13-4. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СХЕМ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
Схемы максимальной токовой защиты
В устройствах защиты применяются трех- и двухфазные схемы включения реле с использованием трех, двух или одного реле.
Рис. 13-12. Трехфазная схема максимально-токовой защиты с тремя реле.
В трехфазной схеме с тремя реле (рис. 13-12) первичные обмотки трансформаторов тока включаются в фазы АВС защищаемого элемента. Вторичные обмотки соединяются в звезду; их выводы подключаются к катушкам реле, также соединяемым в звезду.
Отношение тока в катушках реле к току вторичных обмоток трансформаторов тока называется коэффициентом схемы:
В рассматриваемом случае токи в обмотках трансформаторов и катушках реле одинаковы и коэффициент схемы kсх=L
Рис. 13-13. Двухфазная защиты с двумя реле (а)
схема максимально-токовой и с одним реле (б).
Схема с одинаковой чувствительностью реагирует на к. з. любого вида, однако в силу ее относительной сложности и большого числа примененных аппаратов широкого применения не находит.
Двухфазные схемы защиты, выполняемые с двумя или одним реле, имеют достаточно широкое распространение.
В двухфазной схеме (с двумя реле) (рис. 13-13,а) токи вторичных обмоток трансформаторов тока и катушек реле равны, поэтому kc.х= 1. В общем проводе схемы проходит ток, равный геометрической сумме токов вторичных обмоток трансформаторов, поэтому такая схема называется схемой соединения трансформаторов така на сумму токов двух фаз.
Схема работает удовлетворительно при всех видах междуфазовых к. з., но не обеспечивает защиты при однофазном к. з.
Принцип осуществления селективности
Обеспечение селективности (избирательности) подробно рассмотрено на примере многоступенчатой сети передачи электроэнергии с максимальной токовой защитой ее участков (см. § 13-7). Как указывалось в § 13-1, селективность действия защиты в многоступенчатых сетях достигается посредством различной выдержки времени отключения выключателей на разных ступенях сети.
В многоступенчатой сети аварийный ток является сквозным для всех последовательных участков от источника энергии до места повреждения и во много раз превышает ток нормального режима. Поэтому при повреждении линии приводятся в действие реле защиты на всех ступенях сети. Для того чтобы при этих условиях отключился выключатель, ближайший к поврежденному участку, необходимо, чтобы устройства защиты содержали помимо органа, воспринимающего аварийный ток, еще и элемент задержки времени. Первую функцию выполняют реле максимального тока мгновенного действия, называемые пусковыми, вторую— реле времени. Рассмотренные выше реле прямого действия типа РТВ и реле косвенного действия РТ-80 (ИТ-80) совмещают в себе оба элемента, они исключают необходимость применения дополнительных органов задержки времени срабатывания защиты.
Защита минимального напряжения
Реле минимального напряжения в электроустановках выше 1000 В подключаются к цепям через измерительные трансформаторы напряжения.
Зашита минимального напряжения в гидромеханизации применяется для предотвращения самозапуска крупных электродвигателей.
Этот вид защиты применяется в сочетании с органами задержки времени, что бывает необходимо в целях предотвращения ложных срабатываний на отключение. Последнее может иметь место при запуске крупных асинхронных машин с короткозамкнутым ротором, а также синхронных двигателей.
Оперативный ток
Как указывалось в § 13-3, при помощи реле косвенного действия не производится непосредственное управление выключателями. Контакты этих реле вводятся в цепи вспомогательного тока, посредством которого осуществляется воздействие на привод выключателей (см. рис. 13-2,б).
Вспомогательный ток цепей управления для переключений в устройствах защиты, автоматики и сигнализации называется оперативным током.
Для питания цепей оперативного тока используется постоянный и переменный ток.
Оперативный постоянный ток применяется главным образом в системах электроснабжения: на электростанциях, а также на главных распределительных пунктах большой мощности.
Источником оперативного постоянного тока служат аккумуляторные батареи с зарядным устройством в виде генераторов постоянного тока либо ртутных или полупроводниковых выпрямителей.
Канализация оперативного постоянного тока осуществляется распределительной сетью, секционированной по участкам, обслуживающим цепи защиты и сигнализации раздельно.
Системы оперативного постоянного тока весьма надежны в работе» однако имеют ряд недостатков, связанных с особенностями обслуживания аккумуляторных батарей.
В установках электроснабжения гидромеханизации и строительных площадок, в силу временного характера работы, применение оперативного постоянного тока нецелесообразно и практикуется редко. Тем не менее при согласовании уставок защиты в многоступенчатых сетях электроснабжения с источниками, действующими в электрической системе, следует иметь в виду, что последние часто оборудованы устройствами защиты на оперативном постоянном токе.
Оперативный переменный ток. Применение оперативного переменного тока отличается простотой, дешевизной и достаточной надежностью.
Источниками оперативного переменного тока для различного рода защит служат измерительные трансформаторы напряжения и тока, а также трансформаторы собственных нужд подстанций и распределительных пунктов. Трансформаторы напряжения непосредственно не могут служить источником оперативного тока в устройствах защиты от к. з. вследствие того, что напряжение, пониженное при к. з., становится недостаточным для управления аппаратами. Поэтому трансформаторы напряжения используются для защиты минимального напряжения, газовой защиты силовых трансформаторов, защиты от однофазных замыканий на землю в сетях в изолированной нейтралью при малых токах замыкания на землю в цепях сигнализации и измерений.
Трансформаторы тока являются надежными источниками тока в устройствах максимальной токовой защиты. Так, ток к. з., протекающий во вторичных обмотках трансформаторов тока, служит оперативным током, отключающим выключатели поврежденных участков.
В устройствах защиты с применением реле прямого действия ток вторичных обмоток трансформаторов тока, воспринимаемый катушками реле, действует непосредственно на расцепители выключателей (см. рис. 13-2,а). На основе этого принципа используются реле типа РТМ и РТВ, встроенные в привод масляных выключателей. Для защиты минимального напряжения применяются реле прямого действия РНМ или РНВ, включаемые через трансформаторы напряжения.
В схемах с использованием реле косвенного действия через трансформаторы тока могут питаться помимо катушек реле также и отключающие катушки выключателей. В схемах дешунтирования отключающих катушек выключателей (см. рис. 13-7) применяются реле тока — РТ (ИТ) с усиленными переключающими контактами.
Кроме того, существуют схемы защиты с преобразованием оперативного переменного тока, получаемого от тех же источников, в постоянный. Распространены также схемы, использующие для питания отключающих катушек выключателей запасенную энергию электрического заряда конденсаторов (см. рис. 9-18).
Оперативный переменный ток рекомендуется ПУЭ для применения во всех возможных случаях.
