Что такое коэффициент чувствительности реле

КОЭФФИЦИЕНТ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ k _Ч – показатель [1, 2] с помощью которого принято оценивать чувствительность [3] релейной защиты.

Для релейных защит, реагирующих на возрастание контролируемой величины, коэффициент чувствительности k _ч определяют как отношение минимально возможного значения сигнала, соответствующего повреждению или ненормальному режиму, к установленному на защите параметру срабатывания ( уставке ).

Например, для максимальной токовой защиты МТЗ коэффициент чувствительности равен:

где I _kmin – минимальное значение тока короткого замыкания

I _сз – ток срабатывания МТЗ.

Таким образом, в данном случае коэффициент чувствительности k _ч фактически показывает во сколько раз ток, возникающий при ненормальном режиме или повреждении, превышает ток срабатывания ( уставку ).

Для релейных защит, реагирующих на уменьшение контролируемой величины, коэффициент чувствительности k _ч определяют как отношение параметра срабатывания ( уставки ) к расчетному значению этого параметра. В этом случае коэффициент чувствительности k _ч показывает во сколько раз уставка срабатывания превышает расчетное значение контролируемой величины.

Расчетное значение коэффициента чувствительности k _ч должно быть не меньше значения, приведенного в ПУЭ [1] для соответствующего типа релейной защиты и контролируемого ею параметра (ток, напряжение, мощность и т.д.).

Согласно ПУЭ коэффициент чувствительности k _ч может принимать значение от 1,2 до 2,0.

Источник

Релейная защита: чувствительность и её коэффициент

В отечественной практике термином «чувствительность» принято обозначать свойство релейной защиты, позволяющее выявлять расчётные виды повреждений и ненормальных режимов энергосистемы в зоне действия релейной защиты.

В ПУЭ [1] понятие, обозначаемое термином «чувствительность» [2] используют для характеристики любых защит, независимо от напряжения электроустановки, но определение понятия, обозначаемого этим термином в данном документе нет.

Здесь необходимо отметить, что во многих других странах оценку чувствительности не производят [3].

Согласно ПУЭ для оценки чувствительности защит в электроустановках напряжением свыше 1000 В применяют коэффициент чувствительности [4, 5, 6].

Значение коэффициента чувствительности для защит, реагирующих на возрастание контролируемой величины, находят как отношение их расчетных значений в пределах защищаемой зоны к уставке срабатывания.

Для токовых защит линии коэффициент чувствительности в общем случае находят по формуле:

где — минимальный ток короткого замыкания для защищаемой линии (обычно – в конце защищаемого участка);

— ток срабатывания защиты.

Принято считать, что в общем случае такая защита будет работать правильно, если выполняется соотношение:

= > 450%

Разделив правую и левую часть неравенства на 100%, можно убедиться, что по своей сути это немного видоизмененный способ задания коэффициента чувствительности.

Сказанное выше позволяет сделать такие выводы:

1. Использование термина «чувствительность релейной защиты», прежде всего является данью традиции, а понятие, обозначаемое этим термином, не имеет стандартизированного определения.

2. Оценка чувствительности релейной защиты по-разному, в зависимости

от напряжения электроустановки, создает ложное впечатление о различии понятий, обозначаемых разными терминами:

— «кратность тока короткого замыкания» (используют в электроустановках напряжением до 1000В);

— «коэффициент чувствительности» (применяют в электроустановках напряжением свыше 1000 В).

3. Нормирование «коэффициента чувствительности»,

а тем более проверка этого коэффициента при расчетах уставок защит, во многом обусловлено свойствами применявшихся ранее реле защиты и перенесено на цифровые устройства без достаточных технических обоснований.

Литература:

1. Правила устройства электроустановок. М.: Главгосэнергонадзор России, 1998, 608 с.

2. Чувствительность// [Электронный ресурс «Всё о релейной защите], Режим доступа: /glossary/read/ChUVSTVITELNOST.html

3. Шалин А.И. Надежность и диагностика релейной защиты энергосистем.

Новосибирск, издательство НГТУ, 2002, 384 с.

4. Гондуров С.А., С.В. Михалев, М.Г. Пирогов, А.Л. Соловьев. Релейная защита электродвигателей напряжением 6-10 кВ терминалами БМРЗ. Методика расчета.

С-Петербург, ПЭИПК, 2013, 60 с.

5. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. М.: Энергоатомиздат, 1998, 800 м.

6. Коэффициент чувствительности// [Электронный ресурс «Всё о релейной защите], Режим доступа: /glossary/read/KOEFFICIENT-ChUVSTVITELNOSTI.html

Например, в метрологии чувствительности средства измерения находят как отношение изменения выходного сигнала к изменению измеряемой величины.

Для получения требуемого значения коэффициента чувствительности пусковой ток не должен превышать 600 А.

