Как определяется коэффициент чувствительности мтз

5.2. Чувствительность мтз

Проверка ведется по минимальному значению тока КЗ I_{K min} при повреждении в конце зоны МТЗ, которая должна охватывать защищаемую ЛЭП и резервировать РЗ следующего участка (второго), т.е. линию W2 и трансформаторы, отходящие от шин приемной подстанции В (рис.5.4). Минимальный ток КЗ рассчитывается для реального минимального режима на электростанциях и в сетях, питающих ЛЭП.

Чувствительность МТЗ оценивается коэффициентом чувствительности

(5.7)

Коэффициент чувствительности для защищаемой ЛЭП считается допустимым, если k_ч ≥ 1,5, при КЗ на резервируемом участке допускается k_ч ≥ 1,2.

5.3. Выдержки времени защиты

5.3.1. Ступень времени

Для обеспечения селективности выдержки времени МТЗ выбираются по ступенчатому принципу (см. рис.4.1). Разница между временем действия МТЗ двух смежных участков (например, А и В на рис.5.5) называется ступенью времени или ступенью селективности:

(5.8)

Ступень Δt должна быть такой, чтобы при КЗ на каком-нибудь участке сети (например, на w_b) МТЗ соседнего участка (т.е. на W_A) не успевала сработать.

Чтобы МТЗ ЛЭП_A не сработала при КЗ на предыдущем участке, она должна иметь выдержку времени, большую времени отключения на w_b:

где t_зВ – выдержка времени МТЗ В; t_{п В} – положительная погрешность в сторону замедления реле времени МТЗ В; t_{B В} – время отключения выключателя w_b с момента подачи импульса в катушку отключения до разрыва тока КЗ контактами выключателя. Приняв запас t_зап и учтя, что МТЗ А может из-за погрешности реле времени снизить выдержку времени на величину t_{п A} (отрицательная погрешность), получим

(5.8a)

Отсюда минимальная ступень времени

(5.9)

Согласно выражению (5.9) выбирается ступень для МТЗ с независимой характеристикой. Что касается МТЗ с зависимой характеристикой, выполняемых с помощью индукционных реле, то они могут продолжать работать по инерции после отключения тока КЗ. Поэтому ступень времени у таких МТЗ должна быть увеличена на время инерционной ошибки реле t_и:

(5.10)

Для применяемых в эксплуатации реле и выключателей ступень времени колеблется у МТЗ с независимой выдержкой времени в пределах 0,35-0,6 с, а у МТЗ с зависимой или ограниченно зависимой характеристикой 0,6-1 с. При согласовании с быстродействующей РЗ погрешность ее не учитывается (t_{п B} = 0), и тогда Δt= 0,35 ÷ 0,4с.

5.3.2. Выбор времени действия мтз

Согласование МТЗ с независисимыми характеристиками. Считая, что выдержка времени МТЗВ задана, выдержку времени МТЗА (см. рис.5.4) определяют по выражению

(5.11)

5.3.3. Согласование мтз с зависимыми характеристиками

Выдержки времени МТЗ с зависимой или ограниченно зависимой характеристикой также должны удовлетворять условию (5.11), но, поскольку время действия этих реле зависит от тока, необходимо задавать пределы тока, при которых это условие должно выполняться. Положим, что ЛЭП, показанные на рис.5.5, а, оборудованы МТЗ, имеющей ограниченно зависимую характеристику. Требуется выбрать характеристику МТЗА (рис.5.5, а) и согласовать ее с характеристикой МТЗВ, которая известна. МТЗА должна иметь время на ступень больше МТЗВ при всех КЗ в пределах зоны совместного действия МТЗА и МТЗВ, т.е. на W_B. Если при КЗ в точке К1 (начало зоны МТЗВ) ток КЗ, проходящий через МТЗА и МТЗВ, равен I_К1, то при всех КЗ за точкой К1, т.е. в зоне работы МТЗВ, токи КЗ будут меньше. Следовательно, условие селективности (5.11) должно выполняться при токе I_{K1 max} и всех токах, меньших его. В случае КЗ на ЛЭП_A время действия МТЗА не должно согласовываться с МТЗВ и может быть сколь угодно малым; при этом ток КЗ, проходящий через МТЗА, будет больше I_{K1 max}. Из этих условий вытекает следующий порядок подбора зависимых характеристик:

