Общая оценка и область применения максимальных токовых защит

Достоинствами максимальных токовых защит являются: простота, надежность, небольшая стоимость.

Недостатки максимальных токовых защит:

- большие выдержки времени, особенно вблизи источников питания, в то время как именно вблизи шин станций по условию устойчивости необходимо быстрое отключение КЗ;

- недостаточная чувствительность при КЗ в разветвленных сетях с большим числом параллельных цепей и значительными токами нагрузки;

- селективность соблюдается, как правило, только в радиальных сетях с односторонним питанием.

Максимальные токовые защиты получили наиболее широкое распространение в радиальных сетях всех напряжений. В сетях 10 кВ и ниже они являются основными защитами.

 

Токовые отсечки

 

Отсечка является разновидностью токовой защиты, позволяющей обеспечить быстрое отключение КЗ. Токовые отсечки подразделяются на отсечки мгновенного действия и отсечки с выдержкой времени (порядка 0,3¸0,6 с).

 

2.1.2.1. Мгновенная токовая отсечка

Селективность действия мгновенных токовых отсечек достигается ограничением их зоны работы так, чтобы они не действовали при КЗ на смежных участках сети, защита которых имеет равную или большую выдержку времени. Для этого ток срабатывания отсечки должен быть больше максимального тока КЗ, проходящего через защиту при повреждении в конце выбранной зоны действия.

Рис. 23. Определение защищаемой зоны токовой отсечки

 

Выбор тока срабатывания токовой отсечки ТО1 производится из условия несрабатывания при КЗ в точке К1:

,

где = 1,2¸1,3 – коэффициент отстройки, учитывающий погрешность в расчете тока КЗ и погрешность в токе срабатывания реле; – максимальное значение тока КЗ в точке К1.

Зона действия токовой отсечки определяется графически. Обычно строятся кривые тока КЗ (рис. 23) для минимального и максимального режимов.

Зона действия отсечки зависит от крутизны кривой спада тока по длине линии. Чем больше различаются токи КЗ в начале и конце линии, тем больше получается зона, охватываемая отсечкой.

Согласно ПУЭ рекомендуется применять токовую отсечку, если ее зона действия () охватывает не меньше 20% защищаемой линии.

При схеме работы линии блоком с трансформатором (рис.24) отсечку отстраивают от тока КЗ за трансформатором в точке К1. В этом случае отсечка защищает всю линию и оказывается весьма эффективной.

 

Рис.24.Применение токовой отсечки для защиты блока линия-трансформатор

 

Токовые отсечки могут использоваться на линиях с двухсторонним питанием. В этом случае отсечки устанавливаются с обеих сторон защищаемой линии (защиты ТО1 и ТО2 рис. 25). Кривые 1 и 2 показывают изменение максимальных токов КЗ от источников А и Б соответственно при перемещении точки КЗ вдоль защищаемой линии. Токи срабатывания отсечек должны быть выбраны таким образом, чтобы при внешних КЗ (точки К1 и К2) защиты не действовали.

 

 

Рис.25. Применение токовой отсечки в сети с двусторонним питанием

 

Время действия токовой отсечки = 0,04¸0,06 с.

Отстройка от большего из двух значений токов и является первым условием выбора параметров срабатывания защиты:

,

где = 1,2¸1,3; - больший из двух токов и .

В эксплуатации возможны случаи качаний генераторов источника А относительно генераторов источника Б и выхода их из синхронизма. При этом по линии W могут протекать большие уравнительные токи. Отсечки в этом случае не должны действовать:

,

где – максимальный уравнительный ток, при смещении векторов эквивалентных ЭДС Е_А и Е_Б на угол p.

Принимая Е_А=Е_Б=Е, ток можно определить по выражению:

,

где и – сопротивления прямых последовательностей систем А и Б; – удельное сопротивление линии W.

Ток срабатывания выбирается большим из значений полученных по двум условиям.

Для защиты всей линии с минимальным временем действия, применяется токовая отсечка с выдержкой времени.

 

2.1.2.2. Мгновенная токовая отсечка

Зона действия токовой отсечки с выдержкой времени ТОВ1 согласуется с зоной и временем мгновенной отсечки ТО2 (рис.26) исходя из требования обеспечения селективности. Для выполнения этого время действия отсечки ТОВ1 () выбирается на ступень больше времени срабатывания отсечки ТО2 ():

= + .

Ступень селективности = 0,3¸0,6 с, поэтому выдержка времени отсечки ТОВ1 не превышает 0,6 с.