Максимальная токовая защита (мтз): принцип действия, виды, примеры схем

При коротком замыкании ток в линии увеличивается. Этот признак используется для выполнения токовых защит. Максимальная токовая защита (МТЗ) приходит в действие при увеличении тока в фазах линии сверх определенного значения.

Токовые защиты подразделяются на МТЗ, в которых для обеспечения селективности используется выдержка времени, и токовые отсечки, где селективность достигается выбором тока срабатывания. Таким образом, главное отличие между разными типами токовых защит в способе обеспечения селективности.

Рис. 4.1.1

Мтз с независимой выдержкой времени

МТЗ – основная защита для воздушных линий с односторонним питанием. МТЗ оснащаются не только ЛЭП, но также и силовые трансформаторы, кабельные линии, мощные двигатели напряжением 6, 10 кВ.

Рис. 4.2.1

Расположение защиты в начале каждой линии со стороны источника питания. На рис. 4.2.1 изображено действие защит при КЗ в точке К. Выдержки времени защит подбираются по ступенчатому принципу и не зависят от величины тока, протекающего по реле.

Схемы защиты МТЗ

Трехфазная схема защиты МТЗ на постоянном оперативном токе

Схема защиты представлена на рис.4.2.2: Основные реле:

• Пусковой орган – токовые реле КА.
• Орган времени – реле времени КТ.

Вспомогательные реле:

• KL – промежуточное реле;
• KH – указательное реле.

Рис. 4.2.2

Промежуточное реле устанавливается в тех случаях, когда реле времени не может замыкать цепь катушки отключения YAT из-за недостаточной мощности своих контактов. Блок-контакт выключателя SQ служит для разрыва тока, протекающего по катушке отключения, так как контакты промежуточных реле не рассчитываются на размыкание. 

Двухфазные схемы защиты МТЗ на постоянном оперативном токе

В тех случаях, когда МТЗ должна реагировать только при междуфазных КЗ, применяются двухфазные схемы с двумя или одним реле, как более дешевые.

Двухрелейная схема

Рис. 4.2.3

Достоинства

1. Схема реагирует на все междуфазные КЗ на линиях.

2. Экономичнее трехфазной схемы.

Недостатки

Меньшая чувствительность при 2 – фазных КЗ за трансформатором с соединением обмоток Y/–11 гр. (В два раза меньше чем у трехфазной схемы).

Рис. 4.2.4

При необходимости чувствительность можно повысить, установив третье токовое реле в общем проводе токовых цепей. Чувствительность повышается в два раза – схема становиться равноценной по чувствительности с трехфазной.

Схемы широко применяются в сетях с изолированной нейтралью, где возможны только междуфазные КЗ.

двухфазные схемы применяются в качестве защиты от междуфазных КЗ и в сетях с глухозаземленной нейтралью, при этом для защиты от однофазных КЗ устанавливается дополнительная защита, реагирующая на ток нулевой последовательности.

Одно-релейная схема МТЗ

 Рис. 4.2.5

• Схема реагирует на все случаи междуфазных КЗ.
• Достоинства
• Только одно токовое реле.
• Недостатки

1. Меньшая чувствительность по сравнению с 2 – релейной схемой при КЗ между фазами АВ и ВС.
2. Недействие защиты при одном из трех возможных случаев 2 – фазных КЗ за трансформатором с соединением обмоток Y/–11 гр.
3. Более низкая надежность – при неисправности единственного токового реле происходит отказ защиты. Схема применяется в распределительных сетях 6…10 кВ и для защиты электродвигателей.

Рис. 4.2.6

Выбор тока срабатывания защиты МТЗ

Защита должна надежно срабатывать при повреждениях, но не должна действовать при максимальных токах нагрузки и её кратковременных толчках (например, запуск двигателей).

• Слишком чувствительная защита может привести к неоправданным отключениям.
• Главная задача при выборе тока срабатывания состоит в надежной отстройке защиты от токов нагрузки.

Существуют два условия определения тока срабатывания защиты.

Первое условие. Токовые реле не должны приходить в действие от тока нагрузки:

Iс.з>Iн.макс, (4.1)

где Iс.з – ток срабатывания защиты (наименьший первичный ток в фазе линии, необходимый для действия защиты);

Iн.макс – максимальный рабочий ток нагрузки.

Второе условие. Токовые реле, сработавшие при КЗ в сети, должны надёжно возвращаться в исходное положение после отключения КЗ при оставшемся в защищаемой линии рабочем токе.

При КЗ приходят в действие реле защит I и II (рис.4.2.1). После отключения КЗ защитой I прохождение тока КЗ прекращается и токовые реле защиты II должны вернуться в исходное положение.

Ток возврата реле должен быть больше тока нагрузки линии, проходящего через защиту II после отключения КЗ.

 И этот ток в первые моменты времени после отключения КЗ имеет повышенное значение из–за пусковых токов электродвигателей, которые при КЗ тормозятся вследствие понижения (при КЗ) напряжения:

Рис. 4.2.7

Iвоз>kзIн.макс . (4.2)

Учет самозапуска двигателей является обязательным.

