ВЫБОР ТОКА СРАБАТЫВАНИЯ ЗАЩИТЫ

⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 75Следующая ⇒

Исходным для выбора тока срабатывания максимальной токовой защиты от к. з. является требование, чтобы она надежно работала при повреждениях, но в то же время не действовала при максимальных токах нагрузки и ее кратковременных толчках, вызываемых пуском и самозапуском двигателей, колебанием нагрузки потребителей и другими причинами.

Излишняя чувствительность защиты из-за недостаточной отстройки ее от токов нагрузки может приводить к неправильным отключениям при неопасных перегрузках, что наносит ущерб потребителям. Слишком чувствительная защита сама становится источником аварий и перебоев в питании потребителей.

Из этого следует, что главная задача при выборе тока срабатывания состоит в надежной отстройке защиты от токов нагрузки. Для этой цели необходимо выполнить два условия:

1) Токовые реле защиты не должны приходить в действие при максимальном рабочем токе нагрузки I_н.макс, для чего ток срабатывания защиты¹ I_с.з должен быть больше
максимального тока нагрузки:

I_с.з > I_н.макс (4-1)

2) Токовые реле, сработавшие при к. з. в сети, должны надежно возвращаться в исходное положение после отключения к. з. при оставшемся в защищаемой линии рабочем токе. Так, например, при к. з. в токе К сети (рис. 4-8) срабатывают токовые реле защит 1 и 2. После отключения повреждения защитой 2 прохождение тока к. з. прекращается и пришедшие в действие токовые реле защиты 1 должны возвратиться в начальное положение, так как иначе произойдет неправильное отключение неповрежденной линии. Поэтому ток возврата реле должен быть больше тока нагрузки линии, проходящего через защиту 1 после отключения к. з.

Этот ток в первый момент времени после отключения к. з. имеет повышенное значение из-за пусковых токов электродвигателей. Асинхронные электродвигатели, составляющие значительную часть нагрузки, во время к. з, тормозятся вследствие возникающего, при к. з. понижении напряжения. После отключения к. з. напряжение восстанавливается и все оставшиеся в работе электродвигатели (часть неответственных электродвигателей отключается защитой от понижения напряжения) самозапускаются, потребляя повышенный пусковой ток (рис. 4-9). Этот ток I₃ постепенно затухает, и в линии устанавливается рабочий ток, который в худшем случае может иметь максимальное значение I_н.макс

Увеличение I_н.макс,вызванное самозапуском двигателей, оценивается коэффициентом запуска к_з. Учет самозапуска двигателей является обязательным. Исходя из этого

I_воз > k_зI_н.макс. (4-2)

При выполнении условия (4-2) выполняется также условие (4-1), так как ток возврата максимальных реле всегда меньше тока срабатывания. Поэтому для отстройки защиты от нагрузки за исходное принимается условие (4-2). Руководствуясь им, ток возврата выбирают равным:

I_воз = k_нk_з I_н.макс (4-3)

Коэффициент надежности k_н учитывает возможную погрешность в величине тока возврата реле и принимается равным 1, 1 – 1, 2.

¹ Здесь и в дальнейшем под током срабатывания защиты подразумевается наименьший первичный ток в фазе линии, необходимый для действия защиты.

Как видно из выражения (4-4), значение I_с.з зависит от k_вози I_н.макс. Ток срабатывания обратно пропорционален k_воз, поэтому в целях уменьшения I_с.з стремятся применять токовые реле с высоким коэффициентом возврата: примерно 0, 85 и выше.

Существенное значение для надежной отстройки защиты от нагрузки имеет правильная оценка величины I_н.макс.

Определяя максимальное значение тока нагрузки, нужно учитывать тяжелое, но в то же время реально возможное увеличение нагрузки, обычно возникающее в результате нарушения нормальной схемы сети. Например, при двух параллельных линиях (рис. 4-10, а) необходимо учитывать, что в случае автоматического отключения одной из них нагрузка на оставшейся линии удвоится. При наличии АВР, включающего выключатель Б (рис. 4-10, б), необходимо предусматривать наброс мощности на линию Л1 при отключении Л2 и наоборот. При наличии АПВ (рис. 4-10, в) необходимо учитывать самозапуск электродвигателей после повторного включения линий от АПВ.

