Методические указания по выбору характеристик и уставок защиты электрооборудования с использованием микропроцессорных терминалов серии (стр. 5 из 12)
где kн.с - коэффициент надежности согласования, значения которого зависят от типа токовых реле и принимаются в пределах от 1,1 при согласовании терминалов SEPAM с реле типа РТ-40, РСТ, SEPAM и SPAC до 1,3 ¸ 1,4 при согласовании SEPAM с реле прямого действия типа РТВ; kр - коэффициент токораспределения, который учитывается только при наличии нескольких источников питания, а при одном источнике питания равен 1;
- наибольшая из геометрических сумм токов срабатывания максимальных токовых защит параллельно работающих предыдущих элементов n (рис.1-8); при разнице между углами фазового сдвига напряжения и тока для всех предыдущих элементов n не более 50 градусов допустимо арифметическое сложение вместо геометрического; 
- геометрическая сумма максимальных значений рабочих токов всех предыдущих элементов (N), за исключением тех, с защитами которых производится согласование (n); при примерно однородной нагрузке практически допустимо арифметическое сложение вместо геометрического, что создает некоторый расчетный запас [5]. 
Рис.1-8. Схема электрической сети с параллельно работающими предыдущими элементами 3,4 и 5-7, поясняющая условие (1-2) согласования чувствительности максимальных токовых защит последующих и предыдущих элементов.
Например, для каждой из предыдущих линий 2-7 (рис.1-8) значения рабочего тока Iраб.макс = 100 А; ток срабатывания у защит 5-7 линий, работающих параллельно (n = 3), одинаков: Iс.з = 300 А. Тогда ток срабатывания максимальной токовой защиты последующей линии 1 по условию (1-2) при kн.с = 1,1 должен быть
Iс.з.1 ³ 1,1 × (3 × 300 + 3 × 100) ³ 1320 А.
Установив такой ток срабатывания защиты последующей линии 1, можно быть уверенным в том, что ее измерительные органы сработают лишь при таких значениях тока КЗ, при которых обеспечивается срабатывание защит предыдущих элементов. При этом учитывается возможность распределения тока КЗ по двум или трем параллельно работающим предыдущим линиям или трансформаторам. Параллельная работа более чем трех элементов осуществляется очень редко.
Правила устройства электроустановок в России [2] требуют выполнять согласование чувствительности защит во всех случаях, когда возможно действие защиты последующего элемента (линия 1 на рис.1-8) из-за отказа вследствие недостаточной чувствительности защиты предыдущего элемента. Надо отметить, что в распределительных сетях, где в основном и применяются максимальные токовые защиты, весьма вероятны отказы защит из-за недостаточной чувствительности при КЗ в зонах дальнего резервирования.
Например, при удаленных КЗ на линиях при отказе собственной защиты или выключателя (линия 8 на рис.1-8) или при этих же условиях при КЗ в трансформаторах, в электродвигателях, за реакторами и т.п., когда значения токов КЗ невелики и близки к токам срабатывания защит последующих элементов (линий 5-7 на рис.1-8). Защиты этих элементов находятся на грани срабатывания и могут отказать. В это же время по последующему элементу 1 проходит суммарный ток: ток КЗ и нагрузки, и его защита может сработать неселективно.
Наиболее тяжелыми условия согласования чувствительности максимальных токовых защит оказываются при параллельно работающих предыдущих элементах, при разнотипных времятоковых характеристиках согласуемых защит (в том числе и плавких предохранителей), а также при установке на предыдущих элементах дистанционных защит [6].
Из полученных по выражениям (1-1) и (1-2) значений токов срабатывания защиты выбирается наибольшее.
Цифровые реле SEPAM имеют плавную регулировку токов срабатывания (уставок). Многие электромеханические реле в России имеют ступенчатую регулировку тока срабатывания (РТВ, РТ-80).
Оценка эффективности защиты производится с помощью коэффициента чувствительности kчув, который показывает, насколько ток в реле защиты при разных видах КЗ превышает ток срабатывания Iс.р (уставку):
, (1-3)где Iр.мин - минимальное значение тока в реле при наименее благоприятных условиях, А. При определении значения этого тока необходимо учитывать вид и место КЗ, схему включения измерительных органов (реле) защиты, а также реально возможные минимальные режимы работы питающей энергосистемы, при которых токи КЗ имеют наименьшие значения.
Минимальные значения коэффициента чувствительности защит должны быть не менее чем требуется «Правилами» [2]. Например, для максимальной токовой защиты они должны быть не менее 1,5 при КЗ в основной зоне защиты и около 1,2 при КЗ в зонах дальнего резервирования, т.е. на предыдущих (нижестоящих) элементах.
