чем обеспечивается селективность токовой отсечки
Токовая отсечка
Рассмотрение принципа действия токовой отсечки проведем для радиальной линии с односторонним питанием. Максимальный ток внешнего короткого замыкания в защищаемой линии АБ длиной l имеет место при металлическом коротком замыкании в начале следующей линии, у шин подстанции Б (точка К).
Для селективной работы токовой отсечки линии АБ ток срабатывания выбирается для трехфазного короткого замыкания следующим образом:
Особенность работы токовой отсечки: защищаемая зона, характеризующая чувствительность защиты, составляет только часть линии (I сз кз ). Согласно правил устройства электроустановок токовая отсечка считается эффективной, если зона действия в минимальном режиме не меньше 20 % длины линии. Обычно токовая защита устанавливается вместе с максимальной токовой защитой (МТЗ) с выдержкой времени на первых участках защищаемой линии.
Токовые отсечки также могут применяться для защиты линий с двусторонним питанием.
Токовые отсечки устанавливаются с обеих сторон линии АБ. Для их селективной работы должна выполняться отстройка от максимального тока внешнего замыкания.
Рассматриваются несколько случаев:
Как видно, образовалась зона нечувствительности, при коротком замыкании в которой ни одна из токовых отсечек не срабатывает. В минимальном режиме нагрузки зона нечувствительности возрастает.
Для отсечек, зона действия которых охватывает только часть линии, важна одинаковая чувствительность при различных видах коротких замыканий. Поэтому для защиты от многофазных замыканий в сетях с изолированной нейтралью обычно используется схема соединения ТТ в неполную звезду.
Область применения токовых отсечек : применяются как вспомогательные защиты для сокращения времен отключения повреждения. В некоторых случаях мгновенная токовая отсечка может служить основной защитой, например на радиальных линиях, питающих понижающие трансформаторы.
Преимущества токовой отсечки:
1. Селективность работы в сетях любой конфигурации с любым числом источников питания.
2. Быстрое отключение наиболее тяжелых для системы коротких замыканий, расположенных вблизи шин станций и подстанций.
Недостатки : Защищают только часть длины линии при металлических коротких замыканиях. При повреждении через переходное сопротивление зона действия токовой отсечки может снизиться до нуля.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Токовая отсечка, принцип обеспечения селективности.
Токовая отсечка, принцип обеспечения селективности.
Простейшая защита, действующая мгновенно без выдержки времени, называется токовой отсечкой
Токовой отсечкой называется МТЗ с ограниченной зоной действия, имеющей в большинстве случаев мгновенного действия.
В отличие от МТЗ селективность действия ТО достигается не выдержкой времени, а ограничением ее зоны действия. Для этого ток срабатывания ТО отстраивается не от тока нагрузки, а от тока К.З. при К.З. в конце защищаемой линии и в другой определенной точке, где ТО не должна действовать.
Принцип действия ТО основан на том, что величина К.З. убывает при удалении места К.З. от источника питания. При К.З. в начале ЛЭП у места установки защиты величина тока К.З. имеет наибольшее значение и по мере удаления места К.З. от источника питания постепенно уменьшается, так как увеличивается сопротивление до места К.З.
 |
Чтобы была селективность в точке К1 должна сработать ТО2 а ТО1 не должна запускаться.
ТО1 не должно реагировать на внешнее КЗ в начале линии L2 ток срабатывания этой защиты должен быть больше внешнего КЗ.
При такой настройке, из графика видно что ток КЗ будет превышать ток срабатывания защиты, с начала линии до некоторой точки (а), после нее ток КЗ будет меньше чем ток срабатывания защиты, тоесть если КЗ пройдет за етой точкой то защита не будет реагировать. Таким образом защита ТО1 защищает не всю линию. В конце каждой линии есть мертвая зона и защита КЗ на нее не распространяется.
Электрическая схема ТО на реле, принцип действия.
Полностью аналогичная схема МТЗ за исключением времени, так как ТО является защитой мгновенного действия.
