Максимальная токовая отсечка реферат

Обновлено: 05.07.2024

Токовая отсечка – разновидность максимальной токовой защиты, имеет ограниченную зону действия и в большинстве случаев действует мгновенно.

Селективность действия токовой отсечки достигается ограничением зоны защиты. Ток срабатывания отсечки отстраивается от тока КЗ при коротком замыкании в конце защищаемой линии или в зоне защиты тех элементов, где она должна действовать.

Принцип действия отсечки основан на том, что ток КЗ уменьшается по мере удаления от источника питания, вблизи которого устанавливается защита, т.к. возрастает сопротивление короткозамкнутой цепи. См. рис.

Ток срабатывания отсечки мгновенного действия выбирается так, чтобы она не срабатывала при повреждениях на снежных линиях или в трансформаторе питающей подстанции: , а ток срабатывания реле: , где - макс. значение тока КЗ при КЗ на шинах противоположной подстанции; - коэффициент запаса (1,1-1,5), учитывающий погрешности срабатывания реле и расчетах токов КЗ; - коэффициент схемы; - коэффициент трансформации ТТ.

Зона действия отсечки определяется графически. Обычно строятся кривые тока КЗ в зависимости от расстояния l ( ¼ l, ½ l, ¾ l ) до точки КЗ. По формуле определяют ток срабатывания отсечки и проводится прямая – 2 тока срабатывания. Точка пересечения кривой 1 и прямой 2 определяет зону действия отсечки, где ток КЗ превышает ток срабатывания.

Коэффициент чувствительности отсечки определяется как: , где - ток КЗ при повреждении в начале линии у места установки отсечки.

В отдельных случаях отсечка может защищать радиальную линию с одним трансформатором, т.к. при его повреждении допустимо отключение линии. Ток отсечки выбирается таким, чтобы она не действовала на линиях Л2 низшего напряжения, при этом максимальное значение тока принимается на шинах (т. К).

Токовая отсечка может применяться также и на линиях с двусторонним питанием. С установкой ее с двух сторон защищаемой линии. Кривые 1 и 2 показывают изменение токов КЗ, притекающих к точке КЗ со стороны подстанции А и со стороны подстанции Б. токи срабатывания должны быть такими, чтобы отсечка не реагировала на повреждения вне защищаемой зоны. Поэтому он определяется по максимально возможному току КЗ на стороне защищаемого участка, противоположной точке установки отсечки.

На практике часто используют сочетание токовой отсечки с максимально токовой защитой (МТЗ). Т.к. токовая отсечка защищает часть линии, то она используется как дополнительная. Это дает возможность ускорить отключение повреждения при больших токах КЗ, вызывающих глубокое понижение напряжения на шинах подстанций.

При сочетании токовой отсечки с МТЗ получается токовая отсечка со ступенчатой характеристикой времени срабатывания: причем токовая отсечка ( первая ступень ) срабатывает мгновенно, а максимальная токовая защита – с выдержкой времени ( вторая ступень ).

На рис. приведена схема токовой отсечки с реле прямого действия, включенным на разность токов 2х фаз и токовой отсечки с двумя реле косвенного действия, включенными на токи 2х фаз. Контакты реле косвенного действия включены в цепь питания отключающей катушки КО и при нормальной работе разомкнуты. При срабатывании этого реле обмотки катушки КО и реле оказываются включенными последовательно. Опережающее срабатывание замыкающего контакта предохраняет размыкающий от перегорания.

После отключения выключателя цепь отключающей катушки КО сначало закорачивается размыкающими контактами реле косвенного действия, что предохраняет замыкающие контакты этого реле от подгорания при возвращении в исходное положение.

Токовая отсечка устанавливается обычно для защиты электродвигателей мощностью менее 5000 кВт, трансформаторов мощностью менее 6300 кВ▪А, нереактированных линий, конденсаторных установок мощностью более 400 квар.

Токовую отсечку с одним реле применяют на электродвигателях мощностью менее 2000 кВт, а также на установках, где удовлетворяются требования чувствительности. Токовую отсечку с двумя реле устанавливают для защиты электродвигателей мощностью 2000 кВт и более, а также на тех электроустановках, где защита с одним реле не удовлетворяет требованиям чувствительности.

Отсечку устанавливают только со стороны питания. Независимо от числа реле ТТ обязательно должны устанавливаться в одних и тех же фазах для отключения только одного места повреждения при двойных замыканиях на землю.

