Мтз трансформатора принцип действия

Служит для отключения трансформатора от источника питания в случае КЗ на выводах или внутри трансформатора, а также на сборных шинах или линиях со стороны потребителя.

В качестве основной максимальная токовая защита применяется лишь на трансформаторах малой мощности, так как по условиям селективности она имеет недопустимо большую выдержку времени. На трансформаторах, имеющих отдельную защиту от повреждений в самом трансформаторе и на его выводах максимальная токовая защита применяется в качестве дополнительной.

На понижающих трансформаторах применяется простая максимальная токовая защита. На повышающих она имеет недостаточную чувствительность к повреждениям на высшей стороне. Чувствительность максимальной токовой защиты повышают применением блокировки по напряжению или включением токового реле через фильтр токов нулевой последовательности.

Защита трансформаторов и автотрансформаторов от сверхтоков является резервной, предназначенной для отключения их от источника питания как при повреждениях самих трансформаторов (автотрансформаторов) и отказе основных защит, так и при повреждении смежного оборудования и отказах его защиты или выключателей. При отсутствии специальной защиты шин защита трансформаторов от сверхтоков осуществляет также защиту этих шин.

В качестве защиты от сверхтоков при междуфазных КЗ используется максимальная токовая защита, максимальная токовая защита с пуском по напряжению, максимальная направленная защита, максимальная токовая защита обратной последовательности. Защита устанавливается со стороны источника питания, а при наличии нескольких источников – со стороны главного источника.

Для защиты от сверхтоков при однофазном КЗ используется максимальная токовая защита и максимальная направленная защита нулевой последовательности. Защита устанавливается со стороны обмоток, соединенных по схеме звезды с заземленной нулевой точкой.

На рис.53 изображена схема максимальной токовой защиты двухобмоточного понижающего трансформатора.

Защита устанавливается только со стороны источника питания. Действует на отключение одного выключателя в случае одностороннего питания, и двух выключателей при двухстороннем питании. Наиболее широкое распространение получила схема включения пусковых органов в неполную звезду.

Ток срабатывания защиты выбирается по двум условиям:

1. Максимальная токовая защита не должна работать при перегрузках трансформатора.

2. Максимальная токовая защита не должна работать при самозапуске.

С учетом этих условий:

,

где – коэффициент отстройки, учитывающий погрешности расчета и работы реле, принимаемый равным=1,1ё1,2;– коэффициентом запуска;– максимальный рабочий ток нагрузки.

Рис. 53. МТЗ двухобмоточного трансформатора

Чувствительность защиты проверяется при КЗ в конце линий, отходящих от шин низшего напряжения:

.

Выдержка времени максимальной токовой защиты выбирается по условию селективности действия, на Dt больше выдержки времени присоединений, питающихся от шин низшего напряжения.

На рис.54 изображена схема максимальной токовой защиты трехобмоточного трансформатора.

В этом случае максимальная токовая защита должна:

1. При повреждении внутри трансформатора отключить его со всех сторон, откуда возможна подпитка места КЗ;

2. При внешнем КЗ селективно отключить лишь ту сторону, на которой произошло повреждение.

При одностороннем питании устанавливается два комплекта максимальных токовых защит. Один комплект со стороны обмотки низшего напряжения действует на отключение выключателей этой обмотки. Другой комплект со стороны обмотки высшего напряжения действует с двумя выдержками времени, с меньшей – на отключение выключателей обмотки среднего напряжения и с большей на выключение всех выключателей трансформатора (рис.54).

Рис. 54. МТЗ трехобмоточного трансформатора

В целях упрощения допускается не устанавливать защиты на одной из питаемых сторон, например среднего напряжения, при этом со стороны питания защита имеет две выдержки времени: с меньшей из них она действует на отключение той стороны, где защиты отсутствуют, а с большей – на выходное реле.

На трехобмоточных трансформаторах с двух- или трехсторонним питанием для обеспечения селективности действия максимальная токовая защита дополняется органами направления мощности.

На неответственных трансформаторах, имеющих АПВ и АВР допускается, применять ненаправленную максимальную токовую защиту. Неселективное действие защиты в этом случае исправляет действие автоматики.

На повышающих трансформаторах простая максимальная токовая защита не удовлетворяет по чувствительности, поэтому применяется максимальная токовая защита с пуском по напряжению.

