Что такое ток отсечки

Релейная защита обеспечивает надежную и безопасную работу электрических сетей. Среди множества защитных средств широко используется токовая отсечка, принцип действия которой основан на резком повышении силы тока, на каком-либо участке защищаемой цепи. Данные устройства относятся к средствам быстрого действия. Они обладают селективностью и возможностью настроек в зависимости от максимального значения токов короткого замыкания. Чтобы обеспечить правильную эксплуатацию, нужно знать, как работает токовая отсечка.

Принцип работы токовых отсечек

При протекании в сети электрического тока ее элементы начинают нагреваться. Это так называемая рабочая температура, позволяющая функционировать в течение длительного времени в обычном режиме.

Что такое ток отсечки

При коротком замыкании в сети происходит значительное возрастание силы тока. Как правило, это приводит к возгораниям, разрушениям и прочим негативным последствиям. Элементы, способные долго выдерживать действие короткого замыкания, экономически невыгодно производить.

Человек просто не успевает отреагировать на короткое замыкание в связи с высокой скоростью возрастания тока. Эту функцию берет на себя автоматика, в том числе и токовая отсечка. С помощью нее осуществляется контроль величины тока на участке цепи. Если сила тока возрастает и начинает превышать установленное значение, происходит срабатывание защиты и отключение участка.

Величина тока, вызывающая срабатывание защиты, носит название уставки. Ее значение должно обеспечивать отключение цепи до того момента, когда начнутся разрушения. Для создания токовой отсечки существуют различные способы. Чаще всего эта процедура проводится с использованием электромагнитных реле. Замыкание контактов в этих устройствах происходит под влиянием электромагнитной силы. Таким образом, прибор подает сигнал, отключающий защищаемый элемент. Этот же принцип применяется в различных конструкциях автоматических выключателей.

Что такое ток отсечки

Эффективным средством защиты являются предохранители. Здесь ведущую роль играет температура, возрастающая под действием тока и оказывающая свое воздействие. Когда ее значение достигает определенного предела, происходит разрушение плавкой вставки предохранителя и разрыв электрической цепи.

Особенности и виды токовых отсечек

При коротком замыкании сила тока, проходящего через цепь, зависит от того места, где это произошло. Его величина возрастает по мере приближения к источнику тока. На основании этого свойства обеспечивается селективность токовых отсечек.

Защита должна срабатывать на том участке, для которого она предназначена. Поэтому, ее уставка превышает ток замыкания, произошедшего на другом участке. В данной ситуации защита не будет срабатывать при коротком замыкании вне своего участка.

В некоторых случаях селективность не является обязательной. Здесь осуществляется защита не отдельного участка, а всей линии с использованием дополнительных устройств дифференциальной защиты.

В зависимости от времени срабатывания все токовые отсечки разделяются:

  • Мгновенные. Их действие полностью зависит от собственного времени срабатывания. Основным пусковым элементом является токовое реле. В качестве промежуточных элементов используются реле, подающие отключающий сигнал сразу к расцепителю выключателя. Срабатывание таких устройств начинается в промежутке от 0,04 до 0,06 с.
  • С выдержкой времени. В их конструкцию включен элемент, позволяющий устанавливать заданное время. Диапазон срабатывания отсечки составляет от 0,25 до 0,6 секунд. Такие устройства получили название автоматических селективных выключателей.

Таким образом, токовая отсечка позволяет выполнять защиту самыми разными способами. В результате, обеспечивается надежная защита не только отдельных участков, но и полных электрических цепей.

Читайте также:  Пропорции бензин масло для пилы

Уставка тока Isd селективной токовой отсечки должна быть отстроена (должна быть больше) от пикового тока IПИК. QF1 = 3098 А, который протекает по вводному выключателю QF1. Уставка по току Isd связана с уставкой тока Ir защиты от перегрузок и регулируется в пределах Isd = (1,5-10) •Ir. Для предварительного определения уставки тока определим отношение пикового тока IПИК. QF1 к уставке по току Ir. QF1

Ближайшая большая уставка будет Isd. QF1 = 4•Ir. QF1 = 4•900 = 3600 А.

Рисунок 14 — Переключатели уставок селективной токовой отсечки (3) и мгновенной токовой отсечки (4)

Полученная уставка селективной токовой отсечки выключателя QF1 должна быть проверена на селективность с уставкой по току селективной токовой отсечки выключателя QF3. Условием токовой селективности двух последовательных защит является выполнение соотношения

Isd. QF1/Isd. QF3 = 3600/2160 = 1,67 > КН. СОГЛ = 1,3-1,5.

