Отчет по производственной практике студента 3 курса электроэнергетического факультета

Подождите немного. Документ загружается.

времени действия выключателя

, разрывающего ток к. з., т. е.

взоткл

ttt 

. Наиболее

распространенные выключатели действуют со временем 0,15 – 0,03 с. Чтобы обеспечить при таких

выключателях указанное выше требование об отключении к. з., например, с t = 0,2 с, защита должна

действовать с временем 0,05 – 0,12 с, а при необходимости отключения с t = 0,12 с и действии

выключателя с 0,08 с время работы защиты не должно превышать 0,04 с. Защиты, действующие с

временем до 0,1 – 0;2 с, считаются быстродействующими. Современные быстродействующие защиты

могут работать с временем 0,02 – 0,04 с.

3. Чувствительность.

Для того чтобы защита реагировала на отклонения от нормального режима, которые возникают

при к. з. (увеличение тока, снижение напряжения и т. п.), она должна обладать определенной

чувствительностью в пределах установленной зоны ее действия. Каждая защита должна отключать

повреждения на том участке, для защиты которого она установлена, и, кроме того, должна действовать

при к. з. на следующем, втором участке, защищаемом следующей защитой. Резервирование следующего

участка является важным требованием. Одновременный отказ защиты на двух участках маловероятен, и

поэтому с таким случаем не считаются.

Каждая защита должна действовать не только при металлическом к. з., но и при замыканиях через

переходное сопротивление, обусловливаемое электрической дугой. Чувствительность защиты должна

быть такой, чтобы она могла подействовать при к. з. в минимальных режимах системы, т. е. в таких

режимах, когда изменение величины, на которую реагирует защита (ток, напряжение и т. п.), будет

наименьшей. Например, если на станции будет отключен один или несколько генераторов, то ток к. з.

уменьшится, но чувствительность защит должна быть достаточной для действия и в этом минимальном

режиме.

Чувствительность защиты принято характеризовать коэффициентом чувствительности

. Для

защит, реагирующих на ток к. з.,

зс

минк



где

минк

– минимальный ток к. з.;

зс

– наименьший ток, при котором защита начинает

работать (ток срабатывания защиты).

4. Надежность.

Требование надежности состоит в том, что защита должна безотказно работать при к. з. в пределах

установленной для нее зоны и не должна работать неправильно в режимах, при которых ее работа не

предусматривается. Требование надежности является весьма важным. Отказ в работе или неправильное

действие какой-либо защиты всегда приводит к дополнительным отключениям, а иногда к авариям

системного значения.

Надежность защиты обеспечивается простотой схемы, уменьшением в ней количества реле и

контактов, простотой конструкции и качеством изготовления реле и другой аппаратуры, качеством

монтажных материалов, самого монтажа в контактных соединений, а также уходом за ней в процессе

эксплуатации.

3.2. Элементы защиты, реле и их разновидности

Обычно устройства релейной защиты состоят из нескольких реле, соединенных друг с другом по

определенной схеме. Реле представляет собой автоматическое устройство, которое приходит в действие

(срабатывает) при определенном значении воздействующей на него входной величины.

В релейной технике применяются реле с контактами – электромеханические, бесконтактные — на

полупроводниках или на ферромагнитных элементах. У первых при срабатывании замыкаются или

размыкаются контакты. У вторых – при определенном значении входной величины х скачкообразно

меняется выходная величина у, например напряжение.

Каждый комплект защиты и его схема подразделяются на две части: реагирующую и логическую.

Реагирующая (или измерительная) часть является главной, она состоит из основных реле, которые

непрерывно получают информацию о состоянии защищаемого элемента и реагируют на повреждения

или ненормальные режимы, подавая соответствующие команды на логическую часть защиты.

Логическая часть (или оперативная) является вспомогательной, она воспринимает команды

реагирующей части и, если их значение, последовательность и сочетание соответствуют заданной

программе, производит заранее предусмотренные операции и подает управляющий импульс на

отключение выключателей. Логическая часть может выполняться с помощью электромеханических реле

или схем с использованием электронных приборов – ламповых или полупроводниковых.

