Током возврата реле

ТОКОВЫЕ ЗАЩИТЫ
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
 Токовыми
называются защиты с
относительной селективностью,
реагирующие на ток в защищаемом
элементе. Они приходят в действие
при превышении током в месте их
включения некоторого заранее
установленного значения.
В
общем случае, как и все виды
защит линий с относительной
селективностью, они выполняются
со ступенчатыми, плавными
(зависимыми) или
комбинированными
характеристиками выдержки
времени t = f(ℓ), где ℓ - расстояние
от места включения защиты до
точки возникшего к. з.
 Действие
защиты рассматривается
на примере применения ее для
радиальной сети с односторонним
питанием (рис. 1). Защитные
устройства 1', 2' и 3' включаются
со стороны питания всех линий на
полные токи фаз и могут работать
на отключение своих
выключателей.
 На
рис. 2, а приведена условно
показанная для одной фазы
структурная схема трехступенчатой
токовой защиты, пригодная для
любых исполнений реле.
 Характеристика выдержки времени
ее
t = f (ℓ) дана на рис. 3.
Принципиальная схема этой же
защиты с электромеханическими
реле на постоянном оперативном
токе показана на рис. 2, б.
Рис. 1. Размещение токовой защиты в
радиальной сети с односторонним питанием
В схеме используются вторичные реле
(включены через измерительный
преобразователь тока - трансформатор токаТТ) косвенного действия (исполнительный
орган реле - контакт - управляет цепью
вспомогательного источника оперативного
тока).
Рис. 2. Схема трехступенчатой токовой защиты на
оперативном постоянном токе. а - структурная; б принципиальная.
Первая ступень - без выдержки времени выполняется посредством реле тока РТ1 без
замедления, действующего на отключение
через промежуточное реле РП4 с небольшим
замедлением.

Реле РП4, имея более мощный контакт,
чем реле тока, может управлять цепью
отключения выключателя; замедление
реле (около 0,06—0,08 с) требуется для
отстройки защиты от искусственных
кратковременных к. з., создаваемых
трубчатыми разрядниками,
устанавливаемыми для защиты
воздушных линий, не покрытых
тросами, от атмосферных
перенапряжений. С учетом указанного
время срабатывания первой ступени t<
0,1 с
 Вторая
ступень защиты - с
выдержкой времени - выполняется
реле тока РТ2 и реле времени РВ5.
Третья ступень, как и вторая,
выполняется реле тока РТЗ и реле
времени РВ6. На промежуточное
реле и реле времени схемы
действуют также реле тока других
фаз соответствующей ступени.
 Параметрами срабатывания
токовых защит являются токи
срабатывания и выдержки времени
ее ступеней.
 При
выборе параметров
срабатывания приходится иметь
дело с величинами,
представляющими собой
случайные функции времени:
токами нагрузки в рабочих и
переходных режимах, токами
коротких замыканий,
погрешностями реле в токе
срабатывания и времени
срабатывания и др.
Рис. 3. Характеристика t = f (I) трехступенчатой токовой защиты,
включенной на участке АБ.
Поэтому ниже используется более простой
детерминистический подход, базирующийся
на выборе токов срабатывания и выдержек
времени, исходя из случаев, считающихся
«наихудшими».
Рис. 4. Ток в
реле, включенном
по схеме неполного
треугольника.
 Током
срабатывания защиты
Iс.з. называется минимальный ток в
фазах линии, при котором защита
срабатывает.
 Током
срабатывания реле Iс.р.
называется минимальный ток в
реле тока защиты, при котором оно
срабатывает. При первичных реле,
включенных непосредственно в
провода защищаемой линии, Iс.з.
является одновременно и током
срабатывания Iс.р. ее реле тока.
 При
вторичных реле эти токи
различны вследствие использования
ТТ с коэффициентом трансформации
nт ≠ 1 и возможного неравенства
тока в реле Iр вторичным токам Iв
ТТ. Так, например, при включении
вторичного реле по схеме неполного
треугольника на разность токов двух
фаз (рис. 4) ток в реле Iр(3) в
симметричном режиме в √3 раз
больше тока Iв(3) ТТ.
 Отличие
тока в реле от вторичного
тока одного из ТТ, его питающих,
характеризуется коэффициентом
схемы при m-м режиме
К
( m)
сх
I
( m)
р
/I
( m)
в
(1)
.
Для вторичных однофазных реле Iс.р. и Iс.з.
связаны соотношением
I с. р .  I
( m)
с. з .
К
( m)
сх
/ nТ .
(2)
 Для
многих токовых защит Iс.р.
определяется по симметричному
режиму:
I с. р.  I
( 3)
с. з .
К
( 3)
сх
/ nТ .
и для однофазных реле, включенных на
полные токи фаз, не зависит от вида
повреждения.
 Ток
Ic.з.(m) для схем Кcх(m) ≠ const
такую зависимость имеет. С учетом
этого рассматриваемые защиты,
включаемые на полные токи фаз,
характеризуются Iс.р. и Iс.з. для
расчетного режима.
 Ток срабатывания защиты для любых
несимметричных к. з. с учетом (1) и
(2) можно определять по выражению
I
m
с. з .
К
nТ
 ( m )  I с. р 
К сх
К
( 3)
сх
( m)
сх
I .
( 3)
с. з
 Даже
при определенном виде к. з.
в случаях неодинаковых токов в
питающих реле ТТ Ic.з.(m) будут
иметь разные значения в
зависимости от тока ТТ, к которому
отнесен Кcх(m) а следовательно, и
Ic.з.(m)
 Током
возврата защиты Iв.з.
называется максимальный ток в
фазах линии, при котором защита
возвращается в исходное
состояние.
 Током
возврата реле Iв.р.
называется максимальный ток в
реле, при котором оно
возвращается в исходное
состояние.
 Коэффициентом возврата реле
Кв. называется отношение тока
возврата к току срабатывания
К в  I в . р I с. р  I в . з I c. з .
(3)
Для максимальных реле Кв< 1 за счет ряда
факторов, рассмотренных ниже.
Для предотвращения отключений при
отсутствии повреждений (обеспечения
селективности несрабатывания без к. з.)
ток Iс.з. должен быть больше тока нагрузки
защищаемого элемента.
 Однако при этом еще не будет обеспечена
селективность несрабатывания при
внешних к. з.
 При к. з. на одном из участков сети,
например БВ, в точке К ток к. з. Iк.з.
проходит от источника питания через
защиты 2' и 3' (рис. 1).

