Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Институт информационных технологий и автоматизированных систем

Кафедра электропривода, электротехники и промышленной электроники

Реферат на тему:

Трехступенчатые токовые защиты

Выполнил:

Орлов А.В.

Группа: ЗЭу-16

Проверил:

с. п. Борщинский М.Ю.

Новокузнецк-2019

Содержание

Введение

Трехступенчатые токовые защиты

Принцип действия

Заключение

Список литературы

Введение

Для того чтобы обеспечить надежную защиту электрических сетей при повреждениях, часто недостаточно использовать защиту одного вида. Так, токовые отсечки обеспечивают быстрое выявление повреждений, но имеют зоны нечувствительности в конце контролируемого объекта. МТЗ имеют достаточно протяженные зоны действия, но их приходится выполнять с большими выдержками времени срабатывания, особенно на головных участках сетей, где требуется высокое быстродействие. Для того чтобы максимально использовать достоинства защит разных типов, их объединяют в один комплекс.

Наибольшее распространение получили трехступенчатые токовые защиты. В качестве первой ступени используются токовые отсечки мгновенного действия (селективные токовые отсечки). В качестве второй -- токовые отсечки с выдержкой времени срабатывания (неселективные токовые отсечки). В качестве третьей ступени -- МТЗ.

Трехступенчатые токовые защиты

К таким защитам относят:

1.МТО- максимальная токовая защита использующаяся в близи источника питания без выдержек времени.

2. Токовая отсечка с выдержкой времени- используется для отключения к.з. в пределах мертвой зоны первой ступени защиты.

3.МТЗ- максимальная токовая защита использующаяся для резервирования защищаемой линии и смежных участков

1.3-МТЗ с независимой выдержкой времени реализуются на реле тока типа РТ_40 и реле времени, а с зависимой выдержкой времени - на комбинированных реле тока и времени РТ_80.

Рассмотренный принцип выбора выдержек времени срабатывания для МТЗ с независимой выдержкой времени называется ступенчатым.

2- Токовая защита со ступенчатой выдержкой времени срабатывания может выполняться 2-х или 3-х ступенчатой. В 2-х ступенчатой защите в качестве первой ступени используется ТО, а в качестве второй - МТЗ. В 3-х ступенчатой защите первая ступень представляет собой мгновенную ТО, вторая ступень - ТО с выдержкой времени, а третья - МТЗ.

Первая ступень защиты обеспечивает отключение к.з., сопровождающихся большими токами к.з. в начале линии. Вторая ступень предназначена для отключения поврежденной линии при возникновении к.з. вне зоны первой ступени, а третья ступень выполняет функции дальнего резервирования.

На рисунке 3.11 изображена радиальная сеть с односторонним питание защиты которой осуществляются 3-х ступенчатыми токовыми защитами (участки А-Б и Б-В).

Рисунок 3.11 - Выбор тока и времени срабатывания 3-х ступенчатых токовых защит

14. Мтз (назначение, принцип действия, чувствительность, селективность).

Основным признаком возникновения к.з. и перегрузки является увеличение тока в линии. На использовании этого признака и основан принцип действия максимальной токовой защиты (МТЗ), которая приходит в действие (срабатывает) при увеличении тока сверх определённого значения. В качестве реле, реагирующих на возрастание тока, используются максимальные токовые реле.

Максимальные токовые защиты являются основным видом защит для радиальных сетей с односторонним питанием и устанавливаются в начале каждой линии со стороны источника питания.

При таком расположении защит каждая линия имеет самостоятельную защиту, отключающую линию в случае повреждения на ней или на шинах питающиеся от неё подстанции. Селективность МТЗ обеспечивается соответствующим выбором тока и времени срабатывания. Защита наиболее удалённая от источника питания имеет наименьший ток срабатывания и наименьшую выдержку времени. Защита каждой последующей линии имеет большую выдержку времени, чем выдержка времени предыдущей защиты.

При к.з. в какой-либо точке сети, например, в точке К1 (рисунок 3.6), ток к.з. проходит по всем участкам сети между источником питания и местом повреждения, в результате чего приходят в действие (запускаются) защиты 2 и 3. Однако, по условию обеспечения селективности на отключение, должна подействовать только защита 2, установленная на поврежденной линии.

Рисунок 3.6 - Время срабатывания МТЗ с независимыми а) и с зависимыми характеристиками выдержек времени б) в радиальной сети.

Основными параметрами срабатывания МТЗ являются: ток срабатывания (Iс.з.) и время срабатывания (tс.з.) защиты.

Время срабатывания (выдержка времени) МТЗ в общем случае выбирается на ступень селективности (t) больше наибольшей выдержки времени предыдущей защиты (рисунок 3.6, а):

tс.з.2 = tс.з.1 + t;

tс.з.3 = tс.з.2 + t.

В зависимости от используемых реле и выключателей ступень селективности может иметь различные значения. Например, при использовании вторичных реле косвенного действия t не превышает 0,2-0,6 с, а при использовании менее точных реле прямого действия t составляет 0,8-1 с.