В соответствии с этим подразделением защитных устройств реле также делятся на две группы: на

основные, реагирующие на повреждения, и вспомогательные, действующие по команде первых и

используемые в логической части схемы.

Признаком появления к. з. могут служить возрастание тока, понижение напряжения и уменьшение

сопротивления защищаемого участка, характеризуемого отношением напряжения к току в данной точке

сети. Соответственно этому в качестве реагирующих реле применяют: токовые реле, реагирующие на

величину тока; реле напряжения, реагирующие на величину напряжения, и реле сопротивления,

реагирующие на изменение сопротивления. В сочетании с указанными реле часто применяются реле

мощности, реагирующие на величину и направление (знак) мощности к. з., проходящий через место

установки защиты.

Реле, действующие при возрастании величины, на которую они реагируют, называются

максимальными, а реле, работающие при снижении этой величины, называются минимальными.

Для защит от ненормальных режимов, так же как и для защит от к. з., используются реле тока и

напряжения. Первые служат в качестве реле, реагирующих на перегрузку, а вторые — на опасное

повышение или снижение напряжения в сети. Кроме того, применяется ряд специальных реле,

например, реле частоты, действующие при недопустимом снижении или повышении частоты; тепловые

реле, реагирующие на увеличение тепла, выделяемого током при перегрузках, и некоторые другие.

К числу вспомогательных реле относятся: реле времени, служащие для замедления действия

защиты; реле указательные – для сигнализации и фиксации действия защиты; реле промежуточные,

передающие действие основных реле на отключение выключателей и служащие для осуществления

взаимной связи между элементами защиты.

Каждое реле можно подразделить на две части: воспринимающую и исполнительную.

Воспринимающий элемент в электромеханических конструкциях имеет обмотку, которая питается

током или напряжением защищаемого элемента в зависимости от типа реле (токовые или напряжения).

Реле мощности и реле сопротивления имеют две обмотки (тока и напряжения). Через обмотки

реле воспринимает изменение той электрической величины, на которую оно реагирует.

Исполнительный элемент электромеханического реле представляет собой подвижную систему,

которая перемещаясь под воздействием сил, создаваемых воспринимающим элементом, действует на

контакты реле, заставляя их замыкаться или размыкаться.

Имеются также реле, в которых подвижная система действует непосредственно механическим

путем на отключение выключателя, такие реле не имеют контактов.

Обмотки реле могут включаться на ток и напряжение сети непосредственно или через

измерительные трансформаторы тока и напряжения. Реле первого типа называются первичными,

второго типа – вторичными. Наибольшее распространение имеют реле вторичные, преимущества

которых по сравнению с первичными состоят в том, что они изолированы от высокого напряжения,

располагаются на некотором расстоянии от защищаемого элемента, в удобном для обслуживания месте

и могут выполняться стандартными на одни и те же номинальные токи 5 или 1 А и номинальные

напряжения 100 В независимо от напряжения и тока первичной цепи защищаемого элемента.

Достоинством первичных реле является то, что для их включения не требуется измерительных

трансформаторов, источников оперативного тока и контрольного кабеля. Первичные реле находят

применение на электродвигателях, мелких трансформаторах и линиях малой мощности в сетях 6 – 10

кВ,

т. е. там, где защита осуществляется по простейшим схемам посредством реле тока и напряжения и не

требует большой точности. Во всех остальных случаях применяются вторичные реле.

Существует два способа воздействия защиты на отключение выключателя: прямой и косвенный.

Реле срабатывает, когда электромагнитная сила, создаваемая обмоткой реле, станет больше силы

противодействующей пружины. При срабатывании реле его подвижная система воздействует

непосредственно (прямо) на расцепляющий рычаг выключателя, после чего выключатель отключается

под действием пружины. Реле прямого действия устанавливаются непосредственно в приводе

выключателя, поэтому их часто называют встроенными.

В защите с вторичным реле косвенного действия при срабатывании реле его контакты замыкают

цепь обмотки электромагнита, называемого катушкой отключения выключателя. Под действием

напряжения, подводимого к зажимам этой цепи от специального источника, в катушке отключения

появляется ток, сердечник катушки отключения преодолевает сопротивление пружины и, втягиваясь,

освобождает защелку, после чего выключатель отключается под действием пружины.

