Главная

Статьи

Максимальний струмовий захист (МТЗ): принцип дії, види, приклади схем

  1. Пристрій і принцип дії
  2. Відмінності від струмового відсічення
  3. Принцип дії МТЗ
  4. Приклади використання захисту
  5. Розрахунок струму спрацьовування МТЗ
  6. Види максимально-струмових захистів
  7. МТЗ з незалежної від струму витримкою часу
  8. МТЗ з залежною від струму витримкою часу
  9. МТЗ з обмежено залежною від струму витримкою часу
  10. МТЗ з пуском (блокуванням) від реле мінімальної напруги
  11. Приклади і опис схем МТЗ
  12. Однорелейная на оперативному струмі
  13. Дворелейним на оперативному струмі
  14. трирелейним

В силу різних причин аварії в електромережах трапляються досить часто. При короткому замиканні згубно діє на всі електроприлади Надструм. Якщо не вжити захисних заходів, то наслідком від некерованого збільшення струму може стати не тільки пошкодження електроустановок на ділянці від місця аварії до джерела живлення, але і виведення з ладу всієї енергосистеми. Щоб уникнути негативних наслідків, викликаних аваріями, застосовуються різні схеми електрозахисту:

  • відсічення;
  • диференційно-фазна;
  • високоефективна максимальний струмовий захист електричних ланцюгів (МТЗ).

З перерахованих видів захисту найпоширенішою є МТЗ. Цей простий і надійний спосіб запобігання небезпечних перевантажень ліній знайшов широке повсюдне застосування завдяки забезпеченню селективності, тобто, володіння здатністю вибірково реагувати на різні ситуації.

Пристрій і принцип дії

Конструктивно МТЗ складаються з двох важливих вузлів: автоматичного вимикача і реле часу. Вони можуть бути об'єднані в одній конструкції або розміщуватися окремими блоками.

Відмінності від струмового відсічення

З усіх видів захисту по надійності лідирує струмовий відсічення. Прикладом може служити захист побутової електромережі пристроями із застосуванням плавких запобіжників або пакетних автоматів. Метод струмових отсечек гарантує знеструмлення захищається ланцюга в аварійних ситуаціях. Але для відновлення подачі електроенергії необхідно усунути причину відсікання і замінити запобіжник, або включити автомат.

Недоліком такої системи є те, що відключення може відбуватися не тільки внаслідок КЗ, а й в результаті навіть короткочасного перевищення параметрів по струму навантаження. Крім того, потрібна участь людини для відновлення захисту. Ці недоліки не критичні в побутовій мережі, але вони неприйнятні при захисті розгалужених ліній електропередач.

Завдяки тому, що в конструкціях МТЗ передбачені реле часу, що затримують спрацьовування механізмів відсікання, вони короткочасно ігнорують перепади напруги. Крім того, струмові реле сконструйовані таким чином, що вони повертаються в початкове положення після ліквідації причини, що викликала розмикання контактів.

Саме ці два фактори кардинально відрізняють МТЗ від простих струмових отсечек, з усіма їх недоліками.

Принцип дії МТЗ

Між вузлом затримки і струмовим реле існує залежна зв'язок, завдяки якій відключення відбувається не на початковій стадії зростання струму, а через деякий час після виникнення нештатної ситуації. Даний проміжок часу занадто короткий для того, щоб величина струму досягла критичного рівня, здатного зашкодити захищається ланцюга. Але цього вистачає для запобігання можливих помилкових спрацьовувань захисних пристроїв.

Принцип дії систем МТЗ нагадує захист струмового відсічення. Але різниця в тому, що струмовий відсічення миттєво розриває ланцюг, а МТЗ робить це через деякий, наперед заданий час. Цей проміжок, від моменту аварійного зростання струму до його відсікання, називається витримкою часу. Залежно від цілей і характеру захисту кожна окрема ступінь часу задається на підставі розрахунків.