Защита устанавливается на ту сторону трансформатора, откуда подается питание. Наличие реле напряжение позволяет выбрать ток срабатывания защиты без учета тока перегрузки

,

где – номинальный ток трансформатора.

Блокировка по напряжению может быть выполнена или на базе двух реле минимального напряжения, включенных на междуфазные напряжения

(рис.55а), или (для трансформаторов мощностью 16 МВЧА и более) на базе одного реле минимального напряжения, включенного на выход фильтра напряжения обратной последовательности (рис.55б).

Рис. 55. Схемы МТЗ с пуском по напряжению

Напряжение срабатывания принимается равным:

,

где – коэффициент надежности, равен 1,1 ;– минимальное рабочее напряжение;.

Напряжение срабатывания реле минимального напряжения, включенного на выход фильтра напряжения обратной последовательности:

.

При недостаточной чувствительности максимальной токовой защиты с блокировкой минимального напряжения применяют максимальную токовую защиту обратной последовательности.

Защита имеет пусковой орган – токовое реле, включенный через фильтр нулевой последовательности. Защита приходит в действие при протекании через трансформатор токов обратной последовательности, вызванных несимметричными внешними КЗ или внутри трансформатора.

Ток срабатывания защиты выбирается по условиям: отстройки от токов небаланса фильтра токов обратной последовательности в режиме максимальной нагрузки и согласованию по чувствительности с защитами присоединений со стороны высшего напряжения.

Рис.56. Схема МТЗ обратной последовательности

Практика показала, что эти условия выполняются при . Однако защита обратной последовательности не действует при симметричных КЗ. Поэтому она дополняется приставкой, реагирующей на симметричные КЗ. Приставка представляет собой максимальную токовую защиту с пуском минимального напряжения в однофазном исполнении (рис.56).

Ответ:При возникновении короткого замыкания в электрической системе в большинстве случаев возрастает ток до величины, значительно превосходящей максимальный рабочий ток. Защита, реагирующая на это возрастание, называется токовой. Токовые защиты являются наиболее простыми и дешевыми. Поэтому они широко применяются в сетях до 35 кВ включительно.

Комплекты токовых защит устанавливаются со стороны питания линии для отключения выключателей 1, 2, 3. При повреждении на одном из участков сети ток повреждения проходит через все реле. Если ток короткого замыканиябольше тока срабатывания защит, эти защиты придут в действие. Однако, по условию селективности, сработать и отключить выключатель должна только одна максимальная токовая защита – ближайшая к месту повреждения.

Такое действие защиты может быть достигнуто двумя способами. Первый основан на том, что ток повреждения уменьшается при удалении от места повреждения. Выбирается ток срабатывания защиты больше максимального значения тока на данном участке при повреждении на следующем, более удаленным от источника питания. Второй способ – создание у защит выдержек времени срабатывания тем больших, чем ближе защита расположена к источнику питания.

В момент времени t1 происходит короткое замыкание. В момент времени t2 срабатывает максимальная токовая защита (МТЗ) и отключает выключатель. Двигатели при коротком замыкании в результате снижения напряжения затормозились и ток их при восстановлении напряжения увеличился. Поэтому вводится коэффициент kз – коэффициент самозапуска двигателей. Также вводится коэффициент надежности kн для учета различного рода погрешностей – трансформаторов тока и др. После отключения внешнего короткого замыкания максимальная токоваязащита должна вернуться в исходное состояние. Ток возврата определяется по следующему выражению:

Значения токов срабатывания и возврата должны быть близки. Вводится коэффициент возврата:

С учетом коэффициента возврата ток срабатывания определяется следующим образом:

У «идеальных» реле коэффициент возврата равен 1. Реальные реле защиты имеют коэффициент возврата меньший 1 за счет трения в подвижных частях и др. Чем выше коэффициент возврата, тем меньший ток срабатывания можно выбрать при данной нагрузке, следовательно, тем чувствительнее максимальная токовая защита.

Выдержки времени защит выбираются таким образом, чтобы каждая последующая по направлению к источнику питания защита имела время срабатывания большее, чем максимальная выдержка времени предыдущей на величину ступени селективности.

Ступень селективности зависит от погрешностей измерительных органов защит и разброса времени срабатывания выключателей.

Существуют несколько типов характеристик срабатывания токовых защит – независимые и зависимые. Зависимые характеристики срабатывания удобно согласовывать с защитными характеристиками предохранителей и характеристиками нагрева защищаемых присоединений, например электродвигателей. Наиболее часто используются зависимые характеристики по стандарту МЭК:

где A,n – коэффициенты, k – кратность тока k = Iраб/Icp.

Схемы МТЗ с независимыми выдержками времени, выполненными по схемам полной и неполной звезды, область применения, принцип действия.

Ответ:

Неполная звезда.

На рис. 5, а, в приведена схема двухступенчатой токовой защиты, состоящей из максимальной токовой защиты с двумя или тремя реле тока и токовой отсечки с двумя реле тока. Два трансформатора тока ТТЛ и ТТС включены в фазы А и С. Их вторичные обмотки соединены по схеме неполной звезды. Измерительные органы защиты — максималь­ные реле тока мгновенного действия включены в фазные провода вто­ричных цепей ТТЛ и ТТС (реле РТ1, РТ4 и РТ2, РТ5) и вобратный провод схемы (реле РТЗ).

В нормальном режиме в реле РТ1 и РТ4 (рис. 5, а) проходит вто­ричный ток фазы А (I₂А), в реле РТ2, РТ5 — ток фазы С (/₂ с). а в реле РТЗ — геометрическая сумма этих токов: /_2в = I_2A + l_2c(рис. 5, б).

При угловом сдвиге между векторами фазных токов в стандартной трехфазной сети, равном 120°, значение тока фазы В равно значению токов в фазах А и С. В схеме неполной звезды (рис. 5, а) этот ток про­ходит в обратном проводе, куда включено реле РТЗ. Таким образом, коэффициент схемы здесь

Рис. 5, Принципиальная схема двухступенчатой токовой защиты на постоянном оперативном токе для сетей 3—35 кВ (схема "неполная звезда") : а — цепи пере­менного тока; б — векторная диаграмма вторичных токов /2,’ в — цепи постоян-

ного оперативного тока

РТ1—РТЗ — максимальные реле тока максимальной токовой зашиты; РТ4, РТ5 — реле токовой отсечки; РВ , РП , PC— реле времени, промежуточное, сигналь­ные (указательные) ; ТТЛ, ТТС — измерительные трансформаторы тока вфазах А и С; В — выключатель защищаемой линии электропередачи (или трансформатора)

При трехфазном КЗ (рис. 4, а) вторичные равные между собой токи КЗ фаз А, В и С (/ (3) _{2 к} ) проходят по всем реле РТ1—РТ5 (рис. 5, а) .

При двухфазных КЗ между фазами А и В или В и С вторичные токи КЗ проходят соответственно через реле РТ1, РТ4 или РТ2, РТ5, а также в обоих случаях — через реле РТЗ. Эти токи могут быть опре­делены по выражению

где / (3) _{2 к} — ток при трехфазном КЗ; n_т — коэффициент трансформации трансформаторов тока; 0,865 — коэффициент, показывающий, что значение тока при двухфазном КЗ меньше, чем при трехфазном.

При двухфазном КЗ между фазами А и С такие же токи проходят через реле РТ1, РТ2, РТ4, РТ5, но в реле РТЗ (в обратном проводе) значение тока близко к нулю. Однако это не может привести к отказу срабатывания защиты, так как контакты реле РТ1—РТЗ включены параллельно (рис. 5, в), иначе говоря — по логической схеме ИЛИ. Для срабатывания защиты или отсечки достаточно замыкания кон­тактов одного из реле РТ1, РТ2 или РТЗ и соответственно РТ4 или РТ5.

При однофазном КЗ на землю фаз А или С (рис. 4, в) , на которых установлены трансформаторы тока, максимальная токовая защита (реле РТ1, РТ2) и токовая отсечка (РТ4, РТ5) принципиально могут работать. Но при однофазном КЗ фазы В, где нет трансформатора тока (рис. 5, а) , защита по схеме неполной звезды действовать не может. Поэтому в сетях с большими токами замыкания на землю эта схема не применяется.