 Если
этот ток больше их токов
срабатывания Iс.з., могли бы
сработать обе защиты и отключать
выключатели.
 Однако по условию селективности
отключить свой выключатель
должна только одна из защит (2'),
включенная на повредившейся
линии. Селективность
несрабатывания при внешних к. з.
достигается двумя принципиально
различными способами
 Первый
из них используется для
последних (третьих) ступеней защит
со ступенчатыми характеристиками
(рис. 5, б) и защит с зависимыми
характеристиками. По этому способу
выдержки времени выбираются тем
большими, чем ближе защита
расположена к источнику питания.
Рис. 5. Характеристики выдержек времени токовых защит
со ступенчатой выдержкой времени в радиальной сети с
односторонним питанием.
а - схема сети; б - характеристики выдержек времени; в зависимость тока к. з. от места повреждения
 Второй
способ основывается на
том, что ток к. з. Iк.з. в защите
(рис. 5, в) уменьшается по мере
удаления точки к. з. от источника
питания, а следовательно, и от
места ее включения. Его
используют при выполнении
первой и второй ступеней защит со
ступенчатыми характеристиками,
первой ступени защит с
комбинированными
характеристиками.

Выбирая ток срабатывания первой
ступени защиты (например, 3) I сI. з .3
больше максимального тока в
защите при повреждении на
смежном участке, можно выполнить
ее работающей без выдержки
времени. При этом первая ступень
не срабатывает при к. з. на
предыдущем участке и защищает
часть (начало участка) ℓ', при к.з.
на котором
Iк.з. > Ic.з.3I
 При
выборе токов срабатывания и
выдержек времени второй ступени
используются оба указанных
способа.
Рис. 6. Основные виды характеристик выдержек времени
максимальных токовых защит.
1 - независимая; 2 - ограниченно-зависимая.
 Первые
и вторые ступени,
принимая во внимание способ
выбора их токов срабатывания,
часто называют токовыми
отсечками
 Характеристики выдержек времени
максимальных токовых защит
могут выражаться не только в виде
зависимостей t = f (ℓ), но также в
функции от тока Iз в защите: t = f"
(Iз) (рис. 6). Последнее выражение
соответствует построению реле, а
также учитывает, что Iз = f (ℓ).
 При
этом защита с независимой
характеристикой будет при Iз > Iс.р.
иметь t, не зависящее от Iз. Время
срабатывания t защиты с зависимой
характеристикой зависит от Iз. Часто
используется также вариант
последнего исполнения, имеющий
ограниченно-зависимую
характеристику, при которой время t
зависит от Iз при относительно
небольших кратностях Iз/Iс.з и мало
зависит при больших