Меню

Уставки тока реле максимальной токовой защиты

Максимальная токовая защита

В нормальном режиме по линии, в трансформаторе, двигателе течет рабочий ток, значение которого известно и определяется номинальными параметрами.

Однако, порой возникают аварийные, переходные ситуации, когда происходят перерывы питания, вследствие коротких замыканий, самозапуска, перегрузок. Значение тока повышается до величины, которая может привести к нарушению работоспособности электрической сети, выхода из строя электрооборудования.

Чтобы не происходило подобных аварий, необходимо на этапе проектирования предусмотреть методы защиты от переходных токов. Для этого служит релейная защита, а в частности защита от токов короткого замыкания — максимальная токовая защита. Эта защита также относится к токовым, как и токовая отсечка.

На линиях с односторонним питанием МТЗ устанавливается в начале линии со стороны источника питания. Так как сеть может состоять из нескольких линий, то на каждой из них ставят свой комплект защит. При повреждении на одном из участков линии сработает защита этого участка и отключит линию. Защиты других линий отстроены по времени, таким образом соблюдается селективность. Они отключатся, не успев сработать. Время срабатывания увеличивается в направлении от потребителя к системе.

На линиях с двухсторонним питанием защита МТЗ является дополнительной и достижение селективности одними лишь средствами выдержки времени является невозможным. Поэтому в таких сетях применяются направленные защиты.

Классификация МТЗ

Максимальные токовые защиты классифицируются на трехфазные и двухфазные (в зависимости от схемы исполнения), в зависимости от способа питания (с постоянным или переменным опертоком), защиты с зависимой и независимой характеристикой.

Принцип действия максимальной токовой защиты

При достижении током величины уставки подается сигнал на срабатывание реле времени с заданной выдержкой времени. Затем после реле времени сигнал идет на промежуточное реле, которое мгновенно отправляет ток в цепь отключения выключателя.

У зависимых защит выдержка времени задается уставкой на реле, у независимых — выдержка зависит от величины тока. Зависимые защиты проще отстраивать и согласовывать.

Схема защиты МТЗ

схема максимальной токовой защиты

На рисунке выше приведена схема максимальной токовой защиты — токовые цепи и цепи управления.

Параметры и расчет максимальной токовой защиты

МТЗ не может совмещать в себе функцию защиты от перегрузки, так как действие МТЗ должно происходить по возможности быстрее, а защита от перегрузки должна действовать, не отключая допустимые кратковременные токи перегрузки или пусковые токи при самозапуске электродвигателей.

  1. То есть первое условие выбора МТЗ — отстройка от максимального рабочего тока нагрузки
  2. После срабатывания защиты реле должно вернуться в рабочее положения. Ток возврата должен быть больше максимального рабочего тока, с учетом самозапуска, после предотвращения нарушения снабжения
  3. Ток срабатывания защиты равен коэффициенту запаса отнесенный к коэффициенту возврата и умноженный на коэффициент запуска и максимальный рабочий ток
  4. Ток срабатывания реле зависит от коэффициента схемы (зависит от реле), тока срабатывания защиты отнесенных к коэффициенту трансформатора тока
  5. Чувствительность защиты определяется отношением минимального тока короткого замыкания в конце зоны защиты к току срабатывания защиты
  6. Ступень времени для согласования выдежек времени зависит от выдержки времени соседней защиты, погрешности замедления реле времени соседней защиты, времени отключения выключателя соседней защиты. Для защит с независимой выдержкой времени это время может быть 0,4-0,5с, для защит с зависимой — 0,6-1с

К достоинствам МТЗ относится их простота и наглядность, надежность, невысокая стоимость. К недостаткам можно отнести большие выдержки времени вблизи источников питания, хотя именно там токи короткого замыкания должны отключаться быстро.

Максимальная токовая защита является основной в сетях до 10кВ, однако, применение она нашла и в сетях выше 10кВ.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Источник

Расчет уставок для цифровых устройств релейной защиты

Параметры срабатывания любого устройства релейной защиты должны отвечать требованиям, изложенным ПУЭ [1] (см. главы 3.2, 5.3).

Для правильного выбора уставок срабатывания в руководствах по эксплуатации цифровых устройств релейной защиты, выпускаемых НТЦ «Механотроника», традиционно приводились методики их расчета только для наиболее сложных алгоритмов защиты.

В связи со значительным увеличением количества выпускаемых цифровых устройств и выдвижением новых требований организациями, проводящими аттестацию цифровых устройств для применения их на объектах ОАО «ФСК ЕЭС», в эксплуатационную документацию были введены методики расчета уставок для всех алгоритмов защиты, предусмотренных в цифровых устройствах производства НТЦ «Механотроника».

Для этого предприятие разработало методические указания по расчетам уставок, которые полностью учитывают:

  • требования и рекомендации, изложенные в ПУЭ;
  • особенности алгоритмов защиты, используемых в цифровых блоках серий БМРЗ и БМРЗ-100.

Разработка методических указаний была выполнена специалистами НТЦ «Механотроника» при участии к.т.н. Соловьёва А.Л., заведующего кафедрой релейной защиты и автоматики электрических станций, сетей и систем Петербургского Энергетического института повышения квалификации.

Настоящая публикация открывает серию статей в которых приведены методики расчета уставок, иллюстрированные практическими примерами.

Расчёт уставок токовой отсечки для электродвигателей

Согласно ПУЭ [1] однорелейная токовая отсечка [1], защищающая от многофазных замыканий, в обязательном порядке должна быть предусмотрена для электродвигателей мощностью менее 2 МВт.

В тех случаях, когда однорелейная токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, то для защиты электродвигателей мощностью менее 2 МВт можно использовать двухрелейную токовую отсечку.

Сразу необходимо отметить, что однорелейная токовая отсечка, в которой использован сигнал, получаемый как разность токов двух фаз, имеет в раз худшую чувствительность, чем двухрелейная схема с двумя трансформаторами тока [2].

ПУЭ рекомендует применять двухрелейную токовую отсечку для защиты электродвигателей мощностью 2 МВт и более, имеющих защиту от однофазных замыканий на землю, действующую на отключение.

Если же защита от однофазных замыканий на землю отсутствует, то для электродвигателей мощностью 2 МВт и более следует применять трехрелейную токовую отсечку с тремя трансформаторами тока.

ПУЭ допускает применять двухрелейную токовую отсечку для защиты электродвигателей мощностью 2 МВт и более, не имеющих защиты от однофазных замыканий на землю. Однако в этом случае необходимо дополнительно предусмотреть защиту от двойных замыканий на землю.

Наиболее просто и полно все требования, изложенные в ПУЭ, реализуются при использовании серийно выпускаемых устройств БМРЗ и БМРЗ-100 предназначенных для защиты синхронных и асинхронных электродвигателей. В ряде исключительных случаев для этих же целей возможно применить устройства БМРЗ и БМРЗ-100 для защиты кабельных и воздушных линий.

Для защиты асинхронных и синхронных электродвигателей используется первая ступень алгоритма максимальной токовой защиты МТЗ с нулевой выдержкой времени.

Упрощенная функциональная схема этого алгоритма приведена на рис. 1.


Рис. 1 Схема алгоритма максимальной токовой защиты
(ТО — первая ступень МТЗ) по [4]

При превышении любым из фазных токов IA, IB, IC уставки соответствующего компаратора 1-3 возникает сигнал «Пуск I>» [2] и при отсутствии блокирующих сигналов начинает отсчет времени элемент выдержки времени 5.

При использовании первой ступени МТЗ в качестве токовой отсечки ТО выдержка времени устанавливается равной нулю. Поэтому сигнал «Откл. I >» на выходе алгоритма появляется после сигнала «Пуск I>» без временной задержки.

Блокирование срабатывания любой ступени МТЗ выполняется элементом 4 как внешним сигналом, так и в цикле АПВ. Сигнал блокирования поступает на элемент 13.

В связи с тем, что в данном алгоритме устанавливается нулевое значение выдержки времени, то необходимость ускорения срабатывания алгоритма (при ручном включении выключателя или в цикле АПВ) отсутствует

В устройствах серий БМРЗ и БМРЗ-100 предусмотрено необходимое количество цифровых реле максимального тока для каждой фазы, поэтому применение предусмотренной в ПУЭ отсечки в виде однорелейной схемы на наш взгляд так же нецелесообразно.

Рассмотрение методики расчета уставок для ТО сопровождается практическими примерами, в которых используется асинхронный двухскоростной двигатель АДО-1600/1000-10/12 с прямым пуском на 1-й скорости.

Исходные данные для расчета

  • Мощность на валу двигателя для 1-ой скорости:
  • Мощность на валу двигателя для 2-ой скорости:
  • Коэффициент мощности для 1-ой скорости:
  • Коэффициент мощности для 2-ой скорости:
  • Номинальное напряжение:
  • КПД для 1-ой скорости:
  • КПД для 2-ой скорости:
  • Кратность пускового тока для 1-ой скорости:
  • Кратность пускового тока для 2-ой скорости:
  • Значение тока трехфазного КЗ на вводах питания электродвигателя:

Двигатель участвует в процессе самозапуска, который может осуществляться как на 1-ой, так и на 2-ой скорости.

Максимальное сопротивление токовых цепей со стороны питания электродвигателя (проектное значение) — не более 0,5 Ом.

Для расчета уставок токовой отсечки необходимо знать номинальный ток электродвигателя. Если значение этой характеристики не приведено в документации двигателя, определить его можно по формуле (1):

А
(1)

где — номинальная мощность электродвигателя, кВт; — номинальное линейное действующее напряжение двигателя, кВ; — номинальный к.п.д. электродвигателя; — номинальный коэффициент мощности электродвигателя.

1.1 Значение номинального тока для выбранного нами электродвигателя при работе на 1-й скорости согласно формуле (1) будет равно:

А
(1.1)

1.2 Номинальный ток выбранного нами электродвигателя при работе на 2-ой скорости определим также по формуле (1):

Читайте также:  Чтобы не получить удар током нужно

По номинальному току электродвигателя необходимо выбрать трансформаторы тока (сигнал с их вторичных обмоток поступает на токовые входы IA, IB, IC цифрового устройства, показанные на рис. 1) с таким коэффициентом трансформации, чтобы при номинальном токе электродвигателя вторичный ток не превышал 5 А. Рекомендуемый диапазон изменения вторичного тока от 1 до 4 А.

1.3 Для найденного по соотношению (1.1) значения тока (197, 3 А) предварительно выбираем трансформаторы тока ТЛМ10-5-82 с сердечником типа Р и коэффициентом трансформации kтр = 200/5.

При кратности тока до 17 и максимальном сопротивлении токовых цепей не более 0,5 Ом трансформаторы тока этого типа имеют погрешность не более 10% [3]. Указанная кратность тока соответствует току в первичной обмотке 3400 А (17×200 А).

Для оценки пригодности выбранного трансформатора тока по погрешности, соответствующей предельной кратности тока необходимо определить максимальные броски пускового тока электродвигателя (рис. 2)

Рис. 2 Пример пусковой характеристики электродвигателя

Принято считать, что процесс пуска электродвигателя завершен, когда пусковой ток станет меньше 1,25 Iном. дв..

Значение максимального пускового тока при прямом пуске электродвигателя с учетом апериодической составляющей находят по формуле (2):

А
(2)

где — коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую пускового тока машины, принимается 1,8; — кратность пускового тока машины (как правило, 3 ÷ 8 ).

1.4. При самозапуске электродвигателя на 1-й скорости

максимальный бросок пускового тока согласно формуле (2) составит:

1.5 Максимальный бросок тока самозапуска электродвигателя при его работе на 2-й скорости составит:

Уставку срабатывания ТО I>>> выбирают такой, чтобы выполнялось соотношение (3):

1.6 Используя соотношение (3) выбираем уставки срабатывания алгоритма ТО для первой и второй скоростей одинаковыми и равными .

При расчете уставок для двигателей с реакторным пуском максимальный бросок пускового тока двигателя при реакторном пуске определяют по формуле (4):

А
(4)

где — индуктивное сопротивление сети; — индуктивное сопротивление реактора.

Значение полного пускового сопротивления двигателя, входящее в формулу (4) находят по соотношению (5)

Ом
(5)

Обоснование этой формулы можно найти в работе [5] на стр. 22. Полученное таким образом значение используют в соотношении (3).

Для двигателя, работающего в режиме самозапуска, значение тока полученное по формулам (2) или (4) необходимо увеличить в 1,3 — 1,4 раза, так как в этом режиме напряжение на двигателе может достигать 1,3- 1,4 номинального значения.

Выбранный ранее трансформатор тока (см. п. 1.3 Примера) проверяем на соблюдение требования, установленного в п.п. в п. 3.2.29 ПУЭ [1]

(1,1I>>>) >>1 = 1,1×3350 = 3685) > (17×200 = 3400)
(6-1)

Из соотношения (6-1) видно, что требование (6) при применении данного трансформатора тока не выполняется.

В связи с тем, что погрешность выбранного ранее трансформатора тока с коэффициентом трансформации kрт = 200/5 превышает 10% при токе двигателя, превышающем уставку срабатывания на 10% ( ),выбираем трансформаторы тока этого же типа, но с коэффициентом трансформации 300/5.

Проверим выполнения требования (6) для такого трансформатора.

1.8 Находим

>> (первая ступень), I>> (вторая ступень), I> (третья ступень)

Гондуров С.А., Михалев С.В.,
Пирогов М.Г., Захаров О.Г.
НТЦ «Механотроника», С-Петербург

Источник



Максимальная токовая защита: принцип действия, виды, примеры схем

В силу разных причин аварии в электросетях случаются довольно часто. При коротком замыкании губительно действует на все электроприборы сверхток. Если не предпринять защитных мер, то последствием от неуправляемого увеличения тока может стать не только повреждение электроустановок на участке от места аварии до источника питания, но и выведение из строя всей энергосистемы. Во избежание негативных последствий, вызванных авариями, применяются разные схемы электрозащиты:

  • отсечка;
  • дифференциально-фазная;
  • высокоэффективная максимальная токовая защита электрических цепей (МТЗ).

Из перечисленных видов защиты самой распространённой является МТЗ. Этот простой и надёжный способ предотвращения опасных перегрузок линий нашёл широкое повсеместное применение благодаря обеспечению селективности, то есть, обладанию способностью избирательно реагировать на различные ситуации.

Устройство и принцип действия

Конструктивно МТЗ состоят из двух важных узлов: автоматического выключателя и реле времени. Они могут быть объединены в одной конструкции либо размещаться отдельными блоками.

Отличия от токовой отсечки

Из всех видов защиты по надёжности лидирует токовая отсечка. Примером может служить защита бытовой электросети устройствами с применением плавких предохранителей или пакетных автоматов. Метод токовых отсечек гарантирует обесточивания защищаемой цепи в аварийных ситуациях. Но для возобновления подачи электроэнергии необходимо устранить причину отсечения и заменить предохранитель, либо включить автомат.

Недостатком такой системы является то, что отключение может происходить не только вследствие КЗ, но и в результате даже кратковременного превышения параметров по току нагрузки. Кроме того, требуется участие человека для восстановления защиты. Эти недостатки не критичны в бытовой сети, но они неприемлемы при защите разветвлённых линий электропередач.

Благодаря тому, что в конструкциях МТЗ предусмотрены реле времени, задерживающие срабатывание механизмов отсечения, они кратковременно игнорируют перепады напряжений. Кроме того, токовые реле сконструированы таким образом, что они возвращаются в исходное положение после ликвидации причины, вызвавшей размыкание контактов.

Именно эти два фактора кардинально отличают МТЗ от простых токовых отсечек, со всеми их недостатками.

Принцип действия МТЗ

Между узлом задержки и токовым реле существует зависимая связь, благодаря которой отключение происходит не на начальной стадии возрастания тока, а спустя некоторое время после возникновения нештатной ситуации. Данный промежуток времени слишком короткий для того, чтобы величина тока достигла критического уровня, способного навредить защищаемой цепи. Но этого хватает для предотвращения возможных ложных срабатываний защитных устройств.

Принцип действия систем МТЗ напоминает защиту токовой отсечки. Но разница в том, что токовая отсечка мгновенно разрывает цепь, а МТЗ делает это спустя некоторое, наперёд заданное время. Этот промежуток, от момента аварийного возрастания тока до его отсечения, называется выдержкой времени. В зависимости от целей и характера защиты каждая отдельная ступень времени задаётся на основании расчётов.

Наименьшая выдержка времени задаётся на самых удалённых участках линий. По мере приближения МТЗ к источнику тока, временные задержки увеличиваются. Эти величины определяются временем, необходимым для срабатывания защиты и именуются ступенями селективности. Сети, построенные по указанному принципу, образуют зоны действия ступеней селективности.

Такой подход обеспечивает защиту поврежденного участка, но не отключает линию полностью, так как ступени селективности увеличиваются по мере удаления МТЗ от места аварии. Разница величин ступеней позволяет защитным устройствам, находящимся на смежных участках, оставаться в состоянии ожидания до момента восстановления параметров тока. Так как напряжение приходит в норму практически сразу после отсечения зоны с коротким замыканием, то авария не влияет на работу смежных участков.

Примеры использования защиты

  • с целью локализации и обезвреживания междуфазных КЗ;
  • для защиты сетей от кратковременных перегрузок;
  • для обесточивания трансформаторов тока в аварийных ситуациях;
  • в качестве протектора при запуске мощного, энергозависимого оборудования.

Задержка времени очень полезна при пуске двигателей. Дело в том, что на старте в цепях обмоток наблюдается значительное увеличение пусковых токов, которое системы защиты могут воспринимать как аварийную ситуацию. Благодаря небольшой задержке времени МТЗ игнорирует изменение параметров сети, возникающие при пуске или самозапуске электродвигателей. За короткое время показатели тока приближаются к норме и причина для аварийного отключения устраняется. Таким образом, предотвращается ложное срабатывание.

Пример подключения МТЗ электродвигателя иллюстрирует схема на рисунке 1. На этой схеме реле времени обеспечивает уверенный пуск электромотора до момента реагирования токового реле.

МТЗ с выдержкой времени

Рисунок 1. МТЗ с выдержкой времени

Аналогично работает задержка времени при кратковременных перегрузках в защищаемой сети, которые не связаны с аварийными КЗ. Отсечка действует лишь в тех случаях, когда на защищаемой линии возникает значительное превышение номинальных значений, которое по времени превосходит величину выдержки.

Для надёжности защиты на практике часто используют схемы двухступенчатой и даже трёхступенчатой защиты участков цепей. Стандартная трёхступенчатая защитная характеристика выглядит следующим образом (Рис. 2):

Карта селективности стандартной трёхступенчатой защиты

Рис. 2. Карта селективности стандартной трёхступенчатой защиты

На абсциссе отмечено значения тока, а на оси ординат время задержки в секундах. Кривая в виде гиперболы отображает снижение времени защиты от возрастания перегрузок. При достижении тока отметки 170 А включается отсчёт времени МТЗ. Задержка времени составляет 0,2 с, после чего на отметке 200 А происходит отключение. То есть, разрыв цепи происходит в случае отказа защиты остальных устройств.

Расчет тока срабатывания МТЗ

Стабильность работы и надёжность функционирования максимально-токовой защиты зависит от настройки параметров по току срабатывания. Расчёты должны обеспечивать гарантированное срабатывание реле при авариях, однако на её работу не должны влиять параметры тока нагрузки, а также кратковременные всплески, возникающие в режиме запуска двигателей.

Следует помнить, что слишком чувствительные реле могут вызывать ложные срабатывания. С другой стороны, заниженные параметры срабатывания не могут гарантировать безопасности стабильной работы электроприборов. Поэтому при расчетах уставок необходимо выбирать золотую середину.

Читайте также:  Определить изменения обратного тока при изменении температуры

Существует формула для расчёта среднего значения тока, на который реагирует электромагнитное реле [ 1 ]:

где Iс.з. – минимальный первичный ток, на который должна реагировать защита, а Iн. макс. – предельное значение тока нагрузки.

Ток возврата реле подбирается таким образом, чтобы его хватило повторного замыкания контактов в отработавшем устройстве. Для его определения используем формулу:

Здесь Iвз– ток возврата, kн. – коэффициент надёжности, kз – коэффициент самозапуска, Iраб. макс. величина максимального рабочего тока.

Для того чтобы токи возврата и срабатывания максимально приблизить, вводится коэффициент возврата, рассчитываемый по формуле:

kв = Iвз / Iс.з. с учётом которого Iс.з. = kн.×kз.×Iраб. макс. / kв

В идеальном случае kв = 1, но на практике этот коэффициент всегда меньший за единицу. Чувствительность защиты тем выше, чем выше значение kв.. Отсюда вывод: для повышения чувствительности необходимо подобрать kв в диапазоне, стремящимся к 1.

Виды максимально-токовых защит

В электрических сетях используют 4 разновидности МТЗ. Их применение диктуется условиями, которые требуется создать для уверенной работы электрооборудования.

МТЗ с независимой от тока выдержкой времени

В таких устройствах выдержка времени не меняется. Для задания уставок периода, достаточного для активации реле с независимыми характеристиками, учитывают ступени селективности. Каждая последующая выдержка (в сторону источника тока) увеличивается от предыдущей на промежуток времени, соответствующий ступени селективности. То есть, при расчётах необходимо соблюдать условия селективности.

МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени

В данной защите процесс задания уставок МТЗ требует более сложных расчётов. Зависимые характеристики, в случаях с индукционными реле, выбирают по стандарту МЭК: tсз = A / (k n — 1), где A, n – коэффициенты чувствительности, k = Iраб / Iср — кратность тока.

Из формулы следует, что выдержка времени уже не является константой. Она зависит от нескольких параметров, в т. ч. и от силы тока, попадающего на обмотки реле, причём эта зависимость обратная. Однако выдержка не линейная, её характеристика приближается к гиперболе (рис. 3). Такие МТЗ используют для защиты от опасных перегрузок.

Характеристика МТЗ с зависимой выдержкой

Рисунок 3. Характеристика МТЗ с зависимой выдержкой

МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени

В устройствах данного вида релейных защит совмещено две ступени защиты: зависимая часть с гиперболической характеристикой и независимая. Примечательно, что времятоковая характеристика независимой части является прямой, плавно сопряжённой с гиперболой. При малых кратностях критичных токов характеристика зависимого периода более крутая, а при больших – пологая кривая (применяется для защиты электромоторов большой мощности).

МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения

В данном виде дифференциальной защиты применена комбинация МТЗ с использованием влияния минимального напряжения. В электромеханическом реле произойдёт размыкание контактов только тогда, когда возрастание тока в сети приведёт к падению разницы потенциалов. Если падение превысит нижнюю границу напряжения уставки – это вызовет отработку защиты. Поскольку уставка задана на падение напряжения, то реле не среагирует на резкие скачки тока в сети.

Примеры и описание схем МТЗ

С целью защиты обмоток трансформаторов, а также других элементов сетей с односторонним питанием используются различные схемы.

МТЗ на постоянном оперативном токе.

Особенность данной схемы в том, что управление элементами защиты осуществляется выпрямленным током, который меняет полярность, реагируя на аварийные ситуации. Мониторинг изменения напряжения выполняют интегральные микроэлементы.

Для защиты линий от последствий междуфазных замыканий используют двухфазные схемы на двух, либо на одном токовом реле.

Однорелейная на оперативном токе

В данной защите используется токовое пусковое реле, которое реагирует на изменение разности потенциалов двух фаз. Однорелейная МТЗ реагирует на все межфазные КЗ.

Схема на 1 реле

Схема на 1 реле

Преимущества: одно токовое реле и всего два провода для подсоединения.

Недостатки:

  • сравнительно низкая чувствительность;
  • недостаточная надёжность – при отказе одного элемента защиты участок цепи остаётся незащищённым.

Однорелейка применяется в распределительных сетях, где напряжение не превышает 10 тыс. В, а также для безопасного запуска электромоторов.

Двухрелейная на оперативном токе

В данной схеме токовые цепи образуют неполную звезду. Двухрелейная МТЗ реагирует на аварийные междуфазные короткие замыкания.

Схема на 2 реле

Схема на 2 реле

К недостаткам этой схемы можно отнести ограниченную чувствительность. МТЗ выполненные по двухфазным схемам нашли широкое применение, особенно в сетях, где используется изолированная нейтраль. Но при добавлении промежуточных реле могут работать в сетях с глухозаземлённой нейтралью.

Трехрелейная

Схема очень надёжная. Она предотвращает последствия всех КЗ, реагируя также и на однофазные замыкания. Трехфазные схемы можно применять в случаях с глухозаземлённой нейтралью, вопреки тому, что там возможны ситуации с междуфазными так и однофазными замыканиями.

