Токовая отсечка. Изучение принципа действия токовой отсечки (Лабораторная работа № 13)

Спец. 1 43 01 02 «Электрические системы и сети»

Лабораторная работа  № 13

Токовая отсечка

I. Цель работы. Изучение принципа действия токовой отсечки, порядком расчета уставок и практическим ее осуществлением.

2. Краткая теория

     2.1. Расчет уставок и определение защищаемой зоны ТО без выдержки времени на линиях.

Селективность действия токовой отсечки без выдержки времени достигается тем, что ее ток срабатывания принимается большим максимального тока КЗ, проходящего через защиту при повреждении вне защищаемого элемента. Действие защиты при КЗ на защищаемом участке обеспечивается благодаря тому, что ток КЗ в сети, а следовательно, и в защите увеличивается по мере приближения места КЗ к источнику питания (рис.13.1), причем кривые изменения тока КЗ имеют различную крутизну в зависимости от режима работы энергосистемы и вида КЗ (кривые 1 и 2 на рис. 13.1 соответственно для максимального (кривая 1) и минимального (кривая 2) режимов работы энергосистемы).

По  условию селективности ток срабатывания токовой отсечки выбирается  больше  максимального тока трехфазного КЗ при внешнем КЗ I⁽³⁾_К._ВН._макс (точка К на рис. 13.1)

                                                       (13.1)

Ток срабатывания реле при этом определяется

 ,                                          (13.2)

где К_н – коэффициент надежности; Ксх – коэффициент схемы; К_I – коэффициент трансформации трансформаторов тока

Ток I⁽³⁾_К._ВН._макс  определяется при максимальном  режиме  питающей системы (когда сопротивление системы является минимально возможным).  

Значения коэффициента надежности Кн для токовых отсечек  без выдержки времени приведены в табл.13.1.

Коэффициент надежности Кн для токовых отсечек                          Таблица 13.1                              

Так как ТО при внешних КЗ не срабатывает, коэффициент возврата Кв при выборе тока Iсз не учитывается. При определении Iсз необходимо иметь в виду, что ТО не имеет выдержки времени. Поэтому в выражении (13.1) ток I⁽³⁾_К._ВН._макс принимается равным начальному действующему значению периодической составляющей тока внешнего КЗ. Влияние апериодической составляющей тока КЗ учитывается коэффициентом  надежности К_н. ТО срабатывает, когда ток, проходящий по защищаемой линии АБ (рис.13.1), больше или равен току срабатывания ТО. Это условие выполняется  в пределах участка L₁ (максимальный режим), или участка  L₂ (минимальный режим) защищаемой линии.    Т.о. при  минимальном режиме  работы  энергосистемы  зона  действия  отсечки   окажется меньше, чем при максимальном режиме. Зона действия отсечки тем больше, чем больше сопротивление защищаемой линии по сравнению с сопротивлением питающей энергосистемы. 

Определение зон действия ТО линии W, отстроенной от КЗ в конце  линии,  показано  на рис.13.1. Для  графического определения должна быть построена кривая измерения  тока, протекающего через защиту при перемещении точки трехфазного КЗ по линии (кривая спада тока КЗ) в  максимальном  режиме  питающей энергосистемы. Зона действия отсечки определяется абсциссой точки пересечения кривой спада тока и ординаты, соответствующей выбранному  току срабатывания отсечки.

Рис.13.1. Выбор тока срабатывания и определение защищаемой зоны ТО без выдержки времени. а - схема сети; б - определение зоны  действия  токовой отсечки линий W.  L₁ – зона действия ТО при максимальном режиме системы, L₂ - зона действия ТО при минимальном режиме системы.

Для токовых отсечек без выдержки времени, устанавливаемых на линиях и выполняющих функции  дополнительных  защит,  коэффициент чувствительности определяется по формуле

,                                      (13.3)

где I⁽²⁾_К._мин – ток двухфазного КЗ в месте установки ТО, определенный при минимальном режиме работы энергосистемы

В соответствии с требованием ПУЭ коэффициент чувствительности ТО должен быть не менее  1,2.

2.2. Расширение защищаемой зоны токовой отсечки. Токовая отсечка со ступенчатой характеристикой выдержки времени

Защищаемую  токовой зону можно расширить путем создания у ТО выдержки времени. Такая защита называется токовой отсечкой с выдержкой времени.

Принцип работы отсечки со ступенчатой характеристикой выдержки