После отключения выключателя ток в обмотке исчезает, и контакты реле размыкаются. Чтобы

облегчить их работу по размыканию цепи, в которой проходит ток катушки отключения, предусмотрен

вспомогательный блокировочный контакт, который размывает цепь катушки отключения еще до того,

как начнут размыкаться контакты реле.

Для защиты с реле косвенного действия необходим вспомогательный источник напряжения –

источник оперативного тока. Защита с реле прямого действия не требует источника оперативного тока,

но реле этой защиты должны развивать большие усилия для того, чтобы непосредственно расцепить

механизм выключателя. Поэтому реле прямого действия не могут быть очень точными и имеют большое

потребление мощности.

Усилия, развиваемые реле косвенного действия, могут быть незначительными, поэтому они

отличаются большей точностью и малым потреблением. Кроме того, в защитах, которые состоят из

нескольких реле, взаимодействие между ними проще осуществляется при помощи оперативного тока, а

не механическим путем. Поэтому наиболее широко применяется защита со вторичными реле косвенного

действия.

3.3. Источники оперативного тока

Оперативным током называется ток, питающий цепи дистанционного управления выключателями,

оперативные цепи релейной защиты, автоматики, телемеханики и различные виды сигнализации.

Питание оперативных цепей и особенно тех ее элементов, от которых зависит отключение

поврежденных линий и оборудования, должно отличаться особой надежностью. Поэтому главное

требование, которому должен отвечать источник оперативного тока, состоит в том, чтобы во время к. з.

и при ненормальных режимах в сети напряжение источника оперативного тока и его мощность имели

достаточную величину как для действия вспомогательных реле защиты и автоматики, так и для

надежного отключения и включения соответствующих выключателей.

Для питания оперативных цепей применяются источники постоянного и переменного тока.

Постоянный оперативный ток

В качестве источника постоянного тока используются аккумуляторные батареи с напряжением

110 – 220 В, а на небольших подстанциях 24 – 48 В, от которых осуществляется централизованное

питание оперативных цепей всех присоединений. Для повышения надежности сеть постоянного тока

секционируется на несколько участков, имеющих самостоятельное питание от сборных шин батареи.

Самым ответственным участком являются цепи защиты, автоматики и катушек отключения,

питаемые от шинок управления ШУ. Вторым очень важным участком являются цепи катушек

включения, питаемые от отдельных шинок ШВ вследствие больших токов (400—500 А), потребляемых

катушками включения масляных выключателей. Третьим, менее ответственным участком является

сигнализация, питающаяся от шинок ШC. Остальные потребители постоянного тока (аварийное

освещение, двигатели собственных нужд) питаются по отдельной сети. Защита оперативных цепей от к.

з. осуществляется предохранителями или специальными автоматами, реагирующими на увеличение

тока.

Аккумуляторные батареи обеспечивают питание оперативных цепей в любой момент времени с

необходимым уровнем напряжения и мощности независимо от состояния основной сети и поэтому

являются самым надежным источником питания. В то же время аккумуляторные батареи значительно

дороже других источников оперативного тока, для них требуются зарядные агрегаты, специальное

помещение и квалифицированный уход. Кроме того, из-за централизации питания создается сложная,

протяженная и дорогостоящая сеть постоянного тока.

Переменный оперативный ток

Для питания оперативных цепей переменным током используется ток или напряжение сети. В

соответствии с этим в качестве источников переменного оперативного тока служат трансформаторы

тока, трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд.

Трансформаторы тока являются весьма надежным источником питания оперативных цепей для

защит от к. з. При к. з. ток и напряжение на зажимах трансформаторов тока увеличиваются, поэтому в

момент срабатывания защиты мощность трансформаторов тока возрастает, что и обеспечивает надежное

питание оперативных цепей.

Однако трансформаторы тока не обеспечивают необходимой мощности при повреждениях и

ненормальных режимах, не сопровождающихся увеличением тока на защищаемом присоединении.

