ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТОКОВЫХ ЗАЩИТ

⇐ ПредыдущаяСтр 13 из 75Следующая ⇒

Одним из признаков возникновения к. з. является увеличение тока в линии. Этот признак используется для выполнения защит, называемых токовыми. Токовые защиты приходят в действие при увеличении тока в фазах линии сверх определенного значения. В качестве реле, реагирующих на возрастание тока, служат максимальные токовые реле (см. гл. 2).

Токовые защиты подразделяются на максимальные токовые защиты и токовые от сечки. Главное различие между этими защитами заключается в способе обеспечения селективности.

Селективность действия максимальных защит достигается с помощью выдержки времени. Селективность действия токовых отсечек обеспечивается соответствующим выбором тока срабатывания.

ЗАЩИТА ЛИНИЙ С ПОМОЩЬЮ МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ

Максимальные токовые защиты являются основным видом защит для сетей с односторонним питанием. В сетях более сложной конфигурации максимальная защита применяется как вспомогательная в отдельных случаях.

В сетях с односторонним питанием максимальная защита должна устанавливаться в начале каждой линии со стороны источника питания (рис. 4-1, а). При таком расположении защит

каждая линия имеет самостоятельную защиту, отключающую линию в случае повреждения на ней самой или на шинах питающейся от нее подстанции.

При к. з. в какой-либо точке сети, например в точке К₁ (рис. 4-1, й), ток к. з. проходит по всем участкам сети, расположенным между источником питания и местом повреждения, в результате чего приходят в действие все защиты (1, 2, 3, 4). Однако по условию селективности сработать на отключение должна только защита 4, установленная на поврежденной линии.

Для обеспечения указанной селективности максимальные защиты выполняются с выдержками времени, нарастающими от потребителей к источнику питания, как это показано на рис. 4-1, б. При соблюдении этого принципа в случае к. з. в точке К₁ раньше других сработает защита 4 и произведет отключение поврежденной линии. Защиты 1, 2 и 3 вернутся в начальное, положение, не успев подействовать на отключение. Соответственно при к. з. в точке К₂ быстрее всех сработает защита 3, а защиты 1 и 2, имеющие большее время, не подействуют.

Рассмотренный принцип подбора выдержек времени называется ступенчатым.

В сетях с двусторонним питанием достигнуть селективного действия максимальной защиты только путем подбора выдержек времени, как правило, не удается; в этих сетях вместо максимальной токовой защиты применяют более сложные направленные защиты.

СХЕМЫ ЗАЩИТЫ

а) Разновидности схем максимальной защиты

Максимальные защиты выполняются трехфазными и двухфазными (§ 3-6, б, в, д), прямого и косвенного действия (§ 1-8).

По способу питания оперативных цепей максимальные защиты косвенного действия делятся на защиты с постоянным и переменным оперативным током.

По характеру зависимости времени действия реле от тока максимальные защиты подразделяются на защиты с независимой и зависим о й характеристиками.

Максимальные защиты прямого действия и на переменном оперативном токе имеют существенные отличия в выполнении оперативных цепей, применяемой аппаратуре и в расчете параметров, поэтому они рассматриваются отдельно (см. § 4-8).

б) Схемы трехфазной защиты на постоянном оперативном токе

Защита с независимой выдержкой времени (рис. 4-2). В трехфазных защитах трансформаторы тока и обмотки токовых реле соединяются по схеме полной звезды, рассмотренной в § 3-6, б.

Основными элементами схемы максимальной защиты (рис. 4-2) являются: токовые реле1, срабатывающие при появлении тока к. з. и выполняющие функции пускового органа защиты, и реле времени 2, создающее выдержку времени и выполняющее функции органа времени. Кроме основных, в схеме имеются и вспомогательные реле; к ним относятся промежуточное реле 3 и указательное реле 4.

При возникновении к.з. срабатывают токовые реле тех фаз, по которым проходит ток к.з. Контакты всех токовых реле соединены параллельно, поэтому при срабатывании любого токового реле замыкается цепь обмотки реле времени 2. Через заданный интервал времени контакты реле времени замыкаются и приводят в действие промежуточное реле 3. Последнее срабатывает мгновенно и подает ток в катушку отключения выключателя 6 через блокировочный контакт 5 (см. § 1-8).

