Релейная защита в распределительных электрических сетях

Для оценки селективности и согласования защит электрической сети расчетные времятоковые характеристики предохранителей строятся в диапазоне токов от нуля до максимально возможного значения тока в каждом предохранителе. Максимально возможный ток в предохранителе — это ток при трехфазном КЗ в месте установки предохранителя в максимальном режиме электрической системы.

Например, в магистральной электрической сети с линией электропередачи W1 установлены три предохранителя F1, F2, F3 (рис. 2.30, а). Характеристика головного предохранителя F1 должна быть построена в диапазоне токов от нуля до значения тока в этом предохранителе при трехфазном КЗ в точке К1; характеристика предохранителя F2 на первом присоединении — до значения тока в этом предохранителе при трехфазном КЗ в точке К2;характеристика предохранителя F3 на втором присоединении — до значения тока в этом предохранителе при трехфазном КЗ в точке К3,как показано на рис. 2.30, б.Здесь t _CP— время срабатывания предохранителя; I _ПP— ток в предохранителе; I _{НОМ F1}, I _{НОМ F2}, I _{НОМ F3}— номинальные токи предохранителей F1, F2, F3 соответственно; I _K1, I

_K2, I _K3— токи в предохранителях при КЗ в точках К1, К2 и К3 соответственно.

Задача

Пусть имеется радиальная электрическая цепь с тремя предохранителями (рис. 2.31, а), в которой значения номинальных токов нагрузок Н1и Н2равны значениям номинальных токов предохранителей F2и F3соответственно. Расчетные характеристики предохранителей показаны на рис. 2.31, б( t _СР— время срабатывания предохранителя; I _ПР— ток в предохранителе; I _{НОМ F2}— значение номинального тока в предохранителе F2). Требуется определить:

1. Отличаются ли значения номинальных токов предохранителей?

2. Не сработает ли какой-либо из предохранителей в нормальных режимах (при токах нагрузок не больше номинальных)?

3. Как будет работать защита предохранителями при увеличении нагрузки (по току) Н1

вдвое и при номинальной нагрузке Н2?

4. Как будет работать защита предохранителями при увеличении нагрузки (по току) Н2вдвое и при номинальной нагрузке Н1?

5. Как будет работать защита предохранителями при увеличении нагрузок (по току) Н1и Н2вдвое?

6. Как будет работать защита предохранителями при КЗ в точках К1, К2, К3?

7. В каких режимах не обеспечивается селективное действие предохранителей?

8. Как добиться правильной селективной работы защиты предохранителями в рассматриваемой электрической цепи?

Решение

1. Номинальным для предохранителя является ток, при котором он может работать длительное время, а время срабатывания стремится к бесконечности. По характеристикам, показанным на рис. 2.31, а, можно предположить, что значения номинальных токов предохранителей ответвлений F2и F3одинаковы (хотя защитные характеристики имеют разные формы). Значение номинального тока головного предохранителя F1больше и равно примерно утроенному значению номинального тока предохранителя F2.

Рис. 2.31. (а)Схема радиальной электрической сети.

2. В нормальных режимах токи в предохранителях F2и F3не превышают номинального значения и эти предохранители не сработают. Ток в головном предохранителе F1равен сумме токов двух нагрузок, и его максимальное значение есть сумма номинальных значений токов нагрузок

Н1и Н2(два номинальных тока предохранителя F2). При этом токе головной предохранитель F1не сработает. Следовательно, все предохранители в нормальном режиме будут работать правильно.

Рис. 2.31. (б)Времятоковые характеристики предохранителей

3. При двукратной перегрузке по току предохранителя F2его время срабатывания равно t ₂. Ток в головном предохранителе равен сумме токов нагрузок, то есть трем номинальным токам предохранителя F2(ток в предохранителе F3соответствует номинальному значению). Это есть номинальный ток предохранителя F1,и головной предохранитель при этом токе не сработает. Следовательно, сработает только предохранитель F2с выдержкой времени, равной t ₂.Условие селективности при этом соблюдается.

4. При двукратной перегрузке по току предохранителя F3его время срабатывания равно t ₃. Токи в головном предохранителе F1и в предохранителе первого присоединения F2

равны своим номинальным значениям, поэтому эти предохранители не сработают. Следовательно, сработает только предохранитель F3с выдержкой времени, равной t ₃. Условие селективности при этом также соблюдается.

5. При токах нагрузок, превышающих номинальные значения вдвое, время срабатывания предохранителя F2равно t ₂, а время срабатывания предохранителя F3равно t ₃. В этих условиях ток в головном предохранителе соответствует четырем номинальным токам предохранителя F2. Время срабатывания предохранителя F1при этом токе равно t ₁, причем t ₁< t ₂< t ₃. Следовательно, первым сработает головной предохранитель F1. Условие селективной работы защиты при этом нарушается.