3.3. Мтз нулевой последовательности Принцип действия

Схема защиты представлена на рис. 40. Токовое реле КА0 включается на фильтр токов нулевой последовательности. Ток в реле: .

Защита работает только при однофазных и двухфазных замыканиях на землю. При междуфазных КЗ, при нагрузке и качаниях защита не действует, следовательно не требуется отстраивать её от токов нормального режима и перегрузок, что позволяет обеспечить высокую чувствительность.

В нулевом проводе протекает ток небаланса, обусловленный погрешностями трансформаторов тока, который может вызвать неоправданное действие защиты.

Ток небаланса

Если учесть токи намагничивания трансформаторов тока, то ток в реле:

Ток небаланса равен геометрической сумме намагничивающих токов трансформаторов тока. Она не равна нулю, т.к. токи намагничивания имеют несинусоидальную форму и различаются по величине и фазе вследствие нелинейности и не идентичности характеристик намагничивания и неравенства в величине вторичных нагрузок трансформаторов тока различных фаз.

Для ограничения тока небаланса необходимо работать в не насыщенной части характеристики намагничивания и иметь одинаковые токи намагничивания во всех фазах. Для этого:

1. трансформаторы тока должны удовлетворять условию 10% погрешности при максимальном значении тока трехфазного КЗ в начале следующего участка;

2. трансформаторы тока должны иметь совпадающие характеристики намагничивания во всех трех фазах;

3. трансформаторы тока должны иметь одинаковые нагрузки вторичных цепей во всех фазах.

Необходимо учитывать, что в переходных процессах под влиянием апериодических токов КЗ токи намагничивания и ток небаланса I_нб значительно возрастают, особенно для защит работающих без выдержки времени.

Чтобы исключить действие защиты от токов небаланса, величину тока срабатывания реле выбирают больше тока небаланса: .

Уставки защиты

Время действия защиты выбирается по ступенчатому принципу. Минимальная выдержка времени устанавливается на защите, ближайшей к сети с изолированной нейтралью. (См. рис. 41.)

,

где: t – ступень селективности.

Ток срабатывания выбирается из двух условий:

1. надежное действие защиты при КЗ в конце следующего (2-го) участка ;

2. отстройка от токов небаланса .

Опыт эксплуатации показывает, что определяющим является второе условие, таким образом:

где: =1,3-1,5.

Максимальный ток небаланса I_{нб.макс.} рассчитывается для нормального режима, или для режима КЗ, в зависимости от выдержки времени защиты.

Если t₀>t_м.ф. выдержка времени земляной защиты больше выдержке времени междуфазных защит установленных на следующем участке, то I_с.з. отстраивается только от тока небаланса в нормальном режиме. Поскольку междуфазные КЗ отключаются быстрее, чем может подействовать защита нулевой последовательности. Ток I_нб. в нормальном режиме обычно определяется измерением. У трансформаторов тока с вторичным номинальным током I_2.ном.=5 А, I_нб. =0,01-0,2 А.

Исходя их этого ток срабатывания защиты выбирается равным I_с.з. =0,5-1 А или 10-20% от I_ном.ТА.

Если t₀<t_м.ф. – защита отстраивается от I_{нб.макс.} при трехфазных КЗ в начале следующего участка. Отстройка ведется от максимального I_{нб.макс.} при установившемся режиме, поскольку защита действует с выдержкой времени от 0,5 с. и больше.

По данным опыта эксплуатации при правильно выбранных трансформаторах тока и их равномерной нагрузке ток срабатывания реле составляет I_с.р. =2-4 А. (вторичный ток срабатывания).

где: k_одн =0,5-1 - коэффициент однотипности;

f_i=0,1 - погрешность трансформаторов тока.

- максимальное значение тока трехфазного КЗ при повреждении в начале следующего участка.

Рис. 3.3.1 Функциональная схема МТЗ нулевой последовательности и схема оперативных цепей РЗ

Фi

I0к.мин, t

Iн.б.мак

Iс.р, Iв.р, tc.p,

Отключение выключателя

Обнуление ОВ

Пуск ОВ

t>tс.р.

да

да

нет

Ip<Iв.р.

Сброс и остановка ОВ

да

нет

Ic.p< 3Ioк.min

Ic.p> Iн.б.max

нет

Рис. 3.3.2 Алгоритм МТЗ