Токовая отсечка трансформатора
Токовая отсечка – это разновидность максимальной токовой защиты с ограниченной зоной действия, задача которой заключается в быстром отключении тока короткого замыкания.
Токовые отсечки могут быть:
- С малой выдержкой времени (порядка 0,6 секунды).
- Мгновенного действия.
Главное отличие токовой отсечки от максимальной токовой защиты заключается в том, что у токовой отсечки отсутствует реле времени. Селективность действия токовой отсечки достигается благодаря ограничению зоны ее действия. Данный вид защиты отстраивается от тока короткого замыкания в конце защищаемой линии или места, до которого она должна действовать.
Токовая отсечка трансформатора представляет собой самый простой вид защиты, который защищает трансформатор от междуфазных и однофазных замыканий. Принцип ее действия аналогичен принципу действия токовой отсечки линии.
Статья: Расчет токовой отсечки и максимальной токовой защиты трансформатора и двигателя
Рисунок 1. Токовая отсечка. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
На представленном рисунке линия АВ является защищаемой. Сначала должна быть построена кривая - зависимость значения тока короткого замыкания от расстояния до места короткого замыкания, которая в рассматриваемом случае является точкой А. После этого строится прямая параллельная оси расстояния равная току срабатывания отсечки. Область пересечения кривой и прямой - зона действия защиты, в данном случае - ВБ.
Отсечка не работает в случае повреждений, которые сопровождаются малыми токами.
Ток срабатывания строится от максимального тока короткого замыкания за трансформатором и броска тока намагничивания. Ток срабатывания рассчитывается по следующей формуле
$Iсз = kн*Iкзмакс$
$Iсз>Iнам$
где: kн - коэффициент надежности, который зависит от типа используемого реле; Iкзмакс - максимальный ток короткого замыкания за трансформатором; Iнам - ток намагничивания трансформатора, который равен 3-5 номинальным.
Ток срабатывания реле рассчитывается по формуле:
$Iр = (Iсз*к(3)) / nтт$
где: Iсз - ток срабатывания защиты; к - коэффициент схемы; nтт - коэффициент трансформации.
К преимуществам токовой отсечки относится ее быстродействие, а основным недостатком является ограничение зоны действия.
Токовая отсечка электродвигателя напряжением выше 1 киловольта
Первичный ток срабатывания электрического двигателя может быть рассчитан по следующей формуле:
$Iсз = Котс*Iпуск$
где: Iпуск - пусковой ток двигателя при номинальном напряжении питающей сети; Котс - коэффициент отстройки, который учитывает наличие апериодической составляющей в пусковом токе и погрешность реле.
Пусковой ток электродвигателя рассчитывается следующим образом:
$Iпуск = Кпуск*Iном$
где: Кпуск - кратность пускового тока; Iном - номинальный ток электрического двигателя.
Данное выражение можно представить в следующем виде:
$Iсз = Котс*Кпуск*Iном$
Ток срабатывания отсечки реле рассчитывается по формуле:
$Iср = (Ксх*Iсз) / Кm = (Ксх*Котс*Кпуск*Iном) / Кm$
где: Ксх - коэффициент схемы; Кm - коэффициент трансформации трансформаторов тока защиты.
Чувствительность токовой отсечки подвергается проверке при двухфазном коротком замыкании на выводах электрического двигателя при минимальном режиме сети питания:
$Кч = (√ 3 / 2) * (Iкзмин(3) / (Кm*Iсз))$
где Iкзмин - минимальное значение тока трехфазного короткого замыкания в защите при повреждениях на выходе электродвигателя.
Дополнительно, графическим способом, можно определить эффективность работы отсечки, для чего используются усредненные зависимости фазных токов, которые протекают через выводы двигателя при внутренних повреждениях двигателя при двухфазном коротком замыкании, от числа замкнувшихся витков.
Расчет максимальной токовой защиты асинхронного двигателя
Максимальная токовая защита – это релейная защита, действие которой связано с повышением силы тока в защищаемой цепи в случае возникновения короткого замыкания на ее участке.
Принцип действия максимальной токовой защиты аналогичен действию токовой отсечки. Когда увеличивается сила тока в защищаемом объекте начинается работы защиты. Но в отличии от токовой отсечки, которая начинает действовать мгновенно, заключается в том, что максимальная токовая защита передается сигнала на отключение по истечении определенного времени - выдержка времени, зависящая от расположения защищаемого участка. Самая маленькая устанавливается на самом отдаленном участке от источника. Максимальная токовая защита соседнего участка действует с большей выдержкой, которая отличается на величину, называемой ступень селективности и определяемой временем действия защиты. Величина тока, при которой должна срабатывать защита, выбирается на основе самого маленького значения тока короткого замыкания в защищаемом объекте (при различных видах повреждений токи короткого замыкания отличаются).
Расчет максимальной токовой защиты начинается с расчет тока срабатывания первой ступени защиты от симметричных перегрузок:
$Iсз1 = ((1,2*Кпуск) / Кв)*Iном$
Для второй ступени (предположим, что она выполнена с инверсной характеристикой и работает на отключение электрического двигателя) первичный ток рассчитывается следующим образом:
$Iсз2 = (Котс/Кв) * Iном$
Время срабатывания рассчитывается по формуле:
$tсз = 150/(Кк(2) - 1)$
где Кк - кратность тока.
Для третьей ступени защиты (выполнена с независимой характеристикой с действием на сигнализацию) формула для расчета первичного тока срабатывания выглядит следующим образом:
$Iсз3 = (Котс/Кв) * Iном$
Если двигатель не подвергается технологическим перегрузкам, то время срабатывания выбирается в диапазоне от 10 до 20 секунд, в противном случае оно выбирается больше, чем допустимое время.
Расчет максимальной токовой защиты и токовой отсечки осуществляется в процессе проектирования систем электроснабжения или электрических установок. От его качества и корректности во многом зависит правильная работа проектируемого объекта, а также уровень его безопасности, поэтому данному мероприятию уделяется собой внимание.