Найменша витримка часу задається на найвіддаленіших ділянках ліній. У міру наближення МТЗ до джерела струму, тимчасові затримки збільшуються. Ці величини визначаються часом, необхідним для спрацьовування захисту і іменуються ступенями селективності. Мережі, побудовані за вказаним принципом, утворюють зони дії ступенів селективності.

Такий підхід забезпечує захист пошкодженої ділянки, але не відключає лінію повністю, так як ступені селективності збільшуються в міру віддалення МТЗ від місця аварії. Різниця величин ступенів дозволяє захисних пристроїв, що знаходяться на суміжних ділянках, залишатися в стані очікування до моменту відновлення параметрів струму. Так як напруга спадає на норму практично відразу після відсікання зони з коротким замиканням, то аварія не впливає на роботу суміжних ділянок.

Приклади використання захисту

МТЗ використовують:

  • з метою локалізації та знешкодження міжфазних КЗ;
  • для захисту мереж від короткочасних перевантажень;
  • для знеструмлення трансформаторів струму в аварійних ситуаціях;
  • як протектор при запуску потужного, енергозалежного обладнання.

Затримка часу дуже корисна при пуску двигунів. Справа в тому, що на старті в ланцюгах обмоток спостерігається значне збільшення пускових струмів, яке системи захисту можуть сприймати як аварійну ситуацію. Завдяки невеликої затримки часу МТЗ ігнорує зміна параметрів мережі, що виникають під час пуску або самозапуску електродвигунів. За короткий час показники струму наближаються до норми і причина для аварійного відключення усувається. Таким чином, запобігає помилкове спрацьовування.

Приклад підключення МТЗ електродвигуна ілюструє схема на малюнку 1. На цій схемі реле часу забезпечує впевнений пуск електромотора до моменту реагування токового реле.

В силу різних причин аварії в електромережах трапляються досить часто

Малюнок 1. МТЗ з витримкою часу

Аналогічно працює затримка часу при короткочасних перевантаженнях в мережі, що захищається, які не пов'язані з аварійними КЗ. Відсічення діє лише в тих випадках, коли на захищається лінії виникає значне перевищення номінальних значень, яке за часом перевершує величину витримки.

Для надійності захисту на практиці часто використовують схеми двоступеневої і навіть триступеневої захисту ділянок ланцюгів. Стандартна триступенева захисна характеристика виглядає наступним чином (Рис. 2):

2):

Мал. 2. Карта селективності стандартної триступеневої захисту

На абсцис зазначено значення струму, а на осі ординат час затримки в секундах. Крива у вигляді гіперболи відображає зниження часу захисту від зростання перевантажень. При досягненні струму позначки 170 А включається відлік часу МТЗ. Затримка часу становить 0,2 с, після чого на позначці 200 А відбувається відключення. Тобто, розрив ланцюга відбувається в разі відмови захисту інших пристроїв.

Розрахунок струму спрацьовування МТЗ

Стабільність роботи і надійність функціонування максимально-струмового захисту залежить від налаштування параметрів по струму спрацьовування. Розрахунки повинні забезпечувати гарантоване спрацювання реле при аваріях, проте на її роботу не повинні впливати параметри струму навантаження, а також короткочасні сплески, що виникають в режимі запуску двигунів.

Слід пам'ятати, що занадто чутливі реле можуть викликати помилкові спрацьовування. З іншого боку, занижені параметри спрацьовування не можуть гарантувати безпеки стабільної роботи електроприладів. Тому при розрахунках уставок необхідно вибирати золоту середину.

Існує формула для розрахунку середнього значення струму, на який реагує електромагнітне реле [ 1 ]:

Iс.з. > Iн. макс.,

де I С.З. - мінімальний первинний струм, на який повинна реагувати захист, а I н. макс. - граничне значення струму навантаження.

Струм повернення реле підбирається таким чином, щоб його вистачило повторного замикання контактів у відпрацьованому пристрої. Для його визначення використовуємо формулу:

I вз = k н. × k з. × Iраб. макс.