Поэтому их нельзя использовать для питания защит от замыкания на землю в сети с изолированной

нейтралью, защит от витковых замыканий в трансформаторах и генераторах или защит от таких

ненормальных режимов, как повышение или понижение напряжения и понижение частоты.

Трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд непригодны для питания

оперативных цепей защит от к. з., так как при к. з. напряжение в сети резко снижается и может в

неблагоприятных случаях становиться равным нулю. В то же время при повреждениях и ненормальных

режимах, не сопровождающихся глубокими понижениями напряжения в сети, трансформаторы

напряжения и трансформаторы собственных нужд могут использоваться для питания таких защит, как,

например, защиты от перегрузки, от замыканий на землю, повышения напряжения и т. д.

Питание цепей управления выключателей. Дистанционное управление выключателями и их

автоматическое включение от АПВ или АВР должно производиться при любых нагрузках на

присоединении и при отсутствии напряжении на шинах подстанции, чего не обеспечивают

трансформаторы тока. Поэтому питание цепей дистанционного управления, АПВ и АВР производится

от трансформаторов напряжения, трансформаторов собственных нужд и заряженных конденсаторов.

Чтобы обеспечить производство операции по включению при отсутствии напряжения на шинах,

трансформаторы, питающие цепи управления, подключаются к линиям, питающим подстанцию или на

выключателях устанавливаются механические приводы, действующие а счет энергии поднятого груза

или сжатой пружины.

Таким образом, каждый источник переменного оперативного тока имеет свою область

применения. При этом возможность использования того или иного источника определяется мощностью,

которую он может дать в момент производства операций. Мощность источника питания должна с

некоторым запасом превосходить мощность, потребляемую оперативными цепями, основной

составляющей которой является мощность, затрачиваемая приводом на отключение и включение

выключателей.

Наибольшие затруднения из-за недостаточной мощности возникают при применении

трансформаторов тока и трансформаторов напряжения. Учитывая, что включение и отключение

выключателей является кратковременной операцией, можно допускать значительные перегрузки

измерительных трансформаторов без ущерба для них.

3.4. Общие принципы выполнения реле

В схемах релейной защиты и электрической автоматики применяются электромеханические реле,

реле на полупроводниковых приборах (диодах и транзисторах) и реле с использованием насыщающихся

магнитных систем. Значительное распространение имеют электромеханические реле.

Однако наличие таких недостатков электромеханических реле, как большие размеры,

значительное потребление мощности от трансформаторов тока и напряжения, трудности в обеспечении

надежной работы контактов побудили к поискам более совершенных принципов выполнения реле.

Новые принципы исполнения реле с помощью полупроводниковых приборов позволяют существенно

улучшить параметры и характеристики реле и перейти полностью или частично на бесконтактные схемы

защит.

Помимо реле, реагирующих па электрические величины, для защиты электрических машин и

аппаратов применяются реле, реагирующие на неэлектрические величины, косвенным образом

характеризующие появления повреждений пли ненормальных режимов в них. Например, имеются реле,

реагирующие на появления газов или повышение давления в кожухах маслонаполненных

трансформаторов

и реакторов, реле, реагирующие на повышение температуры трансформаторов и электрических машин и

т. д.

Реле, реагирующие на электрические величины, можно подразделить на три группы:

1) реле, реагирующие на одну электрическую величину: ток или напряжение;

2) реле, реагирующие на две электрические величины: ток и напряжение сети или два напряжения,

каждое из которых является линейной функцией тока и напряжения сети;

3) реле, реагирующие на три или больше электрические величины, например: три тока и три

напряжения сети, или несколько напряжений, представляющих линейные функции токов и напряжения

сети.

К первой группе относятся реле тока и реле напряжения. Ко второй принадлежат однофазные

реле: мощности, сопротивления и некоторые другие. К третьей относятся трехфазные реле мощности,

многофазные реле сопротивления и другие устройства.

