Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Поради различни причини, често се случват инциденти в електрическите мрежи. В случай на късо съединение, това е вредно за всички електрически уреди, работещи при свръхток. Ако не се вземат предпазни мерки, последствието от неконтролирано увеличаване на тока може да бъде не само увреждане на електрическите инсталации в зоната от мястото на произшествието до източника на енергия, но и да се деактивира цялата електроенергийна система. С цел да се избегнат отрицателните последици, причинени от аварии, се прилагат различни схеми за електрическа защита:

  • прекъсване;
  • диференциална фаза;
  • високопроизводителна защита от претоварване на електрически вериги (МТЗ).

От тези видове защита най-често се среща МТЗ. Този прост и надежден метод за предотвратяване на опасни претоварвания на линиите намира широко приложение, като осигурява селективност, т.е. има способността да селективно реагира на различни ситуации.

Устройство и принцип на работа

Структурно МТЗ се състои от два важни компонента: прекъсвач и реле за време. Те могат да бъдат комбинирани в един дизайн или поставени в отделни блокове.

Разлики от текущата прекъсване

От всички видове защита за надеждност водещи ток прекъсване. Пример за това е защитата на домакинските електрически мрежови устройства, използващи предпазители или партидни машини. Методът на прекъсване на тока осигурява обездвижване на защитената верига в аварийни ситуации. Но за да се възобнови захранването, е необходимо да се премахне причината за прекъсване и да се замени предпазителят, или да се включи прекъсвача.

Недостатъкът на такава система е, че изключването може да настъпи не само поради късо съединение, но и в резултат на дори краткотрайно превишаване на параметрите на тока на натоварване. Освен това, за възстановяване на защитата се изисква човешко участие. Тези недостатъци не са критични в домашната мрежа, но са неприемливи при защитата на разклонени електропроводи.

Поради факта, че в МТЗ са предвидени времеви релета, които забавят работата на механизмите за прекъсване, те накратко пренебрегват спада на напрежението. В допълнение, токовите релета са конструирани така, че да се връщат в първоначалното си положение след отстраняване на причината за отварянето на контактите.

Именно тези два фактора фундаментално разграничават МТЗ от простите текущи прекъсвания, с всичките им недостатъци.

Принципът на МТЗ

Съществува зависимост между закъсняващия възел и токовото реле, поради което прекъсването се осъществява не в началния етап на увеличаване на тока, а след известно време след възникване на необичайна ситуация. Този период от време е твърде кратък, за да може токът да достигне критично ниво, което може да навреди на защитената верига. Но това е достатъчно, за да се предотвратят възможни фалшиви аларми на защитни устройства.

Принципът на работа на системите МТЗ прилича на защитата на токовата прекъсване. Разликата обаче е, че моментното прекъсване моментално прекъсва веригата, а защитата от свръхток работи след определено предварително време. Този период, от момента на аварийното увеличаване на тока до неговото прекъсване, се нарича времезакъснение. В зависимост от целите и характера на защитата, всеки отделен времеви етап се определя въз основа на изчисления.

Най-краткото закъснение се задава на най-отдалечените участъци от линиите. Тъй като свръхтокът се приближава към източника на ток, времето се забавя. Тези стойности се определят от времето, необходимо за задействане на защитата и се наричат стъпки на селективност. Мрежите, изградени по посочения принцип, формират зоните на действие на стъпките на селективност.

Този подход осигурява защита на повредената зона, но не изключва напълно линията, тъй като стъпките на селективност се увеличават като защита от свръхток от мястото на произшествието. Разликата в стойностите на стъпките позволява защитните устройства, разположени в съседни области, да останат в състояние на готовност, докато се възстановят текущите параметри. Тъй като напрежението се връща към нормалното почти веднага след отрязването на зоната с късо съединение, инцидентът не засяга работата на съседните зони.

Примери за сигурност

Използване на MTZ:

  • за локализиране и неутрализиране на междуфазните разломи;
  • защита на мрежите от краткосрочни претоварвания;
  • за изключване на токови трансформатори в аварийни ситуации;
  • като защитник при работа с мощно, летливо оборудване.

Времето закъснение е много полезно при стартиране на двигатели. Факт е, че в началото се наблюдава значително увеличаване на пусковите токове в намотките, които системите за защита могат да възприемат като аварийна ситуация. Поради малко забавяне във времето, защитата от претоварване пренебрегва промените в параметрите на мрежата, които възникват по време на пускане или самостоятелно стартиране на електрически двигатели. За кратко време стойностите на тока се доближават до нормалната и причината за аварийно изключване се елиминира. По този начин се предотвратяват фалшиви положителни резултати.

Пример за свързване на МТЗ електродвигател е илюстриран на диаграмата на Фигура 1. В тази диаграма релето за време гарантира, че електродвигателят започва уверено, докато релето на тока реагира.

Фигура 1. MTZ с времезакъснение

По същия начин, времето забавяне по време на краткосрочни претоварвания в защитената мрежа, които не са свързани с аварийни дефекти работи. Прекъсването е валидно само в случаите, когато на защитената линия възникне значително превишаване на номиналните стойности, което надвишава скоростта на затвора във времето.

За надеждна защита на практика те често използват двустепенни и дори тристепенни схеми за защита на верижните участъци. Стандартната тристепенна защитна характеристика е следната (Фиг. 2):

Фиг. 2. Карта на селективност на стандартна тристепенна защита

Текущите стойности са отбелязани на абсцисата и времето за закъснение в секунди по ордината. Кривата под формата на хипербола показва намаляване на времето на защита срещу нарастващи претоварвания. Когато токът достигне маркировката 170 А, времето на защита от свръхток се включва. Времето закъснение е 0, 2 секунди, след което настъпва спиране при 200 A. Това означава, че веригата се прекъсва в случай на невъзможност за защита на други устройства.

Изчисляване на текущата операция МТЗ

Стабилността на работата и надеждността на функцията за защита от свръхток зависи от настройката на параметрите за работния ток. Изчисленията трябва да осигуряват гарантирана експлоатация на релето в случай на авария, но нейното функциониране не трябва да се влияе от параметрите на тока на натоварване, както и краткосрочните експлозии, които възникват в режим на стартиране на двигателя.

Трябва да се помни, че прекалено чувствителните релета могат да предизвикат фалшиви положителни резултати. От друга страна, подценените параметри на работа не могат да гарантират безопасността на стабилната работа на електрическите уреди. Ето защо при изчисляване на настройките е необходимо да изберете средно положение.

Съществува формула за изчисляване на средната стойност на тока, на който реагира електромагнитното реле 1]:

I sz > I n. макс.,

където i sz . - минималния първичен ток, към който трябва да реагира защитата, и I n. макс . - ограничаване на токовия товар.

Възвратният ток на релето се избира по такъв начин, че е достатъчно да се затворят повторно контактите в отработеното устройство. За да я дефинираме, използваме формулата:

I s = k n. × k × Аз роб макс .

Тук I е възвратен ток, k n . - коефициент на надеждност, k s - коефициент на самозапускане, I slave. макс . - стойността на максималния работен ток.

За да се върнат максималният ток на връщане и отговор, се изчислява коефициентът на връщане, изчислен по формулата:

k in = I / I. като се вземе предвид I sz. = k n. × k × Аз роб макс . / k in

В идеалния случай k в = 1, но на практика този коефициент винаги е по-малък на единица. Чувствителността на защита е по-висока, колкото по-висока е стойността на kv. Оттук и заключението: за увеличаване на чувствителността е необходимо да се избере k в обхвата, който е с тенденция към 1.

Видове защита от свръхток

В електрическите мрежи се използват 4 вида МТЗ. Използването им е продиктувано от условията, които трябва да бъдат създадени за надеждна работа на електрическото оборудване.

МТЗ с текущо независима закъснение

В такива устройства времето закъснение не се променя. За да настроите настройките за период, достатъчен за активиране на реле с независими характеристики, се вземат предвид нивата на селективност. Всяка следваща експозиция (по посока на източника на ток) нараства от предишната за период от време, съответстващ на степента на селективност. Това означава, че при изчисленията е необходимо да се спазват условията за селективност.

