Токовая защита нулевой последовательности

Длительный режим однофазного замыкания недопустим:

1. Однофазное замыкание может перерасти в многофазное из-за нарушения изоляции.

2. Из-за повышения напряжения других фаз относительно земли возможно возникновение двойного замыкания.

В сетях сложной конфигурации трудно определить место однофазного замыкания. В них устанавливается селективная токовая защита от замыканий на землю.

Пример. От подстанции отходят три линии.

Через точку КЗ проходит ток, значение которого зависит от емкостей всех трех линий.

,

При условном направлении тока  к месту повреждения токи нулевой последовательности неповрежденных линий  и  через емкости С₀₂ и С₀з, протекают к шинам подстанции и далее по поврежденной линии от шин к месту замыкания .

По по­врежденной линии протекает ток нулевой последовательности  определяемый емкостью всех неповрежденных линий

,

В каждой фазе протекает ток

.

Если 3 >3 , то на линии Л1 в качестве защиты от замыкания на землю можно использовать токовую защиту нулевой последова­тельности.

Защита не должна срабатывать при повреждениях на других при­соединениях сети, когда по защищаемой линии проходит ток  3 , обусловленный емкостью линии. Для обеспечения этого ток срабатывания выбирают по условию

Коэффициент отстройки учитывает бросок емкостного тока в момент замыкания.

= 4...5 - для защит без выдержки времени;

=2,0...2,5 - для защит с выдержкой времени.

Без выдержки времени выполняются:

1. Защиты, дейст­вующие на сигнал.

2. Защиты линий торфоразработок и других сетей, где при замыкании на землю линии для обеспечения безопасности персонала должны отключаться без замедления.

Чувствительность защиты  характеризуется коэффициентом  

,

Ток  определяется по режиму с минимально возможным числом включенных линий. Коэффициент чувствительности должен быть:

- для воздушных линий >=1,5;

- для кабельных >=1,25.

В качестве фильтра тока нулевой последовательно­сти обычно используется трансформатор тока нулевой последовательности (ТНП) ΤAΖ.

Трансформатор тока нулевой последовательности имеет тороидальный сердечник, на который намотана обмотка. Кабель пропускается сквозь сердечник.

Ко вторичной обмотке подключается реле. Реле срабатывает, когда по обмотке проходит ток нулевой последовательности.

Ток по обмотке реле проходит и тогда, когда нет КЗ, так как кабель по отношению к сердечнику располагается несимметрично.  Этот ток называется током небаланса.

Iнб=8-10 mA.

Вторичная обмотка может иметь любое число витков. Чем больше число витков, тем чувствительнее защита.          

При замыкании в сети на землю токи повреждения могут за­мыкаться как через землю, так и по проводящей оболочке кабеля, в том чис­ле и неповрежденного, что может вы­звать неправильное действие защиты. Поэтому воронку и кабель на участке от ТНП до воронки изолируют от земли, а заземляющий провод присоединяют к воронке кабеля и пропускают через от­верстие магнитопровода ТНП в направлении кабеля. При таком исполнении цепей защиты токи, прохо­дящие по броне и проводящей оболочке кабеля, компенсируются токами, возвращающимися по заземляющему проводу.

В качестве фильтра тока нулевой последовательности используется так же схема на сумму токов трех фаз.