Трансформаторы тока являются очень важным элементом релейной защиты. Они питают цепи

защиты током сети и выполняют роль датчика, через который поступает информация к измерительным

органам устройств релейной защиты. От точности этой информации зависит надежная и правильная

работа релейной защиты. Поэтому основным требованием к трансформаторам тока является точность

трансформации с погрешностями, не превышающими допустимых значений. Чрезмерно большие

погрешности могут вызвать неправильные действия устройств релейной защиты. Поэтому уменьшение

погрешности трансформаторов тока является очень важной задачей, она сводится к уменьшению тока

намагничивания трансформаторов тока.

Для обеспечения правильной работы большинства устройств релейной защиты погрешность

трансформаторов тока не должна превышать по току

%10I

, а по углу

7



. Эти требования

обеспечиваются, если полная погрешность трансформаторов тока

%10



или если ток

намагничивания не превосходит 10 % от тока

, проходящего по трансформатору тока.

Питание устройств релейной защиты током сети производится по типовым схемам соединений

трансформаторов тока и обмоток реле. Поведение и работа реле в каждой из этих схем зависят от

характера распределения токов в ее вторичных цепях в нормальных и аварийных условиях.

Для каждой схемы соединений можно определить отношение тока в реле

к току в фазе

Это отношение называется коэффициентом схемы

сх

k 

Коэффициент схемы учитывается при расчете уставок и оценке чувствительности защиты.

Основные типовые схемы:

1) схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду;

2) схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду;

3) схема соединения трансформаторов тока в треугольник, а обмоток реле в звезду;

4) схема соединении с двумя трансформаторами тока и одним реле, включенным на разность

токов двух фаз;

5) схема соединения трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности.

В ОСП «НЧЭС» применяется схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в неполную

звезду.

Рис. 2. Схема соединений трансформаторов тока и обмоток реле

в неполную звезду.

Трансформаторы тока устанавливаются в двух фазах. В реле I и III проходят токи

соответствующих фаз

I 

а в обратном проводе ток равен их геометрической сумме:

)(

.. cano

III 

С учетом векторной диаграммы

)(

cab

III 

равен току фазы, отсутствующей во вторичной

цепи. При трехфазном к. з. и нормальном режиме токи проходят по обоим реле I и III и в обратном

проводе. В случае двухфазного к. з. токи появляются в одном или двух реле (I или III) в зависимости от

того, какие фазы повреждены.

Ток в обратном проводе при двухфазных к. з. между фазами А и С, в которых установлены

трансформаторы тока, с учетом, что

II 

, равен нулю, а при замыканиях между фазами АВ и ВС он

соответственно равен

ano

II 

cno

II 

В случае однофазного к. з. фаз (А или С), в которых установлены трансформаторы тока, во

вторичной обмотке трансформатора тока и обратном проводе проходит ток к. з. При замыкании на

землю фазы В, в которой трансформатор тока не установлен, токи в схеме защиты не появляются;

следовательно, схема неполной звезды, реагирует не на все случаи однофазного к. з. и поэтому

применяется только для защит, действующих при междуфазных повреждениях. Коэффициент схемы

1

4. Устройство релейной защиты и типы ее, используемые для защиты кабельных линий

В ОСП «НЧЭС» для защиты кабельных линий 10 кВ применяются следующие виды защит:

1. Максимальная токовая защита.

2. Токовые отсечки.

3. Защита от замыканий на землю

4.1. Максимальная токовая защита.

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.

Токовые защиты подразделяются на максимальные токовые защиты и токовые отсечки. 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.

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.

Рис. 3. Максимальные токовые защиты в радиальной

сети с односторонним питанием.

а – размещение защит; б – выдержки времени защит,

выбранные по ступенчатому принципу.

В сетях с односторонним питанием максимальная защита должна устанавливаться в начале

каждой линии со стороны источника питания. 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. 3), 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 (рис. 3). 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. Такой 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.

Максимальные защиты выполняются трехфазными и двухфазными прямого и косвенного

действия.

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 зависимой

характеристиками.

Максимальные защиты прямого действия и на переменном оперативном токе имеют

существенные отличия в выполнении оперативных цепей, применяемой аппаратуре и в расчете

параметров.