1) строится исходная характеристика t = f(I) МТЗВ, с которой согласуется МТЗА (рис.5.5, б);

2) определяется максимальное значение токов КЗ I_{K1 max}, проходящих через МТЗА и МТЗВ при повреждении в начале участка, защищаемого МТЗВ (в точке К1) (рис.5.5, а);

3) пользуясь заданной характеристикой МТЗВ, находим ее выдержку времени t_B1 при токе I_{K1 max}, т.е. при КЗ в начале защищаемой зоны, в точке К1 (рис.5.5, б);

4) по условию селективности выдержка времени МТЗА при токе I_{K1 max} Должна превышать время t_B1 МТЗВ на ступень Δt:

(5.12)

Это условие должно выполняться при токах I ≤ I_{K1 max};

5) выбранная характеристика МТЗА строится совместно с характеристикой МТЗВ для наглядной проверки выполнения условия (5.12) при токах КЗ, равных и меньших I_{K1 max}. Совместное построение характеристик нескольких МТЗ удобно вести относительно первичных фазных токов, но при этом нужно учитывать схему соединения токовых цепей МТЗ, от которой зависит соотношение между током в реле и током в фазе, т.е. k_cx. Если согласуемые МТЗ находятся на разных сторонах силового трансформатора, то их характеристики нужно привести к токам одного напряжения. Выдержка времени МТЗА с независимой характеристикой при согласовании ее с ограниченно зависимой характеристикой МТЗ W_B отстраивается по времени (рис.5.5, в) от t‘_{з В} при токе I_В = I_{с.з А} : t_{с.з А} = t‘_{с.з В} +Δ t. При токах I_В > t_{с.з А} выдержка времени t_B уменьшится и, следовательно, селективность будет обеспечена.

3. Определение параметров срабатывания мтз на выключателе 1

Ток срабатывания МТЗ линии Iсз в общем случае выбирается по выражению (8) для отстройки от максимального рабочего тока присоединения (с учетом возможной перегрузки у потребителя):

, (8)

где = 1,2. 1,3 – коэффициент запаса по избирательности (для защит на электромеханической базе);

= 2. 3 коэффициент отстройки от самозапуска электродвигателей [1];

= 0,8. 0,85 – коэффициент возврата токовых защит на электромеханической базе;

– максимальный рабочий ток, определяется как сумма максимальных рабочих токов всех присоединений на смежном участке, приведенный к напряжению ступени, на которой установлена защита выключателяQ1.

Ток нагрузки, протекающий через выключатель 1:

А.

Ток срабатывания МТЗ:

А.

Коэффициент чувствительности МТЗ выключателя Q1 в основной зоне защиты определяется по выражению:

, (9)

где – значение двухфазного тока КЗ в точке К2 в минимальном режиме работы энергосистемы.

Ток КЗ в точке К1:

А.

Тогда коэффициент чувствительности МТЗ в основной зоне защиты:

.

Определяем чувствительность МТЗ в резервной зоне (шинах 10,5 кВ). Для этого рассчитаем КЗ в точке К2 при параллельной работе трансформаторов Т1 и Т2:

А.

Чувствительность МТЗ 1 в резервной зоне:

.

Требуемое значение коэффициента чувствительности в основной зоне т. К2 (не менее 1,5 [4]) выполняется.

Таким образом, принимаем расчетную уставку МТЗ 310 А и формируем вторую ступень МТЗ с выдержкой времени = 1,0 с.

