ВЫБОР УСТАВОК ЗАЩИТЫ ОТ ОЗЗ

Уставки защиты должны быть выбраны так, чтобы:

• защита не срабатывала от небалансов, которые могут появиться в сети при отсутствии в ней ОЗЗ;
• защита срабатывала при ОЗЗ на воздушной ЛЭП при падении провода на грунт и возникновении большого переходного сопротивления.

Анализ показал, что удовлетворить сразу обоим указанным требованиям весьма непросто.
Автор настоящей статьи не нашел в известных ему публикациях указаний по поводу расчета уставок защиты от ОЗЗ, реагирующей на напряжение нулевой последовательности. К тому же основные положения расчета уставок защит, реагирующих как на напряжения, так и на токи нулевой последовательности, близки. По этой причине ниже рассмотрены основные положения по выбору уставок и проверке чувствительности таких защит. 

НЕБАЛАНСЫ ЗАЩИТЫ ОТ ОЗЗ

Небаланс, связанный с разными емкостями фаз воздушных ЛЭП относительно земли Uнб.см.н.
Расположение фазных проводов воздушных ЛЭП в рассматриваемом случае – вертикальное: один провод над другим, а над ними – провод третьей фазы. В результате, как показали расчеты, максимальное различие фазных емкостей относительно земли (между верхней и нижней фазой) составило около 20%. Это привело к смещению нейтрали (небалансу), определяемому по следующему выражению:

 ,

 ;  ;  ; , (2)  

В (2) CA , CB , CC– емкости относительно земли фаз А, В и С соответственно; RN– общее сопротивление всех заземляющих резисторов, включенных в нейтрали трансформаторов.
Включенные в нейтрали сторон 35 кВ трансформаторов заземляющие резисторы R1, R2, R3 существенно снизили рассматриваемую составляющую небаланса, но из-за отсутствия транспозиции проводов ЛЭП (изменения расположения проводов относительно земли) она составила 2,2% от номинального напряжения.

 Для того чтобы «симметрировать» сеть, было предложено выполнить транспозицию проводов «на шинах», т.е. после развилки на ЛЭП2 и ЛЭП3 расположить провода в фазах иначе, чем на ЛЭП1. Это предложение было принято и реализовано на практике. При одинаковом расположении проводов в ЛЭП2 и ЛЭП3 небаланс снизился до 1,2%. Если же расположить провода во всех трех ЛЭП по-разному, то рассматриваемая составляющая небаланса составит примерно 0,4%. Однако при этом следует помнить, что одна из ЛЭП2 или ЛЭП3 может быть длительно отключена и тогда в расчетах придется принимать небаланс порядка 1,44% (эта величина была рассчитана для случая отключения одной из линий – ЛЭП2 или ЛЭП3).

НЕБАЛАНС, ВЫЗВАННЫЙ ВЛИЯНИЕМ ЛЭП4 И ЛЭП10

Расчеты показали, что при возникновении ОЗЗ в сети 10 кВ за счет межцепных емкостей на линиях ЛЭП1 и ЛЭП4, размещенных на общих опорах, в сети 35 кВ нейтраль дополнительно сместится (появится небаланс). На рис. 2 показаны учитываемые при расчете емкости линий ЛЭП1 и ЛЭП4, а на рис. 3 приведена схема замещения, в соответствии с которой может быть определена рассматриваемая составляющая небаланса.

Рис. 2. Учитываемые в расчете емкости

C1 – емкость относительно земли трех фаз линии ЛЭП1;
CM – межцепная емкость между цепями (всех трех фаз) 35 кВ и 10 кВ на ЛЭП1 и ЛЭП4;
C2 – емкость трех фаз сети 10 кВ относительно земли.

Рис. 3. Расчетная схема для определения небаланса, вызванного влиянием ЛЭП4

EФ – фазная ЭДС в месте замыкания на землю в сети 10 кВ;
СМ – суммарная межфазная емкость между цепями 10 кВ и 35 кВ линий ЛЭП1 и ЛЭП4;
E3 – суммарная емкость трех фаз относительно земли в сети 35 кВ;
RN2 – результирующее сопротивление заземляющих резисторов в сети 35 кВ.

Значения рассматриваемой составляющей небаланса UN2 нетрудно рассчитать в соответствии с рис. 3. Если замыкание на землю в сети 10 кВ возникает при полностью включенной сети 35 кВ, то «смещение нейтрали» сети 35 кВ составит примерно 2,75% фазного напряжения. Если ОЗЗ в сети 10 кВ возникнет при отключении ЛЭП2 или ЛЭП3, то «смещение нейтрали» составит 4,3% от фазного.
Небаланс, вызванный неидентичностью характеристик фаз трансформатора напряжения Uнб.нес. ТН Практические замеры небалансов на выводах соединенных по схеме «разомкнутый треугольник» обмоток трансформаторов напряжения 35 кВ показывают, что у большинства трансформаторов напряжение небаланса, вызванного неидентичностью фаз, не выходит за пределы 1–1,5 В, что соответствует 1–1,5% первичного фазного напряжения.
В основном комплекте защиты этот небаланс будет отсутствовать, поскольку напряжение нулевой последовательности здесь снимается непосредственно с нейтрали силового трансформатора.
В резервном комплекте этот небаланс будет присутствовать, и от него защиту надо будет отстроить.