Из рисунка 4 можно понять схему работы трёхфазной, трёхлинейной МТЗ.

Схема трёхфазной трёхрелейной защиты

Рисунок 4. Схема трёхфазной трёхрелейной защиты

Схема двухфазного трёхрелейного подключения МТЗ изображена на рисунке 5.

Рис. 5. Схема двухфазного трёхрелейного подключения МТЗ

На схема обозначены:

  • KA — реле тока;
  • KT — реле времени;
  • KL — промежуточное реле;
  • KH — указательное реле;
  • YAT — катушка отключения;
  • SQ — блок контакт, размыкающий цепь;
  • TA — трансформатор тока.

Видео в дополнение темы

Источник

Выбор максимальных токовых реле

Реле максимального тока применяется в качестве защиты от коротких замыканий и ненормальных увеличений тока. Преимущества защиты, построенной на максимально-токовых реле, перед плавкими предохранителями состоит в том, что эта защита обладает многократностью действия, обеспечивая одновременное отключение всех трех фаз главной цепи, позволяет осуществить четкую отстройку защиты от пусковых и тормозных токов двигателя без снижения быстродействия и надежности срабатывания даже при малых кратностях тока короткого замыкания.

Для защиты от коротких замыканий в главных цепях двигателя с короткозамкнутым ротором катушки максимальных реле включаются во все три фазы статора. Наличие трех реле позволяет обеспечить в сетях 380 В с заземленной нейтралью защиту от однофазных замыканий на землю. В сетях же с изолированной нейтралью можно ограничиться включением реле в две фазы. При этом в пределах одной и той же установки защиту следует осуществлять в одних и тех же фазах.

К основным техническим данным реле относятся:

· номинальный ток реле Iном.р – наибольший длительно допустимый ток через катушку реле, не приводящей к его срабатыванию;

· ток срабатывания реле Iсраб.р – наименьший ток, при котором происходит срабатывание реле;

· ток уставки реле Iуст.р – значение тока Iсраб.р, на которое настраивается реле;

· ток возврата Iвозв.р – наибольший ток, при котором якорь реле возвращается в исходное состояние после срабатывания;

· коэффициент возврата kв – отношение Iвозв.р/Iсраб.р. Чем ближе к единице значение kв, тем в более узких пределах реле будет осуществлять контроль входного параметра.

Можно рекомендовать следующий порядок выбора максимальных токовых реле:

1. Выбираем ток уставки реле в зависимости от типа асинхронного двигателя:

· с короткозамкнутым ротором – Iуст.р= (1,2 ÷ 1,3) Iпуск.дв;

· с фазным ротором – Iуст.р= (2,25 ÷ 2,5) Iном.дв.

2. Выбираем номинальный ток реле Iном.р:

В настоящее время промышленностью освоен выпуск различных серий максимально-токовых реле. Это реле таких серий, как РТ-40, РТ-140, РЭО-401. Кроме того, существуют максимальные токовые реле с выдержкой времени на срабатывание, такие как РТ-80 и многие другие.

Реле данных серий имеют достаточно широкий диапазон регулирования уставок срабатывания, высокий коэффициент возврата и достаточно малое время срабатывания.

Основные технические данные реле серий РТ-40 и РТ-140 представлены в табл. 2.8.

Основные технические данные реле серий РТ-40 и РТ-140

Тип Пределы уставки на ток срабатывания реле, А Номинальный ток, А Потребляемая мощность при токе минимальной уставки, В×А
Соединение катушек Соединение катушек
последова­тельное параллельное последова­тельное параллельное
РТ-40/0,2 0,05–0,1 0,1–0,2 0,4 1,0 0,2
РТ-40/0,6 0,15–0,3 0,3–0,6 1,6 2,5 0,2
РТ-40/2 0,5–1 1–2 2,5 6,3 0,2
РТ-40/6 1,5–3 3–6 0,5
РТ-40/10 2,5–5 5–10 0,5
РТ-40/20 5–10 10–20 0,5
РТ-40/50 12,5–25 25–50 0,8
РТ-40/100 25–50 50–100 1,8
РТ-40/200 50–100 100–200
РТ-140/0,2 0,05–0,1 0,1–0,2 0,4 1,0 0,2
РТ-140/0,6 0,15–0,3 0,3–0,6 1,6 2,5 0,2
РТ-140/2 0,5–1 1–2 2,5 6,3 0,2
РТ-140/6 1,5–3 3–6 0,5
РТ-140/10 2,5–5 5–10 0,5
РТ-140/20 5–10 10–20 0,5
РТ-140/50 12,5–25 25–50 0,8
РТ-140/100 25–50 50–100 1,8
РТ-140/200 50–100 100–200

Отличие между сериями РТ-40 и РТ-140 состоит лишь в том, что последнее выполняется в унифицированном корпусе «Сура», в остальном же эти серии идентичны.

Ниже представлены технические данные максимальных токовых реле серии РЭО-401. Хотя эти реле и предназначены для защиты асинхронных двигателей с фазным ротором, их все же можно использовать и для защиты асинхронных короткозамкнутых двигателей. Здесь основное условие – удовлетворение условиям выбор реле по току, которые были указаны выше.

Читайте также:  Что может поглотить ток

Технические данные максимальных токовых реле серии РЭО-401 приведены в табл. 2.9.

Основные технические данные реле серии РЭО-401

Тип Номинальный ток, А Пределы регулирования тока срабатывания электромагнита, А
РЭО-401 2,5 3,3–10
5,2–16
8–24
13–40
21–64
33–100

Окончание табл. 2.9

Тип Номинальный ток, А Пределы регулирования тока срабатывания электромагнита, А
52–160
82–252
130–400
210–640
325–1000
420–1280

Выбор магнитных пускателей

Магнитный пускатель – это электрический аппарат, предназначенный для пуска, остановки, реверсирования и защиты асинхронных электродвигателей. Его практически единственное отличие от контакторов – наличие защиты от токовых перегрузок (тепловые реле). Выбор магнитных пускателей осуществляется исходя из следующих условий:

— Выбор теплового реле.

В указанных выше соотношениях представлены следующие обозначения: Uном – номинальное напряжение, на которое рассчитан магнитный пускатель; Uном.сети – номинальное напряжение сети; Iном –номинальный ток магнитного пускателя; Iпрод.расч – расчетный ток продолжительного режима (в нашем случае это номинальный ток двигателя Iном.дв); Iпред – предельный включаемый и отключаемый ток.

Технические данные некоторых серий магнитных пускателей приведены в табл. 2.10.

Технические данные магнитных пускателей

Параметр ПМЕ-000 ПМЕ-10 ПМЕ-200 ПАЕ-300 ПАЕ-400 ПАЕ-500 ПАЕ-600
Номинальный ток, А, при 380/500 В 3/1,5 10/6 25/14 40/21 63/35 110/61 146/80
Предельный включаемый и отключаемый ток, А, при 380 В и cosφ = 0,4
Пусковая мощность, потребляемая обмоткой, В×А
Номинальная мощность обмотки, В×А 3,6

Магнитные пускатели серии ПМЕ – это пускатели с прямоходовой магнитной системой и управлением на переменном токе. Напряжение от 36 до 500 В. Используются для управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. Выпускаются в открытом, защищенном и пылебрызгонепроницаемом исполнениях, с тепловыми реле и без них, бывают реверсивными и нереверсивными.

Магнитные пускатели серии ПАЕ – это пускатели с управлением на переменном токе. Применяются преимущественно в станкостроении.

Выпускаются в открытом, защищенном исполнении, бывают реверсивными, нереверсивными, с тепловой защитой и без нее.

Выбор тепловых реле

Тепловые реле служат для защиты электроустановок от токовых перегрузок недопустимой продолжительности. Такая защита имеет огромное значение, т.к. тепловые перегрузки вызывают, в первую очередь, ускоренные старение и разрушение изоляции двигателя, что может привести к коротким замыканиям, т.е. к серьезной аварии и преждевременному выходу электрооборудования из строя.

Основой конструкции теплового реле является биметаллический элемент, который при нагреве изгибается, воздействуя на механизм переключения контактов.

Реле срабатывает, если ток перегрузки равен току уставки реле или больше него. Следует отметить, что тепловой процесс инерционен по своей природе, поэтому срабатывание реле происходит с некоторой выдержкой времени, которая тем меньше, чем больше величина перегрузок; при очень больших перегрузках реле срабатывает почти мгновенно. Однако, вследствие инерционности теплового процесса, реле не может обеспечить защиту от режима КЗ, и должно быть само защищено от него. Если этого не сделать, то реле будет нагреваться без отдачи тепла в окружающую среду и выйдет из строя до того, как успеет воздействовать на контактную систему.

При выборе тепловых реле следует ориентироваться на следующие номинальные данные:

· номинальное напряжение реле Uном.р – наибольшее из номинальных напряжений сетей, в которых допускается применение данного типа реле;

· номинальный ток реле Iном.р – наибольший ток, длительное протекание которого не вызывает срабатывания реле;

· номинальный ток нагревателя Iном.нагр – номинальный ток, при длительном протекании которого через реле с данным нагревателем оно не срабатывает;

· номинальный ток уставки реле Iном.уст – наибольший длительный ток, на который должно быть настроено реле, не вызывающий его срабатывание.

Iном.уст.мин = (0,75 ÷ 0,85) Iном.нагр.

Iном.уст.макс = (1,15 ÷ 1,25) Iном.нагр.

Тепловое реле может надежно защищать электродвигатель только в том случае, если законы нагревания и охлаждения теплового элемента реле и защищаемого двигателя подобны. А это возможно лишь в длительном режиме работы при спокойном характере нагрузки. Кроме того, при выборе тепловых реле дополнительную трудность представляет влияние на работу реле температуры окружающей среды, которую необходимо учитывать.