При КЗ в защищаемой линии срабатывают реле тока КА1, КА2 (типа РТ-40) или одно из них (в зависимости от вида КЗ). Замыкающимися контактами КА1, КА2 оперативное напряжение постоянного тока (24, 110 или 220 В) подается к обмотке реле времени КТ (типа РВ-100), которое, после отсчета заданной уставки времени, замкнет свои контакты в цепи промежуточного реле KL (типа РП-23). Последнее замкнет контакт KL и подаст оперативное напряжение к электромагниту отключения YAT выключателя Q, вызывая его отключение.
Необходимость использования промежуточного реле KL обусловлена недостаточной коммутационной способностью контактов реле времени. Информация о прохождении команды «отключения» остается на указательном реле КН (типа РУ-21). Вспомогательный контакт привода выключателя SQ перед этим были замкнуты, так как выключатель Q был еще включен.
Вспомогательные контакты привода выключателя SQ, включенные в цепь электромагнита отключения YAT, выполняют две функции. Во-первых, отключают цепь электромагнита YAT (одновременно с отключением выключателя Q) раньше, чем ее разомкнули бы контакты промежуточного реле KL после возврата комплекта РЗ в исходное состояние. При этом предотвращается быстрый износ контактов реле KL в результате отключения значительного тока (2,5 – 10 А) потребляемого электромагнитом отключения YAT. Во-вторых, эти контакты защищают катушку отключения YAT от длительного протекания по ней тока (она рассчитана только на кратковременный режим работы), что возможно при отказе промежуточного реле KL, например, сваривании его контактов.
Совместное действие МТЗ и ТО.
Совместное действие токовой отсечки позволяет существенно уменьшить время отключения КЗ при большинстве повреждений что в большинстве случаев попадает в зону действия ТО. В отдельных случаях кргда КЗ попадает в мертвую зону ТО. То будет срабатывать соответствующая выдержка времени.
Назначение АПВ
Многолетний опыт эксплуатации воздушных линий электропередачи показал, что значительная часть (70 – 80%) коротких замыканий вызванных набросами проводящих предметов, падениями деревьев, попаданием животных, схлестыванием проводов и другими причинам, при достаточно быстром отключении линии самоустраняется. Возникающая в месте КЗ электрическая дуга быстро гаснет, не оказывая серьезных повреждений, препятствующих повторному включению линии под напряжение. Такие самоустраняющиеся повреждения называют неустойчивыми. Значительно реже на воздушных линиях возникают устойчивые повреждения из-за обрыва провода или грозозащитного троса, поломки или падения опоры, обрыва или пробоя гирлянды изолятора.
Поиск места повреждения путем обхода воздушной линии оперативным персоналом требует значительных временных и материальных затрат. Учитывая выше приведенную долю приходящуюся на неустойчивые повреждения, целесообразно попробовать подать на линию напряжение не проводя ее осмотра.
При подаче напряжения на линию с самоустранившимся повреждением (неустойчивым повреждением) линия может продолжать работать. При подаче напряжения на линию с устойчивым повреждением вновь возникает КЗ и линия снова отключается защитой.
Повторное включение линии под напряжение может осуществляться как оперативным персоналом вручную, так и специальным автоматическим устройством. В первом случае время повторного включения, а следовательно и перерыв в электроснабжении, может занять от нескольких минут (на подстанциях с постоянным дежурным персоналом) до часов (выездной бригадой).
Во втором случае, с применением специального автоматического устройства называемого автоматом повторного включения (АПВ), перерыв в электроснабжении уменьшается до нескольких секунд. Применение АПВ позволяет существенно повысить надежность электроснабжения и значительно уменьшить ущерб от аварийных отключений.
Согласно ПУЭ [12] устройствами АПВ должны оборудоваться воздушные и смешанные (кабельно-воздушные) линии всех типов напряжений выше 1000 В при наличии на них соответствующих коммутационных аппаратов.
1.2. Основные требования к устройству АПВ
Устройство АПВ должно отвечать следующим требованиям:
— находиться в состоянии постоянной готовности к действию и срабатывать во всех случаях аварийного отключения выключателя;
— устройство АПВ не должно приходить в действие при оперативном отключении выключателя обслуживающим персоналом;
— время действия АПВ должно быть минимально возможным с целью быстрой подачи напряжения потребителю;
— устройство АПВ должно автоматически возвращаться в исходное положение готовности к новому действию после включения выключателя в работу;
— схемы АПВ должны обеспечить определенное количество повторных включений (от одного до трех).
Выбор уставок времени АВР
Уставка срабатывания устройства АВР (элемент DT1).
где 
– минимальное время срабатывания защит, установленных выше по сети относительно питающего ввода, резервирование которого осуществляется, при КЗ на питающем кабеле. Такой защитой является дифференциальная защита ошиновки 6 кВ трехобмоточного трансформатора (Т-1, Т-2), срабатывающая при КЗ без выдержки времени;
— ступень селективности для МП устройств РЗ и А.
Уставка по времени элемента DT2, обеспечивающего однократность действия устройства АВР.
где 
— время включения вводного выключателя типа BB-TEL-10-31,5/1000У2, установленного на вводе в ЗРУ 6 кВ [15].
Требования нормативных документов к устройствам АЧР
Согласно ПУЭ [11] устройство автоматического ограничения снижения частоты должно исключить работу электросистемы при частотах ниже 45 Гц, время работы с частотой ниже 47 Гц не должно превышать 20 с, а с частотой ниже 48,5 Гц – 60 с.
ГОСТ по качеству электроэнергии [8] нормирует следующие отклонения частоты:
— нормально допустимые отклонения (в нормальном режимах работы)
— максимально допустимые отклонения (в послеаварийном режимах)
Принцип действия АЧР
Аварийное снижение частоты, вызванное внезапным значительным дефицитом активной мощности имеет быстротечный характер – несколько секунд. Поэтому парировать это снижение может только автоматика. Первоначально, автоматика задействует все резервы активной мощности в системе. Исправные генераторы системы берут на себя максимум нагрузки (с учетом допустимых кратковременных перегрузок).
Если после этих действий автоматики частота продолжает снижаться (что свидетельствует о не устраненном дефиците активной мощности) остается единственный способ уравнять величины генерируемой и потребляемой мощностей – отключить часть наименее ответственных электроприемников.
Такие отключения осуществляются специальными устройствами электроавтоматики – автоматами частотной разгрузки – АЧР.
Устройства АЧР, как правило, устанавливаются на подстанциях электросистемы, допускается их установка непосредственно у потребителей, но под контролем электросистемы [8].
ПУЭ [8] подразделяет устройства АЧР на две категории: АЧРI и АЧРII.
Первая категория – АЧРI предназначена для не допущения глубокого снижения частоты в первоначальный момент развития аварии. Эти устройства выполняются быстродействующими (с выдержками времени tАЧР ≤ 0,5 с) и уставками срабатывания по частоте от 47 – 48 Гц до 46 – 46,5 Гц. Для реализации АЧРI потребители отключаются небольшими группами, согласно очередности. Электроприемники первой очереди отключаются, например, при снижении частоты ниже 48 Гц. Если снижение частоты будет продолжаться отключаются электроприемники второй очереди с уставкой 47,5 Гц, далее – третьей, с уставкой 47 Гц. Минимальное отличие в уставках частоты ближайших очередей принимают равным 0,1 Гц. АЧРI оборудуется примерно 75 – 80% всей электрической нагрузки оснащаемой АЧР.
Вторая категория – АЧРII предназначена для восстановления частоты в случае если она длительно остается пониженной, образно говоря «зависает» на уровне около 48 Гц. Уставки по частоте АЧРII принимают одинаковыми и на 0,5 Гц выше верхней уставки АЧРI. В отличии от АЧРI в работу АЧРII вводятся значительные выдержки времени в диапазоне 15 – 90 с отличающиеся друг от друга на 5 с. Такие относительно большие выдержки необходимы для подключения резервов мощности, в частности, запуска гидрогенераторов. Устройствами АЧРII оснащается примерно 20 – 25 % всей электрической нагрузки оснащаемой АЧР.
21) Эл.схема устройства АЧР на электромеханических реле, работа схемы.
 |
На рис. 7.1 приведена схема устройства АЧР на постоянном оперативном токе с использованием электромеханических или электронных реле.
