Максимальные токовые защиты являются основным видом защит для сетей с односторонним питанием и должны устанавливаться в начале каждой линии со стороны источника питания. При таком расположении защит каждая линия имеет самостоятельную защиту, отключающую линию в случае повреждения на ней самой или на шинах питающейся от нее подстанции. Принцип действия МТЗ основан на том, что при возникновении КЗ ток увеличивается и начинает превышать ток нагрузочного режима. Селективность действия при этом достигается выбором выдержек времени.Для того чтобы защита работала при КЗ и не работала в нормальных режимах необходимо определять ток срабатывания защиты
- это наименьший первичный ток, необходимый для действия защиты. При этом необходимо обеспечить несрабатывание МТЗ при максимальных токах и пусковых токов нагрузки. Для этого необходимо выполнение следующих условий:
1. - пусковые органы защит не должны приходить в действие при максимальном рабочем токе нагрузки;
2. Пусковые органы защиты, пришедшие в действие при внешнем КЗ, должны вернуться в исходное состояние после его отключения и снижения до .
|
|
Токи срабатывания защиты и возврата связаны коэффициентом возврата . Значения коэффициентов возврата для реле максимального тока РТ 40 и индукционных реле серии РТ 80 приведены в описаниях их технических характеристик.
Порядок расчета и выбора уставки максимальной токовой защиты следующий:
а. Рассчитывается максимальный рабочий ток на присоединении. При этом необходимо учесть максимальный коэффициент загрузки силовых трансформаторов КТП, подключенных на линии электропередачи . Как правило, .=0,7:
(8)
б. Рассчитывается уставка МТЗ. При расчете необходимо учитывать коэффицциент самозапуска нагрузки , отражающий увеличение рабочего тока за счет одновременного пуска всех тех электродвигателей, которые затормозились при снижении напряжения во время короткого замыкания. При отсутствии в составе нагрузки электродвигателей напряжением 6 кВ и 10 кВ и при времени срабатывания МТЗ более 0,3 с можно принимать значения kсзп = 1,1 - 1,3.
(9)
где:
- коэффициент надежности несрабатывания защиты;
- коэффициент возврата максимальных реле тока (указан в справочных данных для каждого типа реле);
- коэффициент самозапуска нагрузки.
, полученное в пункте а.
в. Полученное значение необходимо согласовать со значениями срабатывания нижестоящих защит. Для линий электропередачи, на которых установлены КТП, трансформаторы которых защищаются, как правило, высоковольтными предохранителями, необходимо согласование с защитными характеристиками плавких вставок предохранителей. Для согласования действия защит (первоначально должна срабатывать та защита, которая расположена ближе к месту короткого замыкания) необходимо построить карту селективности, о чем будет рассмотрено в п. 5.3.
|
|
г. По карте селективности окончательно выбрать значение . Выбранное значение необходимо проверить по чувствительности к минимальным токам короткого замыкания в линии, рассчитав коэффициент чувствительности:
(10), где:
– минимальное значение 2-фазного тока КЗ в линии («на конце линии»).
д. Определяется ток срабатывания реле:
(11)
е. Выбирается время срабатывания . Для отходящих линий 6 или 10 кВ в распределительных пунктах время срабатывания МТЗ обычно составляет величину , называемую ступенью селективности. Как правило, для защит на электромеханических реле с независимой характеристикой ступень селективности составляет 0,5 секунды, для МТЗ на микропроцессорных устройствах ступень селективности понижается до 0,3-0,4 секунд.
5.3. Построение карты селективности. Карта селективности – это совокупность времятоковых характеристик защит, построенных в одних осях.
Защитные аппараты должны быть расположены в электрической сети последовательно один за другим. Как правило, на одной карте селективности изображаются время-токовые характеристики защит двух-трех защитных аппаратов.
Карты селективности защит обычно строятся на графиках с логарифмическими шкалами. По горизонтальной оси откладывается ток (А), а по вертикальной оси – время (с).
