ИЭ / 9 сем (станции+реле) / Экзамен / РЗ 9
.6.pdfв 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-
жениям |
ч |
= |
/( ) или |
ч |
= |
/ |
. Для исполнений, при которых |
|
min( п=0) |
с.з |
min( п=0) |
с.р |
|
||
|
|
|
|
|
82 |
|
|
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:
|
ч.отн |
= |
( ) |
/(3) |
= ( ) |
/(3) |
= /(3) |
, |
|
|
ч |
ч |
|
|
сх сх |
|
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
участка АБ (рис. 8.4) |
должна иметь выдержку |
времени tn по выражению: |
|||||
|
= |
+ или |
|
= |
+ + |
|
. Ступень селективности по |
|
( −1) |
|
( −1) |
( −1)уров |
|
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
По найденному tрасч, соответствующему |
= |
′ |
/К |
ном |
, однозначно по обычно |
|
|
сх к.вн |
|
|
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:
|
|
|
Задача №1 |
|
|
|
Условие задачи: |
|
|
|
|
||
Защита 2: |
СЗ |
2 |
= 180 А; |
у |
2 |
= 2 с. |
|
|
|
|
|
||
Защита 1: |
СЗ |
1 |
= 300 А; |
у |
1 |
− ?. |
|
|
|
|
|
||
Точка 1: |
КЗК1 = 600 А. |
|
|
|
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