Тут I вз - ток повернення, k н. - коефіцієнт надійності, k з - коефіцієнт самозапуску, I раб. макс. - величина максимального робочого струму.

Для того щоб струми повернення і спрацьовування максимально наблизити, вводиться коефіцієнт повернення, що розраховується за формулою:

= I вз / I С.З. з урахуванням якого Iс.з. = K н. × k з. × Iраб. макс. / kв

В ідеальному випадку = 1, але на практиці цей коефіцієнт завжди менший за одиницю. Чутливість захисту тим вище, чим вище значення kв .. Звідси висновок: для підвищення чутливості необхідно підібрати в діапазоні, що прагнуть до 1.

Види максимально-струмових захистів

В електричних мережах використовують 4 різновиди МТЗ. Їх застосування диктується умовами, які потрібно створити для впевненої роботи електрообладнання.

МТЗ з незалежної від струму витримкою часу

У таких пристроях витримка часу не змінюється. Для завдання уставок періоду, достатнього для активації реле з незалежними характеристиками, враховують ступені селективності. Кожна наступна витримка (в сторону джерела струму) збільшується від попередньої на проміжок часу, відповідний ступені селективності. Тобто, при розрахунках необхідно дотримуватися умови селективності.

МТЗ з залежною від струму витримкою часу

У даній захисту процес завдання уставок МТЗ вимагає більш складних розрахунків. Зовсім характеристики, у випадках з індукційними реле, вибирають за стандартом МЕК: tсз = A / (kn - 1), де A, n - коефіцієнти чутливості, k = Iраб / Iср - кратність струму.

З формули випливає, що витримка часу вже не є константою. Вона залежить від декількох параметрів, в т. Ч. І від сили струму, що потрапляє на обмотки реле, причому ця залежність зворотна. Однак при витримці лінійна, її характеристика наближається до гіперболи (рис. 3). Такі МТЗ використовують для захисту від небезпечних перевантажень.

Малюнок 3. Характеристика МТЗ з залежною витримкою

МТЗ з обмежено залежною від струму витримкою часу

У пристроях даного виду релейних захистів поєднане два ступені захисту: залежна частина з гіперболічної характеристикою і незалежна. Примітно, що времятоковая характеристика незалежної частини є прямою, плавно сполученої з гіперболою. При малих кратностях критичних струмів характеристика залежного періоду крутіша, а при великих - полога крива (застосовується для захисту електродвигунів великої потужності).

МТЗ з пуском (блокуванням) від реле мінімальної напруги

В даному виді диференційного захисту застосована комбінація МТЗ з використанням впливу мінімальної напруги. В електромеханічному реле відбудеться розмикання контактів тільки тоді, коли зростання струму в мережі призведе до падіння різниці потенціалів. Якщо падіння перевищить нижню межу напруги уставки - це викличе відпрацювання захисту. Оскільки уставка задана на падіння напруги, то реле не зреагує на різкі скачки струму в мережі.

Приклади і опис схем МТЗ

З метою захисту обмоток трансформаторів, а також інших елементів мереж з одностороннім харчуванням використовуються різні схеми.

МТЗ на постійному оперативному струмі.

Особливість даної схеми в тому, що управління елементами захисту здійснюється випрямленою струмом, який змінює полярність, реагуючи на аварійні ситуації. Моніторинг зміни напруги виконують інтегральні мікроелементи.

Для захисту ліній від наслідків міжфазних замикань використовують двофазні схеми на двох, або на одному струмовому реле.

Однорелейная на оперативному струмі

У даній захисту використовується струмовий пусковий реле, яке реагує на зміну різниці потенціалів двох фаз. Однорелейная МТЗ реагує на все міжфазні КЗ .

Однорелейная МТЗ реагує на все   міжфазні КЗ

Схема на 1 реле

Переваги: одне струмове реле і всього два дроти для під'єднання.

недоліки:

  • порівняно низька чутливість;
  • недостатня надійність - при відмові одного елемента захисту ділянку ланцюга залишається незахищеним.

