2.3.9 Защита от однофазных замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью

Векторные диаграммы токов и напряжений в сети с изолированной нейтралью (без дугогасительного реактора) в нормальном режиме и режиме заземления одной фазы.

Рисунок 11- нормальный режим сети с изолированной нейтралью и векторная диаграмма этого режима

Работа сети рассматривается на холостом ходу без нагрузки.

Параметры сети при нормальном режиме:

Напряжение нейтрали U_н=0.

Напряжение нулевой последовательности U₀=1/3(U_А+ U_В+ U_С)=0.

Токи по фазам I_A= U_А/-jx_c, I_B= U_B/-jx_c , I_C= U_C/-jx_c/

Естественный фазный емкостной ток I_A = I_B= I_C= U_ф/x_c= І^(с), где U_ф – фазное напряжение сети; x_c - реактивное сопротивление, обусловленное емкостью фаз относительно земли.

Естественный фазный емкостной ток можно также определить по эмпирической формуле:

І^(с)= ,А. Где U_ном – номинальное напряжение сети, кВ; l_кл и l_вл – длины кабельной и воздушной линии, км.

Ток нулевой последовательности I₀=1/3(I_А+ I_В+ I_С)=0.

Токи и напряжения нулевой последовательности. Ток однофазного замыкания на землю.

Рисунок 12- Режим сети при замыкании одной фазы на землю и векторная диаграмма этого режима

Параметры сети при режиме замыкания фазы А на землю.

Напряжение нейтрали U_н=- Е_А.

Напряжение неповрежденных фаз U_A = U_B= U_C= U_ф.

Напряжение нулевой последовательности U₀=1/3(U_В+ U_С), т.к. ׀ U_В+ U_С ׀=3 U_ф, то U₀= U_ф.

Токи в неповрежденных фазах I_B= I_C= U_ф/x_c = І^(с).

Ток замыкания на землю I_з= I_B+ I_C, т.к. ׀ І_В+ І_С ׀= І_в, то I_з= І^(с)=3 І^(с).

Ток нулевой последовательности I₀=1/3( I_В+ I_С), т.к.׀(І_В+ І_С)= I_з, то I₀=1/3 ·3 І^(с)= І^(с).

Допустимый ток замыкания на землю для воздушных ЛЭП на железобетонных и металлических опорах I_здоп=10 А.

Допустимый ток замыкания на землю для кабельной линии и воздушной линии на деревянных опорах зависит от класса напряжения сети и приведен в таблице 1.

Таблица1

Uном.с, кВ	3-6	10	35
Iздоп , А	30	20	10

Неселективная сигнализация об однофазном замыкании на землю.

Простейшей защитой от замыканий на землю является неселективная сигнализация о появлении замыкания на землю без указания поврежденного участка.

Такую защиту можно выполнить двумя способами:

1. Контролировать фазные напряжения (схема а)

2. Контролировать напряжение нулевой последовательности (схема б)

Схему а целесообразно использовать:

- при малом числе отходящих линий;

- если ответственность потребителя небольшая.

Селективная токовая защита нулевой последовательности. . Распределение токов нулевой последовательности разветвленной сети с изолированной нейтралью при однофазном замыкании на землю. Ток срабатывания и коэффициент чувствительности защиты.

Селективная токовая защита нулевой последовательности (ТЗНП) контролирует величину тока нулевой последовательности.

При однофазном замыкании на замыкании на землю ТЗНП указывает поврежденный участок.

В качестве фильтра применяют трансформатор тока нулевой последовательности TAZ (см. рисунок)

Током срабатывания ТЗНП называется утроенное значение тока нулевой последовательности, при котором защита срабатывает.

Ток срабатывания выбирает по двум условиям:

1. Защита не должна срабатывать при внешних замыканиях от собственного емкостного тока І_с.з≥ К_отсК_б3 І^(с), где К_отс – коэффициент отстройки; К_б – коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока

2. Ток срабатывния защиты должен быть не менее минимального тока срабатывания выбранного комплекта защиты. І_с.з≥ І_с.змин

Коэффициент чувствительности поределяют по формуле

, где І^(с)_сум – суммарный естественный фазный емкостной ток сети;

І^(с)- естественный фазный емкостной ток линии для которой определяется К_ч.

Согласно ПУЭ минимальная величина коэффициента чувствительности для кабельних линий около 1,25 , а для воздушных линий около 1,5.