Можно рекомендовать следующий порядок выбора тепловых реле (считаем, что работа ведется в длительном режиме, номинальная температура окружающего воздуха tокр.н., как правило, принимается равной 40°С):

1. Выбираем предварительно, что

Iном.р ≥ Iном.нагр≈ Iном.дв.

2. Приводим Iном.нагр к действительной температуре окружающей среды, т.е. к tокр.

, (2.1)

где δ –изменение Iном.нагр на каждые 10°С разницы величины tокр по сравнению с tокр.н. Берется из паспорта реле.

Принимаем δ в зависимости от серии реле, %:

· реле серии РТ – 6%;

· реле серии ТРП – 5%;

· реле серии ТРТ – 4%;

· реле серии ТРН – 2%.

3. Выбираем номинальное значение тока уставки Iном.уст:

Iном.уст. = Iном.дв, если t = tокр;

Iном.уст. = Iном.дв/α, если t ≠ tокр.

4. Окончательно выбираем номинальный ток нагревателя Iном.нагр:

.

Выбранные таким образом тепловые реле при тщательной нагрузке будут вполне надежно защищать двигатель от нежелательных длительных перегрузок свыше 15–20%.

В настоящее время промышленностью широко выпускаются реле серий РТЛ, ТРН, ТРП, ТРТ и некоторые другие.

Технические данные реле серии РТЛ представлены в табл. 2.11, серии ТРН – в табл. 2.12, серии ТРТ – в табл. 2.13, серии ТРП – в табл. 2.14.

Основные технические данные тепловых реле серии РТЛ

Тип реле Номинальный ток реле, А Диапазон регулирования номинального тока несрабатывания, А Максимальный ток продолжительного режима при tокр=40°С, А Мощность, потребляемая одним полюсом реле, Вт
РТЛ-1001 0,1 – 0,17 0,17 2,15
РТЛ-1002 0,16 – 0,26 0,26 2,25
РТЛ-1003 0,24 – 0,4 0,4 2,05
РТЛ-1004 0,38 – 0,65 0,65 1,99
РТЛ-1005 0,61 – 1,0 1,0 2,0
РТЛ-1006 0,95 – 1,6 1,6 2,0
РТЛ-1007 1,5 – 2,6 2,6 1,8
РТЛ-1008 2,4 – 4,0 4,0 1,87
РТЛ-1010 3,8 – 6,0 6,0 1,84
РТЛ-1012 5,5 – 8,0 8,0 1,68
РТЛ-1014 7,0 – 10 1,75
РТЛ-1016 9,5 – 14 2,5
РТЛ-1021 13 – 19 3,0
РТЛ-1022 18 – 25 3,0
РТЛ-2053 23 – 32 2,43
РТЛ-2055 30 – 41 3,03
РТЛ-2057 38 – 52 3,3
РТЛ-2059 47 – 64 3,69
РТЛ-2061 54 – 74 4,38
РТЛ-2063 63 – 86 5,62

Основные технические данные тепловых реле серии ТРН

Тип реле Номинальный ток реле, А Номинальный ток теплового элемента Iн при 25°С, А Пределы регулирования номинального тока уставки Максимальный ток продолжительного режима при tокр=40°С, А
ТРН-8А ТРН-10А 3,2 0,32; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1; 1,25; 1,6 (0,75–1,3)Iн 1,25Iн
ТРН-8 ТРН-10 0,5; 0,63; 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4,5; 6,3; 8; 10 (0,75–1,3)Iн 1,25Iн
ТРН-20 ТРН-25 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25 (0,75–1,3)Iн 1,25Iн 1,05Iн
ТРН-32 ТРН-40 12,5; 16; 20; 25; 32; 40 (0,75–1,3)Iн 1,25Iн 1,05Iн

Основные технические данные тепловых реле серии ТРТ

Тип реле Номинальный ток реле, А Номинальный ток теплового элемента Iн при 25°С, А Пределы регулирования номинального тока уставки Максимальный ток продолжительного режима при tокр=40°С, А
ТРТ-111 1,75 1,75 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-112 2,5 2,5 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-113 3,5 3,5 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-114 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-115 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-121 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-122 11,5 11,5 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-131 14,5 14,5 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-132 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-133 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-134 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-135 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-136 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-137 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-138 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-139 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-141 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-142 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-151 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-152 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-153 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-154 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-155 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-156 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРТ-157 (0,85÷1,15)Iн 1,15Iн

Основные технические данные тепловых реле серии ТРП

Тип реле Номинальный ток реле, А Номинальный ток теплового элемента Iн при 25°С, А Пределы регулирования номинального тока уставки Максимальный ток продолжительного режима при tокр=40°С, А
ТРП-25 1; 1,2; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 15; 20; 25 (0,8÷1,15)Iн 1,15Iн
ТРП-60 20; 25; 30; 40; 50; 60 (0,75÷1,25)Iн 1,25Iн
ТРП-150 50; 60; 80; 100; 120; 150 (0,75÷1,25)Iн 1,25Iн
ТРП-600 150; 200; 250; 300; 400; 500; 600 (0,75÷1,25)Iн 1,25Iн

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Источник