Промежуточное реле 3 устанавливается в тех случаях, когда реле времени не может замыкать цепь катушки отключения из-за недостаточной мощности своих контактов.

Указательное реле 4 включается последовательно с катушкой отключения. При появлении тока в этой цепи указательное реле срабатывает, его флажок выпадает, фиксируя таким образом действие максимальной защиты и появление тока в катушке отключения.

Блокировочный контакт привода выключателя 5 служит для разрыва тока катушки отключения, так как контакты промежуточных реле не рассчитываются на размыкание этой цепи. Блокировочный контакт должен размыкаться раньше, чем произойдет возврат промежуточного реле.

Время действия рассмотренной защиты определяется выдержкой времени, установленной на реле времени, и не зависит от величины тока к. з., поэтому такая защита называется защитой с независимой выдержкой времени и имеет характеристику в виде прямой 1 на рис. 4-3.

Защита с зависимой характеристикой. Наряду с независимой защитой применяется максимальная защита с зависимой и ограниченно зависимой характеристиками t = f (I) (кривые 2 и 3 на рис. 4-3). Оба вида зависимых защит выполняются при помощи токовых реле, работающих не мгновенно, а с выдержкой времени, зависящей от величины тока. Примером такого реле является реле типа РТ-80 (см. § 2-8). Схема зависимой защиты с реле типа РТ-80, РТ-90 изображена на рис. 4-4. В этой схеме отсутствует реле времени, а также промежуточное и указательное реле, так как реле типа РТ-80, РТ-90 имеет контакты достаточной мощности и сигнальный флажок, выпадающий при срабатывании реле.

В отличие от защиты с независимой характеристикой (прямая 1 на рис. 4-3, а) защита с зависимой характеристикой (кривые 2 и 3) действует при токах I_р = (1 ÷ 2) I_с.з со значительно большей выдержкой времени, чем при к. з., что улучшает отстройку защиты от кратковременных перегрузок (I_п). Кроме того, защиты с зависимой характеристикой позволяют ускорить отключение при повреждении в начале линии (точка К₁ на рис. 4-3, б), если ток при к. з. в К₁ значительно больше, чем при к. з. в конце линии в точке К₂. Однако согласование выдержек времени независимых защит значительно проще (см. § 4-5), поэтому зависимые защиты следует применять только в случаях явного преимущества.

Трехфазные схемы максимальной защиты, приведенные на рис. 4-2 и 4-4, реагируют на все виды к. з., включая и однофазные, и поэтому их применяют в I сети с глухо заземленной нейтралью, где возможны как междуфазные, так и однофазные к. з.

В сети с изолированной нейтралью трехфазные схемы не рекомендуются к применению по следующим причинам:

1. Трехфазные схемы дороже двухфазных (§ 4-3, в), так как для их выполнения требуется оольше оборудования и соединительных проводов.

2. Трехфазные защиты в большем числе случаев, чем двухфазные, работают неселективно при двойных замыканиях на землю, как это показано в § 4-4.

в) Схемы двухфазной защиты на постоянном оперативном токе

В тех случаях, когда максимальная защита должна действовать только при междуфазных к. з., применяются двухфазные схемы с двумя или одним реле.

Двухрелейная схема с независимой характеристикой (рис. 4-5, а). Токовые цепи защиты выполняются по схеме неполной звезды (см. § 3-6, в). Элементы схемы и их назначение такие же, как в трехфазной схеме на рис. 4-2.

Достоинством двухрелейной схемы является то, что она:

1) реагирует (так же как и трехфазная) на все междуфазные к. з. на линиях;

2) при замыканиях на землю в двух разных точках сети с изолированной нейтралью работает селективно в большем числе случаев, чем трехфазная схема (см. § 4-4);

3) экономичнее трехфазной схемы, так как для ее выполнения требуется меньше оборудования и проводов.

К недостаткам двухфазной схемы нужно отнести ее меньшую чувствительность (по сравнению с трехфазной схемой) при двухфазных к. з. за трансформатором с соединением обмоток λ /Δ. Как видно из рис. 3-17, а, при двухфазном к. з. на стороне Δ ток в одной фазе звезды равен 1_К, а в двух других 1_К, т. е. в 2 раза меньше.

То же самое получается и при соединении обмоток трансформатора Δ /λ в случае двухфазного к. з. на стороне звезды.

При трехфазной схеме одно из реле защиты питается большим током к. з. I_k_, в то время как при двухфазной схеме в одном из трех возможных случаев двухфазного к. з.(АВ, ВС, СА) трансформаторы тока защиты оказываются на фазах с меньшими токами к. з.( I_k). Поэтому двухфазная защита при двухфазных к. з. за трансформаторами с соединением обмоток λ /Δ и Δ /λ имеет в 2 раза меньшую чувствительность, чем трехфазная защита.

При необходимости чувствительность двухфазной схемы можно повысить, установив третье токовое реле в общем проводе токовых цепей. В этом проводе (см. § 3-6, в) протекает геометрическая сумма токов двух фаз, питающих схему (А и С на рис. 4-5, а), равна току третьей (отсутствующей в схеме) фазы В, т. е. _0._п = - ( _а + _с)= _b.

Таким образом, с дополнительным реле двухфазная схема становится равноценной по чувствительности с трехфазной.

Вследствие отмеченных выше положительных свойств двухфазные схемы широко применяются в сетях с изолированной нейтралью, где возможны только междуфазные к. з. Двухфазные схемы применяются в качестве защиты от междуфазных к. з. и в сетях с глухозаземленной нейтралью, при этом для отключения однофазных к. з. устанавливается дополнительная защита, реагирующая на ток нулевой последовательности.

Однорелейная схема (рис. 4-5, б). Защита состоит из тех же элементов, что и предыдущая схема. Токовое пусковое реле Т одно, оно включается на разность токов двух фаз _р = _а — _В и реагирует на все случаи междуфазных к. з. (полной и неполной звезды), как было показано в § 3-6.

Преимуществом схемы является наименьшее число токовых реле и соединительных проводов, необходимых для ее выполнения (одно реле и два токовых провода).

К недостаткам, ограничивающим применение схемы, нужно отнести:

1) меньшую чувствительность по сравнению с двухрелейной схемой при к. з. между фазами АВ и ВС (§ 3-6, д). Этот недостаток имеет значение при малой кратности токов к. з., когда I_k близко к току нагрузки;

2) недействие защиты при одном из трех возможных случаев к. з. за трансформатором с соединением обмоток λ /Δ (см. § 3-6), когда _р = _a — _с = 0;

3) при неисправности единственного токового реле или проводов, связывающих его с трансформаторами тока, защита откажет в действии при к. з. Двухрелейная схема (рис. 4-5, а) не имеет такого недостатка, так как при трехфазных к. з. и двухфазных между А и С в этой схеме работают два реле и поэтому обрыв одного провода не приведет к отказу защиты.

Первый недостаток не позволяет применять однорелейные схемы в сети с малой кратностью токов к. з. Второй исключает применение схемы в сетях, где имеются трансформаторы с соединением обмоток λ /Δ, если при к. з. за ними рассматриваемая защита должна действовать. Третий ограничивает применение однорелейной защиты в сетях, где отказ защиты может отразиться на электроснабжении большого участка сети.

Однорелейная схема находит применение в распределительных сетях 6—10 кВ и для защиты электродвигателей. В сетях 35 кВ и выше из-за указанных недостатков однорелейная схема почти не применяется.

Двухфазная защита с зависимой характеристикой. Токовые цепи этой защиты выполняются так же, как и у защиты с независимой характеристикой. Токовое реле имеет зависимую характеристику, в качестве него используется реле типа РТ-80 и РТ-90.

Схемы защит аналогичны схемам на рис. 4-5, а и б, за исключением того, что в них отсутствуют реле времени и указательное реле. Все сказанное о двухфазных схемах с независимой характеристикой относится и к схемам с зависимой характеристикой.

⇐ Предыдущая 8 9 10 11 121314 15 16 17 Следующая ⇒