Рисунок 7. Карта селективности
На рисунке 7 изображена карта селективности защит ЛЭП 6 кВ, на которой установлено КТП мощностью 250 кВА. Силовой трансформатор КТП защищается со стороны высшего напряжения плавкими вставками номинальным током 31,5 А (кривая а). В ячейке отходящей линии в РП установлена ячейка с защитами на базе реле РТ 40 с независимыми характеристиками срабатывания (кривая б). Уставка срабатывания токовой отсечки 1200 А, 0 с (второй вертикальный участок кривой б). Уставка срабатывания МТЗ 220 А, 0,4 с (горизонтальный участок кривой б). Кривая а построена согласно время-токовым характеристикам плавих вставок предохранителей типа ПКТ, которые представляются заводами-изготовителями и представлены в Приложении. Допустим, согласно (9) было получено значение уставки МТЗ (кривая б`). Кривая б` пересекает кривую а, следовательно, при некоторых значениях тока плавкая вставка может сработать (перегореть) позже, чем сработает МТЗ отходящей линии – вышестоящая защита. Поэтом окончательно принимается уставка МТЗ, изображенная на кривой б. Выбранная уставка затем проверяется по чувствительности к минимальным токам КЗ «на конце» линии, и если коэффициент чувствительности больше 1,5, уставка кривой б принимается окончательно. Если коэффициент чувствительности меньше 1,5, необходимо принять дополнительные меры для обеспечения селективности и чувствительности защиты:
Если возможно, выбрать предохранители с меньшим током срабатывания, применить реле, обладающие зависимыми характеристиками (например, реле серии РС-80).
Построить карту селективности можно несколькими способами:
Вручную по точкам, используя стандартный графический редактор (Автокад, Визио, Компас),
Этот метод очень трудозатратен и неудобен, но позволяет отобразить всю необходимую информацию.
При помощи MS Excel (или MathCad), задавая характеристику в виде таблицы данных (ток-время). При использовании данного способа возникают проблемы с построением некоторых элементов, например, вертикальных меток для обозначения токов короткого замыкания.
При помощи специализированных программ, например, Гридис-КС (перейти по ссылке https://pro-rza.ru/raschety-ustavok-rza/postroenie-karty-selektivnosti-pri-pomoshhi-programmy-gridis-ks/).
|
|
Рассмотрим построение карты селективности при помощи программы КСТЗ (Карта Селективности Токовых Защит, MS Excel 2007, 130kB. Данная программа распространяется бесплатно в свободном доступе или ее можно получить у преподавателя. Файл MS Excel состоит из нескольких листов. В листе «Данные» находим таблицу:
Название: |
|
|
|
|
Общие параметры карты:
| ||
|
|
|
|
| 6 | 4000 |
|
№ | Название | Тип хар. | Iс.з., А | tс.з., с | Кл. н., кВ | Imax, А | tmax, с |
1 | ВВ | Н | 600+1000 | 1 | 6 | 4000 | 4 |
2 | ОЛ | СП | 300+4800 | 0,4 | 6 | 4000 | 4 |
3 | ТП-2 | ПКТ | 100 |
| 6 | 4000 | 4 |
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
В столбцах «общие параметры карты» заносим основные данные – в столбце «Кл. н., Кв» – номинальное напряжение, для которого строится карта, в столбце «Imax, А» вводится максимальное значение тока по оси абсцисс, на которое будет построена карта.
Далее, в столбце «название» вводятся обозначения элементов карты селективности, например, «Отходящая линия», «Ввод», «Ктп №1». В столбце «Тип характеристики» вводятся характеристики элементов РЗА, каждой букве соответствует свой тип характеристики:
Н - независимая, Р1, Р4 соответствуют характеристикам реле РТВ-1...3, РТВ-4...6, приведенных в их паспортных данных, и.т.п. Подробнее о каждой из характеристик указано в правой верхней части листа «Данные». В столбце «Iс.з., А» в соответствующей строке вводятся значения Iс.з. защит таким образом: . Если защита выполнена на предохранителях, например, ПКТ, в данный столбец вводится номинальный ток плавкой вставки предохранителя.
В столбце «tс.з., с» вводятся значения времени срабатывания каждой из защит: . Если уставка времени не вводится. Если в столбце «Тип характеристики» введена характеристика предохранителя, например, ПКТ, в столбце «tс.з., с» значения не вводятся. Далее, в столбце «Кл. н., Кв» необходимо ввести тот класс напряжения, на котором установленна данная защита. Например, если защита установлена в ячейке 6 кВ, а общая карта селективности строится в классе напряжения 35 кВ необходимо указать 6 кВ. В следующем столбце «Imax, А» вводится значение максимального тока, для которого будет построена данная характеристика. В столбце «tmax, с» соответственно указывается максимальное значение времени.
|
|
При правильном вводе значений карта селективности будет построена. Посмотреть ее можно на листах «Карта», «Карта на печать», «Карта log (1)». Для данных, приведенных в таблице, карта селективности будет выглядеть так:
Рисунок 8. Карта селективности, построенная в программе КСТЗ