4. Определение вторичных токов срабатывания реле

Для защиты рассматриваемой линии принимается схема соединения вторичных обмоток трансформаторов тока «полная звезда», изображенная на рис. 4.

Трансформаторы тока (ТА) выбираются в соответствии со шкалой первичных номинальных токов I_ном1 и коэффициентов трансформации трансформаторов тока. Трансформаторы тока для защиты следует выбирать с первичными номинальными токами, которые больше соответствующих максимальных рабочих токов: I_ном1 ≥ I_{раб. max}[1].

Рис .4. Схема соединения вторичных обмоток трансформаторов тока «полная звезда»

Максимальный рабочий ток линии Л1 определялся в п.3 задачи I_{раб. max}= 110 А.

Таким образом, для защиты линии Л1 примем к установке трансформатор тока с первичным номинальным током 150 А, соответственно коэффициент трансформации такого трансформатора тока будет равен 150/5.

Ток срабатывания реле определяется по формуле [6]:

, (10)

где – коэффициент схемы,– коэффициент трансформации трансформатора тока.

Определяем значение тока срабатывания реле МТО по формуле (10):

А.

Ток срабатывания реле МТЗ определяется аналогично:

А.

5. Составление принципиальной и функциональной схем защиты

На рис. 5 приведена функциональная схема трехфазной МТЗ с независимой от тока выдержкой времени, характеризующая общие принципы выполнения МТЗ при любой используемой элементной базе.

Рис.5. Функциональная схема устройства релейной защиты

Измерительная часть 1 защиты состоит из измерительных органов (ИО) (в данном случае токовых реле КА1, КА2 и КА3 мгновенного действия). В трехфазной схеме ИО предусматриваются на каждой фазе, они питаются вторичными токами соответствующих фаз трансформатора тока (ТТ).

Логическая часть 2 состоит из логического элемента (ЛЭ), выпол- няющего функцию ИЛИ, органа времени КТ (обычно одного на три фазы), создающего выдержку времени t, сигнального реле КН.

Исполнительный орган 3, реализуемый посредством выходного про- межуточного реле KL, или тиристорной схемы, срабатывая, передает команду на отключение выключателя Q. Исполнительный орган должен обладать мощным выходным сигналом, достаточным для приведения в действие электромагнита отключения YAT 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 электронных (микро- электронных) появляется выходное напряжение (сигнал) соответствующего уровня (логическая 1 или логический 0).

Сработавшие ИО воздействуют через логический элемент ИЛИ на орган времени КТ, который по истечении заданной выдержки времени выдает сигнал, приводящий в действие исполнительный орган KL. Последний срабатывает и подает напряжение от источника оперативного тока в электро- магнит отключения выключателя YАТ.

Принципиальная схема МТЗ приведена на рис.6. Схема отсчеки без выдержки времени аналогична схеме МТЗ, изображенной на рис.6, только в схеме отсутствует реле времени.

Рис.6. Двухфазная двухрелейная схема МТЗ и МТО:

а) цепи переменного тока; б) цепи постоянного тока МТЗ; в) цепи постоянного тока МТО

10. Мтз. Расчет выдержки времени

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.

Выдержка времени защиты

Для обеспечения селективности выдержки времени МТЗ выбираются по ступенчатому принципу. Разница между временем действия защит двух смежных участков называется ступенью времени (ступенью селективности): Dt=t₂–t₁.

Ступень времени Dt должна быть такой, чтобы при КЗ на линии w2, МТЗ II (рис. 4.2.1) не успевала сработать.

Определение ступени селективности Dt:

При КЗ в точке К защита I работает в течение времени: t_зI=t_ввI+t_пI+t_вI, где t_ввI – выдержка времени защиты I; t_пI – погрешность в сторону замедления реле времени защиты I; t_вI – время отключения выключателя Q1.

