Выбор параметров МТЗ

Основные параметры МТЗ: ток срабатывания и время срабатывания (выдержка времени). Кроме того, защита должна обладать требуемой чувствительностью, оцениваемой коэффициентом чувствительности.

Ток срабатывания МТЗ, т.е. минимальное значение тока в фазах защищаемого элемента, при котором защита действует, выбирают из следующих условий:

-токовые измерительные реле защиты не должны срабатывать в рабочем режиме, в том числе и в режиме длительных допустимых перегрузок,

I_с.з > I_{раб max};

-токовые реле защиты, сработавшие при внешних КЗ, должны возвратиться в исходное состояние после отключения КЗ. Поэтому ток возврата защиты должен быть больше тока нагрузки в переходном режиме после отключения КЗ

I_в.з > . (8.1)

Поясним это на примере защиты сети (см. рис. 6.3), использовав график изменения тока во времени при возникновении КЗ и после его отключения (рис. 8.1).

При КЗ в точке К₁ ток , протекая по всей сети, вызывает срабатывание токовых пусковых органов всех защит. По прошествии времени срабатывания защиты 1 последняя воздействует на выключатель Q1, и он отключает поврежденный участок ВГ (см. рис. 6.3). Ток в неповрежденных участках сети уменьшится до значения I_раб (см. рис. 8.1). Однако некоторое время рабочий ток I^’_раб в переходном режиме после отключения КЗ может быть больше тока I_{раб max} вследствие самозапуска подключенных к сети электродвигателей. Последние из-за снижения напряжения во время КЗ тормозятся, а при восстановлении напряжения после отключения КЗ самозапускаются.

За время существования КЗ, защиты 2 и 3 (рис. 6.3), имеющие выдержку времени больше, чем у защиты 1, не успевают срабатывать и после отключения КЗ должны возвратиться в исходное состояние. Однако это произойдет, если выполняется условие (8.1). В противном случае и при условии, что продолжительность самозапуска t_сзп значительно больше ступени выдержки времени Δt, например, защита 2 не возвратится в исходное состояние и неповрежденный участок БВ сети отключится (ложное срабатывание). Выражение (8.1), обеспечивающее селективное действие защиты, считают определяющим при установлении тока срабатывания защиты.

Увеличение тока нагрузки I_{раб max} при расчетах в переходном режиме после отключения КЗ учитывается коэффициентом самозапуска К_сзп, зависящим от схемы и параметров сети и состава нагрузки.

Неточность расчетов и погрешности реле учитывают коэффициентом надежности (отстройки) К_н. Таким образом, селективное действие защиты возможно, если

I_в.з К_н К_сзп I_{раб max}.

Так как отношение тока срабатывания защиты I_с.з к току возврата I_в.з есть коэффициент возврата К_в = I_в.з / I_с.з, то

I_с.з . (8.2)

Ток срабатывания защиты I_с.з является первичным током, протекающим в фазах защищаемого элемента, при котором защита срабатывает. Для вторичных реле защиты определяют ток срабатывания реле I_с.р с учетом коэффициента трансформации трансформаторов тока и схемы включения трансформатора ТА и реле, характеризующейся коэффициентом схемы в симметричном режиме

I_с.р = I_с.з / . (8.3)

По значению тока I_с.р выбирают уставку тока срабатывания I_у I_с.р, где I_у - фактический ток в соответствии с положением указателя на шкале реле, при котором оно должно срабатывать. В практических расчетах принимают следующие значения коэффициентов, входящих в выражение (8.2): для реле типа РТ-40 и РТ-80 К_н = 1.2, К_в = 0.85; для реле типа РТВ К_н = 1.3, К_в = 0.7. Коэффициент самозапуска для линий напряжением 10 кВ с преобладанием бытовой нагрузки принимают равным К_сзп = 1.2 … 1.3, в остальных случаях К_сзп может быть найден приближенно по различным методикам.

При наличии последовательно включенных защит их согласуют по чувствительности, принимая ток срабатывания каждой последующей защиты , расположенной ближе к источнику питания, больше тока срабатывания предыдущей защиты

, (8.4)

где К_н.с – коэффициент надежности согласования смежных защит по чувствительности (если обе защиты с реле РТ-85 - К_н.с = 1.3; если с реле РТВ - К_н.с = 1.5); и - максимальные рабочие токи в месте установки рассматриваемых защит.

При определении тока срабатывания реле по выражению (8.3) принимают наибольшее значение I_с.з из полученных по выражениям (8.2) и (8.4).

Чувствительность защиты оценивают коэффициентом чувствительности, представляющим собой отношение минимального тока КЗ I_{к min} в конце защищаемой зоны к току срабатывания защиты

К_ч = I_{к min} / ,

где = I_у / - уточненное (с учетом выбранной уставки) значение тока срабатывания защиты.

Для основной зоны обязательно значение К_ч 1.5, а для зоны резервирования К_ч 1.2. Например, для защиты 2 (см. рис. 6.3) коэффициент чувствительности должен быть К_ч 1.5 при КЗ в точке К₂ и К_ч 1.2 при КЗ в точке К₁.

