Схемы и общая оценка максимальной токовой защиты

Для осуществления максимальной токовой защиты можно ис­пользовать одну из рассмотренных (см. § 6.4) схем включения из­мерительных органов, функции которых выполняют максимальные реле тока. Выбор типа реле и схемы их соединения с трансформа­торами тока определяется назначением защиты и предъявляемыми к ней требованиями. Для изображения устройств защиты и автома­тики используются принципиальные (полные), структурные, функ­циональные и монтажные схемы.

Схемы устройств защиты. Принципиальные (полные) схемы изображают в совмещенном и разнесенном видах. На рис. 6.10, а показана принципиальная совмещенная схема максимальной токо­вой защиты на постоянном оперативном токе. На схеме контакты и выводы обмоток реле даны в совмещенном виде так, что видна их взаимная принадлежность. Обычно наряду со схемой релейной защиты изображают схему первичных соединений защищаемого присоединения. По мере усложнения схем релейной защиты появ­ляется большое количество реле, контактов и пересекающихся це­пей, поэтому принципиальные совмещенные схемы теряют нагляд­ность и становятся сложными. Схему можно упростить путем раз­дельного построения цепей переменного тока, напряжения, цепей управления и др. Такой способ изображения схем называется раз­несенным.

На рис. 6.10, 6, в изображена та же максимальная токовая за­щита разнесенным способом. В этой схеме реле как единого услов­ного обозначения не существует. В частности, контакты и обмотки реле тока размещаются в разных местах (контакты в цепях управления, обмотки в цепях тока). Их взаимная принадлеж­ность определяется соответствующими буквенными и цифровыми обозначениями.

В структурных схемах устройства защиты, автоматики или те­лемеханики разбиваются на отдельные части, которые изображают в виде прямоугольников соответствующими обозначениями. Схема, не выявляя существа работы этих частей, показывает лишь струк­туру устройства и взаимосвязь между отдельными частями.

Функциональные схемы являются развитием структурных схем. Они более детализированы. Это позволяет отразить взаимосвязь и существо процессов, протекающих в отдельных частях устройст­ва. Функциональная схема рассматриваемой защиты показана на рис. 6.10, г.

Государственным общесоюзным стандартом (ГОСТ 2.755—74) введены единые условные обозначения электрических аппаратов и их элементов, в соответствии с которыми аппараты обозначаются в положении, принятом за начальное, т. е. в отключенном (невоз­бужденном) состоянии. Позиционные буквенно-цифровые обозна­чения в схемах установлены ГОСТ 2.710—81.

Максимальная токовая защита с независимой выдержкой вре­мени. Защита выполняется по схеме неполной звезды на постоян­ном оперативном токе (рис. 6.10) с использованием двух транс­форматоров тока ТА1 и ТА2, установленных в фазах A и С за вы­ключателем Q. Защита может подключаться и к трансформаторам тока, расположенным до выключателя (они обычно встроены во втулки выключателей). Исходя из требований техники безопаснос­ти вторичные обмотки трансформаторов тока заземляются. Изме­рительный орган защиты выполнен из двух максимальных реле тока КА1, КА2 типа РТ-40, а орган выдержки времени представляет собой реле времени КТ типа ЭВ-134. В схему защиты включены промежуточное реле KL типа РП-23 и указательное реле К.Н типа РУ-21. Необходимость промежуточного реле обусловливается недо­статочной коммутационной способностью контактов реле времени.

При возникновении повреждения срабатывают реле тока КА1 и КА2 (или одно из них) и контактами КА1 и КА2 (или одним из них) замыкают цепь об­мотки реле времени КТ, приводя его в действие. По истечении установленной выдержки времени реле замыкает контакт КТ в цепи обмотки промежуточного реле KL, которое, срабатывая, замыкает контакт KL и отключает выключатель. При этом указательное реле КН фиксирует действие защиты на отключение.

Максимальная токовая защита с вторичными реле тока прямого действия типа РТВ. Реле типа РТВ встраивают в грузовые и пру­жинные приводы, предназначенные для выключателей присоедине­ний напряжением 6—35 кВ. Во многих современных пружинных и грузовых приводах имеются два реле РТМ или два реле РТВ. В се­тях напряжением 6—35 кВ, являющихся сетями с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью, трансфор­маторы тока устанавливают в двух фазах. Поэтому максимальную токовую защиту можно выполнить с включением реле и трансформаторов тока на разность токов двух фаз или в схему неполной звезды (рис. 6.11, а).

