Принцип действия защиты

Схема защиты

Простые токовые защиты при включении на полные токи фаз не всегда могут обеспечить чувствительность во всех режимах работы электрической сети. Одним из способов повышения чувствительности МТЗ является ее дополнение ее ИО напряжения, который разрешает действовать защите только в случае возникновения КЗ, запрещая ей срабатывать в режиме максимальной нагрузки и при самозапуске электродвигателей.

Структурная схема алгоритма токовой защиты с пуском по напряжению (условно для одной фазы) приведена на рис. 2.10. Алгоритм содержит операторы ввода напряжения u (t) и i (t) от измерительных трансформаторов, определения текущих значений напряжения U _p и тока I _p. Для пусковых органов напряжения оператором введены значения напряжения срабатывания U _с.р. и возврата U _в.р., а для МТЗ фиксированы токи срабатывания I _с.р. и возврата I _в.р., и время срабатывания защиты t _с.з..

Рис. 2.10. Структурная схема алгоритма токовой защиты с пуском по напряжению

При выполнении условия срабатывания ИО напряжения и тока, фиксируемых метками K и N соответственно, запускается орган выдержки времени ОВ и обеспечиваются отключение выключателя Q, возврат ОВ в исходное положение и возврат пускового и измерительного органов.

При невыполнение одного из условий срабатывания циклы повторяются.

Пуск защиты осуществляется или от реле минимального междуфазного напряжения, или от фильтра-реле напряжения обратной последовательности.

Функциональная схема МТЗ с дополнительным органом напряжения показана на рис. 2.11. ИО напряжения выполняется при помощи реле минимального напряжения KV и действует совместно с реле KA ИО тока по логической схеме И на пуск реле времени KT.

Во время КЗ, когда возрастает ток и уменьшается напряжение, срабатывают оба ИО и с заданной выдержкой времени МТЗ действует на отключение. Если же в результате перегрузки защищаемого элемента токовое реле KA срабатывает, ИО напряжения блокирует действие МТЗ, поскольку реле напряжения KV не срабатывает. Недействие ИО напряжения при перегрузке обеспечивается выбором уставки реле KV такой, чтобы оно не срабатывало при минимальном рабочем напряжении U _раб.min. Благодаря этому ток срабатывания KА отстраивается не от I _раб.max, а от тока нагрузки нормального режима I _р.норм:

Рис. 2.11. Функциональная схема МТЗ с пуском по напряжению

ИО напряжения выполнен с тремя реле, включенными на междуфазные напряжения (рис. 2.12, б). Такая схема обеспечивает надежное срабатывание ИО напряжения при любом виде междуфазных КЗ, поскольку при этом значительно снижается хотя бы одно из междуфазных напряжений.

Поскольку в случае обрыва цепи напряжения одно из реле KV сработает и МТЗ может подействовать ложно, если токовые реле KA придут в действие от тока перегрузки, в схеме предусмотрена сигнализация при замыкании контакта реле KL2 (рис. 2.12, в).

Защита действует на отключение только при условии срабатывания реле напряжения KV. При перегрузках ток возрастает, но защита не действует, даже если токовые реле KA приходят в действие. При КЗ напряжение на шинах подстанции снижается, реле минимального напряжения срабатывают, разрешая защите действовать на отключение.

Для надежной работы блокировки при 2х фазных КЗ устанавливаются 3 реле напряжения KV, подключаемые на линейные напряжения. В этом случае при двухфазном КЗ, например ВС, напряжение U _ВС будет равным нулю и реле KV2 замкнет свои контакты, разрешая защите действовать на отключение. Однако при такой схеме включения реле плохо реагируют на однофазные КЗ. Поэтому в сетях с заземленной нейтралью предусматривается дополнительное реле KV0, реагирующие на напряжение нулевой последовательности, появляющиеся при замыканиях на землю. В сети с изолированной нейтралью реле KV0 не устанавливается, так как защита должна действовать только при междуфазных КЗ.