Если время действия защиты определяется выдержкой времени, установленной на реле времени и

не зависит от величины тока к. з., то такая защита называется защитой с независимой выдержкой

времени. Наряду с независимой защитой применяется максимальная защита с зависимой и ограниченно

зависимой характеристиками. 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. Согласование выдержек времени независимых защит значительно проще,

поэтому зависимые защиты следует применять только в случаях явного преимущества.

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

следующим причинам:

1. Трехфазные схемы дороже выдержкой времени, двухфазных, так как для их выполнения

требуется больше оборудования и соединительных проводов.

2. Трехфазные защиты в большем числе случаев, чем двухфазные, работают неселективно при

двойных замыканиях на землю.

В ОСП «НЧЭС» применяется схема двухфазной двухрелейная защиты на постоянном

оперативном токе.

Схема 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 приведена на рис. 4. Токовые цепи защиты

выполняются по схеме неполной звезды. Основными элементами схемы максимальной защиты

являются: токовые реле, срабатывающие при появлении тока к. з. и выполняющие функции пускового

органа защиты, и реле времени, создающее выдержку времени и выполняющее функции органа

времени. Кроме основных, в схеме имеются и вспомогательные реле; к ним относятся промежуточное

реле и указательное реле.

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. Через заданный интервал времени контакты реле времени

замыкаются и приводят в действие промежуточное реле. Последнее срабатывает мгновенно и подает ток

в катушку отключения выключателя через блокировочный контакт.

Промежуточное реле устанавливается в тех случаях, когда реле времени не может замыкать цепь

катушки отключения из-за недостаточной мощности своих контактов. Указательное реле 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 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.

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;

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

проводов.

К недостаткам двухфазной схемы относится ее меньшая чувствительность (по сравнению с

трехфазной схемой) при двухфазных к. з. за трансформатором с соединением обмоток Y/Δ.

Рис. 4. Двухфазная двухрелейная схема максимальной токовой защиты

При необходимости чувствительность двухфазной схемы можно повысить, установив третье

токовое реле в общем проводе токовых цепей. В этом проводе протекает геометрическая сумма токов

двух фаз, питающих схему (А и С на рис. 4), равна току третьей (отсутствующей в схеме) фазы В, т. е.

bcano

IIII  )(

Таким образом, с дополнительным реле двухфазная схема становится равноценной по

чувствительности с трехфазной.

Вследствие 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.

Достоинствами максимальной токовой защиты являются ее простота, надежность и небольшая

стоимость по сравнению с другими видами защиты. По своему принципу максимальная токовая защита

обеспечивает селективность в радиальных сетях с односторонним питанием. Однако в некоторых

случаях ее удается применять и в более сложных сетях, имеющих двустороннее питание.

К недостаткам максимальной защиты относятся:

1) большие выдержки времени, особенно вблизи источников питания, в то время как именно

вблизи шин электростанции по условию устойчивости необходимо быстрое отключение к. з.;

2) недостаточная чувствительность при к. з. в разветвленных сетях с большим числом

параллельных цепей и значительными токами нагрузки.

Максимальная токовая защита получила наиболее широкое распространение в радиальных сетях

всех напряжений; в сетях 10 кВ и ниже она является основной защитой.

4.2. Токовые отсечки.

Отсечка является разновидностью токовой защиты, позволяющей обеспечить быстрое отключение

к. з. Токовые отсечки подразделяются на отсечки мгновенного действия и отсечки с выдержкой времени

(около 0,3 – 0,6 с).

Рис. 5. Принцип действия токовой отсечки

Селективность действия токовых отсечек достигается ограничением их зоны работы так, чтобы

отсечка не действовала при к. з. на смежных участках сети, защита которых имеет выдержку времени,

равную или больше, чем отсечка. Для этого ток срабатывания отсечки должен быть больше

максимального тока к. з., проходящего через защиту при повреждении в конце участка, за пределами

которого отсечка не должна работать (точка М участка AM на рис. 5). Такой способ ограничения зоны

действия основан на том, что ток к. з. зависит от величины сопротивления до места повреждения (рис.

5).

При удалении точки к. з. от источника питания или от места расположения защиты сопротивление

растет, а ток к. з. соответственно уменьшается.