Источник

КОЭФФИЦИЕНТ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

КОЭФФИЦИЕНТ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ k Ч – показатель [1, 2] с помощью которого принято оценивать чувствительность [3] релейной защиты.
Для релейных защит, реагирующих на возрастание контролируемой величины, коэффициент чувствительности k ч определяют как отношение минимально возможного значения сигнала, соответствующего повреждению или ненормальному режиму, к установленному на защите параметру срабатывания (уставке).

Например, для максимальной токовой защиты МТЗ коэффициент чувствительности равен:

k ч = I кз min / I сз
где I кз min – минимальное значение тока короткого замыкания

I сз – ток срабатывания МТЗ.

Таким образом, в данном случае коэффициент чувствительности k ч фактически показывает во сколько раз ток, возникающий при ненормальном режиме или повреждении, превышает ток срабатывания (уставку).

Для релейных защит, реагирующих на уменьшение контролируемой величины, коэффициент чувствительности k ч определяют как отношение параметра срабатывания (уставки) к расчетному значению этого параметра.

В этом случае коэффициент чувствительности k ч показывает во сколько раз уставка срабатывания превышает расчетное значение контролируемой величины.

Расчетное значение коэффициента чувствительности k ч должно быть не меньше значения, приведенного в ПУЭ [1] для соответствующего типа релейной защиты и контролируемого ею параметра (ток, напряжение, мощность и т.д.).

Согласно ПУЭ коэффициент чувствительности k ч может принимать значение от 1,2 до 2,0.

Литература:

1. Правила устройства электроустановок. М.: Главгосэнергонадзор России, 1998, 608 с.

2. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. М.: Энергоатомиздат, 1998, 800 м.

Источник

Релейная защита: чувствительность и её коэффициент

В отечественной практике термином «чувствительность» принято обозначать свойство релейной защиты, позволяющее выявлять расчётные виды повреждений и ненормальных режимов энергосистемы в зоне действия релейной защиты.

В ПУЭ [1] понятие, обозначаемое термином «чувствительность» [2] используют для характеристики любых защит, независимо от напряжения электроустановки, но определение понятия, обозначаемого этим термином в данном документе нет.

Если чувствительность некоторых изделий можно определить непосредственно [1], то в релейной защите эту характеристику оценивают косвенно, причём способ оценки зависит от напряжения электроустановки [1].

Здесь необходимо отметить, что во многих других странах оценку чувствительности не производят [3].

Согласно ПУЭ для оценки чувствительности защит в электроустановках напряжением свыше 1000 В применяют коэффициент чувствительности [4, 5, 6].

Значение коэффициента чувствительности для защит, реагирующих на возрастание контролируемой величины, находят как отношение их расчётных значений в пределах защищаемой зоны к уставке срабатывания.

Для токовых защит линии коэффициент чувствительности в общем случае находят по формуле:

(1)

где — минимальный ток короткого замыкания для защищаемой линии (обычно – в конце защищаемого участка); — ток срабатывания защиты.

Принято считать, что в общем случае такая защита будет работать правильно, если выполняется соотношение:

Найденное по этой формуле (1) значение коэффициента чувствительности должно быть не меньше нормированного значения, установленного в [1], и которое в зависимости от вида защиты может изменяться от 1,5 до 2,0.

В [3] показано, что при изменении значения коэффициента чувствительности от 1,2 до 1,4 вероятность срабатывания защиты изменяется незначительно, от 0,998 до 1,000.

Рассмотрим теперь, как рекомендуют определять коэффициент чувствительности токовой отсечки в одной из методик расчёта уставок (см. [4], пример 2.1).

Для экономии места исходные данные для расчёта приведены в экспликациях к формулам.

Расчёт начинают с определения пускового тока электродвигателя I _{пуск эд} по формуле:

где k _пуск – каталожное значение пускового тока, равное 5,7 для асинхронного электродвигателя серии А4;

I _ном – номинальный ток электродвигателя, определенный по известным значениям номинальной мощности, номинального напряжения, коэффициентв полезного действия и мощности или взятый из каталожных данных.

Пусковой ток может быть определён и по приведенному в каталожных данных номинальному току электродвигателя.

Наименьшее значение тока двухфазного КЗ на выводах электродвигателя находим по формуле:

(3)

Ток срабатывания токовой отсечки рассчитывают по формуле:

(4)

Коэффициент чувствительности защиты при двухфазном КЗ находим по формуле (1), подставив в неё найденные значения:

(5)

На основании выполнений расчётов в методике [4] сделан вывод: «коэффициент чувствительности ТО получился меньше двух».

Можно ли говорить, что уменьшение коэффициента чувствительности всего на 7% (2,00-1,86=0,14; 0,14/2,00=0,07) по сравнению со значением, указанным в ПУЭ, делает данную защиту непригодной?

