Мгновенной токовой отсечкой называется защита, которая отключает защищаемый объект без выдержки времени при превышении током, протекающим по защищаемому элементу, величины, равной току срабатывания защиты.

На рис. 1, а показана схема сети с радиальным питанием. Каждый элемент этой схемы (линии W1 и W2, нагрузки Н1, Н2, Н3) имеет свой комплект защит. Рассмотрим, например, линию (ЛЭП) W1. Левый конец этой линии W1 присоединен к шинам подстанции
ПС-1 (с этой стороны вся схема получает питание). С правой стороны к этой линии присоединены сборные шины подстанции ПС-2, от которых, в свою очередь, питаются другие элементы СЭС.

На обоих концах линии W1 установлены выключатели (Q1 и Q5), которые предназначены для включения и отключения этой линии. При КЗ на линии W1 (например, в точках Kl, K2, КЗ) по ней протекает ток, ве­личина которого зависит от места расположения точки КЗ, т. е. от расстояния L_кз от места установки защиты до точки короткого замыкания. Кроме того, величина тока КЗ зависит от ре­жима работы питающей системы и вида КЗ.

При работе системы в максимальном режиме сопротивление системы минимально и равно Х_{с min} (в сети включено максимальное количество генераторов). В этом случае при трехфазном КЗ по ЛЭП протекает максимальный ток I⁽³⁾_{кз max} – сплошная линия 1 (рис. 1, б).

При работе системы в минимальном режиме сопротивление системы максимально и равно Х_{с max} (в сети включено минимальное количество генераторов). В этом случае при этом же виде КЗ по ЛЭП протекает минимальный ток I⁽³⁾_{кз min} – пунктирная линия 2 (рис. 1, б). Причем, монотонно убывающая линия 1 (зависимость тока КЗ для максимального режима) проходит выше, чем аналогичная линия 2 (зависимость тока КЗ для минимального режима).

Кривую тока КЗ, соответствующую максимальному режиму системы, обычно используют для расчета (выбора) тока срабатывания защиты, а кривую тока КЗ для минимального режима – при проверке чувствительности защиты.

Из названия мгновенной токовой отсечки следует, что эта защита не имеет специального органа выдержки времени, а время ее действия фактически зависит только от собственного времени срабатывания измерительного органа (реле) этой зашиты. Селективность действия этой защиты обеспечивается только соответствующим выбором тока срабатывания ее измерительного органа (реле).

Рассмотрим защиту А1 – мгновенную токовую отсечку МТО₁, установленную на выключателе Q1. Расчет этой защиты заключается в выборе ее тока срабатывания I¹_сз1. В принятом обозначении тока цифра в нижнем индексе указывает номер комплекта защиты, а верхний индекс – номер ступени защиты данного комплекта.

Предположим, что на выключателе Q2 также установлена защита А4 – мгновенная токовая отсечка МТО₂. Допустим, что КЗ произошло, например, в точке К4, т. е. в начале линии W2 (рис. 1, а). Если мгновенная токовая отсечка А1 (МТО₁), установленная на выключателе Q1, среагирует на это КЗ и сработает, то она отключит выключатель Q1. Одновременно с этим токовая отсечка А4 (МТО₂), установленная на выключателе Q2, также среагирует на это КЗ и отключит выключатель Q2. Следовательно, отключение выключателя Q1 при этом случае будет происходить неселективно, так как линия W1 исправна и должна питать других потребителей (нагрузку Н1), подключенных к шинам подстанции ПС-2.

Обеспечение селективности защиты А1 в таких случаях достигается путем ограничения зоны действия МТО₁, то есть этой защите запрещается действовать (срабатывать) при КЗ на смежном элементе СЭС (на линии W2).

С этой целью выбор тока срабатывания МТО производят по формуле:

I¹_сз1= К_отс I⁽³⁾_{кз вн 1},                                   (1)

где К_отс = 1,2…1,3 – коэффициент отстройки, который учитывает: неточность расчета периодической составляющей полного тока КЗ, отклонение фактической уставки реле от расчетной величины, наличие апериодической составляющей в составе полного тока КЗ; I⁽³⁾_{кз вн 1} – максимальный ток КЗ, протекающий в месте установки за­щиты, при металлическом КЗ на шинах подстанции ПС-2 (в точке К3).

Если выбрать ток срабатывания МТО₁ согласно формуле (1), то, как видно из рис. 1, б, при КЗ в любой точке линии W2 (или в нагрузке Н1) будет возникать ток КЗ, величина которого недостаточна для срабатывания МТО₁. Следовательно, она не будет срабатывать, а рассматриваемая токовая отсечка А1 будет работать селективно.

Расчет тока срабатывания защиты (обеспечение селективности защиты) должен сопровождаться проверкой ее чувствительности. Чувствительность мгновенной токовой отсечки определяют коэффициентом чувствительности К_ч.

Зона действия МТО₁ опреде­ляется (ограничивается) точкой пересечения линий: тока КЗ (линия 1) и характеристики тока срабатывания (горизонтальная прямая с ординатой I¹_сз1 на рис. 1, б).

Действи­тельно, если ток КЗ, протекающий по линии (защите), больше тока срабатывания защиты А1, то эта защита срабатывает, если же он меньше тока срабатывания защиты, то она не срабатывает. Расчет тока срабатывания (1) защиты МТО₁ проводят для "наихудшего случая", т. е. для максимального тока КЗ, а чувствительность защиты проверяют для режима наиболее неблагоприятного для действия защиты КЗ на защищаемом объекте, т. е. для минимального тока КЗ. Поэтому, при определении чувствительности в качестве расчетного принимают минимальный режим работы системы, при котором и ток КЗ, и зона действия защиты – минимальны (см. рис. 1, б).

В соответствии с ПУЭ, чувствительность защиты считается удовлетворительной, если защищаемая зона составляет не менее
(10…20) % от длины ЛЭП, а коэффициент чувствительности К_ч равен не менее двух.

Основными достоинствами защиты МТО являются ее простота и быстродействие, а основным недостатком – наличие "мертвой зоны", т. е. участка в конце линии l_мз, при КЗ на котором защита не срабатывает (см. рис. 1, б).

В начало