Максимальная токовая защита нулевой последовательности

Защита (рис. 7.4) состоит из пускового реле 1 и реле времени 2. Реле 1 включается на фильтр тока нулевой последовательности, в качестве которого обычно используется нулевой провод ТТ, соединенных по схеме полной звезды. Реле времени 2 создает выдержку времени, необходимую по условию селективности.

Рис. 7.4. Схема токовой нулевой последовательности

Ток в реле 1 равен сумме вторичных токов трех фаз; пренебрегая погрешностью ТТ, получаем:

.

Ток в пусковом реле защиты появляется только в том случае, когда имеется ток I₀. Поэтому защита нулевой последовательности, показанная на рис. 7.4, может работать только при однофазных и двухфазных КЗ на землю.

При междуфазных КЗ (без «земли»), а также при нагрузке и качаниях защита нулевой последовательности не действует, поскольку в этих режимах сумма токов и ток I₀ отсутствует.

Важным преимуществом защиты нулевой последовательности является то, что она не реагирует на нагрузку. Благодаря этому ее не требуется отстраивать от токов нормального режима и перегрузок, что позволяет обеспечить высокую чувствительность этой защиты по сравнению с защитами, реагирующими на фазные токи.

Однако в действительности работа защиты осложняется погрешностью ТТ, обусловленной их током намагничивания.

Поэтому в режимах, когда имеет место баланс первичных токов , сумма вторичных токов .

В нулевом проводе и пусковом реле защиты появляется остаточный ток, называемый током небаланса (I_нб), который может вызвать нежелательное действие защиты при отсутствии тока I₀.

Значение I_нб можно найти, если учесть токи намагничивания ТТ, тогда:

.

Второй член в выражении является током небаланса. Обозначив его I_нб и выразив первый член через I₀, получим:

.

Последнее выражение показывает, что ток в пусковом реле защиты состоит из двух слагающих: одно обусловлено первичным током I₀ и второе – погрешностью ТТ. Последнее искажает величину тока 3I₀, на которую реагирует защита.

Ток небаланса равен сумме намагничивающих токов ТТ:

.

Сумма намагничивающих токов обычно не равна нулю. Это объясняется тем, что токи намагничивания имеют несинусоидальную форму и, кроме того, различаются по величине и фазе вследствие нелинейности и неидентичности характеристик намагничивания и неравенства в величине вторичных нагрузок ТТ различных фаз.

За расчетное значение для определения I_нбмax следует принимать ток трехфазного КЗ. Для ограничения тока небаланса необходимо работать в ненасыщенной части характеристики намагничивания и иметь одинаковые токи намагничивания во всех фазах. Чтобы обеспечить эти условия, ТТ, питающие защиту, должны:

• удовлетворять условию 10%-ной погрешности при максимальном значении тока трехфазного КЗ в начале следующего участка;

• иметь идентичные характеристики намагничивания на всех трех фазах;

• иметь одинаковые нагрузки вторичных цепей во всех фазах.

В неустановившихся режимах под влиянием апериодического тока КЗ токи намагничивания, а вместе с ними и токи небаланса могут значительно возрасти, что необходимо учитывать при выборе параметров защит, работающих без выдержки времени.

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