Токовые отсечки без (МТО) и с выдержкой времени (ТОВВ). Выбор тока срабатывания и оценка чувствительности.

           Токовыми называются защиты с относительной селективностью, реагирующие на ток, проходящий по защищаемому элементу. Эти защиты приходят в действие при превышении током в месте их включения заранее установленного значения.

Защиты с относительной селективностью могут срабатывать при внешних КЗ в режиме резервирования, но требуют для обеспечения согласования с защитами смежных элементов выдержки времени на срабатывание.

           Отсечка является разновидностью токовой защиты, позволяющей обеспечить быстрое отключение КЗ. Токовые отсечки подразделяются на отсечки мгновенного действия и отсечки с выдержкой времени.

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

Мгновенная токовая отсечка (МТО). Выбор тока срабатывания и оценка чувствительности.

Мгновенной токовой отсечкой называется защита, отключающая защищаемый объект без выдержки времени при превышении током, протекающим по объекту, тока срабатывания защиты.

Селективность МТО может быть обеспечена соответствующим выбором тока срабатывания. Селективность отсечки достигается ограничением ее зоны работы так, чтобы отсечка не действовала при КЗ на смежных участках сети. Для этого ток срабатывания отсечки должен быть больше максимального тока КЗ , проходящего через защиту при повреждении, в конце выбранной зоны действия. Ток КЗ рассчитывается для таких режимов работы системы и вида повреждения, при которых он оказывается наибольшим. 

, где:

 - эквивалентная ЭДС источников

 - сопротивление системы и участка линии до точки КЗ

 - удельное сопротивление линии

 - длина защищаемой линии от ее начала до точки КЗ

Ток срабатывания МТО по условию селективности должен быть больше максимального тока КЗ, проходящего через защиту: , где:

 - коэффициент отстройки, учитывающий погрешность в расчете тока КЗ и погрешность в токе срабатывания реле. Для реле РТ-40 . Для реле РТ-80 .

 - максимальный ток КЗ в фазе линии при КЗ

Оценка зоны действия МТО:

1) если МТО защищает 15-20% линии, то ее зона действия считается приемлемой

2) если МТО не защищает 15-20% линии, то установка этой ступени защиты не целесообразна

           Зона действия МТО определяется графически. Строятся кривые тока КЗ в зависимости от расстояния до точки КЗ для максимальных и минимальных режимов и по точке пересечения их с прямой  находится конец зоны действия отсечки в данных режимах.

           Зона действия МТО зависит от характера (крутизны кривой) спада тока по длине линии. Чем больше различаются токи  при КЗ вначале и конце линии, тем больше получается зона, охватываемая отсечкой.

           Также зону действия отсечки можно определить по формуле:

           Время действия отсечки складывается из времени срабатывания токовых и промежуточных реле. Промежуточное реле облегчает работу контактов токовых реле и позволяет не учитывать апериодическую составляющую тока КЗ. 

Токовая отсечка с выдержкой времени (ТОВВ). Выбор тока срабатывания и оценка чувствительности.

           Чтобы выполнить защиту всей линии с минимальным временем действия, применяется отсечка с выдержкой времени.

Токовая отсечка с выдержкой времени дополняет МТО и обеспечивает защиту от коротких замыканий в конце линии, где мгновенная отсечка имеет мертвую зону, т.е. резервирует МТО.

           Селективность ТОВВ может быть обеспечена соответствующим выбором тока срабатывания и соответствующим выбором выдержки времени на отключение.

           Для обеспечения селективности:

1. защита действует на отключение с выдержкой времени (эта выдержка времени для всех ТОВВ в сети обычно равна ступени селективности  – наименьшей выдержке времени обеспечивающей селективное действие защиты)

2. выбирают соответствующим образом ток срабатывания

Ток срабатывания второй ступени защиты производится по условию отстройки от токов срабатывания первой ступени защиты предыдущего участка и по условию отстройки от токов трехфазного КЗ за понижающим трансформатором приемной подстанции (предполагается что за трансформатором есть защита какой-то линии, которая имеет большую выдержку времени следовательно возможно неселективное срабатывание ТОВВ) . За расчетное значение тока срабатывания принимается большее значение.

Пример:

Оценка чувствительности ТОВВ:

После расчета токов срабатывания необходимо ТОВВ проверить на чувствительность, так как эта ступень предназначена для действия, в основном, при КЗ в пределах «мертвой зоны» МТО, то ее чувствительность проверяется при КЗ в конце этой «мертвой зоны», т.е. на шинах подстанции, питающейся от защищаемой линии.

Рассчитывается по выражению:

 - минимальный ток протекающий по защите при КЗ на шинах подстанции, питающейся от защищаемой линии.

Достоинства: простота и быстродействие

Недостатки:

1. наличие мертвой зоны в конце защищаемого участка сети, из-за этого защита не может быть основной

2. защищаемая и мертвая зоны не постоянны, зависят от режима работы системы и вида КЗ

3. защищаемая зона зависит от крутизны спада тока