Что такое токовая отсечка
Перейти к содержимому

Что такое токовая отсечка

  • автор:

Токовая отсечка (то)

Токовые отсечки – быстродействующие токовые защиты максимального действия, селективность действия которых обеспечивается за счет ограничения зоны действия (т.е. выбором только уставки по току). Могут быть без выдержки времени и с выдержкой времени (селективная и неселективная)

В сетях с односторонним питанием ТО устанавливаются в начале защищаемого участка со стороны источника питания.

Поскольку токи КЗ зависят от удаленности места повреждения от источника питания, то можно подобрать такое значение тока срабатывания отсечки, при котором в зону ее действия будет входить только контролируемый объект. Так ток срабатывания ТО (см рис. 7) должен быть больше максимально возможного тока КЗ на смежном присоединении, т.е. на линии Л2.

Поскольку ток КЗ при повреждении в начале линии Л2 практически равен току КЗ при повреждении в конце линии Л1, для выбора уставки обычно рассчитывают ток КЗ при повреждении на подстанции (ПС2), т.е. при КЗ в граничной между линиями точке К1.

Условие выбора тока срабатывания (селективной) отсечки (ТО):

где – действующее значение тока КЗ в максимальном режиме работы энергосистемы при повреждении в точке К1. Время срабатывания отсечки .

Селективная токовая отсечка (Т.О. без выдержки времени) контролирует лишь часть объекта, поэтому её использование в качестве единственной защиты недопустимо!

Неселективная токовая отсечка – токовая защита максимального действия, которая может действовать не только при повреждениях в пределах защищаемого объекта (линии), но и за его пределами (СШ ПС, смежная линия). Действует с выдержкой времени.

Рисунок 8 – Реализация селективной и неселективной ТО

С целью расширения зоны, контролируемой токовой отсечкой, можно допустить возможность ее действия при КЗ на смежной линии (рис. 8). Селективное действие неселективной отсечки в этом случае можно обеспечить за счет ограничения зоны ее действия пределами действия быстродействующей защиты следующей линии и небольшой выдержкой времени срабатывания.

Так, установка токовой отсечки мгновенного действия ТО1 на линию W1, очевидно, неэффективна ввиду очень ограниченной зоны действия ( ). Для защиты линии W1 в этом случае целесообразно использовать неселективную отсечку НО1, которую и по току, и по времени следует отстроить от токовой отсечки ТО2 линии W2:

Параметры срабатывания неселективной ТО:

где – ток срабатывания токовой отсечки без выдержки времени (ТО2) смежного элемента (линии); – время срабатывания токовой отсечки (ТО2) защищаемой линии.

Выдержка времени неселективной отсечки обычно составляет 0,3–0,8 с. За это время апериодическая составляющая тока КЗ практически полностью затухает, поэтому значения коэффициента отстройки принимают в пределах 1,1–1,2 независимо от типа реле. Кроме того, по этой же причине (наличие выдержки времени) нет необходимости в дополнительной отстройке от бросков тока намагничивания силовых трансформаторов (подробнее о бросках тока намагничивания см. Ульянов с.89 «Включение холостого хода трансформатора»).

При таком выборе уставок на линии W2 образуется общая зона действия lОБЩ. При КЗ за пределами этой зоны, но в пределах зоны действия lТO2 отсечки ТO2 (точка К2) срабатывает только токовая отсечка ТО2, отключая поврежденную вторую линию. На КЗ в зоне lОБЩ (точка К1) реагируют обе отсечки: селективная ТО2 и неселективная первой линии НО1, однако «своя» отсечка ТО2 сработает быстрее (практически мгновенно), и точно так же будет отключена только поврежденная линия W2. Неселективная отсечка при этом вернется в исходное состояние, так и не успев сработать. При КЗ в пределах линии W1 будет селективно работать неселективная отсечка НО1.

Рисунок 9 – Характеристики выдержек времени токовых защит. а – схема сети; б – характеристики выдержек времени; в – зависимость тока КЗ от места повреждения

Достоинства отсечек: простота, быстродействие. Недостатки: неполный охват линии, необходимость установки трехступенчатых защит, где отсечки применяются для организации первой ступени (без выдержки времени) и второй ступени (с выдержкой времени).

Схемы включения отсечек:

Трехфазная и двухфазная схемы работают без выдержек времени (нет реле времени). При замыкании контакта реле тока (КА1. _) подается питание на катушку блинкера и промежуточного реле, а дальше контакты промежуточного реле замыкаются и подается питание на электромагнит отключения выключателя, выключатель отключается, блок-контакты выключателя размыкаются, разрывая цепь ЭМ отключения. Последняя схема работает с выдержкой времени за счет реле времени КТ. Описание аналогично.

Принцип действия и виды токовой отсечки

Ток отсечки

С помощью релейной защиты можно создать довольно надёжное и вполне безопасное функционирование электрических сетей. Из большого разнообразия защитных приспособлений можно выделить токовую отсечку, которую применяют очень широко. Эти устройства являются предохранительными мерами быстрого действия. У них можно настраивать максимальное значение показателей тока, при которых произойдёт срабатывание механизма.

Необходимость отсечки

Ток, поступающий в электросеть, постепенно начинает нагревать все её составные элементы. Поэтому каждый из них производится с таким расчётом, чтобы был запас прочности, который способен выдержать конкретную нагрузку любой длительности. При этом материал или устройство должны нормально выполнять свои функции.

Короткое замыкание

Когда происходит короткое замыкание, в электрической сети очень сильно увеличивается нагрузка, что довольно часто является причиной поломки электроприборов. Также это может привести к возгоранию, а впоследствии — к пожару. Кроме электрических приборов, может частично или полностью повредиться и какой-либо элемент цепи.

Довольно часто бывает так, что цепь разрушается неожиданно, потому что никакой связи с коротким замыканием не было. Но проводка на самом деле была повреждённой уже длительное время. Это могло произойти во время прошлых чрезмерных нагрузок. Часто это объясняется применением в сети самых дешёвых материалов и устройств. Обычно они не отвечают выдвигаемым требованиям.

Можно было бы сделать материалы и устройства, которые способны были бы переносить короткие замыкания на протяжении довольно длительного времени. Но это привело бы к огромному увеличению стоимости элементов энергосети.

Ток

Короткое замыкание происходит очень быстро, поэтому человек не может это никак заметить. Специальные приборы способны отключать сеть от электропитания автоматически. Наиболее распространённым типом является токовая отсечка.

Понятие, виды и принцип действия

Токовая отсечка — это устройство, осуществляющее защиту всех элементов электрической сети, которое отличается от других типов приборов своим быстродействием. Основным принципом работы, который полностью отличает прибор от подобных, является выбор ситуаций, в которых произойдёт разрыв соединения. Можно подобрать необходимую величину тока, определяющую значения для отключения.

Токовая отсечка

Этот механизм способен выполнять полный мониторинг показателей величин тока на каком-либо конкретном участке. Если в какой-то момент произойдёт превышение показания тока на заданную величину, то будет реакция, при которой участок электрической сети полностью отсоединится от подачи электричества. Это максимальная токовая отсечка. Показания на срабатывание защиты называется уставкой.

Различают 2 вида механизмов:

  1. С мгновенным действием. Они имеют своё время срабатывания. У таких устройств главным элементом является электрическое реле. В качестве вспомогательных элементов у данных конструкций есть реле, которые обеспечивают подачу сигнала на отключение.
  2. С временной задержкой. В таких конструкциях есть элемент, благодаря которому можно устанавливать временные параметры. Эти устройства способны выдерживать диапазон до 0,6 секунды.

Токовая отсечка принцип действия

Во время выбора показателя на разрыв необходимо учитывать, что отключение сети должно происходить максимально быстро. Так вероятность повреждения электрической цепи будет меньше. Также существуют разные конструктивные решения, с помощью которых обеспечивается работа механизма:

  1. Электромагнитная конструкция.
  2. Предохранительная.

Обычно для отключения использует реле, работающее от электрического магнита. В таких конструкциях во время короткого замыкания 2 контакта между собой смыкаются. Это позволяет подать сигнал на отключение в конкретном участке.

Также существуют предохранители. Их работа происходит из-за сильного увеличения температуры. Внутри находится элемент, который легко расплавляется под действием высоких температур. Так и происходит разрыв цепи.

Устройство незамедлительного срабатывания

Токовая отсечка что это

Главным показателем отсечки выбирается такой, чтобы она не смогла срабатывать в тех ситуациях, когда появляется какое-либо нарушение на участках сети, которые примыкают к защищаемой. Поэтому электрическому току необходимо задавать параметр, который будет превышать наибольшие показатели во время замыкания.

Чтобы задать какую-либо конкретную зону действия механизма, следует учитывать: чем больше диапазон значений электрического тока, тем шире будет участок, который станет отключаемым. Есть определённые рекомендации, которые говорят, что зона действия применяется в тех случаях, когда токовая отсечка захватывает больше 20% от всей защищаемой линии.

Мгновенная отсечка может срабатывать через разный период. Когда применяется промежуточное реле с установленным значением в 0,02 секунды, механизм сработает в промежутке 0,04−0,06 секунды.

Токовая отсечка

Токовая отсечкаТоковая отсечка — мгновенно действующая токовая защита, селективность действия которой по отношении к защитам смежных участков достигается выбором тока срабатывания I сз большим максимального тока внешнего короткого замыкания I кз.вн.мах .

Работа защиты на защищаемом участке обеспечивается тем, что ток в линии увеличивается по мере приближения места повреждения к источнику питания. Время срабатывания токовой отсечки складывается из времени действия токового и промежуточного реле и составляет t отс = 0,04 — 0,06 с .

Рассмотрение принципа действия токовой отсечки проведем для радиальной линии с односторонним питанием. Максимальный ток внешнего короткого замыкания в защищаемой линии АБ длиной l имеет место при металлическом коротком замыкании в начале следующей линии, у шин подстанции Б (точка К).

Токовая отсечка

Для селективной работы токовой отсечки линии АБ ток срабатывания выбирается для трехфазного короткого замыкания следующим образом:

I сз = k отс х I кз.вн.мах .

Особенность работы токовой отсечки: защищаемая зона, характеризующая чувствительность защиты, составляет только часть линии (I сз кз ). Согласно правил устройства электроустановок токовая отсечка считается эффективной, если зона действия в минимальном режиме не меньше 20 % длины линии. Обычно токовая защита устанавливается вместе с максимальной токовой защитой (МТЗ) с выдержкой времени на первых участках защищаемой линии.

оковая защита устанавливается вместе с максимальной токовой защитой (МТЗ)

Токовые отсечки также могут применяться для защиты линий с двусторонним питанием.

Токовые отсечки также могут применяться для защиты линий с двусторонним питанием

Токовые отсечки устанавливаются с обеих сторон линии АБ. Для их селективной работы должна выполняться отстройка от максимального тока внешнего замыкания.

Рассматриваются несколько случаев:

Далее выбирается большее значение. Т.к. в данном случае I кз.махА кз.мах.Б , то ток срабатывания отсечек по обоим концам линии одинаков и равен I сз = k отс х I кз.махА .

Как видно, образовалась зона нечувствительности, при коротком замыкании в которой ни одна из токовых отсечек не срабатывает. В минимальном режиме нагрузки зона нечувствительности возрастает.

Так как время действия отсечки мало, практически мгновенное, то при выборе тока срабатывания необходимо учитывать влияние апериодических составляющих, значения которых высоки именно в первые периоды существования тока короткого замыкания. Отстройка от апериодической составляющей производится выбором коэффициента отсечки k отс = 1 ,2 — 1,3 . В случае использования на линиях с двусторонним питанием, также отстраиваются от токов качания.

Для отсечек, зона действия которых охватывает только часть линии, важна одинаковая чувствительность при различных видах коротких замыканий. Поэтому для защиты от многофазных замыканий в сетях с изолированной нейтралью обычно используется схема соединения ТТ в неполную звезду.

токовая отсечка

Для защиты от перенапряжений воздушных линий, не покрытых тросами, используются разрядники, создающие искусственные короткие замыкания на землю, длительностью до 1 , 5 периода, что соразмеримо со временем действия токовой отсечки. Для отстройки от работы разрядников используется промежуточное реле П со временем срабатывания 2-4 периода.

Область применения токовых отсечек : применяются как вспомогательные защиты для сокращения времен отключения повреждения. В некоторых случаях мгновенная токовая отсечка может служить основной защитой, например на радиальных линиях, питающих понижающие трансформаторы.

Преимущества токовой отсечки:

1. Селективность работы в сетях любой конфигурации с любым числом источников питания.

2. Быстрое отключение наиболее тяжелых для системы коротких замыканий, расположенных вблизи шин станций и подстанций.

Недостатки : Защищают только часть длины линии при металлических коротких замыканиях. При повреждении через переходное сопротивление зона действия токовой отсечки может снизиться до нуля.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Принцип действия токовых отсечек

Отсечка является разновидностью токовой защиты, позволяющей обеспечить быстрое отключение к.з. Токовые отсечки подразделяются на отсечки мгновенного действия и отсечки с выдержкой времени (около 0,3—0,6 с).

Селективность действия токовых отсечек достигается ограничением их зоны работы так, чтобы отсечка не действовала при к.з, на смежных участках сети, защита которых имеет выдержку времени, равную или больше, чем отсечка. Для этого ток срабатывания отсечки должен быть больше максимального тока к.з., проходящего через защиту при повреждении в конце участка, за пределами которого отсечка не должна работать (точка М участка AM на рис. 5-1). Такой способ ограничения зоны действия основан на том, что ток к.з. Iк зависит от величины сопротивления до места повреждения (рис. 5-1).

Действительно, ток к.з. в какой-либо точке рассматриваемого участка линии:

где Ес — эквивалентная э.д.с. генераторов системы; хс и хл.к — сопротивление системы и участка линии до точки к.з. (активная составляющая сопротивления, для упрощения, не учитывается); ху — удельное сопротивление линии, Ом/км; lк — длина защищаемой линии от ее начала до точки к.з.

Из (5-1) следует, что при удалении точки к.з. от источника питания (или от места расположения защиты) сопротивление хл.к растет (так как хл.к = lк),а ток к.з. соответственно уменьшается, как показано на рис. 5-1.

Если отсечка не должна действовать при к.з. за точкой М (рис.5-1), то для обеспечения этого условия необходимо выбрать

Тогда при к.з. за точкой М отсечка не будет действовать, а при повреждения в пределах участка AM — будет работать на той части линии AN, где Iк > Iс.а. Таким образом, зона действия защиты с током срабатывания, выбранным по условию (5-1а), охватывает только часть линии (AN) и не выходит за пределы участка AM.

Токовые отсечки применяются как в радиальной сети с односторонним питанием, так и в сети, имеющей двустороннее питание.

Для обеспечения расчетной зоны действия отсечки трансформаторы тока, питающие ее цепи, должны работать при токе срабатывания отсечки (т.е. при Iр = IС 3) с погрешностью ε или ΔI≤10%.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *