Карта селективности – основы построения

Карта селективностиПри выборе уставок защит с относительной селективностью вы должны убедиться, что эти защиты будут работать правильно при всех режимах работы. Для этого необходимо построить карту селективности защит.

Что такое селективность релейной защиты?

Селективность — одно из четырех основных требований к релейной защите. Это требование состоит в том, что при возникновении короткого замыкания, должен отключаться только поврежденный участок, а остальная часть схемы — продолжала работать.

Селективность релейных защит

На рисунке видно, что при КЗ ток протекает через две защиты, каждая из которых пускается. Однако, должна сработать только та защита, которая расположена ближе всего к месту короткого замыкания. Если такое условие соблюдается для любых режимов сети, то говорят, что данные защиты селективны.

Что такое времятоковая характеристика защиты?

Каждая токовая защита имеет свою характеристику, которая отражает насколько быстро защита срабатывает при определенном токе. Такая характеристика называется времятоковой.

Характеристика токовойзащиты

Обычно максимальные токовые защиты содержат несколько ступеней, каждая из которых отвечает за свою задачу.

Защита от перегрузки устраняет токи перегрузки, которые возникают из-за механических неисправностей двигателей, присутствия на их валу нагрузки выше номинальной, а также снижения напряжения в сети. Эта защита чувствует самые малые аварийные токи, но работает с самыми большими выдержками времени.

Максимальная токовая защита (МТЗ) защищает присоединение от всех видов коротких замыканий. Для большинства присоединений 0,4-6(10) кВ МТЗ является основной защитой. Время выдержки МТЗ находится в пределах от 0 до нескольких секунд.

Токовая отсечка (ТО) защищает часть присоединения от больших токов коротких замыканий. Работает обычно без выдержки времени.

Совокупность ступеней формирует характеристику защиты присоединения. На рисунке выше защита имеет трехступенчатую характеристику.

Как построить карту селективности?

В сети последовательно установлены защитные аппараты и у каждого есть своя характеристика. Если взять любую защиту и относительно нее рассматривать схему, то защиты, находящиеся рядом с рассматриваемой, будут называться смежными.

Смежные релейные защиты

Переводя требование селективности релейных защит на язык характеристик получаем:

Времятоковые характеристики смежных защит не должны пересекаться и между ними всегда должен быть резерв по оси времени, который называется ступень селективности

Как убедиться, что защиты селективны между собой?

Нужно, по рассчитанным уставкам, построить на одном графике все характеристики смежных защит и проанализировать график на предмет пересечений защитных характеристик. Если пересечений нет и между кривыми всегда есть промежуток по оси времени равный 0,25-0,3 с (ступень селективности для современных защит), то значит защиты селективны между собой.

Принцип построения карты селективности

Данный график называется картой селективности

Стоит отметить, что токовые отсечки смежных защит на графике могут пересекаться потому, что они их селективность обеспечивается особым выбором тока срабатывания (токовая селективность).

Характеристики защит от перегрузки и МТЗ смежных защит не должны пересекаться так как их селективность обеспечивается различными выдержками времени срабатывания (временная селективность)

Анализ карты селективности проводится визуально, либо, если построение проведено в программе, автоматически.

Когда нужна карта селективности?

Обычно карта селективности строится для максимальных токовых защит, а именно для защиты от перегрузки, МТЗ и токовой отсечки (ТО).

Несмотря на то, что дистанционные защиты также являются защитами с относительной селективностью, для них карту селективности обычно не строят. Это связано с тем, что селективность этих защит достаточно просто проанализировать по расчету.

Максимальные токовые защиты используются, в основном, для присоединений классом напряжения до 110 кВ включительно.

Таким образом получаем, что карта селективности должна быть построена для защит сетей 0,4-110 кВ, а именно:

  • Все защиты сети 0,4 кВ (селективность автоматических выключателей и плавких вставок)
  • Все защиты сетей 6-10 кВ (кроме дифференциальных защит генераторов и двигателей)
  • Большая часть сетей 35 кВ (там, где нет дистанционных защит)
  • Резервные защиты понижающих трансформаторов с высшим напряжением 110 кВ (последний элемент карты селективности)

Сегодня во многих проектах, особенно на напряжении 0,4 кВ, карта селективности отсутствует. Это нарушение норм проектирования, приводящее к неселективным отключениям потребителей.

Всегда стройте карту селективности защит, чтобы избежать подобных случаев!

Основные правила построения карты селективности

  • Все уставки защит должны быть приведены к одному напряжению
  • Правильно выбирайте масштаб построения, чтобы были видны все граничные точки. Для выполнения этого условия часто используют логарифмический масштаб.
  • На карте селективности отображаются не только защитные характеристики, но и граничные (минимальный и максимальный) токи коротких замыканий в расчетных точках схемы.

Совет
Старайтесь не использовать цвета для различения кривых потому, что большинство современных проектов печатаются на черно-белых лазерных принтерах. Лучше используйте геометрические метки (кружки, треугольники, крестики и т.д.)

В следующий раз мы построим карту селективности для защиты силового трансформатора 10/0,4 кВ и его смежных защит, при помощи программы «Гридис-КС»