Обычно в расчетах ступень селективности принимается равной 0,5 с.

МТЗ в зависимости от типа используемых реле может иметь независимую от величины тока (следовательно, независимую от места к.з.) характеристику выдержки времени (рисунок 3.6, а) или зависимую от тока характеристику выдержки времени(рисунок 3.6, б). Наличие зависимой от тока выдержки времени принципиально позволяет ускорить отключение больших токов к.з.

МТЗ с независимой выдержкой времени реализуются на реле тока типа РТ_40 и реле времени, а с зависимой выдержкой времени - на комбинированных реле тока и времени РТ_80.

Рассмотренный принцип выбора выдержек времени срабатывания для МТЗ с независимой выдержкой времени называется ступенчатым.

Необходимо отметить, что в сетях с 2_х сторонним питанием (с несколькими источниками питания) достичь селективного действия МТЗ только путём подбора выдержек времени, как правило, не удаётся и необходимо применять более сложные направленные защиты.

Ток срабатывания МТЗ выбирается большим максимального рабочего тока защищаемой линии (максимального тока нагрузки) с учетом необходимости возврата защиты после отключения к.з. защитой предыдущего участка сети.

Для решения этой задачи необходимо выполнить следующие условия:

1.Ток срабатывания защиты должен быть больше максимального рабочего тока нагрузки:

Iс.з. > Iраб.макс;

где Iс.з. - ток срабатывания защиты; Iраб.макс - максимальный рабочий ток нагрузки.

2.После отключения внешнего к.з. пусковые органы защиты должны вернуться в исходное состояние: ;

где - коэффициент возврата токовых реле.

При выборе тока срабатывания необходимо учесть увеличение тока при пуске двигателей:

;

где Кс.зап. - коэффициент самозапуска, равный отношению пускового тока двигателя Iпуск к его номинальному значению Iном.д..Обычно значение Кс.зап. находится в пределах от 1,2 до 4.

Рисунок 3.7 - Выбор тока срабатывания МТЗ по условию возврата реле после отключения к.з.

Для примера рассмотрим характер изменения тока в линии 3-2 при отключении к.з в точке К1(см. рисунок 3.6). До момента возникновения к.з. ток в линии 3-2 (рисунок 3.7) равен рабочему току Iраб. В течение отрезка времени t1-t0 по линии проходит ток к.з. Iк. После срабатывания защиты и отключения повреждённой линии (в момент времени t1) ток в линии 3-2 уменьшается до величины Iзап. Этот ток Iзап. > Iраб. так как электродвигатели, получающие питание от подстанции 2 за время к.з. тормозятся, а после отключения к.з. происходит их самозапуск и они потребляют ток Iзап. больший рабочего Iраб..

Окончательное выражение для расчёта тока срабатывания МТЗ запишется в следующем виде:;гдеКн - коэффициент надёжности, равный 1,2 ч 1,3 для электромагнитных реле; 1,15 ч 1,2 для полупроводниковых реле; 1,5 для индукционных реле.

Для того чтобы определить ток срабатывания токовых реле, необходимо учесть коэффициент трансформации трансформаторов тока и схему их соединения:

;где nТТ - коэффициент трансформации трансформаторов тока;

Чувствительность МТЗ оценивается коэффициентом чувствительности Кч, равным отношению тока к.з. в минимальном режиме к току срабатывания защиты:

;где I(2)к.з.мин - минимальное значение тока 2_х фазного к.з. Чувствительность проверяется для двух режимов работы защиты - основного и режима резервирования.

Если МТЗ является основной защитой, то её чувствительность проверяется по к.з. в конце защищаемой линии. Значение Кч в этом случае должно быть не меньше 1,5:

Если МТЗ работает в качестве резервной защиты, то чувствительность проверяется по к.з. в конце резервируемой линии и требуется, чтобы Кч  1,2. Для повышения чувствительности максимальной токовой защиты при к.з. и улучшения отстройки её от токов нагрузки применяются схемы с пуском (с блокировкой) от реле минимального напряжения.

Принцип действия

Токовая отсечка

Основной недостаток максимальной токовой защиты заключается в наличии относительно большой выдержки времени вблизи источников питания, поэтому МТЗ, как правило, используют совместно с другой токовой защитой - токовой отсечкой (ТО), реагирующей также как и МТЗ на увеличение тока.

Токовая отсечка является быстродействующей токовой защитой, селективность действия которой обеспечивается соответствующим выбором тока ее срабатывания.

Токовая отсечка не должна срабатывать при к.з. на смежном участке сети, поэтому её ток срабатывания отстраивается от максимального тока внешнего для данной линии к.з. (т.е. от максимального тока к.з. в конце защищаемой линии):

Iс.з.= КнIк.вн.мвкс;

где Кн (Котс) - коэффициент надёжности (коэффициент отстройки), учитывающий погрешности в расчёте тока к.з. и погрешность в токе срабатывания реле. Для защит на реле тока типа РТ-40 Кн = 1,21,3, а для защит на реле РТ-80 - Кн = 1,5.

