ИЭ / 9 сем (станции+реле) / Экзамен / РЗ 9

в линии АБ. Вводя коэффициент запуска k’з>1, учитывающий как токи запуска, так и отключение нагрузки повреждённого элемента подстанции Б, получаем I’зmах = k’зIраб mах. Неточность расчёта и другие факторы учитываются коэффициентом отстройки, k’отс>1. С учётом изложенного получаем в.з = отс′ з′ раб . Отношение в.з/с.з равно kв. Поэтому:

с.з ≥ отс′ з′ раб /в.

Рис. 8.3. Токи в защите: а - при внешнем КЗ; б - при внутреннем КЗ и АПВ

Во втором случае после отключения поврежденного участка АБ ток ′′ в защите 3

исчезает (рис. 8.3, б) и она возвращается в исходное состояние. После успешного АПВ участка АБ в защите 3 появляется ток запуска з′′, определяемый оставшимся вклю-

ченными элементами подстанции Б. Выражая з′′ через раб линии АБ и коэффи-

циент запуска з′′, получаем выражение для отстройки от него:

с.з ≥ отс′′ з′′ раб .

Третьим условием для выбора уставки по току является согласование по чув-

ствительности (по токам срабатывания). По нему каждая последующая защита

должна иметь с.з больший, чем у предыдущих. С учётом этого:

81

с.з ≥ отс′′ с.з( −1) .

Коэффициент отстройки отс′′ > 1 должен, в частности, учитывать, что полный ток Iкn

в n-й защите будет больше тока Iк(n-1) в (n-1)-й защите за счёт ответвления его части в неповрежденные элементы промежуточной подстанции. При несоблюдении такого согласования и, например, КЗ на (n-2)-м элементе с отказом его выключателя может излишне срабатывать защита n-го, а не (n-1)-го элемента.

Ток срабатывания защиты выбирается большим из трёх приведённых выражений. При этом учитывается ряд соображений:

1) для первых защит в системе (защит непосредственно токоприемников) должно учи-

тываться только второе условие, относимое и к случаю включения токоприемника в работу;

2)коэффициенты з′ и з′′ могут быть много больше 1 (примерно до 2-5), причем

з′′> з′;

3)для защит радиальных сетей с односторонним питанием (рис. 8.2) третье условие часто не является расчётным так как участки сети по мере приближения к источнику питания имеют всё большие Iраб mах (в других случаях, рассмотренных ниже, оно мо-

жет быть определяющим)

Рассмотренные условия могут быть более тяжелыми, если на линиях, как часто бы-

вает в распределительных сетях, имеются ответвления с нагрузками, а также если учитывать броски токов намагничивания понижающих трансформаторов. Могут быть и некоторые другие расчётные режимы, например, автоматическое подключение к шинам Б (рис. 8.2) других потребителей, лишившихся питания. Поэтому коэффици-

енты отстройки отс′ , отс′′ и отс′′′ выбираются с учётом конкретных имеющихся усло-

вий.

Чувствительность. Она характеризуется коэффициентом чувствительности kч,

определяемым при переходном сопротивлении в месте повреждения Rп = 0 по выра-

сх( ) = 1, оба выражения одинаково удобны; если сх( ) ≠ 1, предпочтение отдаётся

второму выражению с учётом того, что в этом случае ( ) зависит от конкретного зна-

с.з

чения сх( ).

Для сравнительной оценки чувствительности данной схемы включения органов тока при различных видах КЗ иногда используется относительный коэффициент чувстви-

тельности. Он определяется при искусственном предположении равенства первич-

ных токов при всех учитываемых видах К:З. При таком их виде он определяется по выражению:

где (3) - токи в органе тока соответственно при данном виде КЗ и при К(З) в предпо-

ложении одинаковых значений первичных Iк, а ( ) и (3) - соответствующие им ко-

сх сх

эффициенты схемы. Когда сх( ) = сх(3), ч.отн = 1 . Считается необходимым иметьч. ≈ 2 при повреждении в конце защищаемого участка и ч. ≈ 1,25 при повреждении в конце смежного элемента.

Особенности выполнения защиты с зависимыми характеристиками выдержки времени. Применительно к плавнозависимым характеристикам t=f(l) n-я защита

времени должна обеспечиваться на всём протяжении общей зоны действия защит.

Например, на ступень больше времени ( −1) предыдущей (n-1)-й защиты при КЗ в расчётной точке – в начале следующего элемента за ТА его защиты при мак-

симально возможном токе к′.вн.

83

Рис. 8.4. Согласование плавнозависимых характеристик выдержек времени токовых защит

имеющемуся семейству характеристик t=f(Iр) используемого органа тока выбирают характеристику n-й защиты и получают выдержки времени для других мест и значе-

ний токов КЗ. По мере приближения места К3 к источнику питания Iк увеличиваются,

а время срабатывания защиты снижается. При больших кратностях токов внешних КЗ получение необходимого t может оказаться затруднительным. Это исключается при использовании органов с ограниченно-зависимыми характеристиками. Однако при этом начинает теряться указанное выше преимущество - снижение времени отключе-

ния КЗ, близких к месту включения защиты.