Чувствительность защиты. Ток срабатывания, выбранный по условию отстройки от нагрузки, проверяется по условию чувствительности защиты. Проверка ведется по мин и м а л ь н о м у значению тока I_к.мин при повреждении в конце зоны защиты. Зона действия максимальной токовой защиты должна охватывать защищаемую линию и следующий второй участок, т. е. линию Л2 и трансформаторы, отходящие от шин приемной подстанции (рис. 4-11). Максимальный ток рассчитывается для реального минимального режима на электростанциях и в сетях, питающих линию. Чувствительность защиты оценивается коэффициентом чувствительности:

k_ч= ₍4-6)

Коэффициент чувствительности для защищаемой линии считается допустимым, если I_к.мин в 1, 5 раза больше тока срабатывания защиты. Снижение k_ч ниже 1, 5 не рекомендуется, так как действительный ток в реле при к. з. может оказаться меньше расчетного I_к.мин из-за неточности расчета токов к. з., влияния сопротивления в месте повреждения (не учитываемого при расчете) и погрешности трансформаторов тока, уменьшающей вторичный ток. При к. з. на резервируемом участке согласно ПУЭ допускаются k_ч = 1, 2.

ВЫДЕРЖКА ВРЕМЕНИ ЗАЩИТЫ

а) Ступень времени

Выдержки времени защит с зависимой или ограниченно зависимой характеристикой также должны удовлетворять условию (4-11), но поскольку время действия этих реле зависит от тока, необходимо задавать пределы тока, при которых это условие должно выполняться. Положим, что линии, показанные на рис. 4-12, оборудованы защитой, имеющей ограниченно зависимую характеристику. Требуется выбрать характеристику защиты линии А (рис. 4-12) и согласовать ее с характеристикой защиты линии В, которая известна.

Защита линии А должна иметь время на ступень больше защиты линий В при всех к. з. в пределах зоны совместного действия защиты А и В, т. е. на линии В. Если при к. з. в точке К₁, (начало зоны защиты В) ток к. з., проходящий через защиты А и В, равен I_К1, то при всех к. з. за точкой К₁, т. е. в зоне работы защиты В, токи к. з. будут меньше. Следовательно, условие селективности (4-11) должно выполняться при токе I_k_1.макс и всех токах, меньших его. В случае к. з. на линии А время действия защиты А не должно согласовываться с защитой В и может быть сколь угодно малым; при этом ток к. з., проходящий через защиту А, будет больше I_k_1.макс. Из этих условий вытекает следующее правило подбора зависимых характеристик:

1. Строят исходную характеристику t = f (I) защиты В, с которой проводится согласование защиты А, установленной на смежном участке (рис. 4-13).

2. Определяют максимальное значение токов к. з. I_k_1.макс,проходящих через защиты А и В при повреждении в начале участка, защищаемого защитой В (в точке К₁).

3. Пользуясь заданной характеристикой защиты В, находят ее выдержку времени t_B₁ при токе I_k_1.макс, т. е. при к. з. в начале защищаемой зоны, в точке К₁ (рис. 4-12).

4. По условию селективности выдержка времени защиты А при токе I_k_1.макс должна превышать время защиты В t_B₁ на ступень Δ t:

t_A₁ ≥ t_B₁ + Δ t (4-12)

Это условие должно выполняться не только при токах I_k_1.макс, но и при всех меньших токах к. з.; характеристика защиты А, удовлетворяющая условию (4-12), подбирается при проектировании по типовым характеристикам реле, а в условиях эксплуатации — путём регулирования уставки времени реле.

5. Выбранная характеристика защиты А строится совместно с характеристикой защиты В для наглядной проверки выполнения условия (4-12) при токах к. з. равных и меньших I_k_1.макс (рис. 4-13).