Для выбора минимального значения тока в реле рассматриваются все виды КЗ. Например, для двухфазной схемы максимальной токовой защиты при КЗ на защищаемых линиях минимальное значение тока в реле следует рассчитывать при двухфазных КЗ. При тех же видах КЗ за трансформаторами со схемами соединения обмоток Y/D-11 или D/Y важно учесть схему защиты: для двухрелейной схемы расчетное значение Iр.мин = 0,5 × I2к(3), а для трехрелейной Iр.мин = I2к(3) и, следовательно, чувствительность защиты повышается в 2 раза и получается одинаковой при трехфазном и всех видах двухфазных КЗ. Здесь надо отметить, что чувствительность защиты оценивается по наибольшему из вторичных токов, проходящих в измерительных реле защиты, хотя бы и в одном из трех реле, поскольку все реле самостоятельно действуют на логическую часть защиты. Цифровые реле SEPAM можно подобрать с модулями МТЗ 2I> или 3I> в зависимости от требований чувствительности при КЗ за трансформаторами.
Для токовых защит линий напряжением 6 - 110 кВ с включением токовых реле на фазные токи (схемы полной и неполной звезды) расчет коэффициента чувствительности может производиться по первичным значениям токов КЗ и срабатывания защиты:
, (1-4)Для оценки чувствительности токовых защит силовых трансформаторов лучше пользоваться выражением (1-3).
Увеличение чувствительности МТЗ может быть достигнуто несколькими способами, в том числе:
- уменьшением тока срабатывания, выбранного по условиям (1-1) и (1-2), путём использования цифровых реле SEPAM со значениями kв = 0,935 ± 5 % и kн = 1,1, а также путём снижения тока самозапуска с помощью предварительного отключения части электродвигателей;
- увеличением тока Iк мин путём уменьшения длины защищаемой основной зоны с помощью установки автоматических секционирующих выключателей с МТЗ;
- допущением неселективных срабатываний МТЗ линий при малых значениях тока при маловероятных КЗ внутри трансформаторов, подключенных к этой линии через плавкие предохранители типа ПКТ напряжением 6 или 10 кВ.
В некоторых случаях «Правила устройства электроустановок» допускают невыполнение дальнего резервирования, например, при КЗ за трансформаторами, на реактированных линиях, линиях 110 кВ и выше при наличии ближнего резервирования, а также при КЗ в конце длинного смежного (предыдущего) участка линии 6-35 кВ [1].
Выбор времени срабатывания и типа времятоковой характеристики МТЗ.
Выдержка времени максимальных токовых защит вводится для замедления действия защиты с целью обеспечения селективности действия защиты последующего элемента по отношению к защитам предыдущих элементов. Для этого выдержка времени (или время срабатывания) защиты последующей линии Л2 (рис.1-7) выбирается большей, чем у защит предыдущих элементов, например, линии Л1:
tс.з.посл = tс.з.пред + Dt . (1-5)
При этом обеспечивается селективное (избирательное) отключение в первую очередь ближайшего к месту КЗ выключателя. Тем самым предотвращаются дополнительные излишние отключения неповрежденных элементов.
Величина Dt - ступень селективности или ступень времени (time interval). Её значение выбирается в зависимости от точности работы защитных устройств и времени отключения выключателей.
Значение Dt для защит SEPAM с независимой характеристикой определяется, главным образом, точностью отработки ступени селективности предыдущей защитой.
Ступень селективности защиты для терминалов SEPAM по времени выбирается из выражения:
Dt = tоткл + tвозвр + tпогр1 + tпогр2 + tзап , (1-6)
где: tоткл – время действия (отключения) выключателя (при отсутствии паспортных данных принимают tоткл=0,06 с); tвозвр – время возврата защиты. Для реле SEPAM tвозвр =0,05 с; tпогр1 – погрешность срабатывания по времени для предыдущей защиты, tпогр2 – погрешность срабатывания по времени для последующей защиты; tзап – время запаса надежности срабатывания реле (tзап=0,1 с). Погрешность срабатывания цифровых реле серии SEPAM по времени не превышает 2 % от значения уставки, но не больше значения 25 мс. С учетом вышеизложенного ступень селективности по времени для терминалов SEPAM составляет 0,3 с.
При использовании в предыдущих защитах реле РВ и ЭВ – 110 и 120 (пределы измерений 1,3 и 3,5 с) принимается среднее значение Dt=0,4 с. Если предыдущая защита выполнена без реле времени (токовая отсечка), то допускается, при необходимости, принимать ступень селективности Dt=0,3 с. Если предыдущая защита выполнена с применением реле времени РВ или ЭВ-120, то ступень селективности Dt=0,5 с.
При согласовании терминалов SEPAM с полупроводниковыми (статическими) реле временная ступень селективности определяется из паспортных данных на эти реле. Опыт работы с полупроводниковыми органами выдержки времени (например: РВ-01, ЯРЭ) показывает на возможность применения Dt=0,3-0,4 с.