Согласование МТЗ по току и по времени зависит от вида времятоковых характери-

стик.

84

Рисунок 4 – Времятоковые характеристики

Пример решения задачи на согласование зависимых времятоковых характери-

стик выдержек времени токовых защит:

85

Ступень селективности: ∆ = 0,5 c.

Рисунок 5 – Время-токовые характеристики

Верхняя и нижняя кривая (tу=4 и tу=0,5) были даны изначально.

86

Рисуем кривую для за-

щиты 2, она соответ-

ствует значению

у = 2 c, так как [эта кривая будет нахо-

диться где-то посере-

дине между двух пер-

воначально-данных кривых, мы её рисуем примерно].

КЗК1 = 600 ≈ 3,33 – крат-

СЗ2 180

ность тока КЗ в точке 1

(600 А) к току срабаты-

вания защиты 2 (180 А).

Находим на кривой

[где у = 2 c] точку со

значением Р = 3,33.

СР

У этой точки = 3,3 с.

Выходит, что при таком значении тока КЗ (600 А) время срабатывания защиты 2:

СЗ2 = 3,3 с.

87

Для соблюдения селективности, необходимо, чтобы время срабатывания защиты 1

было больше на ступень селективности (∆ = 0,5 c):

СЗ1 = СЗ2 + ∆ = 3,3 + 0,5 = 3,8 с.

При значении тока КЗ 600 А (в точке К1) время срабатывания защиты 1

составляет 3,8 с.

Так как кратность тока КЗ в точке К1 к току срабатывания защиты 1, Р = 600 = 2,

СР 300

проводим кривую через точку (2;3,8) (проводим пропорционально остальным, чтобы соотношения между расстояниями от исходных кривых до нашей сохранялись по всей длине). Проведя до конца направо, получим у1 = 1,75 с

Характеристика стойкости оборудования обратнозависимая по отношению к току

( ↑ => доп ↓). Защита должна быть согласована с характеристикой защищаемого оборудования (например, термической стойкости). Характеристика ограниченноза-

висимая, tСЗ – время, за которое она срабатывает в независимой части характери-

стики (дальше справа, при больших кратностях).

Оценка и области применения защиты. Основным преимуществом защиты является её простота, особенно при использовании реле тока с ограниченно-зависи-

мыми характеристиками, работающими на оперативном переменном токе. Она ши-

роко применяется в распределительных сетях с ном ≤ 10 кВ и для защиты токопри-

емников (например, двигателей). Для последних она выполняется без выдержки вре-

мени. В сетях она дополняется токовой отсечкой, часто встраиваемой в реле тока с выдержкой времени для ускорения отключения наиболее тяжёлых для системы КЗ,

возникающих вблизи места включения защиты. Максимальные токовые защиты явля-

ются также, как указывалось выше, последними (III) ступенями защит со ступенча-

тыми характеристиками выдержки времени. С таким назначением они иногда исполь-

зуются совместно с токовыми направленными защитами и в сетях более сложной кон-

фигурации, иногда даже с несколькими источниками питания. Однако часто полной селективности при внешних КЗ они обеспечивать уже не могут.

88

Возможные причины снижения эффективности защиты.

Снижение эффективности максимальной токовой защиты может быть вызвано раз-

личными причинами. Вот несколько возможных факторов:

1. Неисправности в токовых датчиках:

Деградация датчиков: Износ или деградация токовых датчиков, которые использу-

ются для измерения тока в системе, может привести к неправильным данным и, сле-

довательно, к снижению эффективности защиты.

2. Проблемы с кабелями и соединениями:

Обрыв проводов: Проблемы с электрическими соединениями или обрыв проводов между токовыми датчиками и защитным устройством могут вызвать потерю сигнала и, как следствие, снижение эффективности защиты.

3. Неправильная настройка:

Неправильная установка пороговых значений: Неправильная настройка максималь-

ных пороговых значений тока может привести к тому, что защита будет реагировать некорректно или с задержкой, что ухудшит её эффективность.

4. Неисправности в защитном устройстве:

Дефект в защитном реле или устройстве: Физические повреждения, электрические сбои или другие неисправности в самом защитном устройстве могут привести к его ненадежной работе.

5. Электромагнитные помехи:

Воздействие электромагнитных полей: Электромагнитные помехи от другого обору-

дования или внешних источников могут повлиять на правильное функционирование токовой защиты.

6. Отказ в питании:

89

Проблемы с электропитанием: Отказ в электропитании защитного устройства или не-

правильное его питание может привести к недоступности защиты.

7. Внешние воздействия:

Механические повреждения или воздействие окружающей среды: Физические повре-

ждения защитного оборудования, вызванные внешними воздействиями, такими как удары, влага, пыль и т.д., могут снизить его эффективность.

Для обеспечения надежной работы токовой защиты важно регулярно проводить тех-

ническое обслуживание, тестирование и проверку всех компонентов системы.

90