Iк.вн.макс - максимальный ток внешнего к.з. (на шинах приёмной подстанции), проходящий через защиту при максимальном режиме работы системы

Рисунок 3.9 - Выбор тока срабатывания и определение зоны действия токовой отсечки.

Кривая на рисунке 3.9 показывает характер изменения тока 3_х фазного к.з. в зависимости от расстояния до точки к.з. Кривая построена на основании выражения:

;

где Еф - фазная э.д.с. системы; Хс - сопротивление системы; Худ - удельное сопротивление линии; Lк - расстояние до места к.з.

Зона действия отсечки охватывает только часть линии и меняется в зависимости от режима работы системы (зона А - при максимальном, зона Б - при минимальных режимах системы). Чем больше разница в значениях токов к.з. в начале и конце защищаемой линии (чем больше крутизна кривой спада тока по длине линии), тем больше зона отсечки, поэтому ТО эффективна на относительно протяженных линиях, а также на линиях питающих трансформаторы и реакторы.

Зона действия отсечки определяется графически, как показано на рисунке 3.9. Зону ТО можно также определить по формуле:

;

защита токовый трехступенчатый

где Хотс - зона действия отсечки (в % от сопротивления линии); Хл - сопротивление защищаемой линии; Iс.з. - ток срабатывания отсечки.

Токовая отсечка является быстродействующей защитой и время её срабатывания tс.з. определяется небольшой задержкой вызванной срабатыванием токовых и промежуточных реле, а также исполнительного органа защиты и составляет обычно не более 0,1 с. Этого времени достаточно для предотвращения ложного действия защиты при работе трубчатых разрядников, устанавливаемых на линиях для защиты от перенапряжений.

Токовая отсечка, как правило, не защищает всю длину линии и не может быть использована в качестве основной защиты.

На линий с 2_х сторонним питанием (рисунок 3.10) мгновенная ТО не должна действовать при к.з. за пределами защищаемой линии. Исходя из этого, ток срабатывания выбирается больше тока IКА, проходящего от генераторов А при к.з на шинах В, и тока IКВ от генераторов В при к.з. на шинах А. Ток срабатывания отсечек по концам линии принимаются одинаковыми и равными (по большему из токов IКА или IКВ) и вычисляются как и для линии с односторонним питанием:

Iс.з.1 = Iс.з.2 = Кн Iк.вн.мвкс;

Рисунок 3.10 - Принцип действия токовой отсечки на линиях с двухсторонним питанием.

При наличии двустороннего питания на линии по ней могут проходить токи, обусловленные качаниями генераторов А относительно генераторов В. Во избежание неправильной работы отсечки при качаниях её ток срабатывания должен быть отстроен от токов качания Iкач., для чего должно выполняться условие:

Iс.з.=kзапIкач.макс,

где kзап = 1,21,3; Iкач.макс - максимальное значение тока качаний, которое можно найти по формуле:

,

где Е = ЕА = ЕВ = 1,05 Uген- э.д.с. генераторов А и В; ХАВ - суммарное сопротивление от генераторов А до генераторов В.

Ток срабатывания выбирается большим из двух условий.

Зоны действия отсечек определяются графически, как точки пересечения прямой тока срабатывания защиты с кривыми изменения токов к.з. по линии.

Существует зона, при к.з. в которой, будут срабатывать обе токовые отсечки по концам защищаемой линии. При к.з. вне этой зоны будет срабатывать только одна из отсечек.

Заключение

Однако даже для правильно спроектированных и эксплуатируемых электроприводов всегда остается опасность возникновения аварийных и ненормальных режимов. На этот случай должны быть предусмотрены средства для ограничения развития аварий и предотвращения преждевременного отказа оборудования. Для надежной работы устанавливаются все защиты.

Список литературы

1)Иванов-Смоленский, А.В. Электрические машины: учебник для вузов /А.В. Иванов-Смоленский. М.: МЭИ, 2006. 635 с.

2)Копылов, И.П. Электрические машины/ И.П. Копылов. - М.: Высшая школа, 2004. 870 с.

3)Гольдберг О.Д. Электромеханика/ О.Д. Гольдберг, С.П. Хелемска. М.: Академия, 2007.311 с.

4)Конюхова Е. А. Электроснабжение объектов: Учеб.пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. - М.: Мастерство, 2002. -492 с.

5)Рекус Г. Г. Электрооборудование производств. - М.: Высшая школа, 2005. - 709 с.

6) Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 3. Под общ.ред. проф. МЭИ В. Г. Герасимова. - М.: МЭИ, 2004.- 569 с.

7) ПУЭ «Правила устройства электроустановок. Издание 7». 2010 г.-273 с.

Размещено на Allbest.ru