Отметим, что если в формуле (5) будет использовано расчётное значение = 3031 А, вместо округлённого (3000) расчётное значение коэффициента чувствительности будет всего на 6% (3031/1612 = 1,88) меньше значения, рекомендованного ПУЭ.

Приблизительность такого подхода видна и в том, что в формуле (4) условием несрабатывания ТО при пуске электродвигателя служит выбор множителя, равного 2,5, что и приводит к увеличению расчётного тока и, в конечном итоге, уменьшению коэффициента чувствительности.

Если предположить, а потом опытным путем доказать, что токовая отсечка не будет срабатывать при выборе уставки, равной 2,35 пускового тока электродвигателя, то значение коэффициента чувствительности и при пусковом токе 645 А будет удовлетворять требованиям ПУЭ.

В рассматриваемой методике вместо уменьшения множителя в формуле (4) предложено аналогичное по своей сути действие – уменьшение второго сомножителя путём «уточнения» пускового тока электродвигателя [2].

Отметим, что в любом случае реальный пусковой ток электродвигателя останется неизвестным, а все выводы будут основаны на расчетах, выполненных по каталожным данным электродвигателя.

В методике предложено использовать известную формулу (6) для нахождения пускового тока электродвигателя по найденным расчётным путём сопротивления питающей системы = 0,92 Ом и пускового сопротивления электродвигателя = 5,37 Ом:

(6)

Ток срабатывания токовой отсечки при таком значении пускового тока составит:

(7)

В этом случае значение коэффициента чувствительности возрастает до:

(8)

Если в исходную формулу (5) поставить расчётное значение тока А, то значение коэффициента чувствительности возрастет ещё больше и станет равным 2,18.

После получения искомого результата в методике [4] сделан вывод: «Коэффициент чувствительности ТО получился больше двух, поэтому применять дифференциальную защиту не требуется».

Заключение о таком выводе читатель может сделать самостоятельно.

В электроустановках напряжением до 1000 В для оценки чувствительности токовых защит вместо «коэффициента чувствительности» ПУЭ предусматривает другую характеристику – кратность тока короткого замыкания, задаваемую в процентах по отношению к:

— номинальному току плавкой вставки предохранителя;

— току уставки автоматического выключателя с максимальным расцепителем мгновенного действия;

— номинальному току расцепителя с нерегулируемой обратнозависимой от тока характеристикой;

— току трогания расцепителя с регулируемой обратнозависимой от тока характеристикой.

Значения кратности тока согласно [1] в зависимости от типа аппарата защиты может находится в диапазоне:

Разделив правую и левую часть неравенства на 100%, можно убедиться, что по своей сути это немного видоизменённый способ задания коэффициента чувствительности.

Сказанное выше позволяет сделать такие выводы:

1. Использование термина «чувствительность релейной защиты», прежде всего является данью традиции, а понятие, обозначаемое этим термином, не имеет стандартизированного определения.

2. Оценка чувствительности релейной защиты по-разному, в зависимости от напряжения электроустановки, создаёт ложное впечатление о различии понятий, обозначаемых разными терминами:

— «кратность тока короткого замыкания» (используют в электроустановках напряжением до 1000 В);

— «коэффициент чувствительности» (применяют в электроустановках напряжением свыше 1000 В).

Нормирование «коэффициента чувствительности», а тем более проверка этого коэффициента при расчетах уставок защит, во многом обусловлено свойствами применявшихся ранее реле защиты и перенесено на цифровые устройства без достаточных технических обоснований.

1. Правила устройства электроустановок. М.: Главгосэнергонадзор России, 1998, 608 с.

2. Чувствительность // [Электронный ресурс «Всё о релейной защите], Режим доступа (Материал первоначально был размещён здесь ).

3. Шалин А. И. Надёжность и диагностика релейной защиты энергосистем. Новосибирск, издательство НГТУ, 2002, 384 с.

4. Гондуров С. А., С. В. Михалев, М. Г. Пирогов, А. Л. Соловьёв. Релейная защита электродвигателей напряжением 6-10 кВ терминалами БМРЗ. Методика расчёта. С-Петербург, ПЭИПК, 2013, 60 с.

5. Чернобровов Н. В., Семёнов В. А. Релейная защита энергетических систем. М.: Энергоатомиздат, 1998, 800 м.

[1] Например, в метрологии чувствительности средства измерения находят как отношение изменения выходного сигнала к изменению измеряемой величины.

Источник

Токовая защита линий

Максимальная токовая защита линий

Максимальная токовая защита (МТЗ) линий широко распространена в радиальных сетях с одним источником питания и устанавливается на каждой линии.

Условия выбора таковы:

а) Ток срабатывания I_сз > I_{р макс i},

б) время срабатывания t_{сз i} = t_{сз (i-1) макс} + Δt,

Выбор времени срабатывания максимальной токовой защиты с независимыми (а) и зависимыми (б) характеристиками показан на рис. 1 для радиальной сети.

Рис. 1. Выбор времени срабатывания максимальной токовой защиты с независимыми (а) и зависимыми (б) характеристиками.

Ток срабатывания максимальной токовой защиты выражается формулой:

Рис. 2. Структурная схема включения реле косвенного действия.

Для реле косвенного действия характерно включение собственно реле через трансформатор тока и схему с коэффициентами передачи К_т и К_сх, как показано на рис. 2. Поэтому ток в защищаемой линии I_сз связан с током срабатывания реле I_ср формулой: I_СР =K_схI_CЗ/K_т.

Коэффициент чувствительности защиты характеризуется отношением тока в реле при режиме КЗ с минимальным током (I рк.мин ) к току срабатывания реле (Iср): K_ч = IР_К.МИН / I_СР > 1.

а) селективность МТЗ обеспечивается только в радиальной сети с одним источником питания,

б) защита не быстродействующая, причем наибольшая выдержка на головных участках, где быстрое отключение короткого замыкания особенно важно,

в) защита проста и надежна, реализуется на реле тока серии РТ-40 и реле времени, и реле РТ-80 соответственно для независимой и зависимой от тока характеристики срабатывания,

г) используется в радиальных сетях

Токовая отсечка линий

Токовая отсечка является быстродействующей защитой. Селективность обеспечивается выбором тока срабатывания, больше максимального тока короткого замыкания при коротком замыкании в точках сети незащищаемой зоны.

Поэтому токовая отсечка защищает часть линии, как показано на рис. 3 для случая трехфазного КЗ

Рис. 3. Защита части линии с помощью токовой отсечки.

Однако для тупиковой подстанции возможно целиком защитить линию до ввода в трансформатор, отстроив защиту от тока КЗ на низкой стороне, как показано на рис. 4 для случая короткого замыкания в Т.2.

Рис 4. Схема защиты тупиковой подстанции.

а) селективность токовой отсечки обеспечивается выбором тока срабатывания большим максимального тока внешнего КЗ и имеет место в сетях любой конфигурации с любым числом источников питания,

б) защита быстродействующая, надежно работающая на головных участках, где быстрое отключение необходимо,

в) в основном защищает часть линии, имеет зону защиты, и поэтому не может быть основной защитой.

Дифференциальная защита линии

Продольная дифференциальная защита реагирует на изменение разности токов или их фаз, сравнивая их величины с помощью измерительных органов, установленных в начале и в конце линии. Для продольной защиты сравнивающей токи, показанной на рис.5, ток срабатывания реле. I_ср определяется выражением : I_ср >=» i_{1в- i2в.}

В случае внутреннего К3 (К2) ток реле становится: I_р=I_1в+I_2в

При одностороннем питании и внутреннем К3 (К2) I_2в= 0 и ток реле: I_р=I_1в

При внешнем К3 через реле проходит ток небаланса I_нб, вызванный неодинаковостью характеристик ТА:

где I’1нам, I’2нам токи намагничивания ТА, приведенные к первичным обмоткам.

Ток небаланса возрастает с увеличением первичного тока К3 и в переходных режимах.

Ток срабатывания реле должен отстраиваться от максимального значения тока небаланса: I_ср >=» k_{отсiнб макс}

Чувствительность защиты определяется как: K_ч = I_{к мин}/K_тI_ср

Даже для сравнительно коротких линий передач цеховых сетей промышленных предприятий, ТА оказываются расположенными далеко друг от друга. Поскольку защита должна отключать оба выключателя Q1 и Q2, устанавливаются два ТА на концах линии, что приводит к увеличению тока небаланса и уменьшению тока в реле при К3 на линии, т.к. ток вторичных обмоток распределяется на 2 ТА.

Для повышения чувствительности и отстроенности дифференциальной защиты применяются специальные дифференциальные реле с торможением, включение реле через промежуточные насыщающиеся ТА (НТТ) и автоматическое загрубление защиты.

При внешнем К3 (К1) в реле имеется ток небаланса: I_р = I_нб.

Ток срабатывания реле определяется аналогично продольной защите.

При К3 (К2) защита срабатывает, однако если К2 смещена к концу линии, вследствие того, что разность токов убывает, защита не срабатывает. К тому же поперечная защита не выявляет поврежденный кабель, а, значит, не может быть основной защитой параллельных линий.

Введение в схему органа направления мощности двухстороннего действия устраняет этот недостаток. При К3 на одной из линий реле направления мощности позволяют осуществить воздействие на выключатель поврежденной линии.

Продольная и поперечная дифференциальная защита широко применяются в системах электроснабжения для защиты трансформаторов, генераторов, кабельных параллельных линий в сочетании с максимальной токовой защитой.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник