что такое направленная мтз
Направленная максимальная токовая защита линий. Принцип действия
Одним из признаков возникновения КЗ является увеличение тока в линии. Этот признак используется для выполнения защит, называемых токовыми. Токовые защиты приходят в действие при увеличении тока в фазах линии сверх определенного значения (ICЗ). В качестве реле, реагирующих на возр-астание тока служат максимальные токовые реле. Токовые защиты подразд-еляются на МТЗ и ТО.
Направленная МТЗ отличается от ненаправленной наличием в схеме реле направления мощности (реле мощности). Реле мощности – такие реле, кото-рые замыкают свои контакты при положительном направлении мощности и размыкают при обратном. Положительное направление – от сборных шин к линии. В схеме направленных защит контакты реле мощности включаются последовательно с контактами токовых реле, т.е. защита срабатывает только при одновременном замыкании этих контактов.
Необходимость направленной защиты возникла для сетей радиальных с 2-х сторонним питанием и кольцевых с односторонним, где обычные защиты не обеспечивают требуемой селективности.
Рассмотрим обычную радиальную сеть с 2-х сторонним питанием:
Рис.1. Встречно-ступенчатый принцип выбора выдержек времени НМТЗ.
Если А1-А6 – МТЗ. Случай 1: КЗ в т. К1 t2 t3 (А3 – сработает раньше);=> селективность не обеспечивается, т.к. два взаимоисключающих условия.
Если А1-А6 – НМТЗ (от шин к линии). Стрелками указано направление мо-щности, при котором органы направления мощности разрешают защитам срабатывать. С учетом этого защиты объединены в две группы: А2, А4, А6 и А5, АЗ, А1. В пределах каждой группы выдержки времени выбираются, как у максимальной токовой защиты, по ступенчатому принципу. Минимальную выдержку времени имеют защиты А2 и А5. Они отстраиваются по времени от защит других присоединений соответственно подстанций А и Г. В кажд-ой группе защит выдержка времени увеличивается по мере приближения к источникам питания на величину Dt (ступень селективности). На рис.1пост-роены характеристики максимальных токовых направленных защит с незав-исимой выдержкой времени. Принято считать, что выдержки времени макс-имальных токовых направленных защит выбираются по встречно-ступенч-атому принципу.
Селективность не нарушается, если некоторые защиты выполнить без органа направления мощности. В действительности нет необходимости сн-абжать органом направления мощности защиту А3, так как в рассматривае-мом случае она отстроена от защиты А2 по времени. По такой же причине без органа направления мощности можно выполнить защиты А4, А1 и А6.
В общем случае при наличии на подстанции нескольких присоединений защита, имеющая наибольшую выдержку времени, может не иметь органа направления мощности, так как селективность ее действия при коротких замыканиях на других присоединениях обеспечивается выдержкой времени.
Для кольцевой схемы – тоже самое, при ее разворачивании.
При трехфазных КЗ вблизи шин подстанции, где установлена НМТЗ, напря-жение на шинах п/с понижается до нуля или значения, близкого к нулю. Вс-ледствие этого мощность на реле направления мощности оказывается недос-таточной для действия реле и защита отказывает. Участок линии, в пределах которого при трехфазных КЗ защита не действует из-за недостаточного зна-чения напряжения, называется «мертвой зоной». Наличие «мертвой зоны» является недостатком НМТЗ.
1. Защита должна возвращаться в исходное состояние после откл. внешн-его КЗ и протекания максимального тока нагрузки с учетом самозапуска ЭД.
kОТС – учитывает погрешность ТА, реле и погрешность расчета тока КЗ.
2. Защита не должна срабатывать при максимальном токе нагрузки, при срабатывании АПВ после отключения при КЗ.