Рис. 2.12. Схема МТЗ с пуском по напряжению:

а) – токовые цепи, б) – цепи напряжения, в) – цепи оперативного тока

При обрыве цепей напряжения реле KV замыкают свои контакты и защита лишается блокировки, поэтому комплект защиты должен оснащаться устройствами контроля цепей напряжения, либо сигнализировать оперативному персоналу о снятии блокировки.

Напряжение срабатывания U _сз выбирается исходя из двух условий:

1. U _сз< U _{раб.мин} – минимальное рабочее напряжение;

2. U _в< U _{раб.мин} – реле напряжения должны возвращаться после отключения КЗ и восстановления напряжения до уровня U _{раб.мин}.

У реле минимального напряжения U _сз< U _в.

, учитывая ,

,

где n _Н – коэффициент трансформации измерительного трансформатора напряжения.

Чувствительность ИО напряжения при КЗ определяется коэффициентом , где U _к.max – максимальное значение остаточного напряжения на шинах подстанции, где установлен комплект защиты при КЗ в конце зоны защиты (например, в конце линии).

Нормативно k _ч³1,5 для ближнего резервирования и k _ч³1,5 для дальнего.

Защита с блокировкой по напряжению применяется на линиях короткой и средней протяженности. На длинных линиях падение напряжения на шинах подстанции при КЗ в конце линии невелико и коэффициент чувствительности не удовлетворяет норме.

МТЗ с блокировкой минимального напряжения не действует при перегрузках, не сопровождающихся понижением напряжения, и имеет повышенную чувствительность к току КЗ по сравнению с простой МТЗ.

Защита применяется на линиях с большой аварийной нагрузкой, когда простая МТЗ не обеспечивает достаточной чувствительности и надежной отстройки от перегрузки.

2.4. МТЗ С ЗАВИСИМОЙ И С ОГРАНИЧЕННО ЗАВИСИМОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ ВЫДЕРЖКИ ВРЕМЕНИ ОТ ТОКА

Наряду с независимой защитой применяется МТЗ с зависимой и ограниченно зависимой характеристиками выдержки времени от тока (рис. 2.13).

Рис. 2.13. МТЗ с зависимой характеристикой выдержки времени

Зависимая характеристика улучшает отстройку от токов кратковременных перегрузок I _п. Ускоряет отключение при близких токах КЗ.

Зависимые защиты выполняются при помощи реле, работающих не мгновенно, а с выдержкой времени, зависящей от величины тока.

При определении выдержек времени защит с зависимой или ограниченно зависимой характеристикой необходимо воспользоваться следующим порядком (рис. 2.14):

1. строится исходная характеристика времени t = f (I) защиты МТЗ2, с которой согласуется защита МТЗ1;

2. определяется максимальное значение токов КЗ I _кВmax, проходящих через защиты МТЗ 1 и МТЗ2 при повреждении в начале участка защиты МТЗ2, т. К _В);

3. пользуясь заданной характеристикой МТЗ2, находится ее выдержка времени t _вв2в при токе I _кВmax, т.е. при КЗ в начале защищаемой линии, в т. К _В;

4. по условию селективности выдержка времени защиты МТЗ1 при КЗ в т. К _В должна превышать время защиты МТЗ2 на ступень селективности D t:

t _вв1в= t _вв2в+ D t;

Рис. 2.14. Согласование действия МТЗ соседних участков

Характеристика защиты МТЗ1 подбирается при проектировании по типовым характеристикам реле, а в условиях эксплуатации – путем регулирования уставки времени реле.

2.5. МТЗ НА ПЕРЕМЕННОМ ОПЕРАТИВНОМ ТОКЕ

Схемы МТЗ с питанием оперативных цепей от переменного тока могут выполняться:

1) с питанием от ТТ – на принципе дешунтирования катушки отключения при срабатывании защиты;

2) с питанием от блока питания;

3) с питанием от предварительно заряженных конденсаторов.