При выполнении условия (4.2) выполняется и условие (4.1), так как IвозtввI+tпI+tвI. (4.9)

• Выдержка времени защиты II может быть определена как
• tввII=tввI+tпI+tвI+tпII+tзап, (4.10)
• где tпII – погрешность в сторону снижения выдержки времени защиты II; tзап – время запаса.
• Таким образом, минимальная ступень времени t может быть вычислена как

t=tввII – tввI=tпI+tвI+tпII+tзап. (4.11)

По формуле (4.11) определяется ступень времени для защит с независимой характеристикой времени срабатывания от тока.

Рекомендуется принимать t =0,35…0,6 с.

Выбор времени действия защит МТЗ

Источник: https://pue8.ru/relejnaya-zashchita/244-maksimalnaya-tokovaya-zashchita.html

Что такое максимальная токовая защита и какое у нее назначение

Важной частью электрических схем является обеспечение надежного отключения питания при ненормальных режимах работы или при перегрузке. К таким системам относятся релейные защиты (РЗиА).

В них входит спектр разнообразных схем, которые реагируют на различные отклонения от нормальных условий, например, междуфазные или замыкания на землю, повышенное потребление мощности и пр. В этой статье будет рассмотрен один из методов защиты от перегрузки линии электропередач.

Узнайте, что такое максимальная токовая защита, для чего она нужна и чем отличается от токовой отсечки.

Устройство и принцип действия

Принцип работы заключается в срабатывании датчика (реле) тока при превышении Iуставки на защищаемом участки линии, после чего для обеспечения селективности с определенной задержкой срабатывает реле времени.

Где она применяется? Максимальную токовую защиту устанавливают в начале линии, то есть со стороны генератора или трансформатора питающей подстанции.

Важно! Зона действия МТЗ лежит в пределах между источником питания (ТП или генератором) и потребителем (ТП или другим ВВ оборудованием).

При этом она устанавливается со стороны источника, а не потребителя. Но зоны действия ступеней могут пересекаться друг с другом.

Например, 1 ступень часто перекрывает зону действия второй ступени вблизи от разъединителя, где Iкз почти равны с предыдущим участком линии.

Выдержка времени срабатывания защиты подбирается так, что первая ступень (на питающей ТП) срабатывает через самый большой промежуток времени, а каждая последующая быстрее предыдущей.

Интересно: разница выдержки времени срабатывания на ближайшей к источнику питания от следующей после нее МТЗ называется ступенью селективности.

Обеспечение селективности важно для бесперебойной подачи электропитания по как можно большему количеству электрических линий. С её помощью отключаемая часть уменьшается и локализуется на участке между коммутационными аппаратами как можно ближайшими к поврежденному участку.

При этом, при возникновении кратковременных самоустраняемых перегрузок, связанных с пуском мощных электродвигателей, выдержка времени и отключение по минимальному напряжению должны обеспечить подачу электроэнергии в сеть без её отключения. При КЗ, напряжения резко уменьшаются, а при пуске двигателей такой просадки обычно не происходит.

Выбор уставок по току происходит по наименьшему Iкз из всей цепи, учитывая особенности работы подключенного оборудования. Это нужно опять же для того, чтобы максимальная токовая защита не сработала при самозапуске электродвигателей.

Перегрузка может возникнуть по трем причинам:

1. При однофазном замыкании на землю.
2. При многофазном замыкании.
3. При перегрузки линии из-за повышенного потребления мощности.

Итак, максимальная токовая защита необходима для предотвращения разрушения линий электропередач, жил кабелей и шин на подстанциях и потребителях электроэнергии, таких как мощные электродвигатели 6 или 10 кВ и прочие электроустановки.

Отличия от токовой отсечки

Защита линий от коротких замыканий также осуществляется с помощью токовой отсечки. Принцип её работы аналогичен — отключение электричества при перегрузке линии.

Основным отличием является то, что селективность максимальной токовой защиты обеспечивается задержкой времени, а токовая отсечка отключает напряжение почти мгновенно при возникновении КЗ.

При этом время срабатывания и селективность отсечки определяется номиналами и уставками защитных аппаратов и их время-токовыми характеристиками.

Более подробно вопрос рассмотрен на видео:

Виды МТЗ и схемы

К основным видам максимальной токовой защиты относят:

• С независимой выдержкой времени от тока. Из названия ясно, что при любых перегрузках величина выдержки времени остаётся неизменной.
• С зависимой выдержкой времени. Время зависит нелинейно от величины тока, по принципу: больше ток — быстрее отключение. Такая система позволяет точнее учитывать перегрузочную способность элементов цепи и осуществлять защиту от перегрузки.
• С ограничено-зависимой выдержкой времени. График зависимости состоит из двух частей. У него параболическая форма (как во втором случае), совмещенная с прямой линией (как в первом случае), где по вертикальной оси расположен ток, а по горизонтальной время. При этом его основание стремится к параболе, а с определенных схемой пределов переходит в прямую. Так достигается точная настройка срабатывания при малых превышениях, например при подключении мощных потребителей и групповом пуске электродвигателей.
• С блокировкой минимального напряжения. Также нужна для предотвращения отключения питания при пусковых токах. При возрастании тока выше уставки, если реле напряжения не срабатывает по минимальному значению (как при КЗ), то и напряжение не отключается.

По роду тока в оперативных цепях выделяют МТЗ:

• с постоянным оперативным током;
• с переменным оперативным током.

По количеству реле различают максимальные токовые защиты на базе:

• Трёх реле. Обеспечивают защиту и при многофазном и при однофазном замыканиях.
• Двух реле. Дешевле предыдущих, но не дают такой же надежности, особенно при однофазных замыканиях.
• Одного реле. Еще дешевле и еще менее надежны, не применимы на ответственных участках линии. У них малая чувствительность и применяется в распределительных сетях от 6 до 10 кВ и для защиты электродвигателя.

На схемах:

• KA — реле тока;
• KT — реле времени;
• KL — промежуточное реле, устанавливается если не хватает коммутационной способности контактов;
• KH — указательное реле (блинкер);
• SQ — блок контакт для размыкания мощных цепей, типа катушки YAT — силового коммутационного аппарата. Устанавливается так как контакты реле не рассчитываются на размыкание таких цепей.

Современные защиты часто уходят от применения релейных схем из-за особенностей их надежности. Поэтому используются МТЗ на операционных усилителях, микропроцессоре и другой полупроводниковой технике.

Современные решения позволяют более точно выставлять уставки по току и время-токовые характеристики защит.

Заключение

Мы кратко рассмотрели назначение, область применения и принцип действия максимальной токовой защиты (МТЗ) и её разницу с токовой отсечкой. У каждой схемы есть свои достоинства и недостатки.

Например, достоинством МТЗ является то, что она не отключает напряжения при повторных пусках двигателей после исчезновения питания, но её выдержка времени может быть губительна для воздушной линии или линии другого типа.

При этом последнее может компенсироваться либо токовой отсечкой, либо вариантом МТЗ с зависимой выдержкой времени. В любом случае бесперебойность работы электрической сети обеспечивается совокупностью систем РЗиА среди которых:

• АЧР (автоматическая частотная разгрузка);
• ТЗНП (при нулевой последовательности — замыканиях на землю);
• МТЗ;
• ТО;
• Дифзащиты и прочее.

Некоторые из них мы уже рассматривали в статьях ранее.

Теперь вы знаете, что такое максимальная токовая защита, как она устроена и работает. Надеемся, предоставленные схемы и описание помогли вам разобраться в данном вопросе!

Материалы по теме:

Источник: https://samelectrik.ru/chto-takoe-maksimalnaya-tokovaya-zashhita.html

Максимальная токовая защита

В нормальном режиме по линии, в трансформаторе, двигателе течет рабочий ток, значение которого известно и определяется номинальными параметрами.

Однако, порой возникают аварийные, переходные ситуации, когда происходят перерывы питания, вследствие коротких замыканий, самозапуска, перегрузок. Значение тока повышается до величины, которая может привести к нарушению работоспособности электрической сети, выхода из строя электрооборудования.

Чтобы не происходило подобных аварий, необходимо на этапе проектирования предусмотреть методы защиты от переходных токов. Для этого служит релейная защита, а в частности защита от токов короткого замыкания — максимальная токовая защита. Эта защита также относится к токовым, как и токовая отсечка.

На линиях с односторонним питанием МТЗ устанавливается в начале линии со стороны источника питания. Так как сеть может состоять из нескольких линий, то на каждой из них ставят свой комплект защит.

При повреждении на одном из участков линии сработает защита этого участка и отключит линию. Защиты других линий отстроены по времени, таким образом соблюдается селективность. Они отключатся, не успев сработать.

Время срабатывания увеличивается в направлении от потребителя к системе.

На линиях с двухсторонним питанием защита МТЗ является дополнительной и достижение селективности одними лишь средствами выдержки времени является невозможным. Поэтому в таких сетях применяются направленные защиты.

Классификация МТЗ

Максимальные токовые защиты классифицируются на трехфазные и двухфазные (в зависимости от схемы исполнения), в зависимости от способа питания (с постоянным или переменным опертоком), защиты с зависимой и независимой характеристикой.

Принцип действия максимальной токовой защиты

При достижении током величины уставки подается сигнал на срабатывание реле времени с заданной выдержкой времени. Затем после реле времени сигнал идет на промежуточное реле, которое мгновенно отправляет ток в цепь отключения выключателя.

У зависимых защит выдержка времени задается уставкой на реле, у независимых — выдержка зависит от величины тока. Зависимые защиты проще отстраивать и согласовывать.

Схема защиты МТЗ

На рисунке выше приведена схема максимальной токовой защиты — токовые цепи и цепи управления.

Параметры и расчет максимальной токовой защиты

МТЗ не может совмещать в себе функцию защиты от перегрузки, так как действие МТЗ должно происходить по возможности быстрее, а защита от перегрузки должна действовать, не отключая допустимые кратковременные токи перегрузки или пусковые токи при самозапуске электродвигателей.