3. Реле тока не должно срабатывать в неполнофазном режиме, т.е. при обры-ве 1-го провода. IСЗ НМТЗ =kОТС· IН.Ф.МАКС
4. Реле тока не должно срабатывать от тока неповрежденных фаз при несимметричных КЗ. В этом случае поведение реле мощности не определено, поскольку ток IН.Ф зависит от режима КЗ и от режима нагрузки и в общем случае может не совпадать по направлению с током КЗ. При этом возможно отключение неповрежденной линии как и в неполнофазном режиме. IСЗ НМТЗ =kОТС· IН.Ф.МАКС
Из всех полученных токов IСЗ НМТЗ выбираем больший. Приведем IСЗ НМТЗ к вторичной стороне: IСР НМТЗ = IСЗ НМТЗ ·kСХ/nA; nA – коэф. трансформации, kСХ – коэф. схемы.
Схемы максимальных направленных защит.
Схемы весьма многообразны и отличаются в основном: типом пускового ор-гана, который может выполняться токовыми реле (рис. 7.4) или токовыми реле с блокировкой минимального напряжения (рис. 7.5); типом органа нап-равления мощности, который может выполняться с помощью трехфазных (рис. 7.4) или однофазных (рис. 7.5) реле направления мощности; способом подвода напряжения к реле направления мощности (постоянно или в момент возникновения повреждения); наличием или отсутствием выдержки време-ни; трехфазным (рис. 7.4) или двухфазным (рис. 7.6) исполнением; операти-вным током — постоянным (рис. 7.4 и 7.5) или переменным (рис. 7.6); схем-ой включения органа направления мощности.
Под схемой включения реле направления мощности понимается сочетан-ие фаз тока и напряжения, подводимых к реле (это сочетание не может быть произвольным). Реле направления мощности должно
В чем отличие мтз от токовой отсечки?
Токовые ступенчатые защиты. Токовой отсечкой называется максимальная токовая защита с ограниченной зоной действия, имеющая в большинстве случаев мгновенное действие. В отличие от МТЗ селективность действия токовой отсечки достигается не выдержкой времени, а ограничением ее зоны действия.
Чем максимальная токовая защита отличается от токовой отсечки?
Отличия от токовой отсечки
Принцип её работы аналогичен – отключение электричества при перегрузке линии. Основным отличием является то, что селективность максимальной токовой защиты обеспечивается задержкой времени, а токовая отсечка отключает напряжение почти мгновенно при возникновении КЗ.
В чем отличие мтз от ТО?
Так в чем же различие между МТЗ и ТО? Во-первых, и МТЗ и ТО реагируют на одинаковый параметр — ток. … Селективность МТЗ с нижестоящими защитами обеспечивается выдержкой времени, а селективность ТО — отстройкой по току.
Для чего мтз выполняется направленной?
Блокировка максимальной направленной защиты при замыканиях на землю Для отключения однофазных КЗ обычно применяются защиты, реагирующие на токи и напряжения нулевой последовательности. Максимальная направленная защита (МНЗ), включаемая на фазные токи, используется только в качестве защиты от междуфазных замыканий.
Для чего применяется максимальная токовая защита?
Максима́льная то́ковая защи́та (МТЗ) — вид релейной защиты, действие которой связано с увеличением силы тока в защищаемой цепи при возникновении короткого замыкания на участке данной цепи. Данный вид защиты применяется практически повсеместно и является наиболее распространённым в электрических сетях.
Что такое максимальная токовая отсечка?
Токовой отсечкой называется максимальная токовая защита с ограниченной зоной действия, имеющая в большинстве случаев мгновенное действие. В отличие от максимальной токовой защиты селективность действия токовой отсечки достигается не выдержкой времени, а ограничением зоны ее действия.
Что такое минимальная токовая защита?
( Минимальная токовая защита)
При коротких замыканиях напряжение сети понижается и реле минимального напряжения срабатывают, разрешая защите действовать на отключение. В случае обрыва цепи, питающей реле напряжения, последние замыкают свои контакты и защита лишается блокировки.
Когда срабатывает токовая отсечка?
Согласно правил устройства электроустановок токовая отсечка считается эффективной, если зона действия в минимальном режиме не меньше 20 % длины линии. Обычно токовая защита устанавливается вместе с максимальной токовой защитой (МТЗ) с выдержкой времени на первых участках защищаемой линии.
Что называется током срабатывания защиты?
ток срабатывания (защитного устройства) — Определенное значение электрического тока, вызывающего срабатывание защитного устройства в течение определенного времени.
Каким образом обеспечивается селективность мтз?
