ЭлектрО

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 I_с.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 t_з, 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 I_К1 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 I_с.отс принимают больше I_К2 в режиме наи­больших токов короткого замыкания, т. е.: I_с.отс = К_н I_К2, где К_н – коэффициент   надежности,   принимаемый   равным 1,2...1.5.

При токе срабатывания I_с.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.