Основным элементом схемы является реле частоты KF (электромеханическое типа ИВЧ-3 индукционного принципа действия или электронное типа УРЧ-3М). Реле KF контролирует частоту первичной сети через измерительный трансформатор напряжения TV. При снижении частоты ниже уставки, реле KF замыкаетсвой контакт в цепи реле времени KT. Напряжение постоянного оперативного тока, вырабатываемое блоком питания UGV (например типа БПЗ-401), подается на обмотку реле времени KT (типа ЭВ-100 или ВЛ-68). Последнее, через заданную выдержку времени замкнет свой контакт KT в цепи обмоток указательного реле KH (типа РУ-21) и промежуточного реле KL (типа РП-23). Подробное описание названных реле приведено в лабораторной работе 1 и 2.
Промежуточное реле замыкает свои контакты KL1 и KL2, посылая команды отключения на приводы выключателей Q1 и Q2. Выключатели срабатывают, отключая присоединенные через них электроприемники. Замкнувшиеся контакты KL3 формируют команду на запрет АПВ. Срабатывание указательного реле KH сигнализирует обслуживающему персоналу о фактесрабатывания устройства АЧР.
Токовая отсечка, принцип обеспечения селективности.
Простейшая защита, действующая мгновенно без выдержки времени, называется токовой отсечкой
Токовой отсечкой называется МТЗ с ограниченной зоной действия, имеющей в большинстве случаев мгновенного действия.
В отличие от МТЗ селективность действия ТО достигается не выдержкой времени, а ограничением ее зоны действия. Для этого ток срабатывания ТО отстраивается не от тока нагрузки, а от тока К.З. при К.З. в конце защищаемой линии и в другой определенной точке, где ТО не должна действовать.
Принцип действия ТО основан на том, что величина К.З. убывает при удалении места К.З. от источника питания. При К.З. в начале ЛЭП у места установки защиты величина тока К.З. имеет наибольшее значение и по мере удаления места К.З. от источника питания постепенно уменьшается, так как увеличивается сопротивление до места К.З.
| |
Чтобы была селективность в точке К1 должна сработать ТО2 а ТО1 не должна запускаться.
ТО1 не должно реагировать на внешнее КЗ в начале линии L2 ток срабатывания этой защиты должен быть больше внешнего КЗ.
При такой настройке, из графика видно что ток КЗ будет превышать ток срабатывания защиты, с начала линии до некоторой точки (а), после нее ток КЗ будет меньше чем ток срабатывания защиты, тоесть если КЗ пройдет за етой точкой то защита не будет реагировать. Таким образом защита ТО1 защищает не всю линию. В конце каждой линии есть мертвая зона и защита КЗ на нее не распространяется.
Как обеспечить селективность автоматов одного номинала — описываем по пунктам
Здравствуйте, уважаемые читатели блога elektrobiz. ru! Сегодня поговорим о том, что такое селективность, для чего она нужна и как соблюсти это явление в электрической цепи в квартире, загородном доме, на даче.
Стоит начать с самого термина, чтобы максимально понять, что собой представляет данное свойство.
Что такое селективность:
Селективность — это специфическая особенность релейной защиты выявить повреждённый элемент проводки (замыкание, перегрузка) и отключить его близлежащими выключателями, не прекращая нормальную работу остальных зон электрической цепи. К примеру, при обычном коротком замыкании кондиционера, в первую очередь, отключается предохранитель питающий непосредственно кондиционер:
Основная и главная цель — безопасность. Кроме того упрощается поиск причины отключения, только представьте, что при замыкании в розетке у вас отключается весь подъезд. Попробуйте потом разобраться, что где как и почему
В каждый автоматический выключатель входит в 2 независимых друг от друга системы защиты:
Как работает селективная защита
Это понятие включает в себя несколько способов избирательного отключения.