Ток, который поступает в электрическую сеть, постепенно приводит к нагреву всех составляющих ее элементов. Поэтому все они создаются с таким запасом прочности, чтобы выдерживать заданные нагрузки (практически как угодно долго) и без последствий работать при протекании тока в пределах допустимой нормы.

Но если в результате возникновения короткого замыкание в сети значительно повышается нагрузка, что зачастую приводит к повреждению проборов питающихся от электричества, возгоранию или иным последствиям, которые не приводят не к чему хорошему. При этом помимо приборов, которые в этот момент могут быть подключенные к сети, страдает также и сами элементы цепи, и может происходить их частичное или полное разрушение.

На заметку! Часто случается, что разрушение цепи происходит как бы неожиданно, ведь это не было связанно с возникновением замыкания. Но на самом деле она пострадала уже давно, во время ранее возникающих нагрузок. Зачастую это также обусловлено использование самых дешевых элементов в данной цепи, изготовленных из материалов, не отвечающих необходимым требованиям.

В принципе можно было бы создавать элементы, которые могли бы выдерживали короткое замыкание в течение очень длительного времени, но тогда бы из-за используемых материалов они бы были неоправданно дороги.

Надо знать! То время, с которым возрастает показания значения тока в сети при ее повреждении, не может быть замечено человеком. Поэтому и были разработаны специальные устройства с автоматическим отключением, при возникновении замыканий. Одним из наиболее часто используемых способов является – токовая отсечка

Понятие токовая отсечка

И так, что же такое токовая отсечка? Если говорить без научных терминов, то токовая отсечка – это одна из существующих разновидностей защиты, которое отличается быстродействием.

Главный ее принцип действия, который отличает ее от других способов, это обеспечение избирательности для разрыва соединения. Он заключает в том, что можно создать нужную ступень величины тока при максимальных показаниях, от значений которых происходит отключение сети от питания.

Становиться понятно, что такой механизм производит полный надзор над показаниями величин тока на участке нахождения. При возникновении момента, во время которого начинается возрастание силы тока намного превышающие заданное значение, происходит реакция, и участок полностью отключается от поступления в него электричества. Это происходит при максимальной токовой отсечке.

Следует знать! Величина, при которой происходит срабатывание защиты, получило название – уставка.

Виды токовых отсечек

Существует два вида токовых отсечек.

С мгновенным действием – они полностью определяются собственным временем срабатывания. У них главным элементом будет являться установленное реле (токовое). Для вспомогательных элементов также используются релейные устройства, которые занимаются тем, что подают сигнал на разрыв.
С временной задержкой. В них входит устройство, которое позволяет задавать параметры времени. У таких отсечек временное срабатывание может составлять диапазон от 0,2 до 0,6 секунд.

Принцип действия токовой отсечки

При установке показателей для отключения нужно выбирать их таким образом, чтобы отключение происходило как можно быстрее, чем может произойти повреждение или разрушения в цепи.

Токовая отсечка реализуется совершенно разными способами. Зачастую для такого отключения применяется электромагнитное реле тока. В них при возникновении короткого замыкания происходит смыкание контактов, и подается сигнал для отключения защищаемого сегмента или участка цепи.

Так же имеется такой тип защиты – как предохранители. Они срабатывают из-за повышения температуры, из-за электрического тока. То есть, проще говоря, в них находится очень плавкий элемент, которые под воздействие разрушается и таким образом происходит отключение.

Токовая отсечка незамедлительного срабатывания

Показания для возникновения отсечки выбирается исходя из того, чтобы она не срабатывала во время возникновения нарушений на участках линий, которые являются смежными для защищаемой. Для этого току при котором будет происходить отключение необходимо иметь показания, которые будут превышать самые наибольшие показания при коротком замыкании.

Чтобы определить зону действия токовой отсечки и коэффициент чувствительности, можно воспользоваться графическими показателями. Чтобы их получить надо вычислить токи короткого замыкания, которые будут проходить по цепи во время его возникновения, и сделать это в самом начале и конце линии. К тому же вычисление нужно произвести от начала на в промежутках длины равной ¾; ½ и ¼. Исходя из этих полученных данных, можно построить ломаную линию, которая покажет изменение тока КЗ. Отсечка должна быть задействована в той зоне, где ток замыкания будет превышать ток при срабатывании.

Следует учитывать, что чем выше показания токов при коротком замыкании, которые получаются в начале и конце линии, тем шире становиться промежуток, который входит в отсечку. Так по ПЭУ, существуют рекомендации, что зона действия токовой отсечки применяется, если она охватывает более двадцати процентов от линии, которую следует защитить.

Так же в исключительных случаях отсечка может быть использована как защита всей линии (рис.1).

