5.Состав, принцип действия и порядок выбора установок для защит от замыканий на землю в сетях с глухо заземлённой и с изолированной нейтралями.

ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С МАЛЫМ ТОКОМ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ

К сетям с малым током замыкания на землю, относятся сети с изолированной или заземленной через дугогасящую катушку нейтралью. Специфика таких сетей при однофазном замыкании на землю состоит в следующем: такое замыкание не вызывает короткого замыкания и не сопровождается снижением междуфазных напряжений и появлением повышенных токов в сети.

Для практических расчетов тока в точке (К) могут служить упрощенные формулы:

для воздушных линий ; (2.31)

для кабельных линий , (2.32)

где U, кВ – линейное напряжение; l, км – длина электрической сети; С_уд, мкФ/м – удельная емкость жилы кабеля по отношению к оболочке.

Вследствие нарушении симметрии и баланса емкостных токов и фазных напряжений появляются составляющие нулевой последовательности: напряжение U_0к и ток I₀, которые могут быть определены по следующим выражениям:

, (2.33)

, (2.34)

где U_н – напряжение, которое имела поврежденная фаза по отношению к земле в нормальном режиме и равно напряжению нейтрали.

Токи, возникающие под действием U_0к, замыкаются через емкости фаз относительно земли, токи нулевой последовательности всех фаз равны между собой и вычисляются следующим образом:

(2.35)

Таким образом, ток замыкания на землю в месте повреждения

. (2.36)

На рис показана схема сети в однофазном исполнении, состоящая из трех линий.

При повреждении в точке К1, через место повреждения проходит ток I₃⁽¹⁾ ,обусловленный не

только емкостью поврежденной линии С01, но и емкостями неповрежденных линий С02, С03,

то есть

Т аким образом, от шин неповрежденных линий направляется ток нулевой последовательности I0Э , величина которого определяется емкостью всех неповрежденных линий:

ОБЩАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ

Замыкание на землю одной фазы в сетях с изолированной нейтралью еще не является аварией, так как потребители включенные на линейные напряжения продолжают работать, что дает возможность выполнять защиту действующую на сигнал.

ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ В СЕТИ С БОЛЬШИМ ТОКОМ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ

К сетям с большим током замыкания на землю, относятся сети с глухозаземленной ней-

тралью. При нарушении симметричного режима трехфазной системы, в частности при одно-

фазных и двухфазных КЗ на землю или в неполнофазных режимах, в полных фазных токах

наряду с током прямой последовательности, появляются токи и напряжения нулевой после-

довательности, которые соответственно равны:

Для выделения I0 из полных фазных токов используют устройство – фильтр тока нулевой последовательности.

МТЗ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Защита состоит из пускового токового реле и реле времени . Токовое реле

включено на фильтр тока нулевой последовательности. Реле времени создает выдержку вре-

мени, необходимую по условию селективности. Ток, протекающий по реле 1, равен сумме

вторичных токов 3-х фаз; т.е.

(2.25)

В режиме, когда имеет место баланс первичных токов IА + IВ + IС = 0 , сумма вторичных токов &Ia + &Ib + &Ic ≠ 0 , то есть в реле тока появляется остаточный ток - ток небаланса Iнб., который может вызвать несвоевременное срабатывание защиты, при отсутствии тока I0. Таким образом, действительный ток реле определяется выражением:

(2.26)

Ток небаланса равен геометрической сумме намагничивающих токов трансформаторов

тока. Сумма намагничивающих токов обычно не равна нулю, так как токи намагничивания

имеют несинусоидальную форму и различаются по величине и фазе вследствие нелинейно-

сти и неидентичности характеристик намагничивания и неравенства в величине вторичных

нагрузок трансформатора тока различных фаз. Значение тока Iнб. мах. максимально в нулевом

проводе звезды трансформатора тока при токе 3-х фазного КЗ обусловленного повреждением

в начале следующего участка.

Время действия защиты определяется по ступенчатому принципу.

Ток срабатывания реле защит нулевой последовательности Iс.р выбирается из условия

отстройки от тока небаланса, в частности от максимального его значения Iнб.мах (как было от-

мечено ранее отстраивать Iс.р. от токов нормального режима и перегрузок нет необходимо-

сти), то есть

Iс.р = Кзап ∙ Iнб.мах , (2.27)

где Кзап.= 1,25 – учитывает погрешность и необходимый запас.

Вывод

Токовые направленные защиты нулевой последовательности, используют в сетях с за-

земленными нулевыми точками, расположенными с обеих сторон рассматриваемого участка,

селективность их действия обеспечивается реле направления мощности. Выдержки времени

на защитах действующих при одном направлении мощности, подбираются согласно извест-

ного ступенчатого принципа.

Отсечки нулевой последовательности, применяются в сетях с глухозаземленной ней-

тралью для ускорения отключения КЗ на землю, реагирующие на ток нулевой последова-

тельности. Принцип действия их такой же как у отсечек реагирующих на фазный ток. Отсеч-

ки нулевой последовательности выполняются простыми токовыми и направленными, мгновенными и с выдержкой времени.