Токовая селективность
В соответствии с законом Ома, сила тока одинакова на любом участке цепи. Соответственно, при наличии нескольких последовательно расположенных защитных автоматов, первым сработает тот, у которого ток отсечки наименьший. Если расположение линий параллельное, то на вводе мы получим максимальное значение тока (сумма величин каждой «ветви»). При одинаковом токе отсечки в каждом автомате, они отключатся одновременно по всей цепи. А если защитное устройство, расположенное к потребителю, имеет меньший ток срабатывания, отключится только оно.
Рассмотрим принцип работы на простом примере правильно организованного квартирного щитка.
Правильная селективность защиты изображена на иллюстрации:
Разбираем схему по секторам:
Информация: Ставить или не ставить УЗО в принципе, это решение каждого владельца помещения. Селективность защиты может быть решена и с обычными автоматами.
Так работает селективная защита, организованная по принципу разности токов срабатывания. Возвращаемся к началу раздела: при аварийной ситуации сила тока стремительно возрастает, и срабатывает автомат с минимальным током отсечки. До второй и третьей линий защиты проблема просто не доходит.
Однако, существуют условия, при которых сила сверхтока сразу будет достаточной для отключения автомата третьего уровня защиты:
Временная селективность
Если токовая карта селективности защит не может обеспечить избирательность аварийного отключения, применяется дополнительный порог срабатывания: по времени задержки механизма размыкания. Существуют так называемые «медленные» и «быстрые» автоматы. Возникает вопрос: для чего нужна защита с отложенным срабатыванием?
Разумеется, токовая защита в автомате также останется. Просто кроме порога срабатывания по току, определяется время задержки размыкания контактов. При грамотном использовании этих параметров, можно выстроить цепочку селективной защиты таким образом, чтобы первым срабатывал выключатель, расположенный ближе к проблемному потребителю (либо аварийному участку цепи). В этом случае вторая и третья ступени защиты остаются работоспособными, общее энергоснабжение объекта не прекращается.
При построении карты селективности в релейной защите, стратегия строится на постепенном повышении как порогов срабатывания по току, точному расчету времени задержек на каждом следующем автомате. Разница во времени между задержками последующих ступеней состоит из времени обнаружения сверхтока (короткое замыкание, превышение нагрузки) со стороны потребителя, а также из естественной инерции размыкающего устройства со стороны генерирующей установки.
Эти характеристики анализируются методом сравнения времятоковых параметрических кривых.
Если наложить графики друг на друга, можно определить иерархию расположения защитных автоматов в цепи.
Интересно, что нормальную селективную защиту можно обеспечить только с использованием временных характеристик (без распределения токовой отсечки). Расщепление по току может быть одинаковым у всех автоматов, а срабатывание расцепителей будет происходить в строгой иерархической последовательности: от потребителя к источнику электроэнергии.
При этом задержка срабатывания настраивается таким образом, что первый от потребителя (в аварийной ситуации — проблемной зоны) автомат должен сработать мгновенно. Следующий за ним, удерживает контакты замкнутыми, обеспечивая электропитанием остальную цепь.
Иллюстрация наглядно демонстрирует, как можно организовать разветвленное подключение на защитных автоматах с одинаковым током уставки. Безопасность организуется за счет ступенчатого отключения по времени и на разных уровнях.
Энергетическая селективность
Этот способ защиты нельзя рассматривать, как обособленный. Просто для его организации используются специально сконструированные автоматические выключатели.
При возникновении короткого замыкания, такие автоматы демонстрируют быстродействие, измеряемое единицами миллисекунд. Иерархия цепочки размыканий строится по обычному принципу: быстрые устройства от потребителя, медленные — ближе к энергоснабжению.
Расчет производится сначала теоретически, на основе паспортных данных выключателей, а затем производятся практические испытания. Только после этого система может считаться безопасной, и принимается на вооружение проектировщиками.
К этой категории можно отнести селективную защиту с помощью устройств защитного отключения. Для этих целей также используется специальное оборудование.
Что такое селективное УЗО, и чем оно отличается от обычного?
Любой пользователь этих автоматов знает, что при возникновении любого подозрения на опасность (с точки зрения УЗО), происходит моментальное отключение всей цепи. Многие электрики по этой причине отказываются монтировать устройства защитного отключения в селективные схемы. Это ставит под сомнение безопасность электрического подключения бытовой техники.
