Общая неселективная сигнализация

Замыкание на землю одной фазы в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью не является аварией. Потребители, не включенные на междуфазные напряжения, продолжают нормально работать. Это дает возможность выполнять защиту от замыкания на землю, действующей на сигнал. В сетях простой конфигурации допускается применение только общего устройства неселективной сигнализации, контролирующего состояние изоляции в системе данного напряжения. Схема устройства состоит из трех минимальных реле напряжения, включенных на напряжения фаз относительно земли (рис. 7.17, а), или из одного максимального реле напряжения, включенного на напряжение нулевой последовательности (рис. 7.17, б). Устройство сигнализации подключается к ТН, установленным на шинах.

Рис. 7.17. Схемы устройства неселективной сигнализации при замыканиях на землю

Рассмотрим пример схемы распределительной сети с изолированной нейтралью (рис. 7.18).

Рис. 7.18. Распределение емкостных токов при ОЗЗ в сети с изолированной нейтралью

Токовая защита от замыкания на землю, например, линии Л1, выполняется с включением реле на фильтр тока нулевой последовательности. Она приходит в действие благодаря прохождению по поврежденному участку тока нулевой последовательности 3I₀⁽¹⁾_эк, обусловленного емкостью всей электрически связанной сети С_0эк без учета емкости С₀₁ поврежденной линии.

Распределение токов нулевой последовательности в системе таково, что при условном направлении тока тока I_з к месту повреждения токи нулевой последовательности неповрежденных линий 3I⁽¹⁾₀₂ и 3I⁽¹⁾₀₃, проходя через емкости С₀₂ и С₀₃, направляются к шинам подстанции и далее по поврежденной линии от шин к месту замыкания К⁽¹⁾_з. Ток 3I⁽¹⁾₀₁, как и ток в одиночной линии, проходит по участку между местом повреждения и точкой присоединения конденсатора С₀₁. Таким образом, от шин по поврежденной линии направляется ток нулевой последовательности I_0эк, определяемый емкостью всех неповрежденных линий:

.

В случае замыкания на землю линии Л2 или Л3 по линии Л1 (неповрежденной) проходит ток 3I₀₁. Если I_0эк>I₀₁, то на линии Л1 в качестве защиты от замыкания на землю можно использовать токовую защиту нулевой последовательности. Защита не должна срабатывать при повреждениях на других присоединениях, когда по защищаемой линии проходит ток 3I_0Л=3I₀₁, обусловленный емкостью линии. При этом для обеспечения недействия защиты ее ток срабатывания выбирают:

.

Коэффициент запаса определяется броском емкостного тока в момент замыкания. На основании опытных данных для защит без выдержки времени k_зап=4-5; для защит с выдержкой времени с учетом характера замыкания коэффициент k_зап=2-2,5. Без выдержки времени выполняются защиты, действующие на сигнал, защиты линий торфяных разработок и других сетей, находящихся в подобных условиях, где при замыкании на землю линии для безопасности должны отключаться без замедления. В таких сетях токи ОЗЗ не превышают I_з<1-1,5 А. При этом напряжение прикосновения ограничивается на допустимом уровне (не более 40 В) и ОЗЗ не представляют опасности для обслуживающего персонала.

Однако при возникновении второго замыкания на землю на другой фазе (двойного замыкания на землю) токи значительно возрастают, а напряжения прикосновения достигают недопустимых значений и могут явиться причиной несчастных случаев. Для уменьшения вероятности возникновения опасных двойных замыканий защиты от замыканий на землю в рассматриваемых сетях выполняются без выдержки времени. Чувствительность защиты характеризуется коэффициентом .

Ток 3I_0эк определяется минимально возможным числом включенных линий. Чувствительность защиты считается достаточной, если для воздушных линий k_ч≥1,5, а для кабельных k_ч≥1,25.

Для выполнения защиты в качестве фильтра тока нулевой последовательности используется трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП) (рис. 7.19). При замыкании в сети на землю токи повреждения могут замыкаться как через землю, так и по проводящей оболочке кабеля, в том числе и неповрежденного, что может вызвать неправильное действие защиты. Поэтому кабель на участке от ТТНП до воронки изолируют от земли, а заземляющий провод присоединяют к воронке кабеля и пропускают через отверстие магнитопровода ТТНП в направлении кабеля. При таком исполнении цепей защиты токи, проходящие по броне и проводящей оболочке кабеля, компенсируются токами, возвращающимися по заземляющему проводу.

Рис. 7.19. Защита от замыканий на землю с кабельным ТНП

Если в установившемся режиме собственный емкостной ток линии I_0Л в сетях с изолированной нейтралью соизмерим с полным током замыкания на землю, то токовую защиту, реагирующую на установившееся значение емкостного тока, осуществить нельзя. В таких случаях применяется направленная защита нулевой последовательности или устройство сигнализации, контролирующее не только значение, но и направление тока замыкания на землю.