При двойных замыканиях на землю разных фаз в двух точках сети (рис. 4, г) защита по схеме неполной звезды принципиально может срабатывать, причем в большинстве случаев при таких повреждениях отключается только одна из поврежденных линий. Например, отклю­чается Л1 (рис. 4, г) , на которой произошло замыкание на землю фа­зы А,где есть трансформатор тока, и не отключается линия Л2, на кото­рой произошло замыкание на землю фазы В, где нет трансформатора тока и поэтому ее защита не действует. Для сетей 3—35 кВ с малыми токами замыкания на землю такое свойство схемы неполной звезды считается положительным, поскольку здесь допускается длительная работа линии с однофазным замыканием на землю. Если в этих сетях выполнить защиту по схеме полной звезды, т. е. с трансформаторами тока во всех трех фазах, то при двойных замыканиях на землю могли бы отключаться обе поврежденные линии (при одинаковых уставках по времени их защит) . Это приводило бы к отключению боль­шего числа потребителей. Для уменьшения количества отключений линий при таких видах повреждений принято устанавливать трансформа­торы тока на одноименных фазах, обычно А и С, на всех элементах электрически связанной сети.

Важная роль реле РТЗ, включенного в обратный провод двухфаз­ной схемы защиты (рис. 5, а), выявляется при рассмотрении двухфаз­ных КЗ за трансформатором со схемой соединения обмоток звезда — треугольник

(рис. 4, д). Токи КЗ при повреждении на стороне низшего напряжения НН трансформируются на сторону высшего напряжения ВН таким образом, что в одной из фаз на стороне ВН значение тока КЗ будет в два раза выше, чем в двух других, и численно равно току трех­фазного КЗ в этом же месте (табл. 1). При выполнении максимальной токовой защиты с тремя реле РТ1—РТЗ при всех сочетаниях двухфазных КЗ на стороне НН в одном из этих реле будет проходить такой же ток, как и при трехфазном КЗ (табл. 1). Иначе говоря, коэффициенты чув­ствительности, определяемые по выражению (2) при этих видах КЗ, будут:

К (2) чув= К (3) чув Но при отсутствии реле РТЗ в обратном проводе при одном из видов двухфазного КЗ за трансформатором со схемой соединения обмоток

звезда – треугольник-11, так же как и за транс­форматором со схемой треугольник — звезда-11, в реле РТ1 и РТ2 прой­дет ток, равный лишь половине тока трехфазного КЗ. Для такой схемы * К (2) чув= К (3) чув и это является ее существенным недостатком. Поэтому максимальная токовая защита должна выполняться трехрелейной не только на трансформаторах с указанными схемами соединения обмо­ток, но и на линиях, питающих такие трансформаторы.

Несколько иначе решается вопрос о необходимости трехрелейного выполнения максимальной токовой защиты трансформаторов со схемой соединения обмоток звезда — звезда с выведенной нейтралью на сто­роне НН (рис. 4, е). Здесь установка третьего реле РТЗ в два раза повы­шает чувствительность максимальной токовой защиты к однофазным КЗ на стороне НН (напряжением, как правило, 0,4—0,23 кВ) по срав­нению с чувствительностью двухрелейной схемы защиты. Действительно, при КЗ на землю любой из фаз на стороне НН в одной из фаз на стороне ВН будет проходить ток, в два раза больший, чем в двух других. Трех-релейная схема защиты реагирует именно на это значение тока, по кото­рому вычисляется ее коэффициент чувствительности К (1) чув. Для двух­релейной схемы значение этого коэффициента оказывается в два раза меньше. Однако при однофазных КЗ за рассматриваемыми трансформа­торами численное значение токов КЗ на стороне ВН часто настолько мало, что и установка третьего реле не обеспечивает достаточную чув­ствительность максимальной токовой защиты к этим видам КЗ. В таких случаях максимальную токовую защиту на стороне ВН выполняют двухрелейной (без реле РТЗ, рис. 5, а), но на стороне НН устанавливают специальную токовую защиту нулевой последовательности, предназна­ченную для защиты стороны НН от однофазных КЗ на землю.

