Схема токовой отсечки: Токовая отсечка: схема, принцип действия, коэффициенты | ENARGYS.RU

Токовая отсечка: схема, принцип действия, коэффициенты | ENARGYS.RU

Ток, который поступает в электрическую сеть, постепенно приводит к нагреву всех составляющих ее элементов. Поэтому все они создаются с таким запасом прочности, чтобы выдерживать заданные нагрузки (практически как угодно долго) и без последствий работать при протекании тока в пределах допустимой нормы.

Но если в результате возникновения короткого замыкание в сети значительно повышается нагрузка, что зачастую приводит к повреждению проборов питающихся от электричества, возгоранию или иным последствиям, которые не приводят не к чему хорошему. При этом помимо приборов, которые в этот момент могут быть подключенные к сети, страдает также и сами элементы цепи, и может происходить их частичное или полное разрушение.

На заметку! Часто случается, что разрушение цепи происходит как бы неожиданно, ведь это не было связанно с возникновением замыкания. Но на самом деле она пострадала уже давно, во время ранее возникающих нагрузок. Зачастую это также обусловлено использование самых дешевых элементов в данной цепи, изготовленных из материалов, не отвечающих необходимым требованиям.

В принципе можно было бы создавать элементы, которые могли бы выдерживали короткое замыкание в течение очень длительного времени, но тогда бы из-за используемых материалов они бы были неоправданно дороги.

Надо знать! То время, с которым возрастает показания значения тока в сети при ее повреждении, не может быть замечено человеком. Поэтому и были разработаны специальные устройства с автоматическим отключением, при возникновении замыканий. Одним из наиболее часто используемых способов является – токовая отсечка

Понятие токовая отсечка

И так, что же такое токовая отсечка? Если говорить без научных терминов, то токовая отсечка – это одна из существующих разновидностей защиты, которое отличается быстродействием.

Главный ее принцип действия, который отличает ее от других способов, это обеспечение избирательности для разрыва соединения. Он заключает в том, что можно создать нужную ступень величины тока при максимальных показаниях, от значений которых происходит отключение сети от питания.

Становиться понятно, что такой механизм производит полный надзор над показаниями величин тока на участке нахождения. При возникновении момента, во время которого начинается возрастание силы тока намного превышающие заданное значение, происходит реакция, и участок полностью отключается от поступления в него электричества. Это происходит при максимальной токовой отсечке.

Следует знать! Величина, при которой происходит срабатывание защиты, получило название – уставка.

Виды токовых отсечек

Существует два вида токовых отсечек.

1. С мгновенным действием – они полностью определяются собственным временем   срабатывания. У них главным элементом будет являться установленное реле   (токовое). Для вспомогательных элементов также используются релейные устройства, которые   занимаются тем, что подают сигнал на разрыв.
2. С временной задержкой. В них входит устройство, которое позволяет задавать параметры времени. У таких отсечек временное срабатывание может составлять диапазон от 0,2 до 0,6 секунд.

Принцип действия токовой отсечки

При установке показателей для отключения нужно выбирать их таким образом, чтобы отключение происходило как можно быстрее, чем может произойти повреждение или разрушения в цепи.

Токовая отсечка реализуется совершенно разными способами. Зачастую для такого отключения применяется электромагнитное реле тока. В них при возникновении короткого замыкания происходит смыкание контактов, и подается сигнал для отключения защищаемого сегмента или участка цепи.

Так же имеется такой тип защиты – как предохранители. Они срабатывают из-за повышения температуры, из-за электрического тока. То есть, проще говоря, в них находится очень плавкий элемент, которые под воздействие разрушается и таким образом происходит отключение.

Токовая отсечка незамедлительного срабатывания

Показания для возникновения отсечки выбирается исходя из того, чтобы она не срабатывала во время возникновения нарушений на участках линий, которые являются смежными для защищаемой. Для этого току при котором будет происходить отключение необходимо иметь показания, которые будут превышать самые наибольшие показания при коротком замыкании.

Чтобы определить зону действия токовой отсечки и коэффициент чувствительности, можно воспользоваться графическими показателями. Чтобы их получить надо вычислить токи короткого замыкания, которые будут проходить по цепи во время его возникновения, и сделать это в самом начале и конце линии. К тому же вычисление нужно произвести от начала на в промежутках длины равной ¾; ½ и ¼. Исходя из этих полученных данных, можно построить ломаную линию, которая покажет изменение тока КЗ. Отсечка должна быть задействована в той зоне, где ток замыкания будет превышать ток при срабатывании.

Следует учитывать, что чем выше показания токов при коротком замыкании, которые получаются в начале и конце линии, тем шире становиться промежуток, который входит в отсечку. Так по ПЭУ, существуют рекомендации, что зона действия токовой отсечки применяется, если она охватывает более двадцати процентов от линии, которую следует защитить.

Так же в исключительных случаях отсечка может быть использована как защита всей линии (рис.1).

Рис.1. Защита всей линии с помощью токовой отсечки

По времени действие мгновенная отсечка зависит от того времени за период, которого происходит срабатывание токовых и промежуточных реле. Если используются промежуточные реле с периодом действия – около 0,02 секунды, то время срабатывания отсечки будет составлять промежуток от 0,04 до 0,06 секунд.

Неселективные отсечки мгновенного действия

Ее действие происходит за пределами собственной линии. Она находит свое применение, чтобы произвести быстрое отключение по всей линии, которая находится под защитой, но только в тех случаях, когда нужно соблюсти устойчивость (рис.2).

Рис. 2. Неселективная отсечка

Токовая осечка при линиях с двухсторонним питанием

Для определения первого условия токовой осечки трансформатора и для их селективного действия нужно определить наибольшее показания тока при коротком замыкании, который будет находиться в линии на шинах двух участках (то есть на подстанциях).

Но существуют и другие условия для определения тока для разрыва на участке с двухсторонним питанием. В таких участках, на протяжение которых может произойти появление токов качания, из-за неупорядоченного включением или изменения устойчивости. Так возникает, второе условие для задействования отсечек — появление максимального тока качания.

Токовая отсечка и максимальная токовая защита

Если сочетать токовую отсечку и максимальную токовую защиту, то получается токовая защита, для которой характерно ступенчатое время срабатывания. В таком сочетании отсечка будет действовать мгновенно в пределах первой ступени, а максимальная токовая защита будет действовать как вторая ступень и действовать будет согласно выдержки по времени (рис.3).

Рис. 3. Сочетание отсечки и МТЗ

Так можно применять сочетание отсечки мгновенного действия с отсечкой, у которой будет присутствовать задержку по времени и максимальную токовую защиту. В данном случае такая схема токовой отсечки будет иметь уже три ступени и иметь три разных времени срабатывания.

Минусы и плюсы мгновенной отсечки и с выдержкой по времени

• у мгновенной отсечки нет полного обхвата всей зоны действия, но она достаточно хорошо себя зарекомендовала при неселективных отсечках;
• отсечка с выдержкой времени позволяет производить быстрое отключение;
• отсечки лучше всего по возможности сочетать с МТЗ.

3. Токовая отсечка. Схема, принцип действия.

Токовая отсечка — мгновенно действующая токовая защита, селективность действия которой по отношении к защитам смежных участков достигается выбором тока срабатывания Iсз большим максимального тока внешнего короткого замыкания Iкз.вн.мах.

Работа защиты на защищаемом участке обеспечивается тем, что ток в линии увеличивается по мере приближения места повреждения к источнику питания. Время срабатывании ятоковой отсечки складывается из времени действия токового и промежуточного реле и составляет tотс = 0,04 — 0,06 с. Рассмотрение принципа действия токовой отсечки проведем для радиальной линии с односторонним питанием. Максимальный ток внешнего короткого замыкания в защищаемой линии АБ длиной l имеет место при металлическом коротком замыкании в начале следующей линии, у шин подстанции Б (точка К).

