Выбор параметров срабатывания направленной защиты ЗЗ.

Направленная защита применяется в сетях с токами замыкания на землю более 0,5…0,6 А (первичных) и в случае недостаточной чувствительности ненаправленной защиты.

В качестве уставок направленной защиты в цифровое реле вводятся следующие параметры:

-значение напряжения 3 U₀ = 15…20 В для отстройки от небаланса фильтра напряжения нулевой последовательности;

-характеристический угол j _м.ч = +90^о;

-выдержка времени срабатывания; для электродвигателей выбирается t _с.з = 0,1 с, но допускается t _с.з = 0,5 с в случае применения линейных трансформаторов тока в трех фазах;

-значение тока срабатывания защиты I _с.з = 3 I ₀.

Уставка по току выбирается по условию обеспечения гарантированного коэффициента чувствительности, равного 2:

. (10.5)

Значение I _с.з должно быть принято более 0,3 А (первичных), иначе может произойти неселективное срабатывание цифрового реле при внешних замыканиях на землю.

Для обеспечения селективности за рубежом применяется и начинает применяться и у нас, режим заземления нейтрали через резистор сопротивлением 100 Ом. Активный ток замыкания на землю с таким резистором равен 60 А в сети 10 кВ и 36 А в сети 6 кВ. Такого тока вполне достаточно для обеспечения четкой и селективной работы токовой защиты нулевой последовательности, в том числе и при ее включении в нулевой провод фазных трансформаторов тока. В таких условиях защита от замыкания на землю должна работать на отключение. Если защиту ЗЗ выполнить направленной, то характеристический угол устанавливают j _м.ч = 0 как в цепи с активным сопротивлением.

10.6.Защита от замыкания на землю в сетях с компенсированной нейтралью. Для сетей с компенсированной нейтралью принципы токовых защит от замыканий на землю не пригодны, так как величина тока на поврежденной линии может быть меньше чем на неповрежденной, а направление этого тока может быть различным. В разветвленных электрических сетях 6…35 кВ при относительно больших емкостных токах замыкания на землю более 20…30А в нейтраль включают индуктивность, резонансно настроенную с емкостью сети (дугогасящий реактор – ДГР). В настоящее время серийно выпускаются автоматические регуляторы ДГР типа РУОМ. Этот ДГР при отсутствии замыкания на землю работает в режиме холостого хода, но его автоматика постоянно следит за изменением емкости сети и в момент возникновения замыкания на землю выводит ДГР на режим, близкий к резонансной настройке. При полной компенсации емкости сети в точке замыкания на землю ток практически отсутствует, поэтому рассмотренные выше защиты, реагирующие на ток 3I_о принципиально не могут быть использованы в компенсированных сетях.

Для таких сетей заводом ЧЭАЗ "Чебоксары" выпускается переносное аналоговое устройство сигнализации типа УСЗ-ЗМ, принцип действия которого основан на измерении гармонических составляющих тока замыкания на землю (от 150 до 650 Гц) в каждом присоединении. Поврежденное присоединение определяется по наибольшему значению высокочастотных составляющих тока замыкания на землю (относительный замер).

В цифровом реле типа SPAC 2000 используется такой же принцип действия, но измерение производится одновременно в каждом присоединении, а результаты выводятся на дисплей. Для них используется специальные защиты, работающие на высших гармониках, учитывая, что реактор в нейтрали компенсирует только основную гармонику тока, а высшие гармоники остаются.

В реле защиты зарубежного производства ALSTOM, SIEMENS, ABB и др. применяется защита, реагирующая на направление активной мощности нулевой последовательности. Например, реле MiCOM – Р125 -127, 140и Sepam 2000 используют реле направления активной мощности. Активные токи утечки на землю не компенсируются реактором, а их величина и направление используются защитой для определения поврежденного фидера.

Величина тока высших гармоник не постоянна, а зависит от схемы сети, тока нагрузки, уровня напряжения на шинах. Поэтому величина тока в защите ЗЗ изменяется и трудно подобрать и рассчитать уставку. Поэтому часто единственным методом настройки защиты является опыт замыкания на землю, при котором определяются величины токов высших гармоник на поврежденном и на неповрежденном фидерах. В любом случае величина тока высших гармоник на поврежденном фидере больше, чем на неповрежденных фидерах и достаточно просто сравнить эти токи.

В цифровых реле для компенсированных сетей применяется направленная защита от замыкания землю, реагирующая на направление вектора активной составляющей тока замыкания на землю (3I ₀). Величина активной составляющей тока очень мала, но цифровой принцип измерения позволяет его обнаружить и сравнить с уставкой. Защита характеризуется своей способностью обнаружения кратковременных повторяющихся замыканий на землю в течение выдержки времени при перемежающейся дуге.

Контрольные вопросы

1. Как изменяются фазные и линейные напряжения при замыкании одной фазы на землю в сети с изолированной нейтралью?

2. Как определяется ток замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью?

3. Каковы основные требования к защите от замыканий на землю?

4. Каковы принципы выполнения неселективной сигнализации от замыканий на землю?

5. Каковы принципы выполнения ненаправленной токовой защиты от замыканий на землю?

6. Как определяется ток срабатывания ненаправленной токовой защиты от замыканий на землю?

7. Каковы принципы выполнения направленной токовой защиты от замыканий на землю?

8. Как определяются параметры срабатывания направленной токовой защиты от замыканий на землю?

9. Каковы принципы действия защиты от замыканий на землю в сетях с компенсированной нейтралью?

10. Дайте общую оценку защите от замыканий на землю в сети с изолированной и с компенсированной нейтралью.