а) селективность МТЗ обеспечивается только в радиальной сети с одним источником питания, … Селективность обеспечивается выбором тока срабатывания, больше максимального тока короткого замыкания при коротком замыкании в точках сети незащищаемой зоны.
Почему в сетях с двусторонним питанием необходимо применение направленных мтз?
В сетях с двухсторонним питанием для обеспечения селективности необходимо применение направленных МТЗ. Так как направленная МТЗ имеет мертвую зону в начале защищаемой ВЛ, то она всегда должна использоваться вместе с токовой отсечкой. Токовая отсечка защищает начало ВЛ, а направленная МТЗ — конец ВЛ.
Зачем применяется пуск мтз по напряжению?
Применение пусковых органов напряжения позволяет выбирать значительно меньший ток срабатывания максимальных реле тока 7.> … Максимальная защита с пуском по напряжению, таким образом, может иметь значительно более высокую чувствительность по току, чем такая же защита, но без пускового органа напряжения.
Для чего применяется блокировка мтз по напряжению?
Например, при самозапуске электродвигателей потребляемый ими ток может быть классифицирован МТЗ как ток короткого замыкания. … Чтобы обычной МТЗ дать информацию о том, что произошло именно короткое замыкание, применяют блокировку по напряжению.
Где устанавливается максимальная токовая защита?
Это облегчает выбор уставок максимальных токовых защит. Максимальные токовые защиты с независимыми характеристиками устанавливаются на понижающих трансформаторах напряжением 35 кВ и выше, на генераторах, на линиях электропередачи разных классов напряжения, на электродвигателях и других элементах.
Что такое токовая защита нулевой последовательности?
Токовая направленная защита нулевой последовательности (ТНЗНП) применяется при необходимости обеспечения защиты высоковольтных линий электропередач от однофазных коротких замыканий — замыканий на землю одного из фазных проводов в электросети. … При нулевой последовательности векторы трех фаз совпадают по направлению.
Как работает защита минимального напряжения?
При этом возникают огромные токи, а уровень напряжения резко снижается. … Этот принцип используется в работе защит, которые контролируют величину напряжения в сети и отключают силовой выключатель при снижении напряжения до минимально возможной величины — уставки. Подобные схемы называют защитами минимального напряжения.
7. Токовая направленная защита
7.1. Необходимость токовой направленной защиты
Направленной называется защита, действующая только при определенном направлении мощности КЗ. Необходимость токовой направленной защиты (ТНЗ) возникает в сетях с двусторонним питанием (рис. 7.1.1):
При КЗ в точке К1 мощность направлена от шин в линию, а при КЗ в точке К2 мощность направлена от линии к шинам. Направление мощности КЗ, проходящей по линии, характеризует, где возникло повреждение: на защищаемой линии или на других присоединениях, отходящих от шин данной подстанции.
Простая токовая защита действует как при КЗ на защищаемой линии, так и при КЗ на других присоединениях, отходящих от шин подстанции, поэтому добиться селективной работы при КЗ в сетях с двусторонним питанием от МТЗ, как правило, невозможно.
При КЗ в точке К1 t5 одновременно выполнить оба
При КЗ в точке К2 t5>t6 требования невозможно
Принципы выполнения селективной защиты в сетях с двусторонним питанием
1. Защита должна устанавливаться с обеих сторон каждой линии и действовать при направлении мощности от шин в линию.
2. Выдержки времени на защитах, работающих при одном направлении мощности (от G 1 или G 2), должны согласовываться между собой по ступенчатому принципу, нарастая по направлению к источнику питания:
В схемы ТНЗ входят реле направления мощности, ниже подробно рассмотрены реле данного типа.
7.2. Индукционные реле направления мощности
7.2.1. Общие сведения
Реле направления мощности используется в схемах защит как орган, определяющий по направлению мощности, где произошло повреждение на защищаемой линии ( К1) или на других присоединениях, отходящих от шин подстанции ( К2) (рис. 7.2.1).
Реле мощности имеет две обмотки (рис. 7.2.2). Взаимодействие токов, проходящих по обмоткам, создает электромагнитный момент, значение и знак которого зависят от напряжения ( UP ) и тока ( IP ) подведенного к зажимам реле и угла j Р между ними.
