Максимальная токовая защита, токовая отсечка, дифференциальная токовая защита

Максимальная токовая защита (МТЗ)в электроустановках предприятий является основным видом релейной защиты, срабатывающая при резком увеличении тока на защищаемом участке при коротком замыкании и при перегрузке. Пусковым органом МТЗ являются максимальное реле тока и реле времени.

В системах электроснабжения применяется релейная защита на переменном и на постоянном оперативном токе, где в качестве измерительного органа используются трансформаторы тока. В зависимости от назначения релейной защиты в сетях с заземленной нейтралью применяются следующие схемы соединения реле тока с трансформаторами тока:

а) трехфазная схема соединения в полную звезду;

б) двухфазная двух- и трехрелейная соединения в неполную звезду;

в) трехфазная схема соединения трансформаторов тока в полный треугольник, а реле тока – в полную звезду;

г) двухфазная однорелейная схема соединения в неполный треугольник или на разность токов двух фаз.

Трехфазная трехрелейная схема соединения в полную звезду реагирует на все виды коротких замыканий (рис. 8.2). В этой схеме коэффициент схемы, равный отношению тока в реле к току в трансформаторе тока, равен 1. Схема применяется в сетях с заземленной нейтралью для защиты от междуфазных и однофазных коротких замыканий.

Рис. 8.2. Схема соединения трансформаторов тока и реле тока в полную звезду:

TA1-TA3 – трансформаторы тока; KA1-KA3 – реле тока; KA0 – реле защиты от однофазных коротких замыканий; Q – выключатель в главной цепи.

В трехфазной схеме соединения трансформаторов тока в полный треугольник, а реле тока – в полную звезду (рис. 8.3) в каждом реле проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз. Схема реагирует на все виды коротких замыканий.

Двухфазная схема включения отличается от трехфазной отсутствием одного трансформатора тока, как правило, в фазе В (рис. 8.4). В двухфазных схемах часто применяются реле РТВ. Схема реагирует на все виды коротких замыканий, за исключением короткого замыкания на землю фазы, в которой нет трансформатора тока.

Токовой отсечкой (ТО) называется максимальная токовая защита с установленной ограниченной зоной мгновенного действия, чем достигается ее селективность. Ток короткого замыкания увеличивается при приближении места короткого замыкания к источнику питания.

При выполнении селективной ступенчатой защиты первой ступенью токовой защиты является токовая отсечка без выдержки времени, второй ступенью – токовая отсечка с выдержкой времени, третьей ступенью – максимальная токовая защита с независимой и ограниченно-зависимой характеристиками срабатывания.

Рис. 8.3. Схема соединений трансформаторов тока – в треугольник, реле тока – в звезду:

TA1-TA3 – трансформаторы тока; KA1-KA3 – реле тока; Л1, Л2 – выводы первичной цепи трансформаторов тока; И1, И2 – выводы вторичной цепи трансформаторов тока

Рис. 8.4. Схема соединений трансформаторов тока и реле на разность тока двух фаз:

TA1-TA3 – трансформаторы тока; KA – реле тока; Л1, Л2 – выводы первичной цепи трансформаторов тока; И1, И2 – выводы вторичной цепи трансформаторов тока

Дифференциальная токовая защита (ДТЗ) является разновидностью токовой защиты. Для осуществления ДТЗ с двух сторон защищаемого элемента устанавливаются трансформаторы тока или их комплекты, которые соединяются между собой (рис. 8.5). Параллельно им включается токовое реле. Участок, расположенный между комплектами трансформаторов тока называется зоной действия ДТЗ.

В нормальном режиме работы и при коротком замыкании за пределами зоны действия ДТЗ трансформаторы тока измеряют один и тот же ток. При КЗ в зоне действия ДТЗ ток КЗ проходит только через один трансформатор тока и в цепи токового реле потечет ток. Под воздействием этого тока срабатывает ДТЗ, которая передает команду на отключение выключателей с обеих сторон от защищаемого элемента.

Рис. 8.5. Принцип действия продольной дифференциальной защиты:

а – короткое замыкание вне зоны действия защиты; б – короткое замыкание в зоне действия защиты.

В электроустановках предприятий с целью повышения надежности электроснабжения применяются средства автоматики, осуществляющие автоматическое управление схемой электроснабжения в нормальном и аварийном режимах.

Виды устройств автоматики

Устройства автоматического повторного включения (АПВ). Осуществляют быстрое повторное включение, обеспечивающее восстановление электроснабжения после самоустранения кратковременного повреждения, вызвавшего отключение установки от сети. Причинами кратковременных повреждений являются схлестывание проводов воздушных линий при сильном ветре, перемыкание проводов передвижными механизмами, перекрытие изоляции во время грозы и т. д. Устройства АПВ обязательны на всех воздушных линиях напряжением выше 1 кВ. Схемы АПВ выполняют на постоянном (электромагнитные и пневматические приводы) и переменном оперативном токе (пружинно-грузовые приводы). Время действия АПВ должно быть минимальным, оно определяется временем автоматического возврата привода выключателя в положение готовности к повторному включению и составляет 0,5-1,5 с.

К устройствам АПВ предъявляются следующие требования:

а) должна быть предусмотрена возможность отключения выключателя персоналом, при этом АПВ не должно срабатывать;

б) должна быть предусмотрена блокировка от многократных включений выключателя на устойчивое короткое замыкание;

в) не должно функционировать при срабатывании защит, реагирующих на повреждения, которые не могут самоустраняться, например, при газовой защите трансформатора;

г) после срабатывания все элементы, обеспечивающие его функционирование, должны автоматически возвратиться в исходное положение;

д) для учета их действия в схемах должны предусматриваться сигнальные (указательные) реле и счетчики срабатывания.

Устройства автоматического включения резерва (АВР). В соответствии с ПУЭ применяются обязательно для потребителей 1-й категории с раздельным питанием от двух источников питания, что повышает надежность электроснабжения и уменьшает время простоя оборудования.

АВР в электроустановках напряжением до 1 кВ выполняют на автоматических выключателях и контакторах. Автоматические выключатели для АВР применяются на шинах РУНН трансформаторных подстанций. Для этих целей используются выключатели с электродвигательным приводом серий «Электрон» и ВА-50. Как правило, вводные и секционный выключатели применяются одного типа, с электродвигательным приводом.

Устройства автоматической разгрузки по току (APT). Применяются, когда возможна перегрузка отдельных элементов системы электроснабжения после аварийного отключения параллельного элемента (линии, трансформатора). В устройствах APT применяются реле с большим коэффициентом возврата ( ).