ТОКОВЫЕ ЗАЩИТЫ
Для защиты от междуфазных коротких замыканий широко применяют максимальные токовые защиты и токовые отсечки. Их используют также для защиты от однофазных замыканий на землю.
Максимальной токовой называют защиту, действующую в случаях, когда ток в защищаемой цепи превышает значение, равное максимальному рабочему току этой цепи. Эта защита является наиболее надежной, дешевой и простой по выполнению. Ее применяют для защиты кабельных и воздушных линий при одностороннем их питании, генераторов, трансформаторов, высоковольтных электродвигателей.
Максимальная токовая защита относится к защитам с выдержкой времени. Ее обычно выполняют с помощью электромагнитных реле максимального тока и реле времени.
На рис. 1 показана принципиальная однолинейная схема максимальной защиты, выполненной с помощью электромагнитного реле максимального тока РТ 1 и реле времени РВ 2. В нормальном режиме работы защищаемого звена контакты реле 1 и 2 разомкнуты. При увеличении тока в обмотке реле 1 до определенного значения Iс.з (ток срабатывания защиты), оно срабатывает и замыкает своими контактами цепь обмотки реле времени, которое приходит в действие и через заданную выдержку времени замыкает контактами цепь отключающей катушки 4 привода выключателя; выключатель отключается. В схеме предусмотрена оперативная цепь постоянного тока, заблокированная через блок-контакт 5 привода выключателя В. При отсутствии блок-контактов контакты реле 2 при размыкании отключили бы ток в отключающей катушке привода, вследствие чего они могли бы быть повреждены (из-за недостаточной мощности на размыкание).
Рис. 1. Принципиальная однолинейная схема (а) и характеристика (б) максимальной токовой защиты с независимой выдержкой времени.
Время действия защиты tз, зависит от времени срабатывания реле 2 и не зависит от силы тока короткого замыкания в обмотке токового реле 1, поэтому такую защиту называют защитой с независимой выдержкой времени.
Указательное реле РУ 3 является вспомогательным и служит для сигнализации срабатывания реле.
В радиальных сетях с односторонним питанием максимальную токовую защиту включают с питающей стороны каждой линии. При этом для обеспечения селективности отключения выдержку времени защиты подбирают по ступенчатому принципу, согласно которому у каждой последующей защиты, считая по направлению к источнику питания, выдержку времени принимают на ступень времени больше, чем у предыдущей защиты.
Рассмотрим пример защиты от однофазного короткого замыкания на землю кабельных линий в сети напряжением 6...10 кВ с заземленной нейтралью (рис. 2). Действие защиты основано на том, что в нормальном режиме суммарный поток, создаваемый трехфазной системой токов в жилах кабеля 1, равен нулю. При замыкании на землю одной из фаз кабеля 1 симметрия токов нарушается и возникает магнитный поток в магнитопроводе 2, который наведет ЭДС в обмотке 3 трансформатора тока Т3 и в цепи реле Т появится ток. Реле срабатывает и дает сигнал о наличии повреждения в данной кабельной линии.
Рис. 2. Защита от замыканий на землю в кабельных сетях: а – установка трансформаторов тока типа ТЗ; б – схема действия защиты.
Токовая отсечка может быть выполнена быстродействующей или с выдержкой времени. В отличие от максимальной токовой защиты отсечка (рис. 3) заранее ограничивается зоной действия. Это делается для соблюдения селективности (избирательности действия), которая обеспечивается путем выбора тока срабатывания отсечки, а не выдержки времени (при максимальной токовой защите).
Рис. 3. Принципиальная схема сети (а) и характеристики (б), поясняющие принципы действия токовой отсечки линии с односторонним питанием.
Известно, что ток короткого замыкания в линии определяется значением сопротивления от источника питания до места повреждения и уменьшается с удалением последнего (см. рис. 3, б, кривая 1). Наименьший ток короткого замыкания возникает при повреждении в конце линии (в точке К2), а наибольший — в ее начале (в точке К3). Токовое реле РТ отсечки отстраивают от тока короткого замыкания IК1 при повреждении в точке К1, расположенной в начале линии Л2. Ток короткого замыкания при повреждении в точке К1 численно равен току короткого замыкания при повреждении в точке К2. Для отстройки ток срабатывания токовой отсечки Iс.отс принимают больше IК2 в режиме наибольших токов короткого замыкания, т. е.: Iс.отс = Кн IК2, где Кн – коэффициент надежности, принимаемый равным 1,2...1.5.
При токе срабатывания Iс.отс токовая отсечка (см. рис. 3, б) действует только при коротком замыкании на участке Л1а линии и не действует при коротком замыкании на участке Л1б линии Л1 а также вне ее, т. е., например на сборных шинах Л2 или на линии Л2 (точка K1)
Следовательно, токовая отсечка защищает не всю, а только часть линии.
Для защиты участка Л2 на линии со стороны питания устанавливают дополнительную защиту, в качестве которой может быть выбрана, например, максимальная токовая защита с выдержкой времени. Токовую отсечку выполняют по схеме максимальной токовой защиты (см. рис. 3, а), но быстродействующую отсечку выполняют без реле времени.