1. То есть первое условие выбора МТЗ — отстройка от максимального рабочего тока нагрузки
2. После срабатывания защиты реле должно вернуться в рабочее положения. Ток возврата должен быть больше максимального рабочего тока, с учетом самозапуска, после предотвращения нарушения снабжения
3. Ток срабатывания защиты равен коэффициенту запаса отнесенный к коэффициенту возврата и умноженный на коэффициент запуска и максимальный рабочий ток
4. Ток срабатывания реле зависит от коэффициента схемы (зависит от реле), тока срабатывания защиты отнесенных к коэффициенту трансформатора тока
5. Чувствительность защиты определяется отношением минимального тока короткого замыкания в конце зоны защиты к току срабатывания защиты
6. Ступень времени для согласования выдежек времени зависит от выдержки времени соседней защиты, погрешности замедления реле времени соседней защиты, времени отключения выключателя соседней защиты. Для защит с независимой выдержкой времени это время может быть 0,4-0,5с, для защит с зависимой — 0,6-1с

К достоинствам МТЗ относится их простота и наглядность, надежность, невысокая стоимость. К недостаткам можно отнести большие выдержки времени вблизи источников питания, хотя именно там токи короткого замыкания должны отключаться быстро.

Максимальная токовая защита является основной в сетях до 10кВ, однако, применение она нашла и в сетях выше 10кВ.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Реле максимального тока рт-40

Автоматическое повторное включение

Последние статьи

Чтобы сохранить документ в ворде нажми ctrl+s

Испытание трансформаторного масла на пробой

Генераторы Хартли и Колпитца

Самое популярное

Единицы измерения физвеличин

Источник: https://pomegerim.ru/rza/maksimalnaya-tokovaya-zaschita.php

Максимальная токовая защита

Глава четвертая

4.1. Принцип действия токовых защит

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

Токовые РЗ подразделяются на максимальные
токовые РЗ и токовые отсечки. Главное
различие между этими РЗ заключается в
способе обеспечения селективности.

Селективность действия максимальных
токовых РЗ достигается с помощью выдержки
времени. Селективность токовых отсечек
обеспечивается соответствующим выбором
тока срабатывания [10, 26].

4.2. Максимальная токовая защита лэп

Принцип действия и селективности
защиты. Максимальные токовые защиты
(МТЗ) являются основным видом РЗ для
сетей с односторонним питанием. Они
устанавливаются в начале каждой ЛЭП со
стороны источника питания (рис. 4.1, а).
Каждая ЛЭП имеет самостоятельную РЗ,
отключающую ЛЭП в случае повреждения
на ней самой или на шинах питающейся от
нее ПС, и резервирующую РЗ соседней ЛЭП.

При КЗ в какой-либо тонке сети, например
в точке К1 (рис. 4.1, а), ток КЗ проходит по
всем участкам сети, расположенным между
источником питания и местом повреждения,
в результате чего приходят в действие
все РЗ (1, 2, 3, 4).

Однако по условию
селективности сработать на отключение
должна только РЗ 4, установленная на
поврежденной ЛЭП. Для обеспечения
указанной селективности МТЗ выполняются
с выдержками времени, нарастающими от
потребителей к источнику питания, как
это показано на рис. 4.1, б.

При соблюдении
этого принципа в случае КЗ в точке К1
раньше других сработает МТЗ 4 и отключит
поврежденную ЛЭП. Защиты 1, 2 и 3, имеющие
большие выдержки времени, вернутся в
начальное положение, не успев подействовать
на отключение.

Соответственно при КЗ в
точке К2 быстрее всех сработает МТЗ 3, а
МТЗ 1 и 2, имеющие большее время, не успеют
подействовать.

Разновидности максимальной токовой
защиты. Максимальные токовые защиты
выполняются на электромеханических и
статических реле прямого и косвенного
действия (см. § 1.8) по трех- и двухфазным
схемам (см. § 3.5).

По
характеру зависимости времени действия
от тока МТЗ подразделяются на РЗ с
независимой и зависимой характеристиками
(рис. 4.1, в).

4.3. Схемы мтз на постоянном оперативном токе

Структурная схема. На рис. 4.2 приведена
структурная схема трехфазной МТЗ с
независимой от тока выдержкой времени,
характеризующая общие принципы выполнения
МТЗ при любой используемой элементной
базе.

Измерительная часть МТЗ 1 состоит из
измерительных органов ИО (в данном
случае токовых реле КА мгновенного
действия). В трехфазной схеме ИО
предусматриваются на каждой фазе, они
питаются вторичными токами соответствующих
фаз ТТ, соединенных по схеме звезды.

Логическая часть 2 состоит из логического
элемента (ЛЭ), выполняющего функцию ИЛИ
(DW), органа времени КТ
(обычно одного на три фазы), создающего
выдержку времениt,
сигнального реле КН.

Исполнительный орган 3, выполняемый
посредством выходного промежуточного
реле КL, или тиристорной
схемы, срабатывая, передает команду на
отключение выключателяQ.
Исполнительный орган должен обладать
мощным выходным сигналом, достаточным
для приведения в действие электромагнита
отключения (ЭО)YАТ привода
выключателя.

При возникновении повреждения на
защищаемой линии срабатывают токовые
реле тех фаз, по которым проходит ток
КЗ. При этом у электромеханических реле
замыкаются контакты, у статических –
появляется выходное напряжение (сигнал)
соответствующего уровня (логическая 1
или логический 0).