Совместное построение характеристик нескольких защит удобно вести относительно первичных фазных токов, но при этом нужно учитывать схему соединения токовых цепей защиты, от которой зависит соотношение между током в реле и током в фазе, т. е. k_сх.

Если согласуемте защиты находятся на разных сторонах силового трансформатора, то их характеристики нужно привести к токам одного напряжения.

4-7. МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА С ПУСКОМ (БЛОКИРОВКОЙ) ОТ РЕЛЕ МИНИМАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Для повышения чувствительности максимальной токовой защиты при к. з. и улучшения отстройки ее от токов нагрузки применяется пуск или, как часто называют, блокировка при помощи реле минимального напряжения (рис.4-14).

Из схемы видно, что защита может действовать на отключение только при условии срабатывания реле напряжения 1. Уставки реле напряжения 1 выбираются так, чтобы реле не работали при минимальном уровне рабочего напряжения, не давая возможности защите действовать на отключение, даже если токовые реле 3 замкнут свои контакты в результате перегрузки линии.

При к. з. напряжение сети понижается и реле минимального напряжения 1 срабатывают, разрешая защите действовать на отключение.

В случае обрыва цепи, питающей реле напряжения, последние замыкают свои контакты и защита лишается блокировки. Поэтому в схеме предусмотрена сигнализация состояния контактов реле напряжения 1, указывающая на неисправность блокировки.

Для обеспечения надежной работы блокировки при двухфазных к. з. устанавливаются три реле напряжения 1, включаемые на линейные напряжения сети (независимо от числа токовых реле). Однако при включении на линейные напряжения реле 1 плохо реагируют на однофазные к. з. Поэтому в сети с заземленной нейтралью предусматривается дополнительно четвертое блокирующее реле 2, реагирующее на напряжение U₀ нулевой последовательности, появляющееся при замыканиях на землю.

В сети с изолированной нейтралью токовая часть схемы выполняется двухфазной. В части реле напряжения схема должна выполняться трехфазной для обеспечения надежной работы при двухфазных к. з. Реле Н₀ не устанавливается, поскольку защита должна действовать только при междуфазных к. з.

Ток срабатывания токовых реле 3 отстраивается не от максимальной нагрузки

линии, а от длительной нормальной нагрузки /_н.норм, которая на практике может быть в 1, 5—2 раза меньше максимальной:

Напряжение U_{раб.мин} обычно принимается на 5—10% ниже нормального уровня.

Чувствительность реле напряжения проверяется по максимальному значению напряжения при к. з. в конце зоны защиты. Коэффициент чувствительности k_ч = U_с.з/U_к.макс считается удовлетворительным, если он равен или превышает 1, 5.

Практика показывает, что на длинных линиях, питаемых мощной системой, а также на линиях с реактором чувствительность реле напряжения оказывается недостаточной. Поэтому защита с блокировкой по напряжению применяется на линиях короткой и средней протяженности.

Напряжение срабатывания реле U₀. Это — реле повышения напряжения. Оно действует при однофазных и двухфазных к. з. на землю, которые сопровождаются появлением напряжения нулевой последовательности U_о. В нормальном режиме U₀ = 0.

Однако за счет погрешности фильтра, питающего реле, на его зажимах имеется некоторое напряжение небаланса U_нб, от которого реле должно быть отстроено, т. е. U_с.р > U_нб. Исходя из этого условия U_с.р обычно принимается равным или большим 15—20% максимального напряжения на зажимах фильтра при однофазных к. з. Величина небаланса легко определяется путем измерения напряжения на зажимах реле в условиях нормальной работы сети.

Максимальная защита с блокировкой минимального напряжения не действует при перегрузках, не сопровождающихся понижением напряжения, и имеет повышенную чувствительность к току к. з. по сравнению с простой максимальной защитой. Она применяется на линиях с большой аварийной нагрузкой, когда простая максимальная защита не обеспечивает достаточной чувствительности и надежной отстройки от перегрузки.

⇐ Предыдущая 9 10 11 12 131415 16 17 18 Следующая ⇒