- Zařízení a princip činnosti
- Výpočet aktuálního provozu MTZ
- Typy nadproudové ochrany
- Příklady a popis schémat MTZ
- Video k tématu
Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Z různých důvodů dochází k úrazům v elektrických sítích poměrně často. V případě zkratu je škodlivý pro všechny elektrické spotřebiče nadproud. Pokud nejsou přijata žádná ochranná opatření, důsledkem nekontrolovaného zvýšení proudu může být nejen poškození elektrických instalací v areálu od místa nehody až po zdroj energie, ale také vypnutí celého energetického systému. Aby se předešlo negativním následkům způsobeným nehodami, používají se různá schémata elektrické ochrany:
- cutoff;
- diferenciální fáze;
- vysoce výkonná nadproudová ochrana elektrických obvodů (MTZ).
Z těchto typů ochrany je nejběžnější MTZ. Tato jednoduchá a spolehlivá metoda prevence nebezpečných přetížení vedení zjistila, že je široce využívána zajištěním selektivity, tj. Schopnosti selektivně reagovat na různé situace.
Zařízení a princip činnosti
Konstrukčně, MTZ sestává ze dvou důležitých komponent: jistič a časové relé. Lze je kombinovat v jednom provedení nebo umístit do samostatných bloků.
Rozdíly od aktuálního cutoff
Ze všech typů ochrany pro spolehlivost vedoucí proud cutoff. Příkladem je ochrana domácích elektrických síťových zařízení pomocí pojistek nebo dávkových strojů. Způsob odpojení proudu chrání v nouzových situacích odpojení chráněného obvodu. Aby však bylo možné obnovit napájení, je nutné odstranit příčinu vypnutí a vyměnit pojistku nebo zapnout jistič.
Nevýhoda takového systému spočívá v tom, že k odpojení může dojít nejen v důsledku zkratu, ale také v důsledku i krátkodobého překročení parametrů zátěžového proudu. K obnovení ochrany je navíc zapotřebí zapojení lidí. Tyto nedostatky nejsou v domácí síti kritické, ale v ochraně větvených elektrických vedení jsou nepřijatelné.
Vzhledem k tomu, že časová relé jsou poskytována v provedeních MTZ, která zpožďují provoz uzavíracích mechanismů, krátce ignorují poklesy napětí. Kromě toho jsou proudová relé navržena tak, že se po odstranění příčiny otevření kontaktů vrátí do své původní polohy.
Právě tyto dva faktory zásadně odlišují MTZ od jednoduchých proudových omezení, se všemi jejich nevýhodami.
Princip MTZ
Existuje závislé spojení mezi zpožďovacím uzlem a proudovým relé, v důsledku čehož k odpojení nedochází v počátečním stádiu zvýšení proudu, nýbrž po určité době po výskytu abnormální situace. Tato doba je příliš krátká na to, aby proud dosáhl kritické úrovně, která by mohla poškodit chráněný obvod. To je však dostačující, aby se zabránilo možným falešným poplachům ochranných zařízení.
Princip činnosti systémů MTZ se podobá ochraně proudového omezení. Rozdíl však spočívá v tom, že proudové vypnutí okamžitě přeruší obvod a nadproudová ochrana tak učiní po určité době. Tato doba, od okamžiku nouzového nárůstu proudu do jeho odpojení, se nazývá časové zpoždění. V závislosti na cílech a povaze ochrany je každý jednotlivý časový krok nastaven na základě výpočtů.
Nejkratší časové zpoždění je nastaveno na nejvzdálenějších úsecích čar. Když se nadproudové zařízení blíží aktuálnímu zdroji, prodlevy se prodlužují. Tyto hodnoty jsou určeny časem potřebným pro spuštění ochrany a označují se jako kroky selektivity. Sítě postavené podle uvedeného principu tvoří zóny působení selektivních kroků.
Tento přístup poskytuje ochranu pro poškozenou oblast, ale zcela nevypne vedení, protože kroky selektivity se zvyšují jako nadproudová ochrana od místa nehody. Rozdíl v hodnotách stupňů umožňuje, aby ochranná zařízení umístěná v přilehlých oblastech zůstala v pohotovostním stavu, dokud nebudou obnoveny aktuální parametry. Protože se napětí vrátí do normálu téměř okamžitě po odpojení zóny se zkratem, nehoda neovlivní provoz sousedních oblastí.
Příklady zabezpečení
Použití MTZ:
- za účelem lokalizace a neutralizace mezifázových poruch;
- chránit sítě před krátkodobým přetížením;
- pro odpojení proudových transformátorů v nouzových situacích;
- jako chránič, když běží výkonné, těkavé zařízení.
Časové zpoždění je velmi užitečné při startování motorů. Faktem je, že na začátku je pozorován významný nárůst spínacích proudů v navíjecích obvodech, které mohou ochranné systémy vnímat jako nouzovou situaci. V důsledku malého zpoždění v čase nadproudová ochrana ignoruje změny v síťových parametrech, ke kterým dochází při spouštění nebo samočinném spouštění elektromotorů. V krátké době se aktuální hodnoty přiblíží k normálu a příčina nouzového vypnutí je vyloučena. Tak je zabráněno falešně pozitivním výsledkům.
Příklad zapojení elektromotoru MTZ je znázorněn na schématu na obrázku 1. V tomto diagramu časové relé zajišťuje, že elektromotor začne s jistotou, dokud proudové relé neodpoví.
Stejně tak funguje časové zpoždění při krátkodobém přetížení v chráněné síti, které není spojeno s nouzovými poruchami. Mezní hodnota je platná pouze v případech, kdy na chráněném vedení dochází k výraznému překročení jmenovitých hodnot, které v čase překračuje rychlost závěrky.
Pro spolehlivou ochranu v praxi často používají dvoustupňové a dokonce třístupňové systémy ochrany řetězových sekcí. Standardní třístupňová ochranná charakteristika je následující (obr. 2):
Hodnoty proudu jsou vyznačeny na vodorovné ose a doba zpoždění v sekundách na ose osy. Křivka ve formě hyperboly vykazuje pokles doby ochrany proti vzrůstajícímu přetížení. Když proud dosáhne značky 170 A, zapne se doba nadproudové ochrany. Časové zpoždění je 0, 2 sekundy, po kterém dojde k vypnutí při 200 A. To znamená, že se obvod přeruší v případě selhání ochrany jiných zařízení.
Výpočet aktuálního provozu MTZ
Stabilita provozu a spolehlivost funkce nadproudové ochrany závisí na nastavení parametrů pro provozní proud. Výpočty by měly zajistit zaručený provoz relé v případě nehody, jeho provoz by však neměl být ovlivněn parametry zátěžového proudu, ani krátkodobými výboji, ke kterým dochází při spouštění motoru.
Je třeba mít na paměti, že příliš citlivá relé mohou způsobit falešně pozitivní výsledky. Na druhé straně podceněné provozní parametry nemohou zaručit bezpečnost stabilního provozu elektrických spotřebičů. Proto je nutné při výpočtu nastavení zvolit střední zem.
Existuje vzorec pro výpočet průměrné hodnoty proudu, na který reaguje elektromagnetické relé 1]:
I sz > I n. max.,
kde i sz . - minimální primární proud, na který má ochrana reagovat, a I n. max . - mezní proudové zatížení.
Zpětný proud relé je zvolen tak, že stačí znovu uzavřít kontakty v použitém zařízení. Pro jeho definici používáme vzorec:
I s = k n. × k × Slave max .
Zde I je zpětný proud, k n . - koeficient spolehlivosti, ks - koeficient samočinného rozběhu, I slave. max . - hodnota maximálního provozního proudu.
Aby se vratné a odezové proudy co nejvíce přiblížily, vypočítá se návratový koeficient vypočtený podle vzorce:
k in = I / I s . s ohledem na to, které jsem sz. = k n. × k × Slave max . / k in
V ideálním případě je k in = 1, ale v praxi je tento koeficient vždy menší na jednotku. Citlivost ochrany je vyšší, čím vyšší je hodnota kv, tedy závěr: pro zvýšení citlivosti je nutné zvolit k in v rozsahu směrem k 1.
Typy nadproudové ochrany
V elektrických sítích používejte 4 typy MTZ. Jejich použití je dáno podmínkami, které musí být vytvořeny pro spolehlivý provoz elektrických zařízení.
MTZ s časově nezávislým časovým zpožděním
V takových zařízeních se časové zpoždění nemění. Pro nastavení nastavení na dobu dostatečnou pro aktivaci relé s nezávislými charakteristikami se zohlední úrovně selektivity. Každá následná expozice (ve směru zdroje proudu) vzrůstá od předchozího po dobu odpovídající stupni selektivity. To znamená, že ve výpočtech je nutné dodržovat podmínky selektivity.
MTZ s časově závislým časovým zpožděním
V této ochraně vyžaduje proces nastavení nastavení MTZ složitější výpočty. Závislé charakteristiky, v případech s indukčními relé, se volí podle normy IEC: t cz = A / (k n - 1), kde A, n jsou koeficienty citlivosti, k = I slave / I cf je aktuální multiplicita.
Z vzorce vyplývá, že časové zpoždění již není konstantní. Záleží na několika parametrech, včetně a na síle proudu dopadajícího na cívky relé a tato závislost je inverzní. Rychlost závěrky však není lineární, její charakteristika se blíží hyperbole (obr. 3). Tato nadproudová ochranná zařízení slouží k ochraně před nebezpečným přetížením.
MTZ s omezeným časovým zpožděním závislým na proudu
V zařízeních tohoto typu ochrany jsou kombinovány dva stupně ochrany: závislá část s hyperbolickou charakteristikou a nezávislá. Je pozoruhodné, že časově-proudová charakteristika nezávislé části je přímá, hladce propojená s hyperbole. Při malých násobcích kritických proudů je charakteristika závislého období strmější a ve velkých násobcích - šikmá křivka (používaná k ochraně výkonných elektromotorů).
MTZ se startem (blokování) z relé minimálního napětí
U tohoto typu diferenciální ochrany se používá kombinace MTZ s použitím účinku minimálního napětí. V elektromechanickém relé se kontakty otevřou pouze tehdy, když zvýšení síťového proudu vede k poklesu potenciálního rozdílu. Překročí-li pokles dolní mezní hodnotu žádané hodnoty napětí, dojde ke zkoušce ochrany. Vzhledem k tomu, že požadovaná hodnota je nastavena pro pokles napětí, relé nereaguje na náhlé proudové rázy v síti.
Příklady a popis schémat MTZ
Pro ochranu vinutí transformátoru, stejně jako dalších prvků sítí s jednostranným výkonem, se používají různá schémata.
MTZ na konstantním provozním proudu.
Zvláštností tohoto schématu je, že ochranné prvky jsou řízeny usměrněným proudem, který mění polaritu v reakci na nouzové situace. Monitorování napětí se provádí pomocí integrovaných mikroprvků.
Pro ochranu vedení před účinky fázových zkratů se používají dvoufázové obvody na dvou nebo jednom proudovém relé.
Jedno relé na provozním proudu
Tato ochrana využívá proudové spouštěcí relé, které reaguje na změnu potenciálního rozdílu obou fází. Jedno relé MTZ reaguje na všechny mezifázové zkraty.
Výhody : jedno proudové relé a pouze dva vodiče pro připojení.
Nevýhody:
- relativně nízká citlivost;
- nedostatečná spolehlivost - v případě poruchy jednoho ochranného prvku zůstává řetězový článek nechráněn.
Jedno relé se používá v distribučních sítích, kde napětí nepřesahuje 10 tisíc V, stejně jako pro bezpečný start elektromotorů.
Dvouřadý provozní proud
V tomto schématu tvoří proudové obvody nekompletní hvězdu. Dvou-reléové MTZ reaguje na nouzové fázové zkraty.
Nevýhody tohoto schématu zahrnují omezenou citlivost. MTZ prováděné dvoufázovými obvody jsou široce používány, zejména v sítích, které používají izolovaný neutrální. Když ale přidávání mezilehlých relé může fungovat v sítích s hluchým uzemněním.
Třícestný
Systém je velmi spolehlivý. Zabraňuje následkům všech zkratů tím, že reaguje také na jednofázové zkraty. Třífázové obvody mohou být použity v případech s nulovým hlukem uzemněným nulovým vodičem, a to navzdory skutečnosti, že existují možné situace s fázovými a jednofázovými uzávěry.
Z obr. 4 je možné pochopit schéma činnosti třífázového třířadého MTZ.
Schéma dvoufázového tří reléového spojení MTZ je znázorněno na obrázku 5.
Na grafu označeném:
- KA - proudové relé;
- KT - časové relé;
- KL - mezilehlé relé;
- KH - relé ukazatele;
- YAT - vypínací cívka;
- SQ - kontaktní blok, rozpojovací obvod;
- TA - proudový transformátor.