Рис.1. Защита всей линии с помощью токовой отсечки

По времени действие мгновенная отсечка зависит от того времени за период, которого происходит срабатывание токовых и промежуточных реле. Если используются промежуточные реле с периодом действия – около 0,02 секунды, то время срабатывания отсечки будет составлять промежуток от 0,04 до 0,06 секунд.

Неселективные отсечки мгновенного действия

Ее действие происходит за пределами собственной линии. Она находит свое применение, чтобы произвести быстрое отключение по всей линии, которая находится под защитой, но только в тех случаях, когда нужно соблюсти устойчивость (рис.2).

Рис. 2. Неселективная отсечка

Токовая осечка при линиях с двухсторонним питанием

Для определения первого условия токовой осечки трансформатора и для их селективного действия нужно определить наибольшее показания тока при коротком замыкании, который будет находиться в линии на шинах двух участках (то есть на подстанциях).

Но существуют и другие условия для определения тока для разрыва на участке с двухсторонним питанием. В таких участках, на протяжение которых может произойти появление токов качания, из-за неупорядоченного включением или изменения устойчивости. Так возникает, второе условие для задействования отсечек — появление максимального тока качания.

Токовая отсечка и максимальная токовая защита

Если сочетать токовую отсечку и максимальную токовую защиту, то получается токовая защита, для которой характерно ступенчатое время срабатывания. В таком сочетании отсечка будет действовать мгновенно в пределах первой ступени, а максимальная токовая защита будет действовать как вторая ступень и действовать будет согласно выдержки по времени (рис.3).

Рис. 3. Сочетание отсечки и МТЗ

Так можно применять сочетание отсечки мгновенного действия с отсечкой, у которой будет присутствовать задержку по времени и максимальную токовую защиту. В данном случае такая схема токовой отсечки будет иметь уже три ступени и иметь три разных времени срабатывания.

ГОСТ

Токовая отсечка трансформатора

Токовая отсечка – это разновидность максимальной токовой защиты с ограниченной зоной действия, задача которой заключается в быстром отключении тока короткого замыкания.

Токовые отсечки могут быть:

С малой выдержкой времени (порядка 0,6 секунды).
Мгновенного действия.

Главное отличие токовой отсечки от максимальной токовой защиты заключается в том, что у токовой отсечки отсутствует реле времени. Селективность действия токовой отсечки достигается благодаря ограничению зоны ее действия. Данный вид защиты отстраивается от тока короткого замыкания в конце защищаемой линии или места, до которого она должна действовать.

Токовая отсечка трансформатора представляет собой самый простой вид защиты, который защищает трансформатор от междуфазных и однофазных замыканий. Принцип ее действия аналогичен принципу действия токовой отсечки линии.

Рисунок 1. Токовая отсечка. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

На представленном рисунке линия АВ является защищаемой. Сначала должна быть построена кривая - зависимость значения тока короткого замыкания от расстояния до места короткого замыкания, которая в рассматриваемом случае является точкой А. После этого строится прямая параллельная оси расстояния равная току срабатывания отсечки. Область пересечения кривой и прямой - зона действия защиты, в данном случае - ВБ.

Отсечка не работает в случае повреждений, которые сопровождаются малыми токами.

Ток срабатывания строится от максимального тока короткого замыкания за трансформатором и броска тока намагничивания. Ток срабатывания рассчитывается по следующей формуле

Готовые работы на аналогичную тему

где: kн - коэффициент надежности, который зависит от типа используемого реле; Iкзмакс - максимальный ток короткого замыкания за трансформатором; Iнам - ток намагничивания трансформатора, который равен 3-5 номинальным.

Ток срабатывания реле рассчитывается по формуле:

где: Iсз - ток срабатывания защиты; к - коэффициент схемы; nтт - коэффициент трансформации.

К преимуществам токовой отсечки относится ее быстродействие, а основным недостатком является ограничение зоны действия.

Токовая отсечка электродвигателя напряжением выше 1 киловольта

Первичный ток срабатывания электрического двигателя может быть рассчитан по следующей формуле:

где: Iпуск - пусковой ток двигателя при номинальном напряжении питающей сети; Котс - коэффициент отстройки, который учитывает наличие апериодической составляющей в пусковом токе и погрешность реле.

Пусковой ток электродвигателя рассчитывается следующим образом:

где: Кпуск - кратность пускового тока; Iном - номинальный ток электрического двигателя.