Выдержки временизащиты.

Ступень времени.

Для обеспечения селективности выдержки времени МТЗ выбираются по ступенчатому принципу (см. рис.6.3). Разница между временем действия МТЗ двух смежных участков (например, А и В на рис. 8.2) называется ступенью времени или ступенью селективности:

Δt = t_A – t_B. (8.5)

Ступень Δt должна быть такой, чтобы при КЗ на каком-нибудь участке сети (например, на W_B) МТЗ соседнего участка (т.е. на W_А) не успевала сработать.

Чтобы МТЗ ЛЭП_А не сработала при КЗ на предыдущем участке, она должна иметь выдержку времени, большую времени отключения на W_B:

,

где - выдержка времени МТЗ В; - положительная погрешность в сторону замедления реле времени МТЗ В; - время отключения выключателя W_B с момента подачи импульса в катушку отключения до разрыва тока КЗ контактами выключателя.

Приняв запас и учтя, что МТЗ А может из-за погрешности реле времени снизить выдержку времени на величину (отрицательная погрешность), получим

. (8.5 а)

Отсюда минимальная ступень времени

. (8.6)

Согласно выражению (8.6) выбирается ступень для МТЗ с независимой характеристикой. Что касается МТЗ с зависимой характеристикой, выполняемых с помощью индукционных реле, то они могут продолжать работать по инерции после отключения тока КЗ. Поэтому ступень времени у таких МТЗ должна быть увеличена на время инерционной ошибки реле :

. (8.7)

Для применяемых в эксплуатации реле и выключателей ступень времени колеблется у МТЗ с независимой выдержкой времени в пределах 0,35 – 0,6 с, а у МТЗ с зависимой или ограниченно зависимой характеристикой 0,6 – 1 с. При согласовании с быстродействующей РЗ погрешность ее не учитывается ( ), и тогда Δt = 0,35 – 0,4 с.

Выбор времени действия МТЗ. Согласование МТЗ с независимыми характеристиками. Считая, что выдержка времени МТЗ В задана, выдержку времени МТЗ А определяют по выражению

. (8.8)

Согласование МТЗ с зависимыми характеристиками. Выдерж­ки времени МТ3 с зависимой или ограниченно зависимой ха­рактеристикой также должны удовлетворять условию (8.8), но, поскольку время действия этих реле зависит от тока, необ­ходимо задавать пределы тока, при которых это условие долж­но выполняться. Положим, что ЛЭП, показанные на рис. 8.2, а, оборудованы МТ3, имеющей ограниченно зависимую характе­ристику. Требуется выбрать характеристику МТ3А (рис. 8.2, а) и согласовать ее с характеристикой МТ3В, которая известна. МТ3А должна иметь время на ступень больше МТ3В при всех КЗ в пределах зоны совместного действия МТ3А и МТ3В, т. е. на W_B. Если при КЗ в точке Кl (начало зоны МТ3В)ток КЗ, проходящий через МТ3А и МТ3В, равен , то при всех КЗ за точкой К1, т. е. в зоне работы МТ3В, токи КЗ будут меньше. Следовательно, условие селективности (8.8) должно выпол­няться при токе и всех токах, меньших его. В случае КЗ на ЛЭП_А время действия МТ3А не должно согласовываться с МТ3В и может быть сколь угодно малым; при этом ток КЗ, проходящий через МТ3А, будет больше . Из этих условий вы­текает следующий порядок подбора зависимых характеристик:

1) строится исходная характеристика МТЗВ, с которой согласуется МТЗА (рис.8.2,б);

2) определяется максимальное значение токов КЗ , проходящих через МТ3А и МТ3В при повреждении в начале участка, защищаемого МТ3В (в точке К1) (рис.8.2,а);

3) пользуясь заданной характеристикой МТ3В, находим ее выдержку времени при токе , т.е. при КЗ в начале защищаемой зоны, в точке К1 (рис.8.2, б);

4)по условию селективности выдержка времени МТ3А при токе должна превышать время МТ3В на ступень Δt:

. (8.9)

Это условие должно выполняться при токах ;

5) выбранная характеристика МТ3А строится совместно с характеристикой МТ3В для наглядной проверки выполнения условия (8.9) при токах КЗ, равных и меньших . Совместное построение характеристик нескольких МТЗ удобно вести относительно первичных фазных токов, но при этом нужно учитывать схему соединения токовых цепей МТЗ, от которой зависит соотношение между током в реле и током в фазе, т.е. . Если согласуемые МТЗ находятся на разных сторонах силового трансформатора, то их характеристики нужно привести к токам одного напряжения. Выдержка времени МТ3А с независимой характеристикой при согласовании ее с ограниченно зависимой характеристикой МТЗ W_B отстраивается по времени (рис.8.2,в) от при токе . При токах выдержка времени уменьшится и, следовательно, селективность будет обеспечена.