+t_пI+t_вI+t_пII+t_зап, (4.10)

где t_пII – погрешность в сторону снижения выдержки времени защиты II;

t_зап – время запаса.

Таким образом, минимальная ступень времени Dt может быть вычислена как

Dt=t_ввII – t_ввI=t_пI+t_вI+t_пII+t_зап. (4.11)

По формуле (4.11) определяется ступень времени для защит с независимой характеристикой времени срабатывания от тока.

Рекомендуется принимать Dt =0,35...0,6 с. В курсовой работе следует принимать Dt =0,5 с.

Выбор времени действия защит

Для МТЗ с независимой выдержкой времени выдержка времени защит вычисляется по формуле (4.12), расчет начинается от МТЗ, установленных у потребителей электроэнергии (см. рис. 4.2.11):

t_вв(n)= t_вв(n–1)+ Dt. (4.12)

Рис. 4.2.11

t₁=0; t₂=0,5с; t₃=1с; t₄=1,5с; t₅=2с.