Назначение релейной защиты. Краткая справка по истории развития релейной защиты

Первая ступень - токовая отсечка без выдержки времени, вторая ступень – токовая отсечка с небольшим замедлением и третья самая чувствительная ступень – максимальная токовая защита с выдержкой времени. На коротких линиях выполнить трехступенчатую защиту часто бывает невозможно по условию недостаточной чувствительности первой или второй ступеней. Тогда применяют либо две ступени – отсечку без выдержки времени и МТЗ, либо одну ступень – только МТЗ. Таким образом, МТЗ является обязательной и основной защитой на всех линиях напряжением до 35 кВ.

Задачей МТЗ является не только защитить свою линию, но и обеспечить дальнее резервирование в случае отказа защиты или выключателя при повреждениях на нижестоящих (предыдущих) линиях.

МТЗ характеризуется двумя параметрами:

– током срабатывания;

– выдержкой времени срабатывания.

7.3. Расчет тока срабатывания МТЗ от междуфазных КЗ

Ток срабатывания МТЗ (первичный) выбирается по трем условиям:

1. Несрабатывание защиты при сверхтоках после аварийных перегрузок, т. е. после отключения КЗ на предыдущем элементе;

2. Согласование чувствительности защит последующего и предыдущего элементов;

3. Обеспечение достаточной чувствительности при КЗ в конце защищаемого элемента (основная зона) и в конце каждого из предыдущих элементов (зона дальнего резервирования).

По первому из этих условий ток срабатывания МТЗ выбирается по выражению:

                                       (7.1)

где  – коэффициент надежности защиты, учитывающий погрешность и необходимый запас. Величина  принимается:

 для цифровых реле;

 для реле РТ-40, РТ-80, РСТ;

 для реле прямого действия РТВ.

 – коэффициент возврата максимальных реле тока. Величина  принимается:

 для  цифровых реле;

 для реле РТ-40, РТ-80;

 для реле РСТ;

 для реле прямого действия РТВ.

 – коэффициент самозапуска нагрузки, отражающий увеличение рабочего тока  за счет одновременного пуска электродвигателей, которые затормозились при снижении напряжения во время КЗ. 

Для бытовой нагрузки принимается , для сельскохозяйственных потребителей принимается , для общепромышленной нагрузки принимают . Промышленную нагрузку с большой долей (более 50 %) электродвигателей 0,4 кВ принято считать обобщенной нагрузкой, у которой сопротивление, отнесенное к максимальной рабочей нагрузке составляет . Например, коэффициент самозапуска обобщенной нагрузки, питающейся от трансформатора с напряжением короткого замыкания  составит при бесконечной мощности питающей системы: .

Если , то .

При наличии высоковольтных двигателей 6(10) кВ значение  определяется специальным расчетом, имея в виду, что к моменту самозапуска сопротивление двигателя считается равным сверхпереходному сопротивлению заторможенного двигателя, т. е. при скольжении .

Максимальное значение рабочего тока защищаемого элемента  определяется с учетом его допустимой перегрузки. Например, для трансформаторов с первичным напряжением 6 (10) кВ мощностью до 630 кВ·А допускается перегрузка до 1,6…1,8 номинального тока, для трансформаторов 110 кВ до 1,4…1,6.

Если максимальное значение рабочего тока нагрузки неизвестно, то его можно принять равным длительно допустимому току кабельной или воздушной линии, питающей эту нагрузку.

По второму условию согласования чувствительности защит последующего (защищаемого) и предыдущего элементов ток срабатывания последующей защиты выбирается по выражению:

,                          (7.2)

где  – коэффициент надежности согласования, значение которого принимается равным в зависимости от типа токовых реле: 1,1 – для цифрового защит, 1,2 – для реле РТ-40, РТ-80 и 1,3…1,4 – для реле типа РТВ;

 – наибольшее значение тока срабатывания максимальных токовых защит предыдущих элементов, с которыми производятся согласования;

 – арифметическая сумма значений рабочих токов нагрузки всех предыдущих элементов, за исключением того элемента, с защитой которого производится согласование.

Например, при согласовании защиты 3РЗ с защитой 2РЗ (рис. 7.1), которая имеет ток срабатывания , а суммарный ток нагрузки других линий  должно выполняться условие:

.

За расчетный ток срабатывания защиты принимается значение наибольшего тока, из условий 1 и 2.

Таким образом, уставка по току МТЗ предыдущего элемента должна всегда быть больше уставки МТЗ последующего элемента, что некоторым образом обеспечивает так называемую токовую селективность.

Для выполнения третьего условия необходимо знать значение токов КЗ в конце защищаемого элемента, например для защиты АК3 необходимо знать ток  и ток  в конце зоны резервирования. Определение коэффициентов чувствительности защиты, например, АК3 (рис. 7.1) производят по выражениям:

,                         (7.3)

где ,  – коэффициенты чувствительности защиты соответственно в основной и резервной зонах;

 – минимальные токи КЗ (обычно – двухфазные при минимальном режиме