Сработавшие ИО воздействуют через
логический элемент ИЛИ на орган времени
KТ, который по истечении
заданной выдержки времени выдает сигнал,
приводящий в действие исполнительный
орган КL.

Последний
срабатывает и подает напряжение от
источника оперативного тока в электромагнит
отключения выключателяYАТ.
После отключения повреждения ток
короткого замыкания прекращается,
измерительные органы и все элементы РЗ
возвращаются в исходное состояние.

Для
успешного размыкания тока, проходящего
по ЭО (YАТ), контактами
промежуточного реле КLпосле отключения КЗ в цепи отключения
на приводе выключателя предусматривается
блокировочный вспомогательный контакт
(БК)SQ. При включенном
выключателеSQзамкнут
(рис. 4.

3, б и в) и размыкается при отключении
выключателяQ, разрывая
цепь тока электромагнита отключенияYАТ.

Время действия рассмотренной МТЗ
определяется выдержкой времени,
установленной на реле времени КТ, и не
зависит от значения тока КЗ, поэтому
такая РЗ называется защитой с независимой
выдержкой времени и имеет характеристику
t=f(IP)
в виде прямой линии 1 на рис. 4.1, в.

Принципиальные схемы МТЗ на постоянном
оперативном токе.Схемы на
электромеханических реле. На рис. 4.3
приведена трехфазная схема МТЗ,
выполненная на электромеханических
реле, которые пока еще преобладают в
электрических сетях нашей страны.

Построение схемы и все ее элементы
соответствуют структурной схеме (см.
рис. 4.2). Три измерительных органа (рис.
4.

3, а) выполняются с помощью трех реле
РТ-40, орган времени – с помощью реле
типа РВ-100, исполнительный элемент –
посредством промежуточного реле типов
РП-20, РП-16 или других промежуточных реле,
контакты которых рассчитаны на ток
электромагнита отключения выключателя.

Из рассмотрения схемы понятно, что эта
защита действует при всех видах КЗ. В
случае недостаточного значения тока
приK(1)в нулевой
провод включается реле КА0(на
схеме оно не показано), чувствительность
которого выше, чем у реле КАФв
фазах, так как КА0 не надо отстраивать
отIНАГРМАХ

Контакты реле КА соединяются по схеме
ИЛИ. Питание оперативных цепей защиты
осуществляется постоянным током с шин
управления (ШУ) через свои предохранители,
а электромагнит отключения ЭО от других
предохранителей. Трехфазные схемы
обычно применяются в сетях с
глухозаземленными нейтралями (в России
это сети 110 кВ и выше).

Схемы на интегральных микроэлементах.
На рис. 4.4 в качестве примера приведена
принципиальная схема трехфазной МТЗ
(одна из возможных), построенная на ИМС.
Рассматривается вариант трехфазной
схемы в односистемном исполнении, при
котором вместо трех ИО тока (реле тока)
устанавливается один орган, реагирующий
на все виды КЗ.

Такое исполнение защиты
уменьшает количество измерительных
реле, что упрощает схему. Как уже
отмечалось в § 2.

Входной узел получает сигналы в виде
синусоидальных мгновенных значений
токов трех фаз iA,iB,iC, от
измерительных ТТ защищаемого объекта.

Эти токи промышленной частоты с помощью
трех промежуточных ТТLTAA,LTAB,LTACпреобразуются в токи заданного уровня
и поступают соответственно на вход
выпрямительных мостовVSA,VSB,VSC,
которые превращают переменный ток ПТТ
в выпрямленный ток постоянного знака.

Чтобы обеспечить действие реле тока
односистемной МТЗ при всех видах КЗ,
выходы трех выпрямительных мостов
соединяются между собой последовательно
(рис. 4.4, а), образуя общую цепь выпрямленного
тока, замкнутую на выходной резисторRВЫХ. При таком
исполнении схема входного блока работает
как максиселектор.

На выходном резисторе
схемы (RВЫХ) выделяется
один выходной сигнал ВУ в виде напряжения
(uRвых=iВЫХМАХRВЫХ),
соответствующий наибольшему из мгновенных
токов фаз, поступающих на вход узла.
Мгновенное значение выпрямленного токаiВЫХМАХ, протекающего поRВЫХ, определяется
входным токомiВХи ему пропорционально.

В качестве примера
проследим, как проходит ток по выходной
цепи выпрямителейVSA,VSB,VSCпри трехфазном КЗ. Допустим, что в данный
момент из трех входных мгновенных токов
большим является ток положительной
полуволныiA.

В этом случае мост будет работать в
режиме (два диода открыты положительным
током, два других заперты), а четыре
диода каждого моста с меньшими токамиVSBиVSCпод действием большего выпрямленного
тока (iVSA)
будут открыты (работают в режиме А).