Данное выражение можно представить в следующем виде:

Ток срабатывания отсечки реле рассчитывается по формуле:

$Iср = (Ксх*Iсз) / Кm = (Ксх*Котс*Кпуск*Iном) / Кm$

где: Ксх - коэффициент схемы; Кm - коэффициент трансформации трансформаторов тока защиты.

Чувствительность токовой отсечки подвергается проверке при двухфазном коротком замыкании на выводах электрического двигателя при минимальном режиме сети питания:

$Кч = (√ 3 / 2) * (Iкзмин(3) / (Кm*Iсз))$

где Iкзмин - минимальное значение тока трехфазного короткого замыкания в защите при повреждениях на выходе электродвигателя.

Дополнительно, графическим способом, можно определить эффективность работы отсечки, для чего используются усредненные зависимости фазных токов, которые протекают через выводы двигателя при внутренних повреждениях двигателя при двухфазном коротком замыкании, от числа замкнувшихся витков.

Расчет максимальной токовой защиты асинхронного двигателя

Максимальная токовая защита – это релейная защита, действие которой связано с повышением силы тока в защищаемой цепи в случае возникновения короткого замыкания на ее участке.

Принцип действия максимальной токовой защиты аналогичен действию токовой отсечки. Когда увеличивается сила тока в защищаемом объекте начинается работы защиты. Но в отличии от токовой отсечки, которая начинает действовать мгновенно, заключается в том, что максимальная токовая защита передается сигнала на отключение по истечении определенного времени - выдержка времени, зависящая от расположения защищаемого участка. Самая маленькая устанавливается на самом отдаленном участке от источника. Максимальная токовая защита соседнего участка действует с большей выдержкой, которая отличается на величину, называемой ступень селективности и определяемой временем действия защиты. Величина тока, при которой должна срабатывать защита, выбирается на основе самого маленького значения тока короткого замыкания в защищаемом объекте (при различных видах повреждений токи короткого замыкания отличаются).

Расчет максимальной токовой защиты начинается с расчет тока срабатывания первой ступени защиты от симметричных перегрузок:

$Iсз1 = ((1,2*Кпуск) / Кв)*Iном$

Для второй ступени (предположим, что она выполнена с инверсной характеристикой и работает на отключение электрического двигателя) первичный ток рассчитывается следующим образом:

$Iсз2 = (Котс/Кв) * Iном$

Время срабатывания рассчитывается по формуле:

где Кк - кратность тока.

Для третьей ступени защиты (выполнена с независимой характеристикой с действием на сигнализацию) формула для расчета первичного тока срабатывания выглядит следующим образом:

$Iсз3 = (Котс/Кв) * Iном$

Если двигатель не подвергается технологическим перегрузкам, то время срабатывания выбирается в диапазоне от 10 до 20 секунд, в противном случае оно выбирается больше, чем допустимое время.

Расчет максимальной токовой защиты и токовой отсечки осуществляется в процессе проектирования систем электроснабжения или электрических установок. От его качества и корректности во многом зависит правильная работа проектируемого объекта, а также уровень его безопасности, поэтому данному мероприятию уделяется собой внимание.

Токовой отсечкой называется максимальная токовая защита с ограниченной зоной действия, имеющая в большинстве случаев мгновенное действие.

В отличие от максимальной токовой защиты селективность действия токовой отсечки достигается не выдержкой времени, а ограничением зоны ее действия. Для этого ток срабатывания отсечки отстраивается не от тока нагрузки, а от тока к. з. при к. з. в конце защищаемой линии или в другой определенной точке, где отсечка не должна действовать.

Принцип действия отсечки основан на том, что величина тока к. з. убывает при удалении места к. з. от источника питания. При к. з. в начале линии у места установки защиты величина тока к. з. имеет наибольшее значение и по мере удаления места к. з. от источника питания постепенно уменьшается, поскольку увеличивается сопротивление до места к. з. Примерный характер изменения тока к. з. при удалении места к. з. от источника питания показан на рис. 7-23.

Ток срабатывания отсечки мгновенного действия выбирается так, чтобы она не работала при повреждениях на смежной линии или в трансформаторе питаемой подстанции. Для этого ток срабатывания должен быть больше максимального значения тока к. з. при к. з. на шинах противоположной подстанции, . т. е. в точке 5 на рис. 7-23, и определяется по формуле:

где I_{к.з.макс} — максимальное значение тока к. з. при к. з. на шинах противоположной подстанции; — коэффициент схемы; — коэффициент надежности, принимаемый равным: а) при выполнении отсечки токовыми реле типа ЭТ-521 или РТ-40, действующими через промежуточное реле, 1,2—1,3; б) при выполнении отсечки теми же токовыми реле, но действующими через реле времени, 1,1 — 1,2; в) при выполнении отсечки электромагнитными элементами реле типа РТ-80, РТ-90 1,4—1,5.

