6. Способы повышения чувствительности защит. То, мтз с блокировкой по напряжению. Условия выбора уставок.

Чувствительность — это свойство, характеризующее способность релейной защиты выявлять повреждения в конце установленной для неё зоны действия в минимальном режиме работы энергосистемы. Защита должна чувствовать те виды повреждений и ненормальных режимов, на которые она рассчитана, в любых состояниях работы защищаемой электрической системы.

Чувствительность защиты характеризуется коэффициентом чувствительности, который для разных видов защит имеет различные значения, указанные в действующей редакции Правил устройства электроустановок (ПУЭ). Если защита работает как основная, то её чувствительность проверяется по КЗ в конце защищаемой линии ( по ПУЭ), если защита работает в режиме резервирования, то её чувствительность проверяется по КЗ в конце резервируемой линии ( по ПУЭ).

Рисунок 1 – Коэффициент чувствительности

Для повышения чувствительности МТЗ необходимо снизить её ток срабатывания. Это можно выполнить различными способами.

Ток срабатывания защиты:

где – коэффициент самозапуска, – коэффициент надежности, – коэффициент возврата реле.

1) При необходимости небольшого повышения чувствительности можно заменить токовое реле на реле с более высоким коэффициентом возврата (например, полупроводниковые реле типа РСТ имеют , а микропроцессорные защиты имеют ).

{P.S. Недостатками полупроводниковых реле являются их высокая стоимость, необходимость в хорошем охлаждении и большие токи утечки. А недостатками микропроцессорных реле, в свою очередь, являются их высокая стоимость, необходимость в дорогостоящем обслуживании, узкий диапазон рабочих температур, возможные периодические сбои в программном обеспечении.}

2) Следующий способ — снижение тока самозапуска за счёт отключения части электродвигателей, если это допустимо.

3) Существенно можно повысить чувствительность МТЗ, если её отстройку от режима самозапуска выполнить за счёт применения пускового органа напряжения. В этом случае защита отличает режим перегрузки (самозапуска) от режима КЗ по меньшему снижению напряжения (при самозапуске фазное напряжение не снижается более, чем , а при КЗ – снижается), а ток срабатывания МТЗ отстраивается от тока нагрузки в нормальном режиме. В этом случае снижения тока срабатывания получается в несколько раз.

Защита действует на отключение только при одновременном срабатывании токовых реле и реле минимального напряжения, что бывает только при КЗ. При перегрузках действие защиты блокируется с помощью реле минимального напряжения.

Применение фильтра напряжения обратной последовательности дополнительно позволяет отличать несимметричные КЗ от режимов пуска электродвигателей.

Рисунок 2 – Схема максимальной токовой защиты с блокировкой по напряжению:

а) схема цепей переменного тока; б) схема цепей переменного напряжения; в) схема цепей постоянного тока.

{P.S.

1) Как видно из рисунка, ТТ и обмотки реле соединены в схему неполной звезды. В схеме неполной звезды в реле тока проходят вторичные токи ТТ, установленных в фазах А и С. Коэффициент схемы = 1 (коэффициентом схемы называется отношение [ток в реле / ток в фазе], его можно определить для всех схем соединения). Схема нашла широкое распространение в сетях с изолированной нейтралью, поскольку она обеспечивает отключение любого междуфазного КЗ (двухфазного или трёхфазного).

2) Обмотки реле напряжения подключены к ТН по схеме «открытого треугольника», такое подключение позволяет измерять все междуфазные (линейные) напряжения.

3) Измеряются линейные напряжения, и сама защита работает на линейных. Но реле напряжения настроены так, что они, сравнивая линейные напряжения с уставкой, срабатывают при проседании фазных напряжений ниже .}

Пусковой орган защиты включает в себя токовые реле KA1, KA2, KA3 и три реле минимального напряжения KV1, KV2, KV3, контакт которых реализуют операцию логического умножения. Сигнал на запуск защиты формируется только при одновременном срабатывании реле тока и реле напряжения что происходит при возникновении КЗ.

Рисунок 3 – Алгоритм работы максимальной токовой защиты с блокировкой по напряжению

Контролируемые сигналы от трансформаторов тока TA и трансформаторов напряжения TV подаются, соответственно, на токовые реле KA1, KA2, KA3 и реле напряжения ступени KV1, KV2, KV3. При возникновении КЗ сработавшие токовые реле и реле напряжения формируют на выходе единицу. Сигнал на выходе логических элементов «ИЛИ» DW1, DW2 становится равным единице, если хотя бы один входной сигнал равен единице. Логический элемент DX1 реализуют операцию логического умножения. Элемент DT формируют выдержку времени, необходимую для обеспечения требований селективности защиты. KL – выходной орган защиты, KH – элемент сигнализации.

Принцип действия схемы «в» на рисунке 2 (картинка продублирована правее от текста): при двухфазном или трёхфазном КЗ замыкается хотя бы один контакт из контактов КА1, КА2 и КА3 (1 строка). Фазное напряжение при КЗ просаживается больше, чем , соответственно, хотя бы один контакт из контактов KV1, KV2 и KV3 замыкается, и катушка промежуточного реле KL1 получает питание (2 строка). Соответственно, контакт KL1 замыкается (1 строка). Таким образом, на катушку реле времени KT подаётся питание (1 строка). Далее контакт КТ замыкается спустя выдержку времени (3 строка). Катушки указательного реле KH и другого промежуточного реле KL, получают питание (3 строка). Контакт KL замыкается и сигнал доходит до электромагнита отключения YAT, выключатель отключается.

В случае, если бы фазное напряжение не просаживалось бы больше, чем , ни один из контактов KV1, KV2 или KV3 не замкнулся бы. Соответственно, контакт KL1 был бы разомкнут, и защита бы не сработала (так как не сработало бы реле KT).

{P.S.

1) Q.1 - блок контакты выключателя, которые размыкаются с отключением выключателя.

2) На рисунке контакты KV1, KV2 и KV3 нормально замкнутые, т. к. схема рисуется при отключённом положении всех выключателей, то есть исходно на объекте напряжения нет, а реле напряжения - минимального действия.

3) Промежуточное реле зачастую используется для размножения контактов и коммутации больших токов, а указательное реле - для оповещения персонала о происшествии.}