С
учетом этого выпрямленный токiVSA,
проходя через свой выпрямитель, открывает
диоды мостовVSBиVSC,
замыкается через них, через резисторRВЫХи возвращается
вVSA.
При этом меньшие токи замыкаются по
открытым диодам своих мостов, не выходя
за их пределы, а на зажимахRВЫХпоявляется напряжениеuRвых=iVSARВЫХ,
которое поступает на узел сравнения.
Узел сравнения ИО на рис. 4.4, а построен
на времяимпульсном принципе1.
Устройство и принцип работы подобных
ИО рассмотрены в гл. 2, поэтому ниже
дается краткое описание работы в схеме
МТЗ. В состав узла сравнения, выполняемого
по указанному принципу, входят:

времясравнивающая цепочка, образованная
резисторами R5-R6,
конденсатором С1 и двухсторонним
стабилизаторомVD8;

второе пороговое устройство А2, выполненное
по схеме триггера на ОУ с положительной
обратной связью (UOC=U8), поступающей на
Н-вход по резисторуR9.
Работа триггера определяется значением
и знаком напряжения на инвертирующем
входе, поступающем с конденсатора С1
(UC1).

Работа схемы.В нормальном режиме,
когда по защищаемому объекту проходят
токи нагрузки, мгновенное значение
выпрямленного напряжения (uRвых),
поступающего с выходного узла УВ на
И-вход А1, меньшеUопА1.

При этом входное напряжение А1 (u–UОП) имеет
отрицательную полярность, поэтому на
выходе А1 устанавливается напряжениеUвыхА1, положительное
по знаку (противоположное знаку входного
сигнала) и наибольшее по значению 12-13 В
(при ЕП= ± 15 В), поскольку при
отсутствии обратной связи ОУ работает
в насыщенной части выходной характеристики
(см. гл. 2). Под действием этого напряжения
через резисторR5 происходит
заряд конденсатора

С1 до наибольшего положительного
напряжения + UC1,
ограниченного стабилитрономVD8.
При положительном напряжении на И-входе
А2 его выходное напряжение имеет
отрицательное наибольшее для ОУ значение.

В этом режиме орган тока не работает,
так как при отрицательном напряжении
диод ИЭ5 открыт и транзисторVТ1
выходного узла заперт и сигнал на пуск
логической схемы (рис. 4.

4, б) отсутствует
(элемент времени КТ и реле КL).

При КЗ в сети защищаемого объекта
мгновенное выпрямленное напряжение
uRвыхстановится большеUопА1на время, покаu>u
опА1, напряжение на входе ОУ (uRвых–UопА1) изменяет
свой знак (с «-» на «+»), А1
переключается и на его выходе появляется
максимальное напряжение отрицательного
знака (-UвыхА1).

Под
действием напряжения отрицательного
знака конденсатор С1 по резисторамR5
иR6 (диодVDзакрыт) перезаряжается, напряжениеUC1уменьшается, и после прохождения через
нулевое значениеUC1становится отрицательным и начинает
увеличиваться по абсолютному значению.

Под действием этого напряжения диодVD5 выходного узла запирается,
тогда на базеVТ1 появляется
положительный сигнал – транзистор Т1
открывается, и выходной узел ИО МТЗ
передает на логическую схему команду
на срабатывание. Элемент времени КТ
(рис. 4.

4, б) срабатывает с заданной
выдержкой времени, промежуточное реле
КL2 замыкает контакты и
посылает импульс на отключение выключателя
защищаемого объекта. После отключения
КЗ входной ток, а следовательно и
напряжениеuRвыхснижаются и становятся меньше опорного
напряжения А1 – ИО тока и логические
элементы МТЗ возвращаются в исходное
состояние.

В качестве ИО используется реле тока
типа РСТ-13 или реле типа Т0111, входящее
в комплект устройств ЯРЭ-2201, предназначенных
для выполнения РЗ в КРУ 6-10 кВ.

Для создания
выдержки времени в рассматриваемой
схеме могут использоваться статическое
реле времени из комплекта ЯРЭ-2201 типа
ВO200 с регулировкой времени
от 0,2 до 12 с или реле РВ-01 с регулировкой
времени от 0,1 до 10 с.

В качестве промежуточных
реле применяются малогабаритные реле
типа РП-13 и реле с магнитоуправляемыми
контактами типа РПГ-5.

Защита с зависимой характеристикой.Наряду с независимой применяется МТЗ
с зависимой и ограниченно зависимой
характеристиками (кривые 2 и 3 на рис.
4.1, в). Оба вида зависимых МТЗ выполняются
при помощи токовых реле, работающих не
мгновенно, а с выдержкой времени,
зависящей от значения тока.

В схеме
зависимой МТЗ на рис. 4.2, г, кроме реле
времени, отсутствуют промежуточное и
указательное реле, так как реле типов
РТ-80 и РТ-90 имеют контакты достаточной
мощности и сигнальный флажок, выпадающий
при срабатывании реле.

Статические ИО
тока использованы в МТЗ с зависимой
характеристикой в устройстве типа
ЯРЭ-2201, выпускаемом ЧЭАЗ.

Защиты с зависимой характеристикой
позволяют также ускорить отключение
при повреждении в начале ЛЭП (точка К1
на рис. 4.1, г). Однако согласование выдержек
времени независимых МТЗ значительно
проще (см. § 4.5).

Трехфазные схемы МТЗ, приведенные на
рис. 4.3, в, г, реагируют на все виды КЗ,
включая и однофазные, и поэтому их можно
применять в сети с глухозаземленной
нейтралью, где возможны как междуфазные,
так и однофазные КЗ.

Схемы двухфазной защиты на постоянном
оперативном токе.В случае, когда МТЗ
должна действовать только при междуфазных
КЗ, применяются двухфазные схемы с двумя
или одним токовым реле.

Двухрелейная схема с независимой
характеристикой (рис. 4.5, а, б). Токовые
цепи МТЗ выполняются по схеме неполной
звезды (см. § 3.6). Достоинством двухрелейной
схемы является то, что она, реагируя на
все междуфазные КЗ, экономичнее трехфазной
схемы (два ТТ и реле вместо трех).

К недостаткам двухфазной схемы с двумя
реле нужно отнести ее меньшую
чувствительность (по сравнению с
трехфазной схемой) при двухфазных КЗ
за трансформатором с соединением обмоток
(см. рис. 3.18).

При необходимости
чувствительность двухфазной схемы
можно повысить, установив третье токовое
реле в общем проводе токовых цепей. В
этом проводе (см. § 3.6) протекает
геометрическая сумма токов двух фаз,
питающих схему, равная току третьей
(отсутствующей в схеме) фазы В.

Сдополнительным реле двухфазная схема
становится по чувствительности
равноценной трехфазной. Двухфазные
схемы широко применяются в сетях с
изолированной нейтралью, где возможны
только междуфазные КЗ. Двухфазные схемы
применяются в качестве МТЗ от междуфазных
КЗ и в сетях с глухозаземленной нейтралью.

При этом для отключения однофазных КЗ
устанавливается дополнительная МТЗ,
реагирующая на ток НП.

Однорелейная схема (рис. 4.5, в, г).
Защита состоит из тех же элементов, что
и предыдущая схема, но выполняется одним
токовым реле КА, которое включается на
разность токов двух фазIP=IA–ICи реагирует на все случаи междуфазных
КЗ.

Двухфазная защита с зависимой
характеристикой.Токовые цепи этой
МТЗ выполняются так же, как и РЗ с
независимой характеристикой (рис. 4.5,
а, в).

В качестве реле тока с зависимой
характеристикой выдержки времени в
отечественных схемах используются реле
типов РТ-80 и РТ-90. Схемы оперативных
цепей МТЗ аналогичны схемам на рис. 4.

5,
б, г за исключением того, что в них
отсутствуют реле времени (КТ).

Источник: https://studfile.net/preview/4520421/

Максимальная токовая защита

МТЗ (расшифровка – максимальная токовая защита) – распространенная техника предохранения электросетей от последствий краткосрочных перегрузок и замыканий. Она может быть задействована в разветвленных сетях, асинхронных двигателях. Электрику нужно знать особенности механизма и его отличия от других предохранительных методов.

Принцип действия

МТЗ – это разновидность защитного механизма электросети с использованием реле, применяемая при угрозе короткого замыкания на некотором отрезке электроцепи.

Принцип действия максимальной токовой защиты достаточно схож с таковым у механизма отсечки. Если при использовании последней ток вырубается сразу же, то при применении МТЗ выключение происходит по истечении некоторого временного отрезка. Он называется выдержкой времени.

То, какое значение он примет, определяется близостью места, где происходит инцидент, к поставщику питания. Чем дальше располагается отрезок, тем меньше число.

Значение, на которое показатель близлежащего участка отличается от такового для удаленного (ступень селективности), описывает период, по истечении которого защита включается на ближнем участке (отключая и дальний), если она не активизировалась на дальнем, на котором случился инцидент КЗ.

Важно! Показатель ступени надо делать небольшим, чтобы система успела включиться до причинения инцидентом серьезных повреждений электросети.

Отличия от токовой отсечки

Основные понятия о релейной защите

В МТЗ используются реле времени, позволяющие игнорировать скачки напряжения, что невозможно при отсечке (которая срабатывает не только при эпизоде короткого замыкания, но и при повышении тока любой другой природы и продолжительности). Кроме того, использование механизма отсечки требует задействования оператора для возобновления нормального функционирования системы. Реле сами приходят в первоначальное состояние, когда причина размыкания будет ликвидирована.

Разновидности максимально-токовых защит

Особенности дифференциальной защиты силового оборудования

Ориентируясь на условия работы в конкретной электросети, можно выбрать один из четырех типов системы.

МТЗ с независимой от тока выдержкой времени

Параметр задержки здесь неизменен, период активации зависит только от ступени селективности: на каждом последующем отрезке время увеличивается на эту величину.

МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени

Используется расчет выдержки по нелинейной формуле. Параметр зависит от величины тока на обмотках. Используется в системах, где предохранение от избыточных нагрузок имеет особенную значимость для безопасности.

МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени

Здесь совмещены две компоненты: не зависящая от тока часть и зависящая, причем у последней время-токовая характеристика имеет вид гиперболы. Чем больше перегрузка, тем более пологий вид имеет графическое представление. Такая установка используется в высокомощных электромоторах.

МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения

Здесь инициатором размыкания контактов становится разность потенциалов. Уставка привязывается к падению напряжения ниже определенной границы.

Задание уставок

Защита МТЗ определяется тем, насколько правильно выбрана уставка – величина тока, при достижении которой включается функция.

