Расчет и выбор токовой отсечки

Токовая отсечка (далее - ТО) является разновидностью токовых защит быстрого действия. Отличительной особенностью этого вида защит можно назвать способ обеспечения селективности, который заключается в отстройке ступеней срабатывания по величине максимального тока КЗ. Среди ТО различают устройства с выдержкой времени и моментального действия.

Еще одним отличительным признаком ТО от максимальных токовых защитможно назвать то, что они действуют строго в пределах защищаемого участка, тогда как МТЗ резервирует последующие участки.

Если выражение «работала 1 или 2 ступень МТЗ» приходится слышать часто, то про токовую отсечку такого не услышишь вовсе. ТО не должна срабатывать при повреждениях на смежных участках, где действуют защиты с таким же или с большим на ступень селективности временем срабатывания.

Для этого Iсз должен быть больше максимально возможного тока КЗ Ik(M), в конце защищаемого участка за пределами которого, защита работать не должна (рисунок 1).

Такой способ обеспечения селективной работы ТО основан на величине тока КЗ, который пропорционален ЭДС системы, и обратно пропорционален сопротивлению участка линии до точки КЗ:

Iкз=Eс/(Xc+XL);

где Ес – эквивалентная электродвижущая сила генераторов системы;
Хс и XL – сопротивление системы и индуктивное сопротивление участка линии до места повреждения; активное сопротивление проводов в расчетах не участвует ввиду пренебрежительно малого значения.

Отсечки применяются для защиты тупиковых и транзитных линий. Трансформаторы тока, питающие цепи ТО должны работать с погрешностью не более 10%, для обеспечения заданной зоны срабатывания защиты.

Как уже было сказано выше, ТО не должна срабатывать при повреждениях на шинах подстанции В. Для этого должно быть соблюдено условие:

Iсз ˃kн*Ik(M);

где kн – коэффициент надежности. Учитывает погрешность при расчетах аварийных режимов и погрешность срабатывания токового реле. Для реле типа РТ принимается равным 1,2-1,3, для РТ-80 и РТ-90 с повышенной погрешностью принимают с запасом 1,5.

Схемы ТО без промежуточных реле имеют время срабатывания порядка времени одного периода (0,02 сек), это значит, что при расчетах следует учитывать величину тока апериодической составляющей. Для этого Ik(M)макс умножают на коэффициент ka равный 1,6–1,8.

В схемах с промежуточным реле, время срабатывания защиты увеличивается до 0,06–0,08 сек, и апериодическую составляющую можно уже не учитывать.

Из условия селективности ток срабатывания должен быть больше тока Iка при КЗ на шинах п/с В, и больше значения Iкв при КЗ на шинах п/с А. В общем случае для линий с двухсторонним питание ТО находится по выражению:

Iсз=kн*Ik.max;

где kн – коэффициент надежности, 1,2–1,3 для реле типа РТ; 1,5 для РТ-80 и РТ-90.

Ik.max – принимается равным Iка или Iкв, в зависимости какое из значений больше.

Характерной особенностью выбора уставок для линий с двухсторонним питанием является отстройка от токов качания. Так как с обеих сторон линии есть генерация, возможен режим асинхронной работы подсистем. В этом случае ТО не должна ложно отключать линии. Для этого Iсз проверяется по условию:

Iсз=kн*I кач.макс;
Iкач.макс=2Е/ХАВ;

где Е – ЭДС генераторов системы. Еа=Ев=Е=1,05Uген;
ХАВ – суммарное сопротивление всех элементов сети на участке АВ включая сверхпереходные сопротивление генераторов А и В;

kн – 1,2–1,3.

Ток срабатывания защиты принимают равным большему, из двух полученных значений. Точка N на графике означает зону срабатывания отсечки установленной на шинах А. Для отсечки шин В зона определяется аналогично.