Методические указания по выбору характеристик и уставок защиты электрооборудования с использованием микропроцессорных терминалов серии (стр. 8 из 12)
tс.з =
= 
= 4 с.при I* = 1,5 (75 А) tс.з = 1,9 с
1,8 (90 А) ..........………………. 1,2 с
2,0 (100 А)..........……………… 0,9 с
2,5 (125 А)..........……………… 0,6 с
3,0 (150 А)..........……………… 0,5 с.
Из этих цифр видно, что использование этого типа характеристики несколько уменьшает время срабатывания защиты 2 при больших токах КЗ.
Кривая 2V построена на рис.1-12, в масштабе отличном от рис.1-12, б.
Далее для сравнения сделаем расчет "чрезвычайно" обратнозависимой времятоковой характеристики (EIT - extremely inverse time), для которой значения a=2, k =80. Коэффициент TMS определяется по выражению (1-9):
и для tс.з.2 = 0,7 c и I* = 120 / 50 = 2,4 TMS = 0,04, принимаем TMS = 0,05 по выражению (1-8):
tс.з =
= 
определяется несколько значений tс.з:
при I* = 1,3 (65 А) tс.з = 5,8 с
1,5 (75 А)..........……………….. 3,2 с
1,8 (90 А)..........……………….. 1,8 с
2,0 (100 А).........………………. 1,3 с
2,5 (125 А).........………………. 0,76 с
3,0 (150 А).........………………. 0,5 с
Экстремальная характеристика построена на рис.1-12, в (кривая EIT). Хорошо видно, что защита 2 с "чрезвычайно" обратнозависимой характеристикой обеспечивает значительно лучшую селективность защиты линии с предохранителем 1, чем с другими характеристиками ("стандартной" SIT и "очень зависимой" VIT). Однако, при повреждениях на линии, например, в диапазоне токов КЗ от 80 до 110 А при использовании чрезвычайно обратнозависимой характеристики защита линии будет действовать значительно медленнее, чем при использовании других характеристик. Поскольку вероятность КЗ на линиях значительно выше, чем вероятность междуфазных КЗ внутри бака трансформаторов использование чрезвычайно обратнозависимой характеристики в данном случае следует считать нецелесообразным. Тем более, что при КЗ на выводах трансформатора (в данном примере Iк = 150 A, рис.1-12, а) все рассмотренные характеристики идентичны: tс.з » 0,5 с. Кроме того, использование чрезвычайно обратнозависимой характеристики вместо "стандартной" может потребовать увеличение времени срабатывания вышестоящей защиты (которая на рис.1-12 не показана).
Построенная на этом же рис.1-12 RI-характеристика защиты 2 с тем же током срабатывания 50 А оказывается совершенно непригодной по условию согласования с времятоковой характеристикой 1 плавкого предохранителя типа ПКТ.
Случай 2, когда на предыдущей (нижестоящей) линии Л1 установлена защита с индукционным реле РТ-80 с обратнозависимой времятоковой характеристикой (рис.1-13) с известными уставками, а на последующей (вышестоящей) линии 2 надо выбрать обратнозависимую характеристику МТЗ реле SEPAM. Предположим, что ток срабатывания защиты 2 уже выбран по условиям (1-1), (1-2) и (1-4) и равен, например, 120 А (первичных).
Рис.1-13. Пример согласования характеристик реле SEPAM
и дискового индукционного реле РТ-80
Для защиты 2 вначале выбираем "стандартную" характеристику, выраженную формулой (1-12а), где a = 0,02, k = 0,14. Кратность тока I* определяется по отношению к току срабатывания (уставке) Iс.з = 120 А.
За расчетный ток через защиту 2 принимается сумма токов: максимальное значение тока при КЗ в начале предыдущей линии 1 (200 А) плюс ток нагрузки неповрежденных предыдущих линий (20 А). Таким образом:
= 
1,83.Время срабатывания защиты 1 при КЗ в начале защищаемой линии (Iк.макс=200 А и I*1 =
= 2,5) определяется по типовой характеристике реле РТ-80 равным tс.з.1 = =0,8 с (рис.1-13, б). Принимая Dt=0,3 с, получаем, что для реле SEPAM tс.з.2 = 0,8 + +0,3 = 1,1 с при I* = 1,83.Выбирается коэффициент TMS для "стандартной" характеристики защиты 2 по выражению (1-9):
TMS =
= 
= 0,1.Для построения “стандартной” времятоковой характеристики реле SEPAM защиты 2 рассчитываются значения tс.з.2 при нескольких произвольных значениях I* по формуле(1-10) при выбранном TMS = 0,1:
tс.з =
= 
.Результаты расчета следующие:
при: I* = 1,5(180 А) tс.з.2 = 1,7 с
1,7(200 А)..........………………. 1,3 с
2,0(240 А)..........………………. 1,0 с
2,5(300 А)..........………………. 0,75 с
3,0(360 А)..........………………. 0,6 с
"Стандартная" характеристика защиты 2 показана на рис.1-13.
