- Zariadenie a princíp činnosti
- Výpočet aktuálnej prevádzky MTZ
- Typy nadprúdovej ochrany
- Príklady a opis schém MTZ
- Video k téme
Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!
Z rôznych dôvodov dochádza k úrazom v elektrických sieťach pomerne často. V prípade skratu poškodzuje všetky elektrické spotrebiče nadprúd. Ak sa neprijmú žiadne ochranné opatrenia, dôsledkom nekontrolovaného zvýšenia prúdu môže byť nielen poškodenie elektrických zariadení v areáli od miesta nehody až po zdroj energie, ale aj vypnutie celého energetického systému. Aby sa predišlo negatívnym dôsledkom nehôd, uplatňujú sa rôzne schémy elektrickej ochrany:
- cut-off;
- diferenciálna fáza;
- vysoko výkonná nadprúdová ochrana elektrických obvodov (MTZ).
Z týchto druhov ochrany je najbežnejšia MTZ. Táto jednoduchá a spoľahlivá metóda predchádzania nebezpečným preťaženiam liniek našla široké uplatnenie zabezpečením selektivity, tj schopnosti selektívne reagovať na rôzne situácie.
Zariadenie a princíp činnosti
Štruktúrne sa MTZ skladá z dvoch dôležitých komponentov: istič a časové relé. Môžu byť kombinované v jednom prevedení alebo umiestnené v samostatných blokoch.
Rozdiely od aktuálneho prerušenia
Zo všetkých typov ochrany pre spoľahlivosť vedúci prúd cutoff. Príkladom je ochrana domácich elektrických sieťových zariadení pomocou poistiek alebo dávkových strojov. Metóda prúdových obmedzení zaisťuje odpojenie chráneného okruhu v núdzových situáciách. Aby sa však obnovilo napájanie, je potrebné odstrániť príčinu prerušenia a vymeniť poistku alebo zapnúť istič.
Nevýhoda takéhoto systému spočíva v tom, že k odpojeniu môže dôjsť nielen v dôsledku skratu, ale aj v dôsledku aj krátkodobého prekročenia parametrov zaťažovacieho prúdu. Na obnovenie ochrany je okrem toho potrebné zapojenie ľudí. Tieto nedostatky nie sú rozhodujúce v domácej sieti, ale sú neprijateľné pri ochrane vetvených elektrických vedení.
Vzhľadom k tomu, že časové relé sú dodávané v dizajnoch MTZ, ktoré oneskorujú činnosť vypínacích mechanizmov, krátko ignorujú poklesy napätia. Okrem toho sú prúdové relé navrhnuté tak, aby sa po odstránení príčiny otvorenia kontaktov vrátili do svojej pôvodnej polohy.
Práve tieto dva faktory zásadne odlišujú MTZ od jednoduchých výpadkov, so všetkými ich nevýhodami.
Princíp MTZ
Existuje závislé spojenie medzi oneskorovacím uzlom a prúdovým relé, v dôsledku čoho sa odpojenie neuskutoční v počiatočnom štádiu zvyšovania prúdu, ale v určitom čase po výskyte abnormálnej situácie. Táto doba je príliš krátka na to, aby prúd dosiahol kritickú úroveň, ktorá by mohla poškodiť chránený obvod. To však postačuje na zabránenie možným falošným poplachom ochranných zariadení.
Princíp činnosti systémov MTZ sa podobá ochrane prúdového prerušenia. Rozdiel je však v tom, že prerušenie prúdu okamžite preruší obvod a nadprúdová ochrana tak urobí po určitom čase. Toto obdobie, od momentu núdzového zvýšenia prúdu do jeho prerušenia, sa nazýva časové oneskorenie. V závislosti od cieľov a povahy ochrany sa každý jednotlivý časový krok stanovuje na základe výpočtov.
Najkratšie časové oneskorenie sa nastavuje na najvzdialenejších úsekoch riadkov. Keď sa nadprúdové zariadenie približuje k aktuálnemu zdroju, časové oneskorenia sa zvyšujú. Tieto hodnoty sú určené časom potrebným na spustenie ochrany a označujú sa ako kroky selektivity. Siete postavené podľa uvedeného princípu tvoria zóny pôsobenia selektívnych krokov.
Tento prístup poskytuje ochranu poškodenej oblasti, ale nie úplne vypne linku, pretože kroky selektivity sa zvyšujú ako ochrana proti nadprúdu od miesta nehody. Rozdiel v hodnotách stupňov umožňuje, aby ochranné zariadenia umiestnené v priľahlých oblastiach zostali v pohotovostnom stave, až kým sa neobnovia aktuálne parametre. Pretože napätie sa vracia do normálu takmer okamžite po odrezaní zóny s skratom, nehoda neovplyvňuje prevádzku priľahlých oblastí.
Príklady zabezpečenia
Použitie MTZ:
- na lokalizáciu a neutralizáciu medzifázových porúch;
- chrániť siete pred krátkodobými preťaženiami;
- na odpojenie prúdových transformátorov v núdzových situáciách;
- ako ochranca, keď beží výkonné, prchavé zariadenie.
Časové oneskorenie je veľmi užitočné pri štartovaní motorov. Faktom je, že na začiatku je pozorovaný významný nárast spínacích prúdov v obvodoch vinutia, ktoré môžu ochranné systémy vnímať ako núdzovú situáciu. Kvôli malému oneskoreniu v čase, nadprúdová ochrana ignoruje zmeny v sieťových parametroch, ktoré sa vyskytujú pri štartovaní alebo samočinných elektromotoroch. V krátkom čase sa aktuálne hodnoty priblížia k normálu a príčina núdzového odstavenia sa eliminuje. Je tak zabránené falošným pozitívam.
Príklad zapojenia elektromotora MTZ je znázornený na diagrame na obrázku 1. V tomto diagrame zaisťuje časové relé, že elektromotor začne s istotou, až kým prúdové relé neodpovie.
Podobne aj časové oneskorenie pri krátkodobých preťaženiach v chránenej sieti, ktoré nie sú spojené s havarijnými poruchami. Odpojenie je platné len v prípadoch, keď sa na chránenom vedení vyskytne výrazný prebytok menovitých hodnôt, ktorý v čase prekročí rýchlosť uzávierky.
Pre spoľahlivú ochranu v praxi sa často používajú dvojstupňové a dokonca trojstupňové systémy ochrany reťazových častí. Štandardná trojstupňová ochranná charakteristika je nasledovná (obr. 2):
Hodnoty prúdu sú vyznačené na osi a čas oneskorenia v sekundách na osi osi. Krivka vo forme hyperboly vykazuje pokles v čase ochrany pred zvyšujúcim sa preťažením. Keď prúd dosiahne značku 170 A, zapne sa čas nadprúdovej ochrany. Časové oneskorenie je 0, 2 sekundy, po ktorom dôjde k vypnutiu na 200 A. To znamená, že sa obvod preruší v prípade zlyhania ochrany iných zariadení.
Výpočet aktuálnej prevádzky MTZ
Stabilita prevádzky a spoľahlivosť funkcie nadprúdovej ochrany závisí od nastavenia parametrov pre prevádzkový prúd. Výpočty by mali zaistiť garantovanú prevádzku relé v prípade nehody, avšak jeho prevádzka by nemala byť ovplyvnená parametrami zaťažovacieho prúdu, ako aj krátkodobými dávkami, ktoré sa vyskytujú v režime štartovania motora.
Je potrebné pripomenúť, že príliš citlivé relé môžu spôsobiť falošné poplachy. Na druhej strane podhodnotené prevádzkové parametre nemôžu zaručiť bezpečnosť stabilnej prevádzky elektrických spotrebičov. Preto pri výpočte nastavení je potrebné zvoliť strednú zem.
Existuje vzorec na výpočet priemernej hodnoty prúdu, na ktorý reaguje elektromagnetické relé 1]:
I sz > I n. max.,
kde i sz . - minimálny primárny prúd, na ktorý má ochrana reagovať, a I n. max . - medzné prúdové zaťaženie.
Spätný prúd relé je zvolený tak, že stačí znovu uzavrieť kontakty v použitom zariadení. Na jeho definovanie používame vzorec:
I s = kn . × k × I slave max .
Tu I je spätný prúd, k n . - koeficient spoľahlivosti, ks - koeficient samočinného rozbehu, I slave. max . - hodnota maximálneho prevádzkového prúdu.
Aby sa vratné a odozvové prúdy čo najviac priblížili, vypočíta sa koeficient návratnosti vypočítaný podľa vzorca:
k in = som / I s . berúc do úvahy, ktoré som sz. = k n. × k × I slave max . / k in
V ideálnom prípade k in = 1, ale v praxi je tento koeficient vždy menší na jednotku. Citlivosť ochrany je vyššia, čím vyššia je hodnota kv, teda záver: pre zvýšenie citlivosti je potrebné zvoliť k in v rozsahu inklinujúcom k 1.
Typy nadprúdovej ochrany
V elektrických sieťach sa používajú 4 typy MTZ. Ich použitie je podmienené podmienkami, ktoré je potrebné vytvoriť pre spoľahlivú prevádzku elektrických zariadení.
MTZ s časovo nezávislým časovým oneskorením
V takýchto zariadeniach sa časové oneskorenie nemení. Na nastavenie nastavení na dobu dostatočnú na aktiváciu relé s nezávislými charakteristikami sa berie do úvahy úroveň selektivity. Každá následná expozícia (v smere zdroja prúdu) sa zvyšuje z predchádzajúceho na dobu zodpovedajúcu stupňu selektivity. To znamená, že vo výpočtoch je potrebné dodržiavať podmienky selektivity.
MTZ s časovo závislým časovým oneskorením
V tejto ochrane vyžaduje proces nastavenia nastavení MTZ zložitejšie výpočty. Závislé charakteristiky, v prípadoch s indukčnými relé, sa volia podľa normy IEC: t cz = A / (k n - 1), kde A, n sú koeficienty citlivosti, k = I slave / I cf je aktuálna multiplicita.
Z vzorca vyplýva, že časové oneskorenie už nie je konštantné. Záleží na niekoľkých parametroch, vrátane a na sile prúdu dopadajúceho na reléové cievky a táto závislosť je inverzná. Rýchlosť uzávierky však nie je lineárna, jej charakteristika je blízka hyperbole (obr. 3). Takéto nadprúdové ochranné zariadenia sa používajú na ochranu pred nebezpečným preťažením.
MTZ s obmedzeným časovým oneskorením závislým od prúdu
V zariadeniach tohto typu ochrany sú kombinované dva stupne ochrany: závislá časť s hyperbolickou charakteristikou a nezávislou. Je pozoruhodné, že časovo-prúdová charakteristika nezávislej časti je priamočiara, hladko spojená s hyperbólou. Pri malých množstvách kritických prúdov je charakteristika závislej periódy strmšia a vo veľkých násobkoch - šikmej krivky (používanej na ochranu vysoko výkonných elektrických motorov).
MTZ so štartom (blokovanie) z relé minimálneho napätia
Pri tomto type diferenciálnej ochrany sa používa kombinácia MTZ s použitím účinku minimálneho napätia. V elektromechanickom relé sa kontakty otvoria len vtedy, keď zvýšenie sieťového prúdu vedie k poklesu potenciálneho rozdielu. Ak pokles prekročí dolnú hranicu žiadanej hodnoty napätia, dôjde k testovaniu ochrany. Pretože je žiadaná hodnota nastavená na pokles napätia, relé nebude reagovať na náhle prúdové rázy v sieti.
Príklady a opis schém MTZ
Na ochranu vinutí transformátora, ako aj ďalších prvkov sietí s jednostranným napájaním sa používajú rôzne schémy.
MTZ na konštantnom prevádzkovom prúde.
Zvláštnosťou tejto schémy je, že ochranné prvky sú riadené usmerneným prúdom, ktorý v reakcii na núdzové situácie mení polaritu. Monitorovanie napätia sa vykonáva integrálnymi mikroprvkami.
Na ochranu vedení pred účinkami fázových skratov sa na dvoch alebo jednom prúdovom relé používajú dvojfázové obvody.
Jedno relé na prevádzkový prúd
Táto ochrana využíva prúdové spúšťacie relé, ktoré reaguje na zmenu potenciálneho rozdielu oboch fáz. Jedno relé MTZ reaguje na všetky medzifázové skraty.
Výhody : jedno prúdové relé a len dva vodiče na pripojenie.
nevýhody:
- relatívne nízka citlivosť;
- nedostatočná spoľahlivosť - v prípade poruchy jedného ochranného prvku zostáva reťazový článok nechránený.
Jedno relé sa používa v distribučných sieťach, kde napätie nepresahuje 10 tisíc V, ako aj pre bezpečný štart elektromotorov.
Dvojriadkový prevádzkový prúd
V tejto schéme prúdové obvody tvoria nekompletnú hviezdu. Dvoj relé MTZ reaguje na núdzové fázové skraty.
Nevýhody tejto schémy zahŕňajú obmedzenú citlivosť. MTZ vykonávané dvojfázovými obvodmi je široko využívané, najmä v sieťach, ktoré používajú izolovaný neutrál. Ale pri pridaní medziľahlých relé môžu pracovať v sieťach s hluchým uzemnením.
Trehreleynaya
Systém je veľmi spoľahlivý. Zabraňuje následkom všetkých skratov tým, že reaguje aj na jednofázové skraty. Trojfázové obvody môžu byť použité v prípadoch s hluchým uzemnením, napriek tomu, že existujú situácie s fázovými a jednofázovými uzávermi.
Z obr. 4 je možné pochopiť schému činnosti trojfázového trojriadkového MTZ.
Schéma dvojfázového troj reléového spojenia MTZ je znázornená na obr.
Na grafe označenom:
- KA - prúdové relé;
- KT - časové relé;
- KL - stredné relé;
- KH - relé ukazovateľa;
- YAT - vypínacia cievka;
- SQ - kontaktný blok, otvárací obvod;
- TA - prúdový transformátor.