Реле мощности должны обладать высокой чувствительностью и низкой мощностью срабатывания, так как при КЗ напряжение UP уменьшается, следовательно, мощность, подводимая к реле, при этом очень мала.
Мощность срабатывания SCP – мощность, при которой реле замыкает свои контакты.
7.2.2. Конструкция и принцип действия
Принципиальная схема индукционного реле направления мощности представлена на рис. 7.2.3.
Подвижная система реле выполнена в виде цилиндрического ротора, на него действуют два магнитных потока:
ФН – поляризующий магнитный поток;
a – угол внутреннего сдвига реле, определяется индуктивным и активным сопротивлениями поляризующей обмотки;
j Р – угол сдвига по фазе между током и напряжением, подведенными к обмоткам реле, зависит от внешних параметров сети;
Взаимодействие вихревых токов цилиндрического ротора с магнитными потоками создает электромагнитный момент МЭ:
7.2.3. Типы реле мощности
Выпускающиеся промышленностью типы реле мощности отличаются углом внутреннего сдвига.
1. a =0 (рис. 7.2.4)
2. a =90 ° (рис. 7.2.5)
МЭ @ P – момент реле пропорционален активной мощности.
3. a = a 1 , 0 a 1 90 ° (рис. 7.2.6)
Реле смешанного типа.
7.2.4. Характеристики реле мощности
Срабатывание происходит, когда электромагнитный момент превосходит момент сопротивления пружины и момент трения оси:
Зависимость UC . P = f ( IP ) при неизменном j P называется характеристикой чувствительности (рис. 7.2.7).
Реальная характеристика отличается от теоретической, так как за счет насыщения стали магнитопровода при больших токах IP напряжение UC . P остается неизменным.
Зависимость UC . P = f ( j P ) при неизменном значении IP называется угловой характеристикой.
Угловая характеристика позволяет определить
3. При каких углах j P изменяется знак электромагнитного момента и пределы углов, которым соответствуют положительные и отрицательные моменты.
Время действия реле
Определяется зависимость времени срабатывания tC . P от кратности мощности на зажимах реле 
(рис. 7.2.9).
7.2.5. Полярность обмоток
Реле мощности изготавливают так, что при одинаковом направлении токов в обмотках реле замыкает свои контакты. Следовательно включать обмотки нужно таким образом, чтобы при КЗ на защищаемой линии токи в обмотках совпадали (см. рис. 7.2.2).
7.2.6. Самоход
Самоходом называют срабатывание реле направления мощности при прохождении тока только в одной его обмотке – рабочей или поляризующей. При этом реле может неправильно сработать при обратном направлении мощности, когда повреждение возникает в непосредственной близости от реле ( UP =0). Причина самохода – несимметрия магнитных систем реле относительно цилиндрического ротора.
7.2.7. Индукционные реле мощности типа РБМ
Имеется два основных варианта исполнения реле
РБМ 275 – j М.Ч = 0 ° – реле косинусного типа;
РБМ 276 – j М.Ч = 90 ° – реле синусного типа.
7.3. Схема и принцип действия токовой направленной защиты
Токовая направленная защита представляет собой МТЗ, дополненную реле направления мощности. Однофазная принципиальная схема ТНЗ представлена на рис. 7.3.1.
Пусковой орган защиты: токовое реле КА.
Орган направления: реле направления мощности KW.
Орган времени: реле времени КТ.
Работа схемы: при КЗ на защищаемой линии реле KW замыкает свои контакты, а при КЗ на смежных линиях – нет. В нормальном режиме при направлении потока мощности от шин в линию реле KW может замыкать свои контакты, однако срабатывание защиты должно предотвращаться токовым реле КА, поэтому токовые реле должны быть отстроены от токов нагрузки. В тех случаях, когда токовые реле по условиям чувствительности не удаётся отстроить от максимальной нагрузки, применяется блокировка от реле минимального напряжения KV (рис. 7.3.2).
Сети с изолированной нейтралью
ТНЗ устанавливается на двух одноименных фазах во всей сети.