Однорелейка застосовується в розподільчих мережах, де напруга не перевищує 10 тис. В, а також для безпечного запуску електромоторів.

Дворелейним на оперативному струмі

В даній схемі струмові кола утворюють неповну зірку. Дворелейним МТЗ реагує на аварійні міжфазні короткі замикання.

Дворелейним МТЗ реагує на аварійні міжфазні короткі замикання

Схема на 2 реле

До недоліків цієї схеми можна віднести обмежену чутливість. МТЗ виконані по двофазним схемами знайшли широке застосування, особливо в мережах, де використовується ізольована нейтраль. Але при додаванні проміжних реле можуть працювати в мережах з глухозаземленою нейтраллю.

трирелейним

Схема дуже надійна. Вона запобігає наслідки всіх КЗ, реагуючи також і на однофазні замикання. Трифазні схеми можна застосовувати у випадках з глухозаземленою нейтраллю, попри те, що там можливі ситуації з міжфазни- так і однофазними замиканнями.

З малюнка 4 можна зрозуміти схему роботи трифазної, трилінійної МТЗ.

Малюнок 4. Схема трифазного трёхрелейной захисту

Схема двофазного трёхрелейного підключення МТЗ зображена на малюнку 5.

Мал. 5. Схема двофазного трёхрелейного підключення МТЗ

На схема позначені:

  • KA - реле струму ;
  • KT - реле часу;
  • KL - проміжне реле;
  • KH - вказівний реле;
  • YAT - котушка відключення;
  • SQ - блок контакт, який розмикає ланцюг;
  • TA - трансформатор струму.

Відео на додаток теми

Новости

Увлекательные походы в Карпаты.

Наконец-то, пришло тепло, солнышко с каждым днем пригревает сильнее, зацвели сады и, природа манит своими красотами в поход. Что может быть лучше, чем пеший поход по родному краю? Ведь, это одновременно

Поход на вулкан Немрут Даг

Как давно вам не приходилось испытывать острых ощущений? Можно смело предположить, что очень давно. К сожалению или к счастью, но наш мир давно уже не такой, каким был раньше. Он стал намного тише

Антикварный магазин Домовой
В вашем доме есть домовой? Этакое противоречивое и непредсказуемое существо, которое разбрасывает и прячет вещи, топает по ночам и в то же время оберегает домашний очаг и всю семью. . . Кто же такой

Хуэй Чжун Дан
На просторах интернета мы нашли интересный сайт, который предлагает китайские шарики для усиления мужской силы. Ради интереса мы зашли на этот сайт Хуэй Чжун Дан. Сразу на первой странице Вы видите

Капсулы для похудения Лишоу
В наше время, наверное, каждый стремится выглядеть действительно красиво и привлекательно. И в первую очередь все мы бы хотели, что бы наша фигура была идеальной. Но нам из-за отсутствия времени очень

Регата Marmaris Race Week
5  мая 2018 года у  юго-западных берегов Турции стартует традиционная майская « Русская парусная неделя  Volvo» . В  этот раз крупнейшее российское яхтенное соревнование

Дешевая аптека в Ромнах
Добрый день, хотелось бы рассказать вам дорогие друзья про одно место, где вы можете приобрести очень качественные лекарства. Речь пойдет об аптеке, то есть, если вы любитель конкретики, то сеть аптек

Упражнения по арт терапии
Особенности арт-терапевтической сессии: • Доверие (открытость, знакомство с группой, интерес к себе и другим). • Концентрация (привлечение внимания к другим и себе, концентрация на чувствах,

Купить диван в Киеве недорого
Благодаря неустанным стараниям воровской власти нашей страны, уровень жизни населения стремительно падает. Но всем хочется позволить себе маленькие радости, в том числе и в вопросах обновления интерьера.

Домашние тараканы фото
Обычно, таракан – это нежеланный гость. С собой он приносит массу заморочек, потому что является разносчиком зараз, а избавиться от бессчетных колоний достаточно проблематично. Но если вы будет знать,