ОГРАНИЧЕНИЯ ПО ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И БЫСТРОДЕЙСТВИЮ ЗАЩИТ

Многие разработчики направленных защит от ОЗЗ в своих рекламных материалах указывают в качестве возможных уставок самые малые токи и напряжения срабатывания, которые можно реализовать на их изделиях в лабораторных условиях. Речь иногда идет о первичном токе срабатывания порядка 0,2–0,3 А. В некоторых случаях рекомендуется использовать мгновенно действующие защиты, даже если в этом нет необходимости. Попытки воспользоваться такими рекомендациями на практике часто приводят к неселективным срабатываниям защит.
Для этого есть три основные причины.

 1. В большинстве случаев в реальных сетях, даже при отсутствии ОЗЗ, по присоединениям постоянно или периодически протекают токи нулевой последовательности (небалансы), вызванные описанными ниже причинами.
Практические попытки многих специалистов измерить значения этих токов в процессе эксплуатации часто оканчиваются неудачей из-за неправильно выбранных приборов, замера небалансов не в тех режимах, когда они максимальны, и т.д.

Первый случай. Для замера токов небаланса используются чувствительные миллиамперметры, имеющие большое входное сопротивление (например, сотни Ом). В результате включения такого прибора в цепь вторичной обмотки трансформатора тока нулевой последовательности (ТТНП) ток в его цепи становится близким к нулю, а после возвращения схемы в исходное состояние вновь возрастает до прежнего значения. Небаланс как бы прячется, а потом появляется вновь, готовый привести к неселективному действию защиты.
Второй случай. Замеры небалансов выполнены корректно, полученные значения зафиксированы. Через несколько часов в «смежной» сети, электрически отделенной от рассматриваемой, возникает ОЗЗ и через межцепные емкости двухцепных линий (реже – через межобмоточные емкости питающих трансформаторов) напряжение нулевой последовательности поступает в рассматриваемую сеть, вызывая в ней повышенные токи небаланса. Это также может привести к неселективному срабатыванию защит.

2. Измерительные трансформаторы тока нулевой последовательности (в меньшей степени – трансформаторы напряжения) в области малых сигналов могут дать весьма большие погрешности.
В некоторых экспериментах при первичных токах отечественных ТТНП, составляющих доли ампера, были зафиксированы угловые погрешности в десятки электрических градусов и весьма значительные погрешности по модулю.                                                       В результате, например, вектор вторичного тока нулевой последовательности неповрежденной линии может попасть в область срабатывания и защита отключит эту линию. При возрастании токов погрешности сначала уменьшаются, а потом снова начинают расти.

 
3. Мгновенно действующие защиты в гораздо большей степени подвержены всевозможным «вредным воздействиям», чем защиты с выдержкой времени.

Рис. 1. Случай феррорезонанса после отключения ОЗЗ

Поэтому, если нет острой необходимости использовать защиты без выдержки времени, этого лучше избегать. Например, при перемежающихся дугах, у защиты с выдержкой времени и интегрированием рабочего сигнала гораздо больше шансов остаться селективной, чем у аналогичной без выдержки времени.
На рис.1 приведена полученная в процессе производственных испытаний осциллограмма напряжения нулевой последовательности на сборных шинах. Из нее видно, что после отключения замыкания на землю на шинах еще в течение нескольких десятых долей секунды присутствует напряжение нулевой последовательности, вызванное процессом феррорезонанса с участием измерительного трансформатора напряжения и емкостей оставшихся в работе линий. Вектор тока нулевой последовательности, протекающего при этом по оставшимся в работе (неповрежденным) линиям, может попасть в зону действия их защит, что приведет к их отключению. Частота токов и напряжений нулевой последовательности после отключения ОЗЗ резко снижается, но это не мешает отключению одной или нескольких неповрежденных линий.
Причина заключается в том, что частотные фильтры, устанавливаемые в большинстве защит от ОЗЗ, являются фильтрами-пробками высоких частот и легко пропускают на реагирующие органы субгармонические составляющие. Предотвратить описанные ложные срабатывания можно, если ввести соответствующую выдержку времени и использовать заземляющий резистор