8.2. Максимальная токовая защита нулевой последовательности

Схема и принцип действия защиты. Ненаправленная МТЗ НП применяется в сети с односторонним питанием места КЗ током I₀, т.е. при расположении трансформаторов с заземленной нейтралью с одной стороны защищаемого участка. Функциональная схема этой РЗ состоит из одного ИО – пускового токового реле КАО (рис.8.4, а, б), реле времени КТ и исполнительного реле KL. Реле тока КАО включено на фильтр тока НП, в качестве которого используется нулевой провод ТТ, соединенных по схеме полной звезды. Ток в КАО равен геометрической сумме вторичных токов трех фаз:

(8.2)

При появлении тока 3I₀ реле КАО срабатывает и приводит в действие реле времени КТ; последнее через время t подает сигнал на промежуточное реле KL, которое дает команду на отключение выключателя.

Согласно (8.2) ток в пусковом реле РЗ появляется только в том случае, когда имеется ток I₀, поэтому МТЗ НП, показанная на рис.8.4, может работать только при одно- и двухфазных КЗ на землю. При междуфазных КЗ (без "земли"), а также при нагрузке и качаниях МТЗ НП не действует, поскольку в этих режимах сумма токов I_A + I_B + I_C = 0 и ток 3 I₀ отсутствует. Важным преимуществом МТЗ НП является то, что она не реагирует на нагрузку. Благодаря этому ее не требуется отстраивать от токов нормального режима и перегрузок, что позволяет обеспечить более высокую чувствительность этой РЗ по сравнению с МТЗ, реагирующими на фазные токи.

О днако в действительности работа МТЗ НП осложняется погрешностью ТТ, обусловленной их током намагничивания (см. §3.1).

Поэтому в режимах, когда имеет место баланс первичных токов (I_A + I_B + I_C = 0), сумма вторичных токов I_a + I_b + I_c ≠ 0. В нулевом проводе и пусковом реле МТЗ НП появляется остаточный ток, называемый током небаланса (I_нб), который может вызвать нежелательное действие РЗ при отсутствии первичного тока I₀.

Ток небаланса. Значение I_нб можно найти, если в (8.2) учесть токи намагничивания ТТ:

(8.3)

Очевидно, что второй член в (8.3) является током небаланса. Обозначив его I_нб и выразив первый член (8.6) через I₀ получим

(8.4)

Выражение (8.4) показывает, что ток в пусковом реле МТЗ НП состоит из двух слагающих: одно обусловлено первичным током I₀ и второе – погрешностью ТТ. Последнее искажает значение тока 3I₀, на которое реагирует МТЗ НП. Как следует из (8.3), ток небаланса равен геометрической сумме намагничивающих токов ТТ:

(8.5)

Сумма намагничивающих токов обычно не равна нулю. Это объясняется тем, что токи намагничивания имеют несинусоидальную форму и, кроме того, различаются по значению и фазе вследствие нелинейности и неидентичности характеристик намагничивания и неравенства в величине вторичных нагрузок ТТ разных фаз. Значение тока I_нб mах в нулевом проводе звезды ТТ обычно определяется при токе трехфазного КЗ в расчетной точке.

Для ограничения тока небаланса ТТ должны работать в ненасыщенной части характеристики намагничивания и иметь по возможности одинаковые токи намагничивания во всех фазах. Чтобы обеспечить эти условия, ТТ, питающие МТЗ НП, должны: удовлетворять условию 10%-ной погрешности при максимальном значении тока трехфазного КЗ в начале следующего участка; иметь идентичные характеристики намагничивания и одинаковые нагрузки вторичных цепей во всех фазах.