Принцип действия токовой отсечки

Токовая отсечка относится к токовым защитам, реагирующим на увели- чение тока. Основное ее отличие от максимальной токовой защиты за- ключается в способе обеспечения селективности. В качестве примера рассмотрим участок сети, состоящий из двух линий с односторонним питанием (Рис.45).

 

Рис.45 Принцип действия токовой отсечки на линии с односторонним питанием

На этом же рисунке кривая показывает изменение тока трехфазного ко- роткого замыкания в зависимости от расстояния до точки короткого за- мыкания. Кривая построена на основании выражения

 

 

где

I (3) =

k

Eф - фазная э.д.с. системы;

Eф,

xc + x 0 lk

xc - сопротивление системы;

x 0 - удельное сопротивление 1 км линии;

lk - расстояние до места короткого замыкания.

Для того чтобы защита работала при коротких замыканиях на своей ли- нии и не работала на смежной линии, достаточно выполнить условие отстройки защиты от тока трехфазного короткого замыкания в конце линии:

k 4

I cз ³ I (3).

Приняв во внимание погрешности трансформаторов тока, реле и расче- та, получим:

 

где

 

kн = (1, 2 -1,3)

I cз ³ kнI (3),

k 4

- коэффициент надежности.

Таким образом, по принципу действия токовая отсечка не требует выдержки времени, селективность работы достигается за счет ограничения ее зоны действия. Графическая иллюстрация зоны действия отсечки показана на Рис.44.

Из-за того что зона работы отсечки не охватывает всю линию, отсечка не может быть использована в качестве единственной защиты.

Токовые ступенчатые защиты

Токовые ступенчатые защиты представляют собой сочетание токовых отсечек и максимальной токовой защиты, что позволяет выполнить полноценную защиту с высоким быстродействием. Обычно токовые ступенчатые защиты выполняются в виде трех ступеней:

Первая ступень - отсечка мгновенного действия, защищает начальный участок линии.

Вторая ступень - отсечка с выдержкой времени, предназначена для надежной защиты оставшегося участка линии.

Третья ступень - максимальная токовая защита, выполняет функции ближнего и дальнего резервирования.

Принцип действия токовой ступенчатой защиты рассмотрим на примере участка сети, представленного на Рис.46. На линии AB установлена трехступенчатая токовая защита, на линии BC - двухступенчатая.

 

Рис.46 Принцип действия токовой ступенчатой защиты

Токи срабатывания первых ступеней защит A и Б, соответственно и 1

 

I

1

cз A

I cз Б, отстраиваются от токов трехфазных коротких замыканий на

шинах противоположных подстанций:

I

1

cз A

= kнI (3);

I

cз Б

= kнI (3).

k 2

k 3

Вторая ступень защиты A должна надежно охватывать защищаемую линию. Ее ток срабатывания согласуется с первой ступенью защиты Б:

I = k I.

2 1

cз A н cз Б

Выдержка времени принимается равной (0, 4 - 0,5) сек.

 

Ток срабатывания третьей ступени отстраивается от нагрузочных режи- мов, выдержка времени согласуется с защитами отходящих присоеди- нений:

I 3 = kнkсз I

сз А kв раб

мах.

Пример выполнения схемы токовой ступенчатой защиты

На Рис.47 представлена схема токовой ступенчатой защиты на электро- механических реле с включением измерительных органов по схеме не- полной звезды.

 

Рис.47 Схема трехступенчатой токовой защиты

а) схема цепей переменного тока; б) схема цепей постоянного тока.

Работа схемы

При коротком замыкании в зоне действия первой ступени срабатывают пусковые органы первой, второй и третьей ступеней. Реле первой сту-

пени

К А 1-3

подают питание на выходное реле KL, реле второй ступени

КА 4-6

- на реле времени

K T 1, реле третьей ступени

КА 7-9

- на реле

времени

KT 2. Времена срабатывания KL, K T 1, KT 2

соотносятся между

собой следующим образом:

 

t KL < t KT

< t KT.

1 2

Следовательно, первым сработает выходное реле KL, и короткое замы- кание отключится без выдержки времени.

При коротком замыкании в зоне действия второй ступени сработают пусковые органы второй и третьей ступени и подадут питание на реле

K T 1 и

KT 2. Первым сработает

K T 1, и короткое замыкание отключится

с выдержкой времени, равной 0,5 сек.

Третья ступень срабатывает при отказе первой или второй ступени или при отказе защиты смежного участка.

На Рис.48 принцип и алгоритм работы токовых ступенчатых защит по- казан с помощью элементов логики.

Рис.48 Представление работы токовой ступенчатой защиты с использованием логических элементов

Контролируемый сигнал от трансформаторов тока TA подается на

токовые реле первой ступени

K A 1,

KA 2,

KA 3, второй ступени

KA 4,

KA 5,

KA 6

и третьей ступени

KA 7,

KA 8,

KA 9. При

возникновении короткого замыкания сработавшие токовые реле формируют на выходе единицу.Сигнал на выходе логических элементов

ИЛИ

DW 1,

DW 2,

DW 3

становится равным единице, если хотя бы один

входной сигнал равен единице. Элементы

D T 1,

DT 2

реализуют вы-

держки времени, необходимые для обеспечения требований селектив-

ности защиты, KL - выходной орган защиты, менты сигнализации.

KH 1,

KH 2,

KH 3

- эле-

Если поведение защиты представить в виде логической функции Т, то условие срабатывания можно записать в виде

T = (K A 1 OR KA 2 OR KA 3) OR ((KA 4 OR KA 5 OR KA 6) AND D T 1 )

OR ((KA 7 OR KA 8 OR KA 9) AND DT 2 ) = 1,

где

K A 1,

KA 2,

KA 3,

KA 4,

KA 5,

KA 6,

KA 7,

KA 8,

KA 9

- логические

сигналы на выходах токовых измерительных органов защиты;

D T 1, DT 2 - операторы временной задержки.

Чувствительность первой ступени определяется графически по величине защищаемой зоны при двухфазном коротком замыкании или по выражению

I

(2)

k 1 = кз min,

I

ч 1

сз

где (2)

I кз min

- ток двухфазного короткого замыкания в начале

защишаемой линии.

Чувствительность второй ступени проверяется по минимальному току двухфазного короткого замыкания в конце линии. Значение коэффициента чувствительности должно быть не менее 1, 2.

Чувствительность третьей ступени проверяется, как для обычной максимальной токовой защиты.

В Ы В О Д Ы

1. Токовые отсечки реагируют на увеличение тока контролируемого объекта.

2. Селективность токовых отсечек обеспечивается за счет ограниче- ния их зоны действия.

3. Токовые ступенчатые защиты, представляющие собой сочетание токовых отсечек и максимальной токовой защиты, обеспечивают бы- строе отключение коротких замыканий.

4. По принципу действия токовые ступенчатые защиты не обеспечи- вают требование селективности в кольцевых сетях и в радиальных се- тях с несколькими источниками питания.

5. Токовые ступенчатые защиты не обеспечивают требуемой чувст- вительности в сильно нагруженных линиях.

6. Токовые ступенчатые защиты применяются главным образом для защиты от междуфазных коротких замыканий в радиальных распре- делительных сетях напряжением до 35 к В.

 

Максимальная токовая направленная защита

Варианты выполнения реле мощности

Расчет параметров