Максимальная токовая защита (МТЗ)

Защиты от токов короткого замыкания и ненормальных режимов работы сети. Максимальная токовая защита (МТЗ) относится к защитам, реагирующим на повышение тока в контролируемой цепи до некоторого расчетного уровня - тока срабатывания защиты (Iс.з.). На объектах ОСТ в ЗРУ в настоящее время применяется МТЗ, подразделяющаяся на 3 ступени: первая ступень МТЗ (I >>>) носит название «токовая отсечка»; вторая ступень МТЗ (I >>) - это «обыкновенная» МТЗ и третья ступень МТЗ (I >) - защита от перегруза.

21.1 Токовая отсечка (ТО) или МТЗ I ступень обеспечивает быстрое отключение места КЗ. Применяется в сетях с изолированной нейтралью для защиты от воздействия токов межфазных КЗ ЛЭП, трансформаторов небольшой мощности (до 4000 кВА) и высоковольтных электродвигателей мощностью до 5000 кВт путем отключения без выдержки времени.

Селективность ТО достигается не выдержкой времени, а ограничением зоны ее действия. Для этого ток срабатывания защиты отстраивается (должен быть больше) не от максимального тока нагрузки, а от тока при трехфазном КЗ в максимальном режиме системы в конце защищаемой зоны. Однако при установке ТО для защиты электродвигателя Iсзто отстраивается (должен быть больше) от пускового тока электродвигателя (для исключения ложного срабатывания ТО на отключение электродвигателя при его пуске.

Так как ТО защищает только от межфазных КЗ, поэтому она применяется совместно с МТЗ, в этом случае такая защита носит название двухступенчатой МТЗ. Схема двухступенчатой МТЗ на электромеханических реле на рис. 44.

 

Рис.44  Схема двухступенчатой МТЗ на электромеханических реле

21.2 МТЗ II ступень применяется для защиты электрооборудования и электросети от токов короткого замыкания и токов перегрузки. Отличается от токовой отсечки способом выбора тока срабатывания защиты и наличием небольшой выдержки времени (от 0,3 до 1,5 с). Выдержка времени необходима для обеспечения селективности двух смежных МТЗ. Селективность действия смежных МТЗ II ступени достигается путем согласования их срабатывания во времени по ступенчатому принципу. Величина ступени ∆t выбирается такой, чтобы при КЗ в точке К1 2 МТЗ II ст. не успела сработать (см. рисунок 13.26). Как правило, у аналоговых защит с независимой время-токовой характеристикой ∆t =0,5 с, у цифровых терминалов ∆t может достигать 0,2 с.

К1

1 МТЗ II ст, tср=0,5с

2 МТЗ II ст, tср=0,5+∆t

I кз

I кз

Рис.45 Выбор выдержки времени МТЗ

Время срабатывания МТЗ II ступень зависит от типа время-токовой характеристики МТЗ. К.п. на объектах ОСТ в ЗРУ применяется МТЗ II ступень с независимой время-токовой характеристикой. Данная характеристика имеет всегда постоянное время срабатывания защиты, которое не меняется в зависимости от кратности превышения тока, по отношению к уставке защиты.

На рис.44 приведен пример двухступенчатой МТЗ, здесь реле КА1 и КА2 относятся к МТЗ Iст., а реле КА3 и КА 4 к МТЗ II ст.

Описание схемы (рис.44): при включенном положении высоковольтного выключателя его блок-контакт КБО замкнут, а КБВ разомкнут. Предположим, что произошло трехфазное короткое замыкание на стороне низкого напряжения 0,4кВ трансформатора. В этом случае в первичных и вторичных обмотках трансформаторов тока 1ТАфА и 1ТАфС поврежденных фаз ток резко возрастает и при достижении тока срабатывания МТЗ сработают токовые реле максимального тока КА3 и КА4. Данные реле замкнут свои замыкающие контакты в цепи реле времени КТ. КТ начнет отсчет и через определенное время замкнет свой замыкающий контакт в цепи отключения высоковольтного выключателя. В результате напряжение поступит на электромагнит отключения YAT и одновременно от протекающего тока сработает указательное реле КН1 «МТЗ II ст.». Электромагнит отключения втягивает сердечник и «срывает» удерживающую механическую защелку, высоковольтный выключатель отключается под воздействием отключающих пружин. Схема возвращается в исходное состояние.

Работа схемы токовой отсечки (МТЗ Iст.) осуществляется аналогичным образом, только в качестве выходного реле используется промежуточное реле КL, которое срабатывает без выдержки времени.

 При защите силового трансформатора ток срабатывания токовой отсечки (МТЗ I ст.) выбирается таким, чтобы не реагировать на КЗ на стороне НН силового трансформатора и, следственно, токовая отсечка защищает только питающий кабель и обмотку ВН, а обмотка НН защищается МТЗ II ст. Также МТЗ II ст. является резервной защитой питающего кабеля и обмотки ВН трансформатора на случай не срабатывания МТЗ I ст.

      21.3 МТЗ с пуском по минимальному напряжению применяется для повышения чувствительности защиты и исключения ложного срабатывания при пусках мощных электродвигателей. Защита приводится в действие только при межфазных КЗ в защищаемой зоне и не реагирует на перегрузку или посадку напряжения при пусках мощных электродвигателей. Поэтому можно установить Iс.з. существенно меньше, тем самым увеличив чувствительность защиты.

МТЗ с пуском по минимальному напряжению в ЗРУ на объектах ОСТ к.п. устанавливается для защиты секции шин, т.е. с действием на отключение вводного и межсекционного выключателя.

В схеме этой защиты (рис.44) последовательно исполнительным контактам пускового органа РТ-40 (реле КА1 и КА2) устанавливаются размыкающие контакты реле минимального напряжения РН-54/160 (реле КV1, KV2, KV3). Реле напряжения контролируют уровень напряжения на защищаемом участке, например, секции шин. При межфазных КЗ, когда происходит глубокая посадка напряжения, вышеуказанные реле напряжения замыкают свои контакты и готовят цепочку на реле времени, которое с небольшой выдержкой времени замыкает свой контакт в цепи электромагнита отключения выключателя и происходит отключение поврежденного участка.

Рис.46 Схема МТЗ с пуском по минимальному напряжению