Сети с глухозаземленной нейтралью
Защита устанавливается на трех фазах. Если защита служит для действия только при междуфазных КЗ – на двух фазах.
ТНЗ выполняются как на постоянном, так и на переменном оперативном токе. Двухфазная схема на переменном оперативном токе представлена на рис. 7.3.3.
Схема должна быть дополнена устройствами, контролирующими исправность цепей напряжения.
Рис. 7.3.3 (продолжение)
7.4. Схемы включения реле направления мощности
7.4.1. Требования к схемам включения
Реле KW включается, как правило, на фазный ток и фазное или междуфазное напряжение. Сочетание фаз тока и напряжения, питающего реле, называемое схемой включения, должно быть таким, чтобы реле правильно определяло знак мощности КЗ при всех возможных случаях и видах повреждений и чтобы к нему подводилась наибольшая мощность S Р :
где a – угол внутреннего сдвига реле.
Мощность SP может быть недостаточна для действия реле, при КЗ близких к месту установки реле снижается напряжение UP или при неблагоприятном значении угла j Р – sin ( a – j Р ) » 0. Отсюда вытекают следующие требования к схемам включения
1. Реле должно включаться на такое напряжение, которое при близких КЗ не снижается до нуля.
7.4.2. 90 ° и 30 ° схемы
В современных схемах ТНЗ применяется включение реле направления мощности по так называемым 90 ° и иногда 30 ° схемам.
На рис. 7.4.1 приведена принципиальная схема максимальной направленной защиты с двумя пусковыми органами: тока и минимального напряжения и однофазными реле направления мощности, включенными по 90 ° схеме.
Рис. 7.4.1 (продолжение)
На рис. 7.4.2 представлена принципиальная схема максимальной направленной защиты с токовым пусковым органом и трехфазным реле направления мощности, включенным по 30 ° схеме.
На рис. 7.4.3 и 7.4.4 представлены векторные диаграммы для 90 ° и 30 ° схемам соответственно.
Названия схем условны – их именуют по углам j Р между UP и IP в симметричном трехфазном режиме при условии, что угол сдвига фаз между фазными током и напряжением равен нулю: 
(чисто активная нагрузка).
7.4.3. Работа реле, включенных по 90 ° и 30 ° схемам
Трехфазное КЗ на линии
Ток IA отстает от U А на j k – определяется активным и реактивным сопротивлением линии от шин до точки КЗ и влиянием активного сопротивления дуги, (рис. 7.4.5):
и 
– два предельных положения векторов тока;
– ток КЗ через дугу в начале линии;
– ток при КЗ за чисто реактивным сопротивлением.
Диаграмма токов и напряжений на зажимах реле показана на рис. 7.4.6.
Величина электромагнитного момента максимальна: МЭ.макс при j P = – 30 ° ( j k = 60 ° ). При j P =0 величина электромагнитного момента составляет 0,86 от МЭ.макс, при j P = –90 ° величина момента составляет 0,5 от МЭ.макс.
Из анализа векторной диаграммы можно сделать вывод, что работа реле при трехфазном КЗ в зоне и вне зоны действия будет правильной и величина электромагнитного момента МЭ вполне достаточной для действия реле.
1. Знак момента реле при всех видах КЗ в зоне положителен, а вне зоны – отрицателен.
2. Величина электромагнитного момента МЭ в диапазоне возможных изменений угла j P остается значительной и достаточной для действия реле.
3. Напряжение UP при симметричных КЗ имеет максимально возможное значение, обеспечивающие минимальную величину мертвой зоны (при близких КЗ UP =0 – реле не срабатывает).
Недостаток 90 ° схемы
90 ° схема считается лучшей и рекомендуется как типовая для реле направления мощности KW смешанного типа.
7.5. Блокировка максимальной направленной защиты при замыканиях на землю
Для отключения однофазных КЗ обычно применяются защиты, реагирующие на токи и напряжения нулевой последовательности.
Максимальная направленная защита (МНЗ), включаемая на фазные токи, используется только в качестве защиты от междуфазных замыканий. При КЗ на землю защита блокируется. Пример выполнения блокировки показан на рис. 7.5.1.