MTZ със зависещо от тока времезакъснение

При тази защита процесът на настройка на настройките на MTZ изисква по-сложни изчисления. Зависимите характеристики, в случаите с индукционни релета, се избират съгласно стандарта IEC: t cz = A / (k n - 1), където A, n са коефициентите на чувствителност, k = I slave / I cf е текущата кратност.

От формулата следва, че времето закъснение вече не е константа. Тя зависи от няколко параметъра, вкл., И от силата на тока, падащ върху релетата, и тази зависимост е обратна. Въпреки това, скоростта на затвора не е линейна, нейната характеристика е близка до хиперболата (фиг. 3). Такива устройства за защита срещу претоварване се използват за защита от опасни претоварвания.

Фигура 3. Характеристики на МТЗ със зависима скорост на затвора

MTZ с ограничено време закъснение, което зависи от тока

В устройствата от този тип релейна защита са комбинирани два етапа на защита: зависимата част с хиперболичната характеристика и независимата. Трябва да се отбележи, че времево-токовата характеристика на независимата част е права, плавно конюгирана с хипербола. При малки кратности на критичните токове, характеристиката на зависимия период е по-стръмна, а при многократни - наклонена крива (използвана за защита на мощни електродвигатели).

МТЗ със старт (блокиране) от релето на минималното напрежение

При този вид диференциална защита се прилага комбинация от МТЗ, като се използва ефект на минимално напрежение. При електромеханично реле, контактите ще се отварят само когато увеличаването на тока на мрежата доведе до спад в потенциалната разлика. Ако падането надвиши долната граница на зададената стойност на напрежението - това ще доведе до изпитване на защитата. Тъй като зададената стойност е настроена за спадане на напрежението, релето няма да реагира на внезапни токови удари в мрежата.

Примери и описание на схемите за МТЗ

За защита на намотките на трансформатора, както и на други елементи от мрежи с едностранно захранване, се използват различни схеми.

МТЗ при постоянен работен ток.

Особеността на тази схема е, че защитните елементи се управляват от изправен ток, който променя поляритета в отговор на аварийни ситуации. Наблюдението на напрежението се извършва чрез вградени микроелементи.

За да се защитят линиите от ефектите на късо съединение от фаза към фаза, се използват двуфазни вериги на две или едно реле на ток.

Единично реле при работен ток

Тази защита използва текущо стартово реле, което реагира на промяна в потенциалната разлика на двете фази. Един реле MTZ реагира на всички междуфазови къси съединения.

1 релейна верига

Предимства : едно токово реле и само два проводника за свързване.

недостатъци:

  • относително ниска чувствителност;
  • недостатъчна надеждност - при повреда на един защитен елемент верижната секция остава незащитена.

Еднократното реле се използва в разпределителните мрежи, където напрежението не надвишава 10 хил. V, както и за безопасен старт на електродвигателите.

Двуредов работен ток

В тази схема текущите вериги образуват непълна звезда. МТЗ с две релета реагира на аварийни късо съединение от фаза към фаза.

2 релейни вериги

Недостатъците на тази схема включват ограничена чувствителност. МТЗ, изпълнявани от двуфазни вериги, се използват широко, особено в мрежи, които използват изолирани неутрални. Но при добавяне на междинни релета могат да работят в мрежи с глух-заземен неутрален.

Trehreleynaya

Схемата е много надеждна. Той предотвратява последствията от всички къси съединения, като реагира и на еднофазни къси съединения. Трифазните вериги могат да се използват в случаи с глухозамразена неутрална, въпреки факта, че са възможни ситуации с фазово и еднофазно затваряне.

От фигура 4 може да се разбере схемата на работа на трифазна, трилинейна МТЗ.

Фигура 4. Трифазна триконтажна защитна верига

Схема на двуфазна трирелейна връзка МТЗ е показана на фигура 5.

Фиг. 5. Схема на двуфазна трирелейна връзка на МТЗ

На маркираната диаграма:

  • KA - реле на ток;
  • KT - времереле;
  • KL - междинно реле;
  • KH - реле за стрелки;
  • YAT - спирална намотка;
  • SQ - блок за контакт, верига за отваряне;
  • TA - токов трансформатор.

Видео в допълнение към темата

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория: