ИЭ / 9 сем (станции+реле) / Литература / Шнеерсон

отстройки от максимального тока нагрузки. В то же время не­ обходимо отстраиваться от максимальных возможных токов не­ баланса, которые могут протекать в нулевом проводе в режи­ мах как нагрузки, так и внешнего междуфазного аа,бТехничес­ кая реализация ступени защиты нулевой последовательности не имеет существенных отличий от схемы алаб (см. рис. Т.­.(б с той

разницей, что вместо фазных токов измеряется утроенный ток нулевой последовательности ,( ( (, протекающий в нулевом про­

воде. Во многих случаях в кабельных сетях для упрощения схемы и

повышения чувствительности используется кабельный транс­ форматор тока ТА (рис. Т.­а(,б сердечник которого охватывает все жилы кабеля.

ТА

а)

ТА

АТ

Рис. 4.19. Протеканиетоков призамыканиифазы кабеля с заземленнойоболочкой:

а - неправильноезаземление; б- правильное заземление

аб-ае

Указанное обеспечивает суммирование магнИ'П{ЫХ потоков всех фаз и получение вторичного тока, пропорционального то­

ку нулевой последовательности.

Отметим, что () кабелей с жилами, заключенными в метал­ лическую оболочку, наиболее вероятным является однофазное повреждение, связанное с замыканием жилы кабеля на оболоч­ ку. В этом случае заземление кабельной оболочки должно про­ изводиться таким образом, чтобы заземляющий провод таюке охватывался кабельным трансформатором (рис. 4.19,6). В про­ тивном случае при данном замыкании магнитные потоки от фаз­ ного тока и тока, протекающего по оболочке, взаимно компен­ сируются (рис. 4.19,а). Так же, как и МТЗ, реагирующая на фаз­ ные токи, токовая защита нулевой последовательности может быть выполнена как с зависимой (см. п. 4.2.5), так и с незави­ симой выдержками времени с характеристиками срабатывания, описываемыми соотношениями (4.4), (4.5).

4.4. Токовые защиты от однофазных замыканий на землю в сетях с малым током замыкания на землю

Однофазные замыкания на землю являются наиболее частым видом замыканий в сетях с изолированной или компенсирован­ ной нейтралью (обычно сети с напряжением до 35 кВ).

Ввиду сохранения при замыкания на землю всех линейных напряжений, функционирование элементов сети в этом режи­ ме почти всегда определенное время допускается. Однако необ­ ходимо выявление и отключение данного повреждения, прежде всего потому, что потенциал неповрежденных фаз относитель­ но земли возрастает до линейного напряжения (рис. 4.20,6) и увеличивается вероятность пробоя изоляции этих фаз.

Протекание токов при замыкании на землю в сети с изолиро­ ванной нейтралью (заземляющий элемент Zq не подсоединен)

иллюстрирует рис. 4.21.

На рис. 4.21 показана защищаемая линия с суммирующим трансформаторам ТА и защитой S в начале линии. Все осталь­

ные элементы сети, подключенные к шинам, замещаются дру­ гой линией.

При замыкании на землю К() фазы А на защищаемой линии (рис. 4.21,а), потенциал фазы А как защищаемой линии, так и всех электрически связанных с ней элементов становится равен

192

В С

=

Iвп lcn,К1,

Рис. 4.21.Протекание токов nри внутреннем (а)

и внешнем (б) замыканиях на землю в цепи с изолированной нейтралью

а суммарный емкостной ток линии I = I811 + lc11 по знаку тивоположен току 111, протекающему к шинам по поврежденной

фазе А. С учетом этого, в суммирующем трансформаторе ТА ем­

костные токи поврежденной линии взаимно компенсируются (рис. 4.21,а), так как l811 + lc11 + l11 = О. Таким образом, при по-

194

вреждении на защищаемой линии токовая защита нулевой по­ следовательности, реагирующая на сумму токов отдельных фаз,

измеряет сумму емкостных токов If по выражению (4.13), со­ здаваемых всеми внешними по отношению к защищаемой ли­

нии элементами ЭС. При замыкании на землю К2 на любом эле­ менте ЭС вне рассматриваемой линии (рис. 4.21,6) через транс­ форматор ТА протекают только емкостные токи неповрежден­

ных фаз линии. Утроенный ток нулевой последовательности, из­ меряемый защитой с учетом выражения (4.14) равен

С учетом изложенного, селективную защиту от замыканий на землю можно выпмнить, обеспечив отстройку при внешних за­ мыканиях от собственных емкостных токов линии по выраже­ нию (4.15). Однако необходимо вводить определенные коэффи­ циенты запаса, учитывающие возможные броски емкостного то­ ка при перемежающемся дуговом замыкании. Таюке необходи­

ма отстройка от небаланса по току 31(() обусловленного неиде­ альностью суммирующего трансформатора, например несимме­

тричности геометрического расположения отдельных жил кабе­ ля. С другой стороны, результирующий емкостной ток от внеш­ них элементов по выражению (4.13), измеряемый защитой при замыкании на защищаемой линии, дмжен бЪIТЪ с запасом до­ статочен для срабатывания защиты. Таким образом, селектив­ ность защиты, определяемая различием емкостных токов при внешних и внутренних замыканиях на землю, обеспечится лишь при условии, что эквивалентная суммарная емкость внешних эле­ ментов существенно больше емкости защищаемой линии. Тех­ ническая реализация защиты в этом случае не имеет принципи­ альных отличий от реализации ступени максимальной токовой защиты (рис. 4.10) с той разницей, что измеряется ток ((( ()

Сеть с компенсацией емкостного тока. В общем случае для уменьшения емкостных токов замыкания на землю нейтраль си­

стемы подсоединяется к земле через индуктивное сопротивле­

но замыкание нейтрали на землю через активное сопротивле­

ние с целью распознавания и быстрого отключения замыканий на землю.

()()

Так

А

=-q

<OoLq

Рис. 4.22. Протекание токов в сети с сопротивлением в цепи нейтрали

Измеряемый защитой ток при КЗ на защищаемой линии при наличии компенсации в этом случае с учетом выражения (4.13)

равен (4.19)

Преобразовав выражение (4.19), с учетом (4.18) получим, что измеряемый защитой ток при замыкании на землю в полностью компенсированной сети численно равен емкостному току защи­

щаемый линии:

(,,,,).

В данном случае емкость внешней цепи уже не определяет, в отличие от выражения (4.13), измеряемый ток нулевой после­ довательности, который в этих условиях зависит только от ем­ кости поврежденной линии. Таким образом, в компенсирован­ ной сети токовая защита, реагирующая только на ток нулевой последовательности, не может быть выполнена, так как при внешнем КЗ и КЗ на защищаемой линии значение тока одно и то же и равно емкостному току защищаемой линии.

Возможно, прежде всего для целей сигнализации, использо­ вать при выявлении замыканий на землю в компенсированных

и некомпенсированных сетях тот факт, что при КЗ на защища­ емой линии защита измеряет суммарный ток всех оставшихся присоединений, в том числе и высшие гармонические составля­ ющие в токе. Эти составляющие не компенсируются включени­ ем индуктивности в нейтраль трансформатора, вследствие чего их относительный уровень достаточно велик при замыканиях на землю на защищаемой линии.

4.5.Защиты на основе контроля напряжения сети

Вфункции защит, связанных с измерением напряжения, вхо­ дит выявление режимов, связанных как с понижением, так и с

nовышением напряжения.

Фиксация понижения напряжения необходима прежде всего в силу следующих причин:

а) понижение напряжения ввиду возрастания нагрузки в ЭС.

197

Уставка 1

Уставка2

Оrключеиие

12

а)

Рис. 4.23. Защита минимального напряжения (а) и выямение обратного чередования фаз (б)

этом случае выделяется наименьшее Urilin из напряжений) или напряжение прямой последовательности U1 • Компараторы -). и

К2 обеспечивают фиксацию уменьшения измеряемого параме­ тра для каждой из ступеней срабатывания соответственно с вы­ держками времени Т1 и ТТ Во избежание неправильных дейст­

вий каждая ступень должна блокироваться при отключении ав­ томатического выключателя в цепях измерительного трансфор­ матора напряжения ТН или при срабатывании устройств кон­ троля исправности цепей напряжения. В случае расположения измерительного трансформатора напряжения на В­К­­К2 необхо-

)--.

димо обеспечить возврат защиты минимального напряжения по­ сле отключения выключателя линии, когда напряжение на вхо­ де защиты становится равным нулю. Для этой цепи состояние выключения контролируется фиксацией протекания тока (блок I> на рис. 4.23). Значение уставки 1> должно быть достаточно

малым, обеспечивая действия защиты при всех возможных ви­

дах повреждений.

В защите от повышения напряжения для контроля обычно используется одно из линейных напряжений, так как повыше­ ние напряжения обычно происходит в симметричном режиме (может быть использовано напряжение прямой последователь­ ности).

На рис. 4.23,б показан возможный вариант выполнения уст­ ройства контроля правильности чередования фаз в цепях напря­ жения с использованием измерения напряжения прямой после­ довательности U1 и одного из линейных напряжений (Илв)[28]. При этом компаратор Kl фиксирует снижение напряжения пря­

мой последовательности до определенного уровня, например, до О,lИном· Компаратор К2 фиксирует отсутствие существенного снижения одного из линейных напряжений. Выполнение обоих условий означает существенное преобладание напряжения об­ ратной последовательности при одновременном высоком уров­ не линейного, что соответствует обратному чередованию фаз си­

стемы напряжений.

Контроль напряжения на противоположном конце протяжен­ ной линии. При использовании защит, контролирующих напря­ жение на протяженных ВЛ, необходимо учитывать поперечную емкостную проводимость линии. Эта проводимость может обу­ славливать существенное повышение напряжения на противо­ положном конце малонаrруженной линии или в режиме отклю­ чения ее противоположного конца. Схема замещения участка линии приведена на рис. 4.24,а.

Связь между напряжением в начале и в конце линии опреде­ ляется соотношением

где R, L, С - эквивалентные параметры линии: la - ток в на­ чале линии.

200