Токовая отсечка (рис. 5, а) в сетях напряжением 3—35 кВ выполня­ется с двумя реле (РТ4, РТ5), поскольку по принципу действия она не должна срабатывать при КЗ за трансформаторами, и установка третьего реле в обратном проводе не повысила бы ее чувствительность. Максимальная токовая защита с реле тока мгновенного действия (типа РТ-40, РСТ-13 и т. п.) обязательно имеет в своей схеме реле времени (РВ на рис. 5, в). В схемах на оперативном постоянном токе ис­пользуются электромеханические реле времени (с часовым механиз­мом) типа РВ-100 или ранее выпускавшиеся ЭВ-100, а в последние годы — электронные реле типов РВ-01, реже — ПРВ, ВЛ и некоторые другие (§ 5).

Рис. 6, Принципиальная схема максимальной токовой защиты с обратнозависимой времятоковой характеристикой на постоянном оперативном токе: а — цепи пере­менного тока; б — цепи постоянного оперативного тока; в — времятоковая харак­теристика t = f (I) реле типа РТ-80

В схеме токовой отсечки устанавливается промежуточное реле (РП на рис. 5, в), имеющее более мощные контакты, чем у максималь­ных реле тока, для того, чтобы коммутировать большой ток электро­магнита отключения выключателя В. Кроме того, промежуточное реле создает небольшое замедление действия токовой отсечки, что часто оказывается необходимым для обеспечения ее селективной работы. Например, небольшая выдержка времени обеспечивает несрабатывание отсечки линии 10 кВ при КЗ в трансформаторе, подключенном к этой линии, до тех пор, пока не расплавятся вставки плавких предохрани­телей, защищающих этот трансформатор. Используются промежуточ­ные реле и без замедления типа РП-23 или новые РП-16, и с регули­руемым временем срабатывания серии РП-250 или новые РП-18 (§5).

Для сигнализации действия максимальной токовой защиты и то­ковой отсечки устанавливаются сигнальные реле РС1, РС2 (рис. 5, в). Раздельная сигнализация действия этих защит может помочь обслужи­вающему персоналу ориентировочно определить зону повреждения. Например, отключение трансформатора от токовой отсечки указывает на повреждение трансформатора со стороны ВН, где установлена от­сечка. Действие максимальной токовой защиты чаще всего происходит при КЗ за трансформатором (особенно при наличии специальных защит от внутренних повреждений — газовой, дифференциальной).

По схеме неполной звезды выполняются двухступенчатые токовые защиты не только с мгновенными реле максимального тока (рис. 5), но и с реле, имеющими обратнозависимую от тока характеристику, чаще всего с реле типа РТ-80 (рис. 6, а, б). В реле этого типа входит индукционный элемент, обеспечивающий обратнозависимую от тока времятоковую характеристику максимальной токовой защиты, и элек­тромагнитный элемент, выполняющий функции токовой отсечки мгновенного действия [7]. На рис. 6, в показана времятоковая характе­ристика реле РТ-80. Индукционный элемент срабатывает при токе /_с,₃, но при этом время действия защиты очень велико (несколько секунд). Чем ближе место КЗ и чем больше значение тока /_к, тем меньше время срабатывания защиты Г. При КЗ в зоне действия отсечки (рис. 1), когда значение тока /_к превышает ее ток срабатывания /_с., действует элек­тромагнитный элемент и защита срабатывает без выдержки времени на отключение выключателя В поврежденной линии.

Двухступенчатая максимальная токовая защита, использующая трансформаторы тока только в двух фазах (неполная звезда) может выполняться также комплектными устройствами типа ЯРЭ-2201 и ТЗВР. Измерительные органы этих защит реагируют не на фазные токи, как реле РТ1—РТ5 в схеме рис. 5, а на разность фазных токов [8]. Это несколько повышает чувствительность защиты к двухфазным КЗ, однако создает неудобства при согласовании чувствительности таких защит и защит, реагирующих на фазные токи, в том числе защит, вы­полненных с помощью плавких предохранителей. Защиты типа ЯРЭ-2201 и ТЗВР пока не нашли широкого применения.

Полная звезда.

В этой схеме трансформаторы тока устанавливаются во всех трех фазах защищаемого элемента (рис. 7). Измерительные органы (реле) максимальной токовой защиты включаются в каждую фазу (РТ1—РТЗ), а токовой отсечки — в любые две фазы (РТ4, РТ5), Поскольку в нор­мальном режиме в этих реле проходят фазные токи, равные вторичным токам соответствующих трансформаторов тока, для этой схемы, так же как и для предыдущей, неполной звезды, коэффициент схемы равен 1.

При трехфазном и всех видах двухфазных КЗ (рис. 4, а, б) вторич­ные токи КЗ проходят по всем трем или каким-либо двум измери­тельным реле, что обеспечивает надежную работу схемы. При всех видах однофазных и двухфазных КЗ на землю (рис. 4, в, г) также обеспечи­вается работа схемы максимальной токовой защиты с тремя реле РТ1— РТЗ.Токовая отсечка с двумя реле (РТ4, РТ5) принципиально не реаги­рует на однофазное КЗ той фазы, в которой отсутствует измерительныйорган, в данной схеме — фазы В (рис. 7).

Рис. 7. Цепи переменного тока двухступен­чатой максимальной токовой защиты и то­ковой защиты нулевой последовательности для сетей с глухозаземленной нейтралью напряжением 110 кВ и выше (схема «полная звезда).

Однако это не считается недо­статком, так как в сетях 110 кВ и выше, где в основном и применяется схема полной звезды, наряду с защитой от междуфазных КЗ обязательно устанавливается специальная ступенчатая токовая защита нулевой после­довательности от КЗ на землю (ТЗНП на рис. 7). Измерительные органы ТЗНП включены внулевой провод схемы полной звезды. В нор­мальном симметричном режиме ток в нулевом проводе практически отсутствует, поскольку геометрическая сумма трех фазных токов при угловом сдвиге между ними в 120°, равна нулю. При междуфазных КЗ (рис. 4, а, б) ток в нулевом проводе также близок к нулю. Но при КЗ на землю (рис. 4, в, г) здесь проходят большие токи, обеспечивающие срабатывание ТЗНП. Совместное применение защит от междуфазных КЗ и защит от КЗ на землю ("земляных") обеспечивает надежное отклю­чение всех видов КЗ в защищаемой сети 110 кВ и выше [1—3].

При двухфазных КЗ за стандартными двухобмоточными и трехобмоточными трансформаторами, у которых вторичные обмотки НН или СН соединены в треугольник (например, рис. 4, д), максимальная токовая защита, выполненная по схеме полной звезды с тремя реле (рис. 7), реагирует на больший из токов КЗ, равный по значению току трехфазного КЗ. Таким образом, чувствительность защиты при двух­фазных и трехфазных КЗ одинакова.

Однако область применения трехфазной трехрелейной максималь­ной токовой защиты (рис. 7) ограничена. Для защиты сетей 3—35 кВ она не применяется, поскольку в этих сетях устанавливаются, как правило, только по два трансформатора тока. Если бы устанавливались три трансформатора тока, то нецелесообразно выполнять трехрелейную максимальную токовую защиту, которая при двойных замыканиях на землю (рис. 4, г) могла бы вызывать отключение обеих поврежден­ных линий (см. выше). Что касается сетей напряжением 110 кВ и выше, то для защиты линий этих классов напряжения чаще всего вместо макси­мальной токовой защиты используется дистанционная защита [1–3, 8].

На трансформаторах 110 кВ и выше максимальная токовая защита по схеме полной звезды (рис. 7) также редко применяется по двум причинам. Одной из причин является то, что для включения измери­тельных реле максимальной токовой защиты понижающих трансфор­маторов чаще всего используют те же трансформаторы тока, что и для дифференциальной защиты, а их вторичные цепи, как правило, соеди­няются по схеме треугольника (см. далее). Другой причиной является необходимость существенного увеличения тока срабатывания макси­мальной токовой защиты, выполненной по этой схеме, для того чтобы обеспечить ее бездействие при однофазных КЗ на землю в питающей сети (рис. 8). При глухозаземленной нейтрали трансформатора, что всегда возможно в сетях этих классов напряжения, при внешнем однофазном КЗ через нейтраль трансформатора может проходить весьма большой ток, называемый утроенным током нулевой последовательности: З/_о. При этом по каждой фазе обмотки ВН, соединенной в звезду, проходит всего по одной трети тока 3/, однако численное значение токов в фазах и, следовательно, в измерительных органах защиты (реле РТ1—РТЗ) оказывается весьма большим, в несколько раз превышающим номинальный ток трансформатора. Для обеспечения несрабатывания защиты при таких внешних КЗ (отстройки) необходимо было бы сильно увеличить ток срабатывания защиты, что привело бы к нежелательному снижению ее чувствительности при КЗ за трансформатором.