Условие согласования уставок тока двух селективных токовых отсечек, установленных на автоматических выключателях разных уровней СЭС, выполняется. Окончательно уставку тока селективной токовой отсечки выключателя QF1 примем Isd. QF1 = 3600 А. Точность срабатывания селективной токовой отсечки блока Micrologic

5.0 составляет ±10 % [5, c.25] и находится в пределах (0,9-1,1) Isd. Определим границы ДIsd. QF1 зоны разброса срабатывания

0,9 • 3600 = 3240 А и 1,1 • 3600 = 3960 А.

Отметим, что минимальное значение Isd. QF1 = 3240 А больше максимального значения Isd. QF3 =2160 А, т.е. наложения время-токовых характеристик защит разных уровней системы электроснабжения не будет.

Коэффициент чувствительности селективной токовой отсечки к минимальному току КЗ на сборных шинах РПН

Это говорит о недостаточной чувствительности защиты секционного выключателя QF1 к удаленным токам КЗ. Выбор уставки времени tsd селективной токовой отсечки выключателя QF1 необходимо производить также с учетом защитных ВТХ нижестоящего выключателя QF3. Следовательно, учитывая выражение (9.33), уставка должна быть tsd. QF1 = tsd. QF3 + Дt = 0,2 +0,1 =0,3 с. Диапазон изменения времени срабатывания селективной токовой отсечки составит

Дtsd. QF1 = 0,23-0,32 с [2, с.25].

Мгновенная токовая отсечка

Уставка тока Ii связана с номинальным током выключателя и регулируется в диапазоне Ii = (2-15) •In.

Примем 6-ти кратную уставку Ii. QF1 = 6•1000 = 6000 А.

Точность срабатывания мгновенной токовой отсечки блока Micrologic 5.0 составляет ±10 % [5, с.25]. Тогда границы ДIi. QF1 зоны разброса срабатывания будут

0,9 • 6000 = 5400 А и 1,1 • 6000 = 6600 А.

Проверка селективности мгновенных токовых отсечек автоматических выключателей QF1 и QF3. Ток несрабатывания Ii. QF1 = 5400 А мгновенной токовой отсечки выключателя QF1 должен быть больше тока срабатывания Ii. QF3 = 4800 А мгновенной токовой отсечки выключателя QF3. Условие выполняется, следовательно, ВТХ этих двух защит накладываться друг на друга не будут.

Диапазон срабатывания по времени Дti мгновенной токовой отсечки составляет: время несрабатывания 20 мс; максимальное время отключения 50 мс.

Проверим чувствительность мгновенной токовой отсечки к минимальному току КЗ в месте установки выключателя QF1

Читайте также:  Датчик освещенности своими руками

Проверка выключателя по предельной коммутационной стойкости при отключении КЗ. Номинальная предельная отключающая способность выбранного выключателя при напряжении сети 380 В составляет Icu = 100 кА, что значительно больше предельного тока трехфазного КЗ в месте установки выключателя.

Результаты расчетов всех выключателей занесем в таблицу 7

Защита от перегруза

Время срабатывания, с при значениях тока, кА,

отнесенного к току Ir

QF1, QF2,Masterpact NW10H1,Micrologic 5.0 A

QF3,Masterpact NW08H1,Micrologic 5.0 А

Выключатель отходящих линий

Селективная токовая отсечка

Мгновенная токовая отсечка

Рис. 15 — Время-токовые характеристики вводных и секционного выключателя ТП и выключателя и предохранителя, защищающих отходящие линии анализ результатов рассмотренного примера:

1.1 Плавкая вставка предохранителя F3 имеет достаточную чувствительность и отвечает требованиям ПУЭ. Также предохранитель F3 для рассматриваемого примера обеспечивает и дальнее резервирование. Плавкая вставка предохранителя F1 имеет не достаточную чувствительность по отношению к минимальному току короткого замыкания в точке З. Также выбранные плавкие вставки отвечают требованиям селективности срабатывания.

1.2 Сделаем оценку времени срабатывания выбранных плавких предохранителей при возникновении КЗ в разных точках СЭС:

Ток однофазного КЗ на землю кА на сборных шинах РПН предохранитель F3 отключит примерно через 1.6 с, а предохранитель F1 не чувствителен к току однофазного КЗ на землю в этой точке.

Ток двухфазного КЗ на землю кА на низкой стороне трансформатора F1 отключит примерно через 0,2-0,4 с.

Ток трехфазного КЗ кА в конце линии ВЛ7 предохранитель F1 отключит примерно через 0,07-0,1с.

1.3 Выбранные предохранители удовлетворяет требованиям по отключающей способности

1.4 На рис.15 видно, что защитные ВТХ электронных расцепителей выключателей QF1, QF2 и предохранителя F1 в области действия защит от перегрузки пересечений не имеют. Таким образом, обеспечивается селективность между защитами выключателей QF1, QF2 и предохранителем F1 установленных на разных ступенях СЭС.

2.1 На карте селективности рис.15 обозначены токи КЗ .

2.2 Защитные время-токовые характеристики электронных расцепителей Micrologic 5.0 A и STR22SE, установленные соответственно в выключателях QF1, QF2, QF и QF4:

2.3 Уставки тока Ir. QF1, Ir. QF3 и Ir. QF4 защит от перегрузки и их зависимые от тока характеристики времени срабатывания.

2.4 Уставки тока Isd. QF1, Isd. QF3 и Isd. QF4 селективных токовых отсечек с зонами разброса срабатывания.

2.5 Уставки тока Ii. QF1, Ii. QF3и Ii. QF4 мгновенных токовых отсечек с зонами разброса срабатывания.

3. Защитные время-токовые характеристики расцепителей выключателей QF1, QF3 и QF4 построены по точкам, координаты которых были определены выше и сведены в табл.7.

4. Защита от перегрузки выключателя QF1 имеет недостаточную чувствительность (КЧ. ЗП = 0,885) к минимальному току КЗ на сборных шинах РПН. Это говорит о том, что для резервирования предохранителя F3 нужно рассмотреть другие способы защиты.

5. Секционный выключатель QF3 также имеет недостаточную чувствительность (КЧ. ЗП = 1,07) к минимальному току КЗ .

6. ВТХ расцепителей выключателей QF1, QF2 распологаются выше и правее характеристик секционного выключателя QF3. Это обусловлено тем что секционный выключатель QF3 в послеаварийном режиме пропускает через себя меньшие токи по сравнению с выключателями QF1 и QF2.

Читайте также:  Стол для сварки ворот

7. Выбранные автоматические выключатели QF3 и QF1, QF2 имеют соответственно предельно отключаемые токи ICU 36 и 100 кА, что больше предельного тока трёхфазного КЗ на стороне низшего напряжения ТП, что говорит о достаточной коммутационной способности выключателей.

8. Защитные ВТХ разных аппаратов, установленных на одном уровне СЭС (например, QF4 и F3, защищающих отходящие от ТП линии), могут пересекаться.

9. Для максимального приближения защитных ВТХ выключателя QF4 и предохранителя F3 к защитным ВТХ секционного QF3 и вводных QF1 выключателей можно использовать "сглаживание" ВТХ селективных токовых отсечек — для этого используется функция "On". На рис.13 видно, что ВТХ селективных токовых отсечек выключателей QF1-QF3 "сглажены" или "срезаны" под углом 45 0 , что позволяет приблизить ВТХ предохранителя F3 к ВТХ выключателя QF3, а затем ВТХ выключателя QF1 согласовать с ВТХ выключателя QF3.

В чем разница между током уставки и током отсечки? Не одно ли это и то же? И как правильно с технической точки зрения назвать ток, который будет влиять на срабатывание тепловой защиты?

Если дать самое общее определение понятию уставки, то оно будет звучать так:

Уставка (уставка срабатывания) – заданное пороговое значение некоей величины или параметра, по достижении которой должно произойти срабатывание оборудования, схемы или иное заранее предусмотренное действие.

В вашем случае должна происходить токовая отсечка: при превышении значения силы тока должен сработать автоматический выключатель, установленный для защиты данного участка электросети. Пороговое значение в данном случае будет и током уставки, и током отсечки. Правда, стоит уточнить: современные автоматические выключатели срабатывают не непосредственно на тепло – на самом деле используются электромагнитные токовые реле. Температура была непосредственным действующим параметром в эпоху плавких предохранителей; вы же, вероятно, все-таки имеете в виду автомат. В этом случае ток уставки и ток отсечки можно считать синонимами.

Можно представить себе ситуацию, в которой эти понятия будут не полностью синонимичны. Например, имеется уставка по току на выполнение какого-либо иного действия, не отсечки. Допустим, по достижении определенной величины силы тока устройство должно подать сигнал в автоматизированную систему управления зданием (например, в системе сгенерируется оповещение диспетчера об увеличении силы тока или тревожное сообщение), но без размыкания цепи. Естественно, речь идет не о коротком замыкании, когда события развиваются настолько быстро, что слать какие-либо оповещения просто бессмысленно. Имеется в виду некое повышение силы тока на небольшую величину, не представляющую опасности для участка электросети, но, тем не менее, повышение, заслуживающее внимания технического персонала. Такое пороговое значение можно назвать током уставки, но не током отсечки.

По достижении же другого, более высокого значения силы тока, уже представляющего опасность, будет происходить размыкание цепи – в этом случае пороговое значение можно с полным правом называть и током отсечки, и током уставки.