Измерительным органом защиты является реле тока, подключенное к фильтру тока нулевой последовательности. В остальном схема защиты выполняется аналогично рассмотренным выше схемам максимальной токовой защиты от многофазных коротких замыканий. Время действия защиты выбирается по ступенчатому принципу с нарастанием от приемного конца в сторону трансформаторов с заземленной нейтралью. При этом выдержка времени защиты нулевой последовательности обычно получается меньше выдержки времени защиты от многофазных коротких замыканий. Это объясняется различным характером прохождения полных фазных токов и токов нулевой последовательности.
На рис. 6.14 показана радиальная сеть с односторонним питанием. В сети—два трансформатора Т1 и Т2 с соединением обмоток Y/D. Трансформатор Т1 имеет заземленную нейтраль. При этом токи нулевой последовательности проходят по поврежденной линии и замыкаются через заземленную нейтраль и точку короткого замыкания только при повреждении на землю на участке между обмотками трансформаторов, соединенных в звезду. При замыканиях на землю вне этого участка К4 токи нулевой последовательности отсутствуют, поэтому защита нулевой последовательности АОЗ, установленная на трансформаторе Т2, может выполняться без выдержки времени (t о,з ≈ 0), а время действия защит А02 и А01 нарастает по ступенчатому принципу.
|
|
Наряду с защитой нулевой последовательности рассматриваемая сеть защищается защитами A1—А4 от многофазных коротких замыканий. На рис. 6.14 показаны характеристики выдержек времени защиты нулевой последовательности (t 03 — t 01 ) и защиты от замыканий между фазами (t4-t1 ). Из сопоставления характеристик видно, что защиту нулевой последовательности можно выполнить более быстродействующей, чем защиту с включением реле на полные фазные токи.
В нормальном режиме и при многофазных повреждениях в реле проходит только ток небаланса Iнб, поэтому ток срабатывания реле можно выбирать без учета рабочих токов по условию
Iср> Iнб.рсч. (6.12)
При определении расчетного тока небаланса Iнб.рсч следует иметь в виду, что он возрастает с увеличением первичного тока, достигая максимального значения при трехфазных коротких замыканиях. Поэтому в случае, когда tоз ≤ t4, ток срабатывания реле защиты нулевой последовательности должен быть больше максимального тока небаланса при внешних трехфазных коротких замыканиях, для того чтобы исключить неселективное действие защиты. Расчет тока небаланса довольно сложен. С некоторыми допущениями он определяется исходя из максимальной погрешности трансформаторов тока e = 10 % и с учетом коэффициента их однотипности k ОДН ≥ 0,5÷1,0 по выражению
|
|
Iнб.рсч= Iнб.max= kодн(e/100)Iк.вн.мах(3)/K1 (6.13)
где Iк.вн.мах(3)—действующее значение установившегося тока внешнего трехфазного короткого замыкания при повреждении в начале следующего участка (например, для защиты А02 в точке K 2 ) Ток установившегося режима короткого замыкания принимается потому, что защита действует с выдержкой времени, достаточной для затухания апериодической составляющий.
В тех случаях, когда выдержка времени защиты не превышает t c.з = 0,3 с, при определении тока небаланса Iнб max, следует учитывать и апериодическую составляющую тока короткого замыкания коэффициентом k ап:
Iнб max= k одн k ап(e/100) Iк.вн.мах(3)/ K1 (6,14)
где k ап = 2 при времени действия защиты до t c. з = 0,1 с и Кап=1,5 при 0,1 < t c.з < 0,3 с.
В рассматриваемом случае при определении тока срабатывания реле коэффициент возврата k в не учитывается, так как при внешних многофазных коротких замыканиях измерительный орган защиты не срабатывает, а при отключении внешних коротких замыканий на землю, при возникновении которых реле может сработать, ток нулевой последовательности исчезает. Таким образом,
Iср= kзап Iнб max (6.15)
где k зап = 1,25—коэффициент запаса, учитывающий погрешность и необходимый запас.
Чувствительность защиты можно повысить, если принять tоз > t4. При этом внешние многофазные короткие замыкания отключаются с временем, меньшим времени действия токовой защиты нулевой последовательности. Поэтому достаточно ее ток срабатывания выбирать по расчетному току небаланса в нормальном режиме Iнб рсч = Iнб нрм. Ток Iнб.врм значительно меньше тока Iнб max, поэтому при внешних многофазных коротких замыканиях измерительный орган защиты срабатывает. Для обеспечения возврата реле после отключения внешних коротких замыканий при выборе тока срабатывания учитывается коэффициент возврата kв:
Iср= kзап Iнб нрб/ kВ (6.16)
В выражении (6.16) коэффициенты kзап и kв принимаются равными соответствующим коэффициентам максимальной токовой защиты с включением реле на полные токи фаз. Ток Iнб.нрм находят путем измерения; в зависимости от класса трансформаторов тока, однотипности их характеристик и нагрузки он находится в пределах 0,01 < Iнб. нрм<0,1 А, т. е. ток срабатывания защиты значительно меньше рабочих токов защищаемой линии.
Таким образом, по сравнению с защитами, включенными на полные фазные токи, защита нулевой последовательности может иметь меньшие выдержки времени и повышенную чувствительность. В связи с этим она находит широкое применение в сетях с глухо-заземленными нейтралями в качестве защиты от коротких замыканий на землю.