Для селективной работы токовой отсечки линии АБ ток срабатывания выбирается для трехфазного короткого замыкания следующим образом:

Iсз = kотс х Iкз.вн.мах.

Особенность работы токовой отсечки: защищаемая зона, характеризующая чувствительность защиты, составляет только часть линии (Iсз кз). 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.

Область применения токовых отсечек: применяются как вспомогательные защиты для сокращения времен отключения повреждения. В некоторых случаях мгновенная токовая отсечка может служить основной защитой, например на радиальных линиях, питающих понижающие трансформаторы.

Преимущества токовой отсечки: 1. Селективность работы в сетях любой конфигурации с любым числом источников питания. 2. Быстрое отключение наиболее тяжелых для системы коротких замыканий, расположенных вблизи шин станций и подстанций.

Недостатки: Защищают только часть длины линии при металлических коротких замыканиях. При повреждении через переходное сопротивление зона действия токовой отсечки может снизиться до нуля.

Схемы соединения трансформаторов тока и реле

В схемах с включением реле на полные токи фаз токи в реле Iр в общем случае отличаются от вторичных фазных токов I2ф измерительных преобразователей. Это отличие характеризуется коэффициентом схемы kcx =Iр/I2ф, который может зависеть от режима работы защищаемого элемента. Если ток I2ф выразить через первичный ток I1ф и коэффициент трансформации KI измерительного преобразователя, то

kcx = Iр *KI / I1ф.

Это соотношение справедливо также для тока срабатывания реле Iс.р и тока срабатывания защиты Iс.з, т. е.

kcx =Iс.р*KI/Iс.з.

При определении токов срабатывания обычно рассматривается симметричный режим. В этом случае коэффициент схемы обозначают как.

Применяются следующие схемы:

1. Трехфазная схема соединения в полную звезду.

Имеется три трансформатора в каждой фазе.

Достоинства.

1. Реагирует на все виды однофазных и многофазных КЗ.

2. Равная чувствительность схемы при всех видах КЗ.

3. Коэффициент схемы равен 1.

Недостатки

1. Большое количество оборудования.

2. Возможность неселективного действия при КЗ на землю разных фаз в двух точках сети с изолированной нейтралью.

2. Двухфазная двухрелейная схема соединения в неполную звезду.

Достоинства.

1. Схема реагирует на все виды КЗ за исключением КЗ на землю фазы в который TA не установлен, поэтому данная схема применяется для междуфазных защит.

2. Коэффициент схемы равен 1.

Недостатки.

1. Коэффициент чувствительности в некоторых случаях может быть в два раза меньше чем у схемы полной звезды. Например, при КЗ за трансформатором, с соединением обмоток Y-D или D- Y.

3. Схема на разность токов двух фаз.

Ток реле равен геометрической разности токов двух фаз

Достоинство.

1. Экономичность. Используется только одно реле.

Недостатки.

1. Различная чувствительность при различных видах КЗ.

2. Данная схема отказывает в действии при некоторых вида двухфазных КЗ.

4. Трехфазная схема соединения ТА в полный треугольник, а реле — в полную звезду.

Схема используется в дифференциальных защитах.

Токи в обмотках реле равны геометрической разности фазных токов.

Коэффициент схемы равен 1.

Недостатки.

Схема имеет неодинаковую чувствительность к различным видам КЗ. Чувствительность минимальна при однофазных и двойных КЗ.

Во всех этих схемах измерительные органы включают на полные токи фаз.

