4.5. МТЗ на переменном оперативном токе

Схемы МТЗ с питанием оперативных цепей от переменного тока могут
выполняться:

1) с питанием
от трансформаторов тока – на принципе дешунтирования катушки отключения при
срабатывании защиты;

2) с питанием от блока питания;

3) с питанием от предварительно заряженных конденсаторов.

4.5.1. Схема с
дешунтированием катушки отключения выключателей

4.5.1.1. Схема защиты с
зависимой характеристикой

На рис. 4.5.1
изображена схема для привода с двумя катушками отключения. Схема выполняется на
реле РТ–85 или РТ–95, имеющими мощные переключающие контакты (до 150 А).

Рис. 4.5.1

Особенности схем с дешунтированием

1. Для их
выполнения нужны реле, контакты которых обладают необходимой мощностью для
переключения проходящего через них тока КЗ 100…200 А.

2. После
срабатывания защиты нагрузка трансформаторов тока резко возрастает за счет
подключения катушки отключения. В результате чего увеличивается погрешность
трансформаторов тока и вторичный ток, проходящий по реле, уменьшается.
Погрешность трансформаторов тока должна быть такой, чтобы вторичный ток был
достаточен для удержания в сработанном состоянии реле и надежного действия
катушки отключения выключателя.

4.5.1.2. Схема защиты с
независимой характеристикой

Схема защиты представлена на рис. 4.5.2. На схемах: TL_A, TL_C – промежуточные
трансформаторы реле времени; KT –
обмотка электродвигателя реле времени; KL1.3, KL2.3
– контакты, шунтирующие контакт реле времени.

Рис. 4.5.2

Пояснения к схеме.

1. Во избежания отказа реле времени при двухфазном КЗ АС цепь обмотки
TL_C разрывается размыкающим
контактом КА1.2. В противном случае,
как показано на рис. 4.5.3, ток, протекающий через обмотку электродвигателя
очень мал и реле не сработает.

Рис. 4.5.3

2. После включения катушек отключения выключателей YAT ток от трансформаторов тока
уменьшается, реле КА и КТ могут разомкнуть свои контакты.
Однако благодаря самоудерживающим контактам промежуточных реле KL1.3
и KL2.3
преждевременного возврата реле KL
при этом не произойдет.

4.5.2. Схемы с питанием
оперативных цепей защиты от блоков питания

Поскольку блоки питания (БП) выдают выпрямленное напряжение, схемы
выполняются так же, как и схемы на постоянном токе.

Главный вопрос при выполнении защит на выпрямленном токе – способы
подключения БП к трансформаторам тока и трансформаторам напряжения. Для защит
от КЗ в качестве основных используют БП, подключаемые к трансформаторам тока.
БП, подключаемые к трансформаторам напряжения, обеспечивают необходимую
мощность при малых значениях тока.

Схемы
включения токовых блоков должны выбираться из условия, чтобы на выходе блока
имелось достаточное напряжение при всех возможных видах повреждения на
защищаемом элементе.

1. В сети с изолированной нейтралью для защит, не рассчитанных на
действие при КЗ за трансформатором с соединением обмоток YD, применяется включение БП на
разность токов I_a–I_C (рис. 4.5.4).

Рис. 4.5.4

2. При необходимости действия защиты при КЗ за трансформаторами YD устанавливается второй БП.

Рис. 4.5.5

3. При соединении трансформаторов тока в двухфазную звезду БП
включается в нулевой провод.

Рис. 4.5.6

В сетях с
глухозаземленной нейтралью применяются аналогичные схемы.

БП, подключаемый к трансформаторам напряжения, включается на
линейное напряжение.

Рис. 4.5.7

БП могут устанавливаться на каждом присоединении или использоваться
как групповые.

Падение напряжения на выходах БП не должно быть меньше 0,8…0,9 U_ном. Выполнение этого условия проверяется расчетами.

В токовых БП
принимаются специальные меры для стабилизации выходного напряжения и повышения
отдаваемой мощности.

Схема комбинированного блока питания была представлена ранее на
рис. 1.6.2. Емкость конденсатора С
подбирается так, чтобы в сочетании с индуктивностью обмотки L обеспечивались условия
феррорезонанса, наступающие при некотором токе , когда X_L=X_C. 5 А.

Рис. 4.5.8

4.5.3. Схема защиты с
использованием энергии заряженного конденсатора

Схема защиты представлена на рис. 4.5.9. Здесь: УЗ – зарядное устройство, питаемое от
трансформатора напряжения или трансформатора собственных нужд.

Катушка отключения выключателя YAT питается током разряда конденсатора.

Рис. 4.5.9

Задание уставок

При задании уставок МТЗ задаются параметры тока срабатывания, выдержки времени и напряжения срабатывания (для МТЗ с блокировкой по напряжению). Для МТЗ с независимой выдержкой времени срабатывания от тока эти параметры очевидны. Для защит с зависимой и ограниченно-зависимой время-токовой характеристикой эти параметры требуют дополнительных пояснений. Для таких типов МТЗ вводится понятие тока срабатывания, как тока при котором реле находится на границе срабатывания, а время задаётся для независимой части характеристики (для ограниченно-зависимой время-токовой характеристики); иногда время задаётся при токе, равном шестикратному току номинального (например в автоматических выключателях с полупроводниковым расцепителем серий А-37, «Электрон»).

Файл-архив ›› СПРАВОЧНИК ПО РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ. Под редакцией Берковича

Справочник определяет основные положения релейной защиты и предназначен для решения основных задач по релейной защите. Справочник включает в себя методические указания по расчетам токов коротких замыканий, электрическим расчетам, расчетам уставок и характеристик релейной защиты, основные сведения по электромеханической релейной аппаратуре и комплектным устройствам защиты и автоматики (большинство реле устаревшие), по автоматам, приводам выключателей, электроизмерительным приборам и электротехническим материалам, типовые схемы релейной защиты, АПВ и АВР и рекомендации по их применению.

Справочник отражает основные принципиальные решения в области релейной защиты, АПВ и АВР.

Справочник рассчитан в основном на инженеров, техников и мастеров, а также квалифицированных рабочих, работающих в области эксплуатации релейной защиты и автоматизации энергосистем и промышленных предприятий, а также на работников проектных и наладочных организаций и студентов средних и высших учебных заведений.

Файл-архив ›› Библия релейной защиты и автоматики. Федоров В.А.

В уникальном издании «Библия релейной защиты и автоматики» Федорова В.А. материал изложен в форме вопросов и ответов. В книге даются общие сведения по основам электротехнике, электробезопасности, электрооборудовании подстанций. Большая часть учебника посвящена материалам РЗА, начиная от терминологии, описаний простых защит, схем соединений ТТ и ТН, оперативным цепям РЗА, релейной защит ВЛ 110кВ и выше (ЭПЗ-1636, ШДЭ, ПДЭ, ДФЗ), общеподстанционным защитам, трансформатора и автотрансформатора, автоматики и управления и другим вопросам РЗА.

Книга будет полезна как начинающим так и опытным релейщикам. Библия релейщика

Инсталляция МТЗ

Поэтому чем ближе к ИП установлен блок защитного устройства, тем обширнее участок сети на возникновение, неисправности в котором она будет реагировать. К примеру, рассмотрим защиту понижающего трансформатора. Автоматика, установленная на кабель высокого напряжения ближе к ИП, среагирует на возникновение неисправности этого кабеля, устройств коммутации, самого трансформатора, проводки низкого напряжения и подключенных к ней потребителей. А при ее установке на шины пониженного напряжения возникающие дефекты трансформатора и подвода питающего напряжения останутся «незамеченными».

Следовательно, для максимального контроля участка сети защитой ее необходимо устанавливать на кабель, подающий питание возможно ближе к источнику. Но 1 защитное устройство для всего участка сети удобно в эксплуатации только при небольшом количестве потребителей на нем. Так как защитное отключение участка с большим числом электроприемников, во-первых, обесточивает не только вышедшей из строя потребитель, но и все исправные. А во-вторых не позволяет определить, в какой зоне произошла авария. Поэтому для удобства работы и облегчения содержания электросети в исправном состоянии следует также установить автоматику на стороне низкого напряжения.

Уставки

Требования к току срабатывания.

• Достаточность для уверенного определения аварийных ситуаций.
• Исключение случаев срабатывания автоматики при максимальных рабочих токах потребителей и их поставарийных перегрузках. Для этого ток сработки должен превышать наибольший ток потребителя, и перегрузки после восстановления питания.
• Согласование устройства по всем параметрам срабатывания с автоматикой соседних участков электросети. Находящихся как ближе к ИП (в основной зоне), так и дальше от него (в зоне резервирования).

Рис.1 Защитные зоны

Ток возврата реле в исходное положение должен быть больше рабочего тока участка сети, после устранения КЗ. Для того чтобы отключение аварийного участка оператором автоматически приводило к восстановлению питания других, обесточенных защитным устройством потребителей.

Основы релейной защиты ›› 3-1. Токовая отсечка и максимальная токовая защита одиночных линий 35 и 110 кВ

Основные условия расчета. Основные условия расчета максимальных токовых защити токовых отсечек, изложенные в Главе 1, справедливы и для линий 35 и 110 кВ без ответвлений и с ответвлениями. В выражении (1-1), коэффициент самозапуска k_сзп определяется по суммарному току самозапуска нагрузки всех трансформаторов, подключенных к защищаемой линии и ко всем следующим (по направлению тока) линиям того же напряжения. Для этого в расчетной схеме все нагрузки, подключаемые к каждому трансформатору, представляются сопротивлениями обобщенной или бытовой нагрузки, приведенными к рабочей максимальной мощности трансформатора. Высоковольтные двигатели учитываются отдельно.

Классификация

МТЗ трансформатора в зависимости от характера связи времени выдержки с величиной тока КЗ делят на 3 основные группы:

Независимые. Этот вид состоит из МТЗ с неизменной на всем рабочем интервале значений аргумента выдержкой времени (tвыд.). Которая в интервале значений тока от 0 до Iсраб. включительно уменьшается до 0. Графически корреляцию данных параметров можно представить в виде двух отрезков параллельных оси X. Один из них находящийся на расстоянии tвыд от нее, другой, лежащий ней. Если ось X графика принять за ток, а Y – за время выдержки. Устройства, входящие в эту категорию являются основным видом электрозащиты воздушных ЛЭП, запитанных с одной стороны. Они применяются также и для силовых трансформаторов, кабельных линий, и электродвигателей рабочим напряжением от 6 до 10 тыс. В.

• Зависимые. Эту группу составляют МТЗ с обратной нелинейной зависимостью выдержки времени от тока. График, отражающий связь этих параметров, является кривой формой напоминающую гиперболу. МТЗ защита трансформатора такого типа дает возможность считаться с перегрузочной способностью электрооборудования, и выполнять защиту от токовых перегрузок.
• Ограниченно зависимые. Максимальная токовая МТЗ защита трансформатора, относящаяся к этой группе, объединяет в себе характеристики 2 предыдущих. А именно: рост тока до определенного значения пропорционально сокращает время срабатывания. Дальнейшее же увеличение первого не приводит к снижению выдержки времени. Поэтому изображение зависимости этих параметров является гиперболой, переходящей в прямую линию.

Встречается также комбинированный вид защиты МТЗ. Он отличается большей помехозащищенностью и меньшим числом ложных срабатываний. Принцип действия этой мтз трансформатора состоит в том, что необходимость отключения питания определяется не только по росту потребляемого тока, но и по снижению питающего напряжения. Что достигается сочетанием токовой защиты с реле минимального напряжения. Такая конфигурация не допускает отключения питания в момент запуска мощного электродвигателя, когда возникает значительный быстрый рост потребляемой мощности на участке сети. Так как сработка токовой защиты блокируется из-за отсутствия падения напряжения.

Некоторые схемные решения

Трехфазное устройство защитного отключения (УЗО). Чувствительно ко всем типам замыкания любой фазы. Основой этого устройства являются токовые реле 1. Они срабатывают при подаче на них сигнала КЗ. Их нормально разомкнутые контактные группы запараллелины, поэтому срабатывание любого из них приводит к пуску времязадающего реле 2.

По истечении установленного промежутка времени оно включает реле-повторитель 3, срабатывающее без задержки и подающее на выключатель сигнал отключения. Реле 3 необходимо в случае, когда мощность катушки выключателя слишком велика для исполнительных контактов реле времени. Реле 4 (блинкерное) служит для индикации срабатывания выключателя. Оно подключается последовательно катушке выключателя. Поэтому его срабатывание происходит одновременно с выключателем УЗО, а выпавший в результате этого блинкер (сигнализатор) указывает на факт отключения питания участка.

Двухфазное УЗО. Отслеживает все межфазные КЗ и замыкание 2 из 3 фаз с землей на участке сети. Не имеет принципиальных отличий от трехфазного устройства. К ее преимуществам можно отнести более низкую стоимость за счет меньшего количества комплектующих и монтажных проводов. А также лучшую селективность при замыканиях с землей в 2 различных точках.

Недостатки: меньшая чувствительность при КЗ во вторичных обмотках понижающего трансформатора.
Благодаря своим качествам этот тип устройств часто используется в электросистемах с изолированной нейтралью. При необходимости повышения чувствительности на нулевой провод устанавливают дополнительное токовое реле.