Если по условиям селективности отсечка не должна действовать при к. з. за точкой М (рис. 5), то

для обеспечения этого условия необходимо выбрать

)(. Мкзc

II 

Тогда при к. з. за точкой М отсечка не будет действовать, а при повреждении в пределах участка

AM – будет работать на той части линии AN, где

кзc

II 

Таким образом, зона действия защиты, с током срабатывания, охватывает только часть линии AN

и не выходит за пределы участка AM.

Токовые отсечки применяются как в радиальной сети с односторонним питанием, так и в сети,

имеющей двустороннее питание. Для обеспечения расчетной зоны действия отсечки трансформаторы

тока, питающие ее цепи, должны работать при токе срабатывания отсечки (т. е. при

зcp



) с

погрешностью ε или

%ΔΙ 10

Принципиальные схемы отсечек мгновенных (без выдержки времени) и с выдержкой времени на

постоянном оперативном токе изображены на рис. 6.

Рис. 6. Однолинейные схема токовой отсечки

а – мгновенной; б – с выдержкой времени

В сети с изолированной нейтралью или заземленной через большое сопротивление применяются

двухфазные схемы, подобные схемам максимальной токовой защиты.

Так же как и максимальные защиты, отсечки выполняются на постоянном и переменном

оперативном токе, а также с помощью реле прямого. Схемы отсечек с выдержкой времени полностью

совпадают со схемами максимальных защит с независимой выдержкой времени. Схемы отсечек без

выдержки времени отличаются от схем максимальной защиты отсутствием реле времени.

Отсечки мгновенного действия на линиях с односторонним питанием

По условию селективности с защитами остальной сети отсечка без выдержки времени (с t

= 0) не

должна работать за пределами защищаемой линии. Ток срабатывания мгновенной отсечки должен

удовлетворять условию (5-2) при к. з. в конце защищаемой линии АВ, т. е. в точке М. В соответствии с

этим принимается, что

макскнзc

IkI



где I

к.макс

– максимальный ток к. з. в фазе линии при к. з. на шинах подстанции; k

– коэффициент

надежности, учитывающий погрешность в расчете тока к. з. I

к.макс

и погрешность в токе срабатывания

реле. Ток к. з. I

к.макс

рассчитывается для таких режимов работы системы и видах повреждений, при

которых он оказывается наибольшим. Поскольку собственное время действия отсечки равно 0,02 – 0,01

с, то ток I

к.макс

рассчитывается для начального момента времени (t = 0) и принимается равным

действующему значению периодической составляющей. При расчете тока к. з. генераторы замещаются

сверхпереходным сопротивлением.

В схемах отсечки, где токовые реле действуют непосредственно на отключение без

промежуточного реле, время действия отсечки может достигать одного периода (т. е. 0,02 с). В этом

случае следует учитывать апериодическую составляющую тока к. з., умножая ток I

к.макс

на коэффициент

= 1,6 – 1,8. У отсечек для защиты линий с токовыми реле типа РТ коэффициент надежности k

= 1,2 –

1,3.

Правила устройства электроустановок рекомендуют применять отсечку, если ее зона действия

охватывает не меньше 20% защищаемой линии. Вследствие простоты отсечки она применяется в

качестве дополнительной защиты при зоне действия, меньшей 20%, если основная защита линии имеет

мертвую зону.

Время действия мгновенной отсечки складывается из времени срабатывания токовых и

промежуточного реле (рис. 6). При быстродействующих промежуточных реле (0,02 с) отсечка

срабатывает в течение времени t3 = 0,04 – 0,06 с. Промежуточное реле облегчает работу контактов

токовых реле и позволяет не учитывать апериодическую составляющую тока к. з., поскольку последняя

затухает очень быстро (за 0,02 – 0,03 с).

На линиях, защищенных от перенапряжений трубчатыми разрядниками, отсечка может

срабатывать при их действии. Время работы разрядников составляет около 0,01 – 0,02 с. При каскадном

действии разрядников оно увеличивается до 0,04 – 0,06 с. Применением промежуточного реле с

временем действия t = 0,06 – 0,08 с удается отстроить отсечку от работы разрядников.