Токовые защиты

Токовой называется защита, реагирующая на ток, проходящий по защищаемому элементу. Токовые защиты подразделяются на максимальные токовые защиты (МТЗ) и токовые отсечки (ТО). Различие между ними заключается в выдержке времени. Время срабатывания защиты от момента возникновения сверхтока до воздействия на выключатель называется выдержкой времени. В рассматриваемом случае наименьшую выдержку времени t₁ должна иметь защита МТЗ1, несколько большую t₂ – защита МТЗ2 и еще большую t₃ – защита МТЗ3. При такой настройке выдержек времени защит электросети на (рис.2) и возникновении КЗ в точке К2 запустятся все защиты, но первой сработает защита МТЗ1 и отключит выключатель Q1.

Рисунок 2 – Схема максимальной токовой защиты

После этого прохождение тока КЗ прекратится и защиты МТЗ2 и МТЗ3 вернуться в исходное положение до того, как истечет установленная на них выдержка времени. В результате ликвидации аварии будет отключен только поврежденный участок W1, а неповрежденные участки W2 и W3 останутся в работе. В зависимости от принципа формирования выдержек времени МТЗ делятся на МТЗ с независимыми характеристиками времени срабатывания и МТЗ с зависимыми характеристиками времени срабатывания, выдержки времени максимальной токовой защиты с независимой характеристикой времени срабатывания выбираются по ступенчатому принципу, который состоит в том, что каждая последующая защита в направлении от потребителей электроэнергии к источнику питания имеет выдержку времени больше предыдущей. Выбор выдержек времени должен начинаться с самых удаленных от источника питания потребителей (рис.3), с электродвигателей М1 и М2. Для защиты этих электродвигателей выдержка времени принимается равной нулю: t₁= 0.

Рисунок 3 – Схема МТЗ

Для того чтобы при повреждении одного из электродвигателей не отключился трансформатор Т2, его защита должна иметь выдержку времени t₂, большую чем t₁, на величину, называемую ступенью селективности Δt, т.е.

t₂ = t₁+Δ t. (7)

Выдержка времени t₃ защиты линии W должна быть больше выдержки времени защиты трансформатора t₂, т.е.

t₃ = t₂ + Δt, и t₄ = t₃ + Δt и t₅ = t₄+Δ t. (8)

Практическое задание 1

Выбрать выдержки времени максимальной токовой защиты (МТЗ) с независимой характеристикой выдержки времени в сети 35 кВ.

Рисунок 4 - Схема максимальной токовой защиты

Определить t₁, t₂, t₃, t₄, t₅, t₆.

Cтупень селективности 0,5 с.

Время срабатывания защит отходящих линий даны в табл.1:

Таблица 1

Вариант	tI	tII	tIII	tIV	tV	tVI	tVII	tVIII	tIX	tX	tXI	tXII	tXIII	tXIV
1	1	1	0,5	2,5	1	1	0	0	1	1,5	0,5	1	0,5	1,5
2	1,5	2	2	1,5	1	2,5	1	1,5	1	1.5	1	1,5	1	0.5
3	4	1	3	1,5	2	1	1	1,5	1,5	2	1	1	0,5	1

Индекс при букве t указывает номер соответствующего комплекта защиты.

Вопросы к задаче:

1. Как ликвидируется короткое замыкание а) в точке К1; б) в точке К2. В каких защитах включаются и начинают действовать реле времени? В каких защитах реле времени успевают сработать и отключить выключатели?

2. Какими недостатками по сравнению с выбранной защитой будет обладать защита рассматриваемой сети, если уменьшить на 0, 5 с время комплекта защиты 1, не меняя ничего остального?

3. Какими недостатками по сравнению с выбранной защитой будет обладать защита рассматриваемой сети, если увеличить на 0, 5 с время комплекта защиты 3, защиты 6, не меняя ничего остального?

Практическое задание 2

Выбрать коэффициенты трансформации трансформаторов тока (см. рис.4 задания 1), ток срабатывания защиты и ток срабатывания реле (при схеме полной и неполной звезды) токовых защит 1, 2, 3, 4, 5, 6 сети. Проверить чувствительность защиты как основной (на своем участке) и как резервной (на следующем участке). Выбрать типы токовых реле. Коэффициент надежности для отстройки от тока нагрузки должен быть принят =1,2. Коэффициент возврата =0,85. Данные о токах нагрузки и расчетных значениях токов короткого замыкания указаны в табл.2 и 3.

Таблица 2

Вари- ант	Ток нагрузки Iнагр, А
	II+III	IIII+IIV	IV+IVI	IVII+IVIII	IIX+IX	IXI+IXII	IXIII+IXIV
1	215	37	80	34	78	24	68
2	315	68	19	51	25	36	24
3	135	71	63	48	70	29	41

Таблица 3

Вари- ант	Ток короткого замыкания Iк.з., А
	На шинах подстанций с отходящими нагрузками							В конце длинной линии
	I и II	III и IV	V и VI	VII и VIII	IX и X	XI и XII	XIII и XIV	I и II	III и IV	V и VI	VII и VIII	IX и X	XI и XII	XIII и XIV
1	2100	1550	1110	770	1200	1080	950	1500	730	930	670	1100	690	710
2	1100	890	740	590	780	680	600	850	550	650	510	690	510	530
3	1430	1090	890	680	930	790	640	1100	630	760	570	710	600	610

Практическое задание 3

В схеме, изображенной на рис.5, у выключателя 2 установлена токовая защита с зависимой от тока характеристикой выдержки времени. Для защиты использовано реле РТ-81/1. Ток срабатывания защиты Iс.з. = 180А, уставка по времени t_у = 2 сек. Выбрать уставку по времени для защиты в точке 1 (защита имеет реле того же типа с Iс.з.= 300 А), если максимальное значение тока короткого замыкания в точке К1 равно Iк.з.макс. = 600А. Уставка должна быть выбрана из условий обеспечения селективности и возможного быстродействия.

Рисунок 5- Схема токовой защиты с зависимой характеристикой

выдержки времени

Характеристики зависимости выдержки времени от кратности тока для реле РТ-81 даны на рис.6. Аналогичный вид имеет одна из характеристик микропроцессорных реле. Следует иметь в виду, что зависимость выдержки времени от уставки по времени при одной и той же (любой) кратности тока изображается прямой линией. Ступень селективности принята с.

Рисунок 6 - Характеристики зависимости выдержки времени от кратности тока для реле РТ-81

Вопросы к задаче:

1. Сохранится ли селективность защиты, если ток короткого замыкания в точке К1 возрастет в два раза? Как следовало бы изменить в этом случае уставку по времени защиты 1?

2. Какой следовало бы принять уставку по времени защиты 1, чтобы при любом увеличении тока короткого замыкания сохранялась заданная ступень селективности?

3. С каким временем будет действовать защита 1 как резервная при коротком замыкании в конце зоны действия защиты 2, если Iк.з.= 360А. Задачу решить: а) для уставки, принятой по основному условию задачи; б) для уставки, принятой по условию, заданному в пункте 2.