Зона действия отсечки определяется графически, как показано на рис. 7-23. Для этого вычисляются токи к. з., проходящие по защищаемой линии при к. з. в начале и конце линии, а также на расстояниях длины от начала, и строится кривая изменения тока к. з. в зависимости от удаленности места к. з. от источника питания (кривая 1). По формуле (7-34) определяется ток срабатывания отсечки и на том же чертеже проводится прямая тока срабатывания 2. Точка пересечения прямой 2 с кривой 1 определяет зону действия отсечки. Отсечка действует в зоне, где ток к. з. превышает ток срабатывания (заштрихованная часть графика).

Коэффициент чувствительности отсечки определяется как

где I_{к. з1} — ток к. з. при повреждении в начале линии у места установки отсечки (в точке 1).

В отдельных случаях отсечка может защищать всю линию (рис. 7-24). Благодаря тому, что к линии Л₁ подключен только один трансформатор Т, допустимо при повреждении этого трансформатора отключать линию со стороны питающей подстанции.

Поэтому ток срабатывания отсечки выбирается так, чтобы она не действовала при повреждениях на линиях низшего напряжения Л₂. Для этого в формулу (7-34) необходимо подставлять максимальное значение тока к. з. при к. з. на шинах низшего напряжения в точке К. При выбранном таким образом токе срабатывания мгновенная отсечка будет надежно защищать всю линию, шины высшего напряжения подстанции и часть обмотки трансформатора Т.

б) Токовая отсечка на линиях с двусторонним питанием

Если ток срабатывания отсечки, установленной в точке Б на рис. 7-25, выбрать, как для линии с односторонним питанием, т. е.

и отложить его на графике, как показано пунктиром на рис. 7-25, то нетрудно убедиться в том, что отсечка будет действовать неселективно при к. з. в точке K₁ так как ток I_к.з1 больше выбранного выше тока срабатывания отсечки I_с.зБ.

Поэтому для селективного действия отсечек на линиях с двусторонним питанием их токи срабатывания должны

определяться по формуле (7-34) по большему значению тока к. з., проходящему по линии при к. з. на шинах одной и другой подстанции. Для рассматриваемого случая на рис. 7-25 большим является ток I _к.з1, проходящий по линии при к. з. в точке K₁.

Поэтому токи срабатывания обеих отсечек должны быть равными и определяться как.

Зоны действия отсечек определяются графически, как точки пересечения прямой тока срабатывания I_cpаб с кривыми изменения токов к. з.

Рассмотренное условие выбора тока срабатывания отсечек для линий с двусторонним питанием не является единственным. Для линии, по которым могут проходить токи качаний, вызванные нарушением устойчивости или несинхронным включением, вторым условием выбора тока срабатывания отсечек является отстройка от максимального тока качаний. Отстройка производится по формуле

где I_{кач.макс} — максимальный ток качаний [Л. 14, 70]. Схемы отсечек отличаются от схем максимальных токовых защит отсутствием реле времени, вместо которых устанавливаются промежуточные реле.

в) Сочетание токовой отсечки с максимальной токовой защитой

Вследствие того, что токовая отсечка, как правило, защищает только часть линии, она применяется не как основная, а как дополнительная защита. Применение токовой отсечки дает возможность ускорить отключение повреждений, сопровождающихся прохождением больших токов к. з., вызывающих глубокие понижения напряжения на шинах подстанций. В ряде случаев применение токовых отсечек позволяет также снизить выдержки времени максимальных токовых защит.

При сочетании токовой отсечки с максимальной токовой защитой получается токовая защита со ступенчатой характеристикой времени срабатывания (рис. 7-26). Такая защита имеет отсечку, как первую ступень (первую зону), в пределах которой она действует мгновенно и максимальную, токовую защиту, как вторую ступень (вторую зону), в пределах которой действует с выдержкой времени.

В ряде случаев применяется сочетание отсечки мгновенного действия с отсечкой, имеющей небольшую выдержку времени (порядка 0,5—1 с), и с максимальной токовой защитой. При таком сочетании защита имеет три ступени и соответственно трехступенчатую характеристику времени срабатывания.

При сочетании отсечек с максимальной токовой защитой с зависимой характеристикой времени срабатывания установки дополнительных реле не требуется, так как реле РТ-80 имеют встроенный электромагнитный элемент отсечки.

8 Июнь, 2009 95252 ]]> Печать ]]>

Читайте также: