Защита от однофазных коротких замыканий на землю в сети с заземленной нейтралью

Однофазное КЗ является опасным и наиболее часто встречающимся повреждением, которое сопровождается большими токами, и требует немедленного отключения поврежденного участка. Поэтому защиты от однофазных КЗ выполняются быстродействующими с высокой чувствительностью.

Для зашиты от однофазных коротких замыканий на землю в сети с заземленной нейтралью применяют ступенчатую токовой защиту нулевой последовательности. По сравнению с защитами, включенными на полные фазные токи, она может иметь меньшие выдержки времени и повышенную чувствительность. Поэтому токовая защита нулевой последовательности находит широкое применение в сетях с глухозаземленными нейтралями в качестве защиты от КЗ на землю. Схема защиты приведена на рис. 42.

Пусковые органы защиты нулевой последовательности включаются на выход фильтра токов нулевой последовательности. В рабочих режимах и при КЗ без земли ток нулевой последовательности не протекает. Поэтому защита реагирует только на замыкания на землю.

I ступень защиты – токовая отсечка нулевой последовательности без выдержки времени. Ток срабатывания выбирается по условиям отстройки от максимального значения периодической составляющей утроенного начального тока нулевой последовательности , проходящего в месте установки защиты при КЗ на землю (К⁽¹⁾ и К^(1,1)) на шинах приемной подстанции Б (точка ).

,

где - коэффициент отстройки; принимается равным 1,3 при использовании реле РТ-40.

Рис. 42. Схема трехступенчатой защиты нулевой последовательности

Рис.43. Определение защищаемой зоны токовых отсечек

Преимущества токовой отсечки нулевой последовательности перед токовой отсечкой, включенной на полные токи фаз, заключается в ее большей защитоспособности. Это связано с тем, что ток нулевой последовательности (рис.43, кривая 2) при перемещении точки КЗ вдоль линии изменяется более резко, чем ток трехфазного КЗ (рис.43, кривая 1) из-за неравенства сопротивлений линии нулевой и прямой последовательностей (z_ОЛ>z_1Л).

II ступень защиты – токовая отсечка нулевой последовательности с выдержкой времени. При выборе параметров защиты необходимо осуществлять отстройку от первой ступени защит нулевой последовательности смежных элементов :

,

где =1,1.

Выдержки времени второй ступени обычно не превышают 0,5 с.

III ступень защиты – максимальная токовая защита нулевой последовательности.

В нормальных режимах и при многофазных повреждениях в реле проходит только ток небаланса , ток срабатывания защиты можно выбирать без учета рабочих токов по условию:

,

где - коэффициент надежности; =1,3…1,5; - максимальный ток небаланса:

,

где – действующее значение установившегося тока внешнего трехфазного КЗ при повреждении в начале следующего участка.

Ток установившегося режима КЗ принимается потому, что защита действует с выдержкой времени, достаточной для затухания апериодической составляющей.

Выдержка времени срабатывания максимальной токовой защиты нулевой последовательности выбирается по аналогии с выдержкой времени срабатывания максимальной токовой защиты от междуфазных коротких замыканий.

Достоинства защиты: простота, надежность и экономичность. Основной недостаток - без выдержки времени защищается лишь часть линии.

Защита применяется в качестве основной в сетях напряжением 110-220 кВ, а в качестве резервной - на более высоких напряжениях.

2.5. Защиты ЛЭП с абсолютной селективностью