Схемное исполнение и работа МТЗ

Максимальная токовая защита может применяться для защиты от токов короткого замыкания на всех элементах СЭС (генераторы, трансформаторы, двигатели и ЛЭП). На защищаемой ЛЭП защита ставиться в начале линии относительно источника питания. Защита работает с выдержкой времени.

Один из схемных вариантов МТЗ для защиты ЛЭП 10 кВ представлен на рис. 4. Эта схема выполнена в так называемом разнесенном виде – измерительная часть (рис. 4, а) и логическая часть с исполнительной (рис. 4, б) отделены. Так вычерчиваются, как правило, все защиты в целях лучшей наглядности и удобства.

Рис. 4. Разнесенная схема МТЗ ЛЭП:

а) – измерительная схема МТЗ, б) – логическая и исполнительная часть МТЗ

ТА₁, ТА₂ – трансформаторы тока; KА₁, KА₂ – реле тока; KТ – реле времени; KL – промежуточное реле; KH – сигнальное реле; YAT – катушка отключения

Измерительная часть состоит из двух трансформаторов тока и двух токовых реле, включенных в так называемую «неполную звезду». Данная схема позволяет контролировать все виды коротких замыканий в ЛЭП 10 кВ. Может применяться схема включения трансформатора тока и токовых реле на «разность токов». [Л – 1,2]

В сетях с глухозаземленной нейтралью, чтобы контролировать и однофазные к.з. трансформаторы тока и токовые реле включаются по схеме «полная звезда» или «треугольник».

В нормальном режиме работы ЛЭП ток в измерительной схеме I_р, проходящий через реле тока KA₁ и KA₂ меньше тока срабатывания этих реле I_ср и реле не действует, в этом случае контакты их в логической части защиты разомкнуты, обмотка привода выключателя YAT не получает питания и вся схема МТЗ бездействует.

При коротких замыканиях на ЛЭП ток через реле I_р возрастает. Он становится больше тока срабатывания I_р>I_ср. Реле KA₁ и KA₂ срабатывают, замыкают свои контакты в логической части и с выдержкой времени t_МТЗ получает питание обмотка отключения YAT. Выключатель отключает поврежденную ЛЭП.

Расчет максимальной токовой защиты

ЛЭП – 10 кВ

Для расчета МТЗ ЛЭП 10 кВ используются следующие данные:

ЛЭП -10 кВ воздушная; длина L₃= 8 км; х₀ = 0,4 ОМ/км.

Мощность к.з. системы S_К.З.С.=10000 МВА;

Длина ЛЭП 110 кВ L₁=L₂=20 км; х₀ = 0,4 ОМ/км.

Мощность нагрузки S_Н1=3,0 МВА (спокойная нагрузка);

Мощность двигателя S_М1=1,6 МВА (асинхронный высоковольтный двигатель АД, =6);

В измерительной части МТЗ используем статические реле на интегральных микросхемах РСТ-11.

Основное требование при настройке МТЗ чтобы ток срабатывания МТЗ I_срМТЗ был больше максимального тока нагрузки в нормальном режиме I_раб.max.

Нагрузка для ЛЭП будет состоять (см. рис. 2) из асинхронного электродвигателя М1 и нагрузки электроприемников Н1:

,

номинальный ток от нагрузки Н1

номинальный ток двигателя

пусковой ток электродвигателя при k_пуск=6 будет равен

величина номинального рабочего тока ЛЭП будет равна

далее выбираем трансформаторы тока и определяем коэффициент их трансформации .

Величина тока I₁ принимаем равным 300А. Тогда

где I₁ – ближайшая наибольшая величина стандартного первичного тока трансформатора тока.

При настройке МТЗ ЛЭП 10 кВ необходимо выполнить условие

Рабочий максимальный ток ЛЭПI_{раб.maxЛЭП} будет состоять из тока нагрузки электроприемников I_Н1 и пускового тока электродвигателя I_пуск М₁

Зная рабочий максимальный ток в ЛЭП (с учетом пускового тока двигателя) определяем вторичный ток срабатывания МТЗ. [1, 3]

где k_Н – коэффициент надежности; из-за наличия пускового тока АД принимается равным 1,4 для реле РСТ-11(ПУЭ);

где k_сх=1 («неполная звезда» - схема соединения трансформаторов тока);

k_воз=0,95 (для реле РСТ-11).

n_Т – коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Тогда величина вторичного тока срабатывания МТЗ будет равна

Находим время срабатывания МТЗ

где t_ср.РЗ – выдержка времени на последующей защите;

Δt – ступень селективности с реле РСТ-11,принимаем Δt равным 0,6 сек. (ПУЭ).

Проверяем защиту на чувствительность

где I_kmin(K2) – ток к.з. в конце ЛЭП 10 кВ (Рис. 2) из расчета по методике приведенной на стр. 36 (I_kmin(K2) = 1612 А).

Вывод: максимальная токовая защита воздушной ЛЭП проходит по чувствительности.

Цифровое исполнение защиты ЛЭП представлено на Рис. 5.

Рис. 5.Структурная схема цифровой защиты ЛЭП

Принцип и алгоритм работы МТЗ можно представить в виде алгебры логики (DW, DT) (Рис. 6.).

Рис. 6.Логическая схема МТЗ,

где КА₁, КА₂, КА₃ – реле тока, DW – логический элемент ИЛИ,

DT – логический элемент выдержки времени

Ток от трансформаторов тока ТА, фаз А, В, С подается на токовое реле КА. В нормальном режиме ток срабатывания реле меньше рабочего максимального тока нагрузки ЛЭП и на выходе элемента DW (ИЛИ) присутствуют нулевые сигналы. При КЗ на ЛЭП ток через реле становится больше тока срабатывания реле и на выходе элемента DW появляется сигнал, равный 1. В элементе DT (выдержка времени) реализуется время срабатывания в соответствии с требования селективной работы защиты.

Алгоритм релейной защиты можно записать в виде логической функции N:

N=( OR OR ) AND DT1=1

Где , , – логические сигналы на выходах токовых реле

DT1 – оператор временного реле защиты.