Применяются также схемы включения на составляющие токов нулевой и обратной последовательности. В этих схемах реле подключается к фильтрам тока нулевой и обратной последовательностей.

time — Разработка схемы для регистрации времени отключения электроэнергии

Задан вопрос 8 лет, 1 месяц назад

Изменено 2 года, 6 месяцев назад

Просмотрено 354 раза

\$\начало группы\$

Я живу в месте с частыми отключениями электроэнергии (сбросами нагрузки). Я должен разработать схему, с помощью которой я могу записывать тайминги при отключении питания или наоборот. Мне также нужно эквивалентное компьютерное приложение, которое можно использовать для печати ежедневных/еженедельных/ежемесячных отчетов об этих отключениях электроэнергии.

Как мне это сделать?

• схемотехника
• время
• запись

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

Используйте микроконтроллер (для начинающих платформа arduino очень удобна) и отключите его от батареи. Возможно, здесь подойдет ATtiny, потому что он маленький, простой и потребляет мало энергии.

Устройство постоянно отслеживает (непосредственно через АЦП) напряжение сети AC-DC (например, от сети до 5 В), и если оно замечает падение ниже некоторого порога, оно сохраняет временную метку в EEPROM (не энергозависимая память). Это в основном все. Считывание устройства может быть выполнено любым способом, например. Последовательный/USB. Если вам нужен точный хронометраж и вы не хотите синхронизировать внутренние часы через ПК каждые несколько дней, вам также понадобится микросхема внешних часов реального времени.

Если хотите, можете заставить настенную бородавку подзаряжать батарею микроконтроллера. Но такие простые схемы обычно могут работать длительное время от батареи. Вы также можете получить микроконтроллер, который может переходить в спящий режим с очень низким энергопотреблением и пробуждаться по падающему прерыванию (не уверен, что это относится к ATttiny). Возможно, вам придется сделать четкий задний фронт, вставив триггер Шмитта между настенной бородавкой и прерывающим штифтом.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Возьмите ноутбук с хорошей батареей и запустите этот инструмент: http://www.

nirsoft.net/utils/battery_information_view.html

Он регистрирует, когда ваш ноутбук отключается от источника питания и снова подключается. И он может автоматически помещать этот журнал в файл.

Недостатки:

• Журнал не основан на событиях, поэтому при небольших временных интервалах он будет очень большим
• Если отключение питания длится дольше, чем время работы от батареи, некоторая информация может быть потеряна

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Это почти аналогичный вопрос из этой темы Как я могу обнаружить отключение питания с помощью микроконтроллера?. Просто поместите резистор 100 кОм на коллектор транзистора и конденсатор 1 мкФ на GND и коллектор, и это должно дать вам ровный сигнал. Просто помните, что сигнал будет инвертирован.

Редактировать: я думал, что мой ответ ясен, но просто чтобы сделать его более очевидным, я добавил схему.

Редактировать: Вы обязательно должны убедиться, что внутри оптопары установлены двойные диоды. Если он имеет только один, просто добавьте один внешний диод в обратном направлении на его клеммы. В противном случае полное сетевое напряжение в каждом втором цикле будет прикладываться к одному диоду в обратном порядке. Если он не рассчитан на это напряжение, он может испускать волшебный дым. В любом случае работа с сетевым напряжением опасна и нужно понимать, что вы делаете.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Следуя старой школе, механизм самописца с часовым механизмом с использованием дешевого часового механизма с питанием от батареи (или с резервным питанием от батареи) устранит необходимость в микроконтроллерах и т. д.

Все, что вам нужно, это барабан (если вы не обратите внимание на зацикливание записи) или рулон бумаги (например, катушка от магазина до чека), какой-то индикатор или маркировочное устройство, а также соленоид с питанием от сети или что-то подобное, чтобы перемещать его так, чтобы, когда на него подается питание, он отмечал в одном месте, а когда сеть падает, он перемещается в другое место.

Это можно легко сделать, используя тарелку с песком, где часовая стрелка часов проводит линию по песку (как проект сада роботов, который я где-то видел), что даст вам 12 часов бесконечной записи.

Добавление функций, таких как метки времени и т. д., остается для пользователя в качестве упражнения 😉

\$\конечная группа\$

напряжение — Цепь отключения для батареи 12 В

M1/IC1 образует блокирующий выключатель питания тиристорного типа. В выключенном состоянии он не потребляет энергии, а во включенном — мало.

^{смоделируйте эту схему – Схема создана с помощью CircuitLab}

TLV431 (неправильный символ, это было близко) спроектирован как 3-контактный шунтирующий регулятор, который поддерживает напряжение считывания на уровне 1,24 В. Вы можете думать об этом как о транзисторе NPN с высоким коэффициентом усиления с базовым пороговым напряжением 1,24 В.

Рассмотрим, что происходит в точке переключения. Напряжение считывания составляет около 1,24 В, ток питания проходит через 200 мкА, поэтому на его питании 6 В. Это в пределах его нормальных условий эксплуатации. Любое крошечное изменение выходного напряжения в любом направлении приведет к отключению или сохранению надежной фиксации.

Я проверил работу разомкнутого контура TLV431, и он работает хорошо. Катод остается выше 1 В, даже когда ref значительно выше 1,24 В, и он выходит из «насыщения» без гистерезиса. С катодным резистором 33 кОм и питанием 12 В он переходит от полного включения к полному выключению примерно за 4 мВ перемещения опорной клеммы.

Обратите внимание, что TLV431 является необычным устройством, поскольку один и тот же номер детали от разных поставщиков имеет разные спецификации. Устройство Texas работает только до 6 В, поэтому здесь его использовать нельзя. Устройства On Semi, Diodes Inc и Zetex рассчитаны на 16 В, поэтому все должно быть в порядке. Могут быть и другие производители, которых я не назвал.

Я показал компоненты, которые использую для включения и выключения схемы. Обратите внимание, что для отключения напряжение нагрузки должно падать достаточно сильно, пока C1 удерживает полевой транзистор в выключенном состоянии. Для этого у него есть только постоянная времени C1.R5. Если нагрузка имеет большой накопительный конденсатор и малую нагрузку, может потребоваться дальнейшее увеличение постоянной времени.

---

Это обновленная схема несколько лет спустя и содержит ряд улучшений.

• Не включится, если заряд батареи ниже порога
• Он будет поддерживать гораздо более высокие напряжения, ограниченные Q1 и M1
• Интегрирован со светодиодом включения для экономии тока
• Имеет опцию быстрой разрядки нагрузки при выключении

^{имитация этой схемы}

Чтобы запретить включение при низком заряде батареи, переключатель ON подключает входное напряжение к цепочке измерительного делителя напряжения через D3, а светодиод ON показывает, что что-то происходит . Если напряжение достаточно высокое, IC1 включается, используя Q1 в качестве каскода, чтобы увеличить ток сигнала включения до M1, который включается, подключая нагрузку и поддерживая входное напряжение через D2. Кнопку ON теперь можно отпустить. D1 ограничивает напряжение затвора для входов высоковольтной батареи. D2 не позволяет переключателю ON напрямую подавать питание на нагрузку.

TLV431 идет только на 6 В или 16 В (см. выше, хотя я думаю, что TI сейчас выпустила более высокое напряжение), TL431 идет на 36 В. Если 36 В достаточно, то при использовании TL431 Q1 можно опустить, а R8 увеличивается, однако для этого требуется привод с более высоким эталонным входным током, чем TLV431.

Я использую синий или белый светодиод ON для двойного режима работы в качестве регулятора, сопротивление наклона на порядок лучше, чем у стабилитрона при этом напряжении. Выберите R7 на несколько мА, если он необходим в качестве индикатора включения, или на 100 мкА, если он не нужен.

При отключении цепи большие конденсаторы в нагрузке могут удерживать напряжение нагрузки выше минимального порога батареи достаточно долго, чтобы утомительно нажимать кнопку выключения и ждать, пока она остановится.