Поэтому производители разработали УЗО с большим временем срабатывания. Получается, что при традиционном подключении, традиционные автоматы срабатывают раньше, чем устройства защитного отключения.
На иллюстрации схема выглядит, как в обычном проекте, на самом деле это селективная защита с использованием УЗО.
Кроме того, отключение происходит только на том уровне, где возникла проблема. Мало того, что авария на одной линии не приводит к прекращению энергоснабжения целого объекта, упрощается поиск вышедшей из строя электроустановки.
Для информации, типы селективных УЗО
Для поддержания принципа временной селективности, выдержка интервала должна быть разной: для каждой задачи своя. Типовых классификаций две:
Зонная селективность
С технической точки зрения, это разновидность временной селективности. Принцип работы изменяется за счет технологического администрирования. Организуется своеобразный обмен данными между анализаторами тока на каждом автомате. В результате, при возникновении аварии по току в одной зоне, отключается только она. При этом, иерархия не обязательно выдерживается: сектор отключения может быть на любом уровне.
Есть две методики построения администрирования:
Какой бы способ селективной защиты вы не выбрали, все начинается с точного расчета.
При перегрузке:
Существует такое понятие как «номинальный ток автоматического выключателя».
Номинальный ток выбирается из разряда: 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 А (ампер).
При составлении проекта электроснабжения, например, нужно рассчитать ток через каждый автомат.
Устанавливать автоматические выключатели необходимо так, чтобы номинальные токи нарастали по значению в сторону источника питания.
Тогда селективность будет соблюдаться автоматически. Такое свойство называют естественной селективностью автомата в диапазонах токов перегрузки.
Правила составления карты селективности
Максимальное использование защитных свойств автоматических выключателей обеспечивается за счет составления специальной карты, отображающей селективность защиты электрической сети, с графическим обозначением всех возможных процессов. Она выполняется в виде схемы установленного образца, в которой указываются все токовые характеристики защитных устройств, включенных в конкретную электрическую сеть.
При составлении карты должны соблюдаться определенные правила:
На правильно составленной карте отображается полная картина об уставках автоматов, согласованных между собой. Это дает возможность сравнивать параметры защитных устройств и общую селективность защиты. Сама карта в первую очередь строится на основе осей времятоковых характеристик и их разновидностей. Как правило, в одной этой схеме отображаются параметры двух или трех автоматов. Горизонтальная ось абсцисс содержит токовые величины (в кВт), а на вертикальной оси ординат отмечается время (с).
Ускорить составление карты помогает специальная программа, которую можно легко найти в интернете. Иногда такие схемы отсутствуют в проектной документации на электрооборудование. Это может привести к нарушениям установленных норм и отключениям питания потребителей.
При коротком замыкании:
Автоматические выключатели так же имеют вторую систему защиты, это «быстродействующая защита от короткого замыкания».
Эти две величины независимы друг от друга, но лучше соблюдать селективность по двум параметрам единовременно. Оба параметра учитываются типом автоматического выключателя: А, В, С, D.
Буквы типа автомата необходимо устанавливать так же по порядку по направлению к источнику питания.
Чаще всего в быту применяются автоматы типа С и если в вашей электросети последовательно включено не более 2 (двух) автоматов, в достижении селективности не возникнет проблем. Если же у вас последовательно включено 3 (три) и более автоматических выключателя, лучше обратиться к специалисту, для принятия специальных мер.
Смотрите так же:
На этом мы подошли к концу пояснения понятия селективности автоматов. Все написанное касаемо диапазонов токов перегрузки, можно применять и к дифференциальным автоматическим выключателям, которые имеют еще два дополнительных вида защиты: по току утечки и току короткого замыкания. Об этом в другой раз.
Для закрепления знаний, предлагаю вам про соблюдение селективности в квартире:
Подъездный щиток:
В квартире:
Материал одинаково подойдет начинающим электрикам, и энергетическим отделам крупных предприятий. Разумеется, в домашних условиях нет необходимости усложнять схему: достаточно обеспечить селективность по току отсечки.