По формуле определяется ступень времени для защит с независимой характеристикой времени срабатывания от тока. Рекомендуется принимать Dt =0,35. 0,6 с. Выбор времени действия защит:

расчет начинается от МТЗ, установленных у потребителей электроэнергии t_вв(n)= t_вв(n–1)+ Dt

1. Мтз. Оценка чувствительности.

Чувствительность — реакция защитных элементов на всевозможные изменения в структуре прибора. Для оценки чувствительности важнейших типов релейной защиты мы применяем коэффициент чувствительности, определяемый следующим образом:

— для защит, реагирующих на величины, возрастающие в условиях повреждений, как отношение расчетных значений этих величин при металлическом КЗ в пределах защищаемой зоны к параметрам срабатывания защит;

— для защит, реагирующих на величины, уменьшающиеся в условиях повреждения, как отношение параметров срабатывания к расчетным значениям этих величин.

МТЗ с пуском и без пуска по напряжению, направленные и ненаправленные, а также токовые одноступенчатые направленные и ненаправленные защиты, включенные на составляющие обратной и нулевой последовательности:

— для органов тока и напряжения – около 1.5;

— для органов направления мощности обратной и нулевой последовательности – около 2,0 по мощности и около 1.5 по току и напряжению.

Для МТЗ защит трансформаторов с низшим напряжением 0, 23 -0, 4кВ наименьший коэффициент чувствительности может быть около 1.5. Дистанционные защиты – 1.5 Дифзащита – около 2.

Расчет коэффициента чувствительности МТЗ трансформатора со схемами соединения обмоток Y/Y-0 и ∆/Y-11

В данной статье я хотел бы рассказать о проверке чувствительности для максимальной токовой защиты (МТЗ) трансформаторов 6(10)/0,4 кВ со схемами соединения обмоток звезда-звезда и треугольник-звезда с выведенной нейтралью на стороне 0,4 кВ (Y/Y-0 и ∆/Y-11).

Обращаю ваше внимание, что есть требование Главгосэнергонадзора Минэнерго применять только трансформаторы со схемой соединения обмоток ∆/Y-11 [Л3. с.6], в данной же статье я буду рассматривать и трансформаторы со схемой соединения обмоток Y/Y-0, так как их еще применяют в других странах СНГ.

Оценка эффективности МТЗ производится коэффициентом чувствительности kчув., который показывает насколько ток в реле защиты при разных видах КЗ превышает ток срабатывания (уставку) и определяется по формуле 1-4 [Л1. с.19]:

Согласно ПУЭ 7-издание раздел 3.2.21 пункт 1 для МТЗ с пуском и без пуска напряжения kчув. ≥ 1,5 при КЗ в основной зоне защиты и kчув. ≥ 1,2 (ПУЭ 7-издание раздел 3.2.25) при КЗ в конце смежного элемента или наиболее удаленного из нескольких последовательных элементов, входящих в зону резервирования.

Согласно [Л1. с.165] проверять чувствительность максимально токовой защиты трансформатора нужно проверять не только при двухфазных КЗ, но и при однофазных КЗ на землю на стороне 0,4 кВ. В таблицах 2-1 и 2-3 [Л1. с.158 и с.166] приведены формулы для определения расчетных токов в реле при различных схемах защиты.

Обращаю Ваше внимание, что в таблице 2-3, есть не которая неточность, схема соединения трансформаторов тока полная звезда – ПРИМЕНЯЕТСЯ и в настоящее время очень часто, ток в реле при однофазном КЗ за трансформатором при таком соединении определяется так же как и при схеме соединения трансформаторов тока неполная звезда с тремя реле.

Расчетные выражения в таблицах 2-1 и 2-3 составлены на основании векторных диаграмм полных токов в месте двухфазного КЗ и однофазного КЗ и после трансформации симметричных составляющих через трансформатор со стандартными схемами соединения обмоток Y/Y-0 и ∆/Y-11, см. рис.2-2 и 2-4.

