Устройства защиты, реагирующие на гармонические

Общие принципы выполнения защиты от однофазных

Замыканий на землю в сети с малым током замыкания на землю

В сетях с изолированной или компенсированной нейтралью однофазное замыкание на землю не сопровождается протеканием сверхтоков и не является КЗ. Требования к защите от однофазного замыкания в таких сетях отличаются от требований к РЗ от КЗ – немедленная ликвидация однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) не требуется, так как такое замыкание не представляет непосред-ственной опасности (если ток замыкания не превышает допустимого значения для данной сети). Поэтому защита должна выполняться на сигнал, если по требованиям безопасности не требуется немедленное отключение. Защита должна реагировать и на неустойчивые ОЗЗ.

1. В сетях с изолированной нейтралью могут применяться простейшие токовые защиты нулевой последовательности.

Если сеть с компенсированной нейтралью, то построение селективных защит от ОЗЗ по простым схемам затруднено вследствие компенсации ёмкостного тока и нарушения естественного токораспределения. В этом случае могут быть применены более сложные защиты (перечислены ниже).

2. Токовые и токовые направленные защиты, реагирующие на токи нулевой последовательности, созданные «искусственным» путём – а) времен-ным нарушением компенсации, б) постоянной перекомпенсацией, в) наложе-нием на ток в сети искусственно созданного тока непромышленной частоты.

3. Защиты, реагирующие на установившиеся остаточные токи замыкания на землю (ток замыкания содержит высшие гармоники и активную составляю-щую).

4. Защиты, реагирующие на токи переходного режима.

Простейшая защита от ОЗЗ

Простейшей защитой от замыканий на землю является общая неселектив-ная сигнализация о появлении замыкания. Такая защита состоит из трёх реле минимального напряжения, включённых на напряжение фаз (рис. 3.33, а), или одного реле напряжения, включённого на напряжение нулевой последователь-ности (рис. 3.33, б).

Рис. 3.33

При возникновении сигнала дежурный персонал поочерёдным отключением присоединений определяет повреждённую линию. В большинстве случаев эта схема не приемлема, поскольку нарушается питание потребителей и требуется значительное время на переключения.

Токовые защиты от ОЗЗ

В связи с недостатками неселективной сигнализации от ОЗЗ были разработаны селективные токовые и токовые направленные защиты, реагирующие на ток или мощность нулевой последовательности.

Основная сложность здесь заключается в обеспечении достаточной чувствительности защиты, поскольку ток повреждения очень мал по сравнению с рабочими токами электроустановки (менее 30 А в месте замыкания). При использовании трёхтрансформаторного фильтра нулевой последовательно-сти ток срабатывания защиты не может быть ниже 20 ¸ 25 А. Поэтому трёхтрансформаторный фильтр не обеспечивает необходимой чувствитель-ности – с его помощью невозможно отличить ток небаланса в нормальном режиме от тока замыкания на землю. Применяется особый т.т нулевой последовательности (ТНП), который имеет значительно меньший ток небаланса. Магнитопровод ТНП (рис. 3.34) охватывает все три фазы и за счёт этого суммирует не вторичные токи (как трёхтрансформаторный фильтр), а первичные токи фаз. Следовательно, повышается чувствительность защиты.

Рис. 3.34

Из анализа токораспределения при ОЗЗ в сети с изолированной нейтралью (рис. 3.35) очевидно, что

· через ТНП неповреждённых линий проходит ёмкостный ток только этих линий 3×I_0.л = 3×U_ф×w×с_л;

· через ТНП повреждённой линии проходит суммарный ток всех неповреждённых линий.

Рис. 3.35

Для обеспечения селективности ток срабатывания защиты необходимо отстроить от ёмкостного тока самой линии при внешнем ОЗЗ и от макси-мального тока небаланса ТНП.

Если сеть состоит из малого числа линий, или если линии сильно различаются по длинам, то селективную токовую защиту будет невозможно построить на рассмотренном принципе. В таком случае необходимо применять направленную защиту нулевой последовательности, реагирующую на направление мощности нулевой последовательности, при этом отстройка от собственных ёмкостных токов линии не требуется.

Если защита действует на сигнал, то возможно неселективное действие защит на одном присоединении (рис. 3.36). По сработавшим защитам (3, 6, 9 на рис. 3.36) устанавливается повреждённый участок линии. Если защита действует на отключение, то вводится орган выдержки времени. Уставки по времени подбираются по ступенчатому принципу, как в МТЗ.

Рис. 3.36

Устройства защиты, реагирующие на гармонические

Составляющие тока ОЗЗ

В настоящее время заводом ЧЭАЗ выпускается аналоговое устройство сигнализации замыканий на землю, измеряющее сумму высших гармонических составляющих в токе ОЗЗ (от 150 до 650 Гц) – УСЗ-3М. УСЗ-3М – групповое устройство, состоящее из прибора, который поочередно подключается к ТНП каждого из кабелей, что дает возможность персоналу однозначно определить фидер с ОЗЗ по относительно большему показанию прибора (принцип относительного замера). Устройство нашло широкое применение в распредели-тельных сетях городов и крупных промышленных предприятий, несмотря на ряд известных недостатков:

· непригодность для использования в сложных сетях с параллельными линиями;

· невозможность фиксации кратковременных ОЗЗ;

· необходимость выезда оперативного персонала на подстанцию для большого числа измерений с целью определения поврежденного фидера;

· из-за большого времени для отыскания фидера с ОЗЗ.