Для сравнения построим на том же рисунке "очень зависимую" характеристику защиты 2V (very inverse), для которой a = 1, а k = 13,5. Выбираем значение коэффициента TMS по выражению (1-10):
TMS =
= 0,07.Далее рассчитываются точки этой кривой:
при I* = 1,5 (180 A) tс.з.2 = 1,9 с
1,7 (200 А)..........……………… 1,35 с
2,0 (240 А)..........……………… 0,9 с
2,5 (300 А)..........……………… 0,6 с
3,0 (360 А)..........……………… 0,47 с
Характеристика 2V обеспечивает несколько более быстрое отключение близких КЗ на защищаемой линии Л2. Однако это не будет иметь значения, если у защиты 2 ввести токовую отсечку (I>>). Выбор уставок для такого варианта будет подробно рассмотрен далее.
Также для сравнения построим на том же рис.1-13 кривую RI-характеристики защиты 2 по формуле (1-11). Кривая 2RI при малых значениях токов КЗ опасно сближается с кривой 1, что может вызвать неселективное действие вышестоящей защиты 2.
Необходимо обратить внимание на трансформаторы тока (ТТ) защиты 1 и рассчитать их погрешность при том же расчетном токе, при котором определялось время срабатывания защиты 1. В данном случае это ток при КЗ в начале предыдущей линии 1 (200 А на рис.1-13). Погрешность ТТ не должна превышать 10%. Увеличение погрешности ТТ вызывает уменьшение тока в реле и, как следствие, увеличение времени срабатывания зависимой защиты 1 и может привести к неселективному отключению линии Л2. Расчет погрешностей ТТ рассматривается в [6].
Случай 3 отличается от предыдущего случая 2 тем, что в реле РТ-80 защиты 1 введена в действие "отсечка" - электромагнитный элемент мгновенного действия (I>>) с током срабатывания, например, в 2 раза большим, чем ток срабатывания индукционного элемента:
Iс.о = 2 × Iс.з = 2 × 8 = 160 А (первичных).
Характеристика защиты 1 показана на рис.1-14, б.
Для выбора коэффициента TMS "стандартной" обратнозависимой времятоковой характеристики МТЗ защиты 2 определяется кратность тока
I* =
= 
= 1,5, где: Iс.з.2 = 120 А из предыдущего случая 2. 
Рис.1-14. Пример согласования характеристик цифрового реле SEPAM
с трёхступенчатой токовой защитой и реле РТ-80 с использованием "отсечки".
Затем определяем время срабатывания МТЗ защиты 2 по условию:
tс.з = tс.з.1 + Dt = 1,1 + 0,3 = 1,4 с,
где tс.з.1 - время срабатывания защиты 1 при токе КЗ, равном току срабатывания отсечки в реле РТ-80, т.е. 160 А (рис.1-14, б).
Коэффициент TMS определяется по выражению (1-9):
TMS =
= 0,08.Построение кривой 2 производится так же, как в предыдущем случае по следующим точкам (сплошная линия на рис.1-14, б):
I* = 1,3 (156 А) tс.з.2 = 2,1 с
1,5 (180 А) ..........……………... 1,4 с
1,7 (200 А) ..........……………... 1,05 с
2,0 (240 А) ..........……………... 0,8 с и т.д.
Для сравнения показана характеристика защиты 2 из предыдущего случая 2, которая расположена несколько выше (штрих-пунктирная кривая 2'). Снижение времени срабатывания последующей защиты 2 достигнуто в данном случае благодаря наличию отсечки с tс.о = 0 с у предыдущей защиты 1. Но ещё более значительное снижение времени срабатывания защиты 2 достигается тем, что в реле SEPAM имеется двух или трехступенчатая токовая защита.
Выбираем ток срабатывания для отсечки Iс.о защиты 2 по условию (1-2) согласования с отсечкой защиты 1:
Iс.о 2 = kн.с × (Iс.о 1 + Iн) = 1,3 × (160 +20) = 234 А.
При выбранном токе срабатывания отсечка 2 оказывается недостаточно надёжно отстроенной от КЗ в начале предыдущей линии Л1: kн =
= 
= 1,17 (рис.1-14). Обычно считается достаточным kн ³ 1,2. Поэтому следует ввести небольшое замедление действия этой отсечки, выбрав по выражению (1-5):tс.о.2 = tс.о.1 + Dt = 0 + (0,2 ¸ 0,3) = (0,2 ¸ 0,3) с.
Это будет правильным решением, если в реле SEPAM имеется ещё одна отсечка, для которой следует выбрать ток срабатывания по условию отстройки от максимального тока КЗ на Л1.
Iс.о.2 ³ kн × Iк макс = (1,2 ¸ 1,3) × 200 = 240 ¸ 260 А и тогда t = 0 с.
В том случае, когда в реле 2 имеется только двухступенчатая токовая защита 2, следует для второй ступени выбрать Iс.о.2 = 240 ¸ 260 А и t = 0 с (штриховая линия 2" на рис.1-14). Из рис.1-14, б видно, что трёхступенчатая токовая защита 2 значительно ускоряет отключение КЗ на линии Л2 в диапазоне токов от 234 А до (240 ¸ 260) А, по сравнению с двухступенчатой токовой защитой.