Как видно из расчетных формул на чувствительность МТЗ очень сильно влияют схемы включения токовых реле, на рис. 2-1 представлены наиболее используемые схемы включения реле тока МТЗ трансформаторов.

Рассматривая векторные диаграммы токов прямой и обратной последовательности представленных на рис. 2-2 и 2-4 и схемы включения токовых реле рис. 2-1 наглядно нам показывают, как изменяется чувствительность максимально токовой защиты трансформатора.

Например, если мы добавим одно реле в нулевой провод в схему рис. 2-1 б, то этим мы увеличим чувствительность защиты к двухфазным КЗ в 2 раза.

Вопрос о выборе схемы соединения трансформаторов тока и реле, обеспечивающую наибольшую чувствительность защиты, подробно рассмотрен в книге: «Релейная защита систем электроснабжения в примерах и задачах» В. А. Андреев, 2007 г.

Общий вывод из данных схем, векторных диаграмм и приведенных расчетных выражений из таблиц 2-1 и 2-3, можно сделать следующий:

• для трансформатора со схемой соединения обмоток ∆/Y-11:
• при трехфазном и двухфазном КЗ, чувствительность защиты при трехрелейной схеме будет в 2 раза повышаться по сравнению с двухрелейной схемой, см. таблицу 2-1.
• при однофазном КЗ, чувствительность защиты при трехрелейной и двухрелейной схеме будет одинакова, см. таблицу 2-3.
• для трансформатора со схемой соединения обмоток Y/Y-0:
• при трехфазном и двухфазном КЗ, чувствительность защиты при трехрелейной и двухрелейной схеме будет одинакова, см. таблицу 2-1.
• при однофазном КЗ, чувствительность защиты при трехрелейной схеме будет в 2 раза повышаться по сравнению с двухрелейной схемой, см. таблицу 2-3.

Здесь следует отметить, что чувствительность защиты оценивается по наибольшему из вторичных токов, проходящих в измерительных реле защиты.

В случае если чувствительности МТЗ трансформатора при однофазных КЗ не достаточно, то в этом случае следует применять специальную защиту нулевой последовательности на стороне 0,4 кВ.

На этом я б хотел закончить теоретическую часть, советую посмотреть статью: «Примеры расчета коэффициента чувствительности МТЗ трансформатора». Где на примерах подробно рассмотрено определение чувствительности МТЗ трансформатора со схемами соединения обмоток Y/Y-0 и ∆/Y-11.

1. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. 2003 г. М.А.Шабад.
2. Выпуск №10. Методика выбора уставок защит Sepam присоединений РП (РТП) 6-10 кВ с ячейками SM6. А.Н. Ермишкин. 2007 г.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.
Поделиться в социальных сетях

Благодарность: Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» и «PayPal» . Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований. Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

Ещё записи из рубрики «Расчеты РЗА»

06.12.2016 · 2 ·

Расчет уставок синхронного двигателя мощностью 800 кВт Содержание 1. Общая часть2. Данные для расчета3. Токовая отсечка4. Защита от асинхронного режима (потери.

20.08.2018 · 3 ·

Исходные данные при расчете уставок трансформатора 6(10)/0,4 кВ В данной статье, речь пойдет об исходных данных, которые понадобятся при расчете уставок релейной защиты.

13.04.2017 · 0 ·

Рекомендации по повышению помехоустойчивости дискретных входов терминалов В этой статье будут рассматриваться рекомендации по повышению помехоустойчивости дискретных входов.

06.09.2018 · 0 ·

Какие токи к.з. нужно рассчитывать в сети 0,4 кВ В данной статье речь пойдет о токах к.з. которые нужно рассчитывать в сети напряжением до 1000 В. Как правило.

08.09.2017 · 4 ·

Расчет сопротивлений трехобмоточного трансформатора с учетом РПН В данной статье речь пойдет о расчете сопротивлений для трехобмоточного трансформатора с учетом.

Оставить комментарий Отменить ответ

Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.