При определении ее значения учитывают назначение сети (например, при самостоятельном запуске электродвигателя после временного выключения питания показатель может превышать номинальный, тогда МТЗ не должна выключать его) и минимальный ток замыкания в ней.

При зависимой (полностью или ограниченно) время-токовой характеристике ориентируются на значение, когда реле перегрузки вот-вот сработает, а время задают, ориентируясь на независимую часть.

Важно! Иногда блокировка в защитной системе ставится с ориентацией на напряжение, тогда параметром срабатывания, задаваемым в качестве уставки, становится оно.

Реализация

В основном, систему реализуют с применением устройств, совмещающих функции пуска и задержки времени, либо с помощью сочетания нескольких разных реле, каждое из которых выполняет одну из этих функций. Сейчас все чаще применяются микропроцессоры, реализующие, помимо обозреваемого, еще ряд процессов релейной защиты.

Схемы защиты МТЗ

Применяется несколько вариантов конструкций, различающихся устройством.

Трехфазная схема защиты МТЗ на постоянном оперативном токе

В главный блок входят два реле: времени и пуска. Используются также указательное реле и еще одно добавочное, ставящееся тогда, когда временное реле неспособно замкнуть цепочку катушки выключения.

Двухфазные схемы защиты МТЗ на постоянном оперативном токе

Они применяются, когда нужно, чтобы система включалась лишь при замыкании между фазами. Существуют схемы с одиночным реле и с парой.

Двухрелейная схема

Ее плюс – реагирование на любые межфазовые замыкания. Минус – меньшая восприимчивость при двухфазных замыканиях за трансформатором. Повысить ее вдвое можно, поставив третье реле.

Схема в основном используется для конструкций с изолированной нейтралью – случающиеся в них замыкания происходят только между фазами.

Возможно применение при глухом заземлении, но тогда для предотвращения однофазного замыкания ставится добавочная конструкция, срабатывающая при токе нулевой последовательности.

Одно-релейная схема МТЗ

Плюс схемы – легкость конструирования. Минусы – наименее высокая чувствительность, несрабатывание при некоторых типах замыканий с двумя фазами.

Выбор тока срабатывания защиты МТЗ

Выбор осуществляется с расчетом, чтобы установка уверенно срабатывала при повреждающих воздействиях, но не проявляла активности при недолгих толчках (к примеру, когда запускается электродвигатель) или высоком токе нагрузки. Дифференциация последнего от ситуации, когда должна активизироваться защита, является основной задачей. Также установка не должна быть излишне восприимчивой, иначе цепь будет отключаться, когда это не нужно.

Должны соблюдаться условия:

• реле не должны активизироваться нагрузочным током, поэтому параметр, при котором срабатывает МТЗ, должен быть больше максимального нагрузочного показателя;
• возвратный ток реле должен превышать нагрузочное значение, идущее по защите после окончания замыкания – это нужно для возврата реле в начальное положение.

Чувствительность защиты МТЗ

Значение коэффициента, вариабельно в зависимости от вида защиты. В главной зоне коэффициент обычно равен 1,5, в резервной – его часто берут равным 1,2.

Выдержка времени защиты МТЗ

• Для ее нахождения проводится следующий расчет. Узнается время работы первой из защит при замыкании:
• T1=tп1+to1+tв1,
• где:

• Т1 – искомое время,
• tп1 – погрешность выдержки,
• to1 – время вырубания выключателя,
• tв1 – выдержка для этого реле.

Вторая защита не сработает при условии, что время выдержки для нее будет больше Т1, т.е. tв2>T1.

Tв2=Т1+tп2+tз,

где:

• tп2 – погрешность второго реле,
• tз – запасное время.

Таким образом, ступень будет равна Т=tв2-tв1=tп1+tо1+tп2+tз (для независимой время-токовой характеристики).

Выбор времени действия защит МТЗ

1. Используется формула:
2. tв(n)=tв(n-1)+t.
3. На картинке выше разница между временем t2 и t1, t3 и t2 и любыми другими соседними идентична.

Примеры и описание схем МТЗ

Для защиты разных компонентов сетей с питанием, поступающим с одной стороны, используются схемы различных типов.

Однорелейная на оперативном токе

Схема с одним реле на оперативном токе

Применяется реле пуска, реагирующее на изменения разности фазовых потенциалов. Плюсами являются ее простота и малый расход ресурсов – нужны только одно реле и два кабеля. Минусы – невысокая восприимчивость и то, что, если отказал какой-то элемент, фрагмент линии теряет предохранение. Схема подойдет для сетей с напряжением до 10 кВ.

Двухрелейная на оперативном токе

Эта схема, как и предыдущая, защищает электролинии от последствий короткого замыкания между фазами. Цепи в ней формируют усеченную звезду. Она надежна, но, как и предыдущая, не очень чувствительна.

Трехрелейная

Это наиболее надежная и единственная подходящая для конструкций с заземленной наглухо нейтралью схема.

Хотя отсечка тока эффективнее предотвращает короткие замыкания, применение обозреваемого метода больше подходит для предохранения разветвленных электролиний. Для максимально эффективной работы необходимо правильно задать в схеме уставки.

Видео

Источник: https://amperof.ru/bezopasnost/maksimalnaya-tokovaya-zashhita.html