Максимальная токовая защита с ограниченно зависимой вы­держкой времени. Защита выполняется с помощью индукционного реле РТ-85 на переменном оперативном токе с дешунтированием электромагнитов отключения выключателя. Схема защиты выполне­на с двумя реле KA1 и КА2 и двумя электромагнитами отключения YAT1 и YAT2 (рис. 6.11,6). В нормальном режиме цепи элек­тромагнитов отключения разомкнуты на контактах соответствую­щих реле. При срабатывании реле в процессе переключения контак­та сначала включается электромагнит отключения в цепь трансформатора тока, а затем он дешунтируется и, срабатывая, отклю­чает выключатель.

Рассмотренная схема защиты проста; она широко применяется на выключателях с грузовыми и пружинными приводами, электро­магниты отключения которых потребляют относительно небольшую мощность. В качестве электромагнитов отключения можно исполь­зовать реле РТМ. По сравнению с реле прямого действия рассмат­риваемая защита обеспечивает большую чувствительность и на­дежность.

Максимальная токовая защита с независимой выдержкой вре­мени на переменном оперативном токе. Защита выполняется по схеме неполной звезды с дешунтированием электромагнитов от­ключения, с промежуточными реле типа РП-341 и реле времени ти­па РВМ-12. В схеме защиты, приведенной на рис. 6.12, измеритель­ный орган состоит из двух реле тока КА1, КА2 типа РТ-40.

Первичные обмотки TL1.1, TL21 насыщающихся трансформаторов реле вре­мени КТ включены на фазные токи трансформаторов тока ТА1 и ТА2 последо­вательно с обмотками реле тока и первичными обмотками TL3.1, TL4.1 насы­щающихся трансформаторов промежуточных реле KL1, KL2 (рис. 6.12, а). Реле времени срабатывает только при замыкании его цепи управления контактами КА1.1 или КА2.1 реле тока. Схема включения реле времени выполнена так, что при любых коротких замыканиях пуск его всегда осуществляется каким-либо одним реле (рис. 6.12,6). Как указывалось выше (см. § 2.4), это необходимо для правильного действия реле времени. По ис­течении заданной выдержки времени реле срабатывает и его контакт КТ замыкает цепь управления промежуточных реле KL1, KL2 (рис. 6.12, в). Реле KL1 и KL2 (или одно из них) срабаты­вают и своими переключающими контактами KL1.1, KL2.1 сначала включают в цепь транс­форматоров тока, а затем дешунтируют электро­магниты отключения YAT1 и YAT2. При этом вследствие увеличения нагрузки трансформаторов тока их вторичные токи могут снизиться на­столько, что реле тока, а следовательно, и реле времени вернутся в исходное состояние прежде, чем произойдет отключение выключателя. Отключить поврежденный участок за­щита не сможет. Для предотвращения этого в схеме защиты предусмотрено шунтирование контакта реле времени КТ замыкающими контактами KL1.2, KL2.2 промежуточных реле, после срабатывания которых действие защиты уже не зависит от поведения измерительного органа.

В схеме защиты предусмотрено указательное реле КН типа РУ-21, обмотка которого включена в цепь управления промежуточных реле. Все реле возвращаются в исходное состояние после действия электромагнитов отключения и от­ключения выключателя.

Максимальная токовая защита на переменном оперативном то­ке с использованим блоков питания и заряда. На рис. 6.13,а, б приведены схемы максимальной токовой защиты, в которой в связи с использованием индукционного реле тока типа РТ-80 оператив­ный ток необходим только для питания электромагнита отключе­ния выключателя. В отличие от рассмотренных выше схем здесь выключатель отключается за счет энергии, запасенной в конденса­торе С, который заряжается с помощью блока питания и заряда UGV типа БПЗ-401, подключенного к трансформатору напряжения TV. Отказ от вспомогательного контакта в цепи электромагнита отключения выключателя возможен в связи с кратковременностью прохождения тока разряда конденсатора в электромагните отклю­чения при срабатывании защиты.

В схемах максимальной токовой защиты с независимой выдерж­кой времени (см. рис. 6.10) переменный оперативный ток для пи­тания реле времени, промежуточных реле получают, используя блоки питания и заряда, работающие в режиме питания.

Общая оценка максимальной токовой защиты. Максимальная токовая защита обеспечивает селективное отключение повреждения только в радиальных сетях с односторонним питанием. При этом в связи с выбором выдержек времени по ступенчатому принципу могут быть недопустимо большие времена отключения поврежде­ний вблизи источников питания. Требуемая чувствительность за­щиты обеспечивается не всегда, особенно при работе ее как резерв­ной. Вместе с тем максимальная токовая защита является сравни­тельно простой и достаточно надежной. Несмотря на отмеченные недостатки, она широко применяется в радиальных сетях всех на­пряжений с одним источником питания; в системах электроснаб­жения промышленных предприятий, городов и сельского хозяйства напряжением 10 кВ и ниже она является основной защитой.