Содержание материала

Глава пятая
ТОКОВАЯ ОТСЕЧКА ОТ МЕЖДУФАЗНЫХ К. 3.

1. Принцип действия и область применения

Токовой отсечкой называется быстродействующая максимальная токовая защита с ограниченной зоной действия. Применительно к понижающим трансформаторам в зону действия отсечки входит только часть обмотки трансформатора со стороны ВН, где включены реле отсечки (рис. 5-1). При к.з. за трансформатором (точка К\) отсечка ни в коем случае не должна
приходить в действие. Это условие обеспечивается тем, что ток срабатывания отсечки выбирается большим, чем максимальный ток к. з. в точке К\. Благодаря этому токовая отсечка трансформатора не может сработать и при к. з. на отходящих линиях НН (точка /Сг) и, следовательно, может быть выполнена без выдержки времени.

Рис. 5-1. Первичная схема, поясняющая зоны срабатывания и несрабатывания токовой отсечки (Г) понижающего трансформатора
Токовая отсечка относится к группе защит с абсолютной селективностью [2]. Достоинством ее является быстродействие при отключении к. з. на выводах и в части обмотки ВН трансформатора (точка Кг) у т. е. там, где токи к. з. имеют наибольшие значения, поскольку они не ограничиваются сопротивлением самого трансформатора. Следует иметь в виду, что выполнение токовой отсечки на трансформаторе ускоряет отключение к. з. не только в защищаемом трансформаторе, а и на питающих линиях, поскольку максимальные токовые (или дистанционные) защиты этих линий по условиям селективности с отсечками трансформаторов могут иметь минимальные выдержки времени при срабатывании, а именно 0,4 с [5, 14]. Достоинством токовой отсечки является также простота выполнения (§ 5-2). Недостаток токовой отсечки в том, что она не защищает трансформатор при к. з. на выводах НН и в части обмотки, а также не способна резервировать к. з. на отходящих линиях НН.
В соответствии с Правилами [1] токовой отсечкой должны оборудоваться все понижающие трансформаторы с высшим напряжением 3 кВ и выше, мощностью до 6,3 MB-А, если отсечка имеет достаточную чувствительность. Чувствительность определяется расчетом при выборе тока срабатывания отсечки.

5-2. Схемы выполнения и расчет тока срабатывания

Из рассмотрения принципа действия токовой отсечки видно, что селективность (избирательность) ее работы обеспечивается только выбором тока срабатывания по условию
(5-1)
где /к3)Макс. вн—максимальное значение тока трехфазного к. з. за трансформатором, т. е. вне зоны действия отсечки, приведенного к стороне ВН, где установлена отсечка A; kH — коэффициент надежности, значения которого зависят от типа применяемых токовых реле: 1,3—1,4 —для реле типа РТ-40 и примерно 1,6 — для реле РТ-80 (ИТ-80) и РТМ [5].
Ток /к. макс. вн определяется при максимальном режиме питающей системы (когда сопротивление системы имеет минимально возможное значение), а для трансформаторов РПН дополнительно следует принимать и минимально возможное значение сопротивления защищаемого трансформатора при крайнем положении его регулятора напряжения (§ 2-5).
Ток срабатывания токовых реле отсечки (уставка) определяется по выражению, общему для всех вторичных токовых реле, т. е. реле, включенных через трансформаторы тока:
(5-2)
где /с. о — первичный ток срабатывания отсечки, выбранный по условию (5-1); пт — коэффициент трансформации трансформаторов тока ТТ на стороне ВН трансформатора;    коэффициент схемы при симметричном режиме, показывающий, во сколько раз ток в реле защиты (отсечки) больше, чем вторичный ток трансформаторов тока.
Для схемы соединения трансформаторов тока в звезду &Сх=1 для всех видов к. з. (рис. 5-2, а). Для схемы соединения трансформаторов тока на разность токов двух фаз (рис. 5-2, б) при симметричном нагрузочном режиме и при трехфазном к. з.
= л/з; но для двухфазных к. з. А — В и В — С значение kcx = 1. Из сравнения этих схем, применяемых для выполнения отсечки трансформаторов 6—35 кВ, видно, что при одинаковых значениях /с. о и пт ток срабатывания (уставка) токовых реле в схеме рис. 5-2, б, по условию (5-2), получится в раз большим, чем для схемы рис. 5-2v а. Это имеет очень большое значение при оценке чувствительности, которая осуществляется с помощью так называемого коэффициента чувствительности
(5-3)
где /р. мин — минимальное значение тока в реле при металлическом двухфазном к. з. на выводах ВН защищаемого трансформатора (точка К на рис. 5-2), А; /с. р — ток срабатывания реле (уставка), вычисленный по условию (5-2).
Значение kч по Правилам [1] должно быть равно примерно 2.
Для схемы на рис. 5-2, а при всех вариантах двухфазного к. з. и для схемы на рис. 5-2, б при к. з. между фазами А и В, В и С kcx = 1 и, следовательно,
(5-4)
где /^мин — минимальное значение первичного тока при трехфазном к. з. на выводах ВН защищаемого трансформатора, вычисленное при наибольшем сопротивлении питающей системы.

Таким образом, при одном и том же значении /I? мин И flт для схем на рис. 5-2, а и б токи в реле при двухфазных к. з. между фазами А и В, В и С оказываются одинаковыми. Но, поскольку в схеме на рис. 5-2,6 ток срабатывания реле в д/3 раз больше, чем в схеме на рис. 5-2, а, у последней будет в раз более высокий коэффициент чувствительности. Это и определяет ее преимущественное применение.

Рис. 5-2. Схемы включения максимальных реле тока токовой отсечки
Для примера примем /с. о = 2000 А, /к.)мин = 5000 А; ит = = 200/5. В соответствии с формулой (5-4) ток в реле при двух- фазном к. з.
Ток срабатывания реле (уставка) для схемы на рис. 5-2, а согласно выражению (5-2)

для схемы на рис. 5-2,6

Коэффициент чувствительности, вычисленный по выражению (5-3), для схемы на рис. 5-2,a k4 — 108/50== 2,16; для схемы на рис. 5-2,6 &ч = 108/86,5= 1,25, т. е. в V3 раз меньше, чем для схемы рис. 5-2, я; отсечка с такой низкой чувствительностью вообще не может быть применена.
В связи с тем что для схемы на рис. 5-2, а значения kCx при всех видах к. з. равны 1, коэффициент чувствительности можно вычислять по первичным токам:

Для защиты трансформаторов с ВН 110 кВ широко применяются схемы соединения трех трансформаторов тока в треугольник (рис. 5-2,в). В этой схеме каждое из трех реле (/—3) включено на разность токов двух соответствующих трансформаторов тока. Следовательно, при симметричном режиме ток в реле в у з раз больше вторичного тока трансформатора тока. Поэтому для схемы треугольника  V3, и, следовательно, ток срабатывания реле (уставка), вычисленный по выражению (5-2), будет в д/З раз больше, чем при прочих равных условиях для реле схемы на рис. 5-2, а. Однако при установке трех токовых реле при любом из вариантов двухфазного к.з. в одном из реле пройдет удвоенное значение тока двухфазного к. з. 2/(к2). И коэффициент чувствительности окажется даже больше, чем для схемы на рис. 5-2,а, в 2/д/3 = 1,15 раза. Но если сделать отсечку двухрелейной, исключив, например, реле 2 на рис. 5-2, в, коэффициент чувствительности снизится в 2 раза из-за того, что при одном из вариантов двухфазного к.з. (В и С в данном случае) удвоенный ток пройдет по той цепи, в которой нет реле, а в двух других реле пройдет лишь однократный ток двухфазного к. з.
Отсечка, выполненная по схеме рис. 5-2, в, реагирует также на однофазные к.з. на выводах и в обмотке ВН (рис. 1-2). Однако эта схема относительно редко применяется для выполнения токовой отсечки, поскольку в настоящее время на всех трансформаторах 110 кВ стремятся устанавливать продольную дифференциальную защиту, имеющую значительно меньший ток срабатывания, чем токовая отсечка, и поэтому обычно достаточно чувствительную к к. з. на стороне ВН и при двухрелейном исполнении.