Токовая отсечка (реле РТ4, РТ5 на рис. 7) применяется на линиях всех классов напряжения.

Логическая часть, исполнительные и сигнальные органы для схемы защиты рис. 7 используются те же, что и для схемы рис. 5.

В нормальном режиме по линии, в трансформаторе, двигателе течет рабочий ток, значение которого известно и определяется номинальными параметрами.

Однако, порой возникают аварийные, переходные ситуации, когда происходят перерывы питания, вследствие коротких замыканий, самозапуска, перегрузок. Значение тока повышается до величины, которая может привести к нарушению работоспособности электрической сети, выхода из строя электрооборудования.

Чтобы не происходило подобных аварий, необходимо на этапе проектирования предусмотреть методы защиты от переходных токов. Для этого служит релейная защита, а в частности защита от токов короткого замыкания – максимальная токовая защита. Эта защита также относится к токовым, как и токовая отсечка.

На линиях с односторонним питанием МТЗ устанавливается в начале линии со стороны источника питания. Так как сеть может состоять из нескольких линий, то на каждой из них ставят свой комплект защит. При повреждении на одном из участков линии сработает защита этого участка и отключит линию. Защиты других линий отстроены по времени, таким образом соблюдается селективность. Они отключатся, не успев сработать. Время срабатывания увеличивается в направлении от потребителя к системе.

На линиях с двухсторонним питанием защита МТЗ является дополнительной и достижение селективности одними лишь средствами выдержки времени является невозможным. Поэтому в таких сетях применяются направленные защиты.

Классификация МТЗ

Максимальные токовые защиты классифицируются на трехфазные и двухфазные (в зависимости от схемы исполнения), в зависимости от способа питания (с постоянным или переменным опертоком), защиты с зависимой и независимой характеристикой.

Принцип действия максимальной токовой защиты

При достижении током величины уставки подается сигнал на срабатывание реле времени с заданной выдержкой времени. Затем после реле времени сигнал идет на промежуточное реле, которое мгновенно отправляет ток в цепь отключения выключателя.

У зависимых защит выдержка времени задается уставкой на реле, у независимых – выдержка зависит от величины тока. Зависимые защиты проще отстраивать и согласовывать.

Схема защиты МТЗ

На рисунке выше приведена схема максимальной токовой защиты – токовые цепи и цепи управления.

Параметры и расчет максимальной токовой защиты

МТЗ не может совмещать в себе функцию защиты от перегрузки, так как действие МТЗ должно происходить по возможности быстрее, а защита от перегрузки должна действовать, не отключая допустимые кратковременные токи перегрузки или пусковые токи при самозапуске электродвигателей.

1. То есть первое условие выбора МТЗ – отстройка от максимального рабочего тока нагрузки
2. После срабатывания защиты реле должно вернуться в рабочее положения. Ток возврата должен быть больше максимального рабочего тока, с учетом самозапуска, после предотвращения нарушения снабжения
3. Ток срабатывания защиты равен коэффициенту запаса отнесенный к коэффициенту возврата и умноженный на коэффициент запуска и максимальный рабочий ток
4. Ток срабатывания реле зависит от коэффициента схемы (зависит от реле), тока срабатывания защиты отнесенных к коэффициенту трансформатора тока
5. Чувствительность защиты определяется отношением минимального тока короткого замыкания в конце зоны защиты к току срабатывания защиты
6. Ступень времени для согласования выдежек времени зависит от выдержки времени соседней защиты, погрешности замедления реле времени соседней защиты, времени отключения выключателя соседней защиты. Для защит с независимой выдержкой времени это время может быть 0,4-0,5с, для защит с зависимой – 0,6-1с

К достоинствам МТЗ относится их простота и наглядность, надежность, невысокая стоимость. К недостаткам можно отнести большие выдержки времени вблизи источников питания, хотя именно там токи короткого замыкания должны отключаться быстро.

Максимальная токовая защита является основной в сетях до 10кВ, однако, применение она нашла и в сетях выше 10кВ.