7 Защита от замыкания на землю в сетях 635 кВ
Сети 635 кВ в отечественной практике работают с изолированной или компенсированной через дугогасящий реактор нейтралью. Поэтому значения емкостных токов однофазного замыкания (ОЗ) на землю невелики, они не превышают 20-30 А. Как правило, при ОЗ не требуется немедленного отключения поврежденного присоединения, а необходимо принять меры по переводу нагрузки на резервный источник, а затем отключить поврежденную линию. Надо помнить, что в случае дугового ОЗ на одном из присоединений во всей электрически связанной сети возникают опасные перенапряжения (до 3,5U фаз), воздействующие на изоляцию электроустановок . Эта одна из главных причин выхода из строя высоковольтных двигателей, подключенных к разветвленной сети 6(10) кВ.
В соответствии с ПУЭ для селективного обнаружения однофазных замыканий на каждом присоединении должна быть установлена защита от замыканий на землю (защита нулевой последовательности), которая в одних случаях действует на сигнал, в других – на отключение. В частности, на тех электродвигателях, у которых емкостной ток замыкания на землю превышает 5 А (первичных), защита должна действовать на отключение без замедления. Вместе с тем, практика показала, что и при меньших 5 А токах ОЗ желательно двигатель отключать, поскольку длительное воздействие токов ОЗ на изоляцию двигателя приводит к переходу однофазного замыкания к двухфазному КЗ. Для пояснения принципа действия защиты от замыкания на землю на рис. 7.1 показано распределение емкостных токов в поврежденном и неповрежденных элементах сети.
При замыкании на землю одной из фаз, например, линии Л3 по "здоровым" фазам неповрежденных линий Л1, Л2 будут протекать емкостные токи, значение которых зависит от величины емкости линии относительно земли, а следовательно, от параметров линии (длина, сечение и т.д.). В поврежденной линии Л3 эти токи складываются и проходят через точку замыкания на землю. Для выделения емкостного тока из общего тока нагрузки линии применяют фильтр тока нулевой последовательности, в виде трансформатора токов НП типа ТЗЛ (надевается на кабель).
Рис. 7.1 Распределение емкостных токов при замыкании на землю
Признаки, по которым можно отличить поврежденную линию от неповрежденной следующие.
Величина тока нулевой последовательности (3I0) в неповрежденной линии меньше, чем в поврежденной.
Направление вектора тока 3I0 в поврежденной и неповрежденной линиях противоположное.
На практике применяют два вида защит от замыкания на землю: ненаправленную (по 1-му признаку) и направленную (по 2-му признаку).
Определить направление тока 3I0 можно, если его вектор сравнить с неким вектором базовой величины, в качестве которого принят для всех линий вектор напряжения нулевой последовательности 3U0, получаемый от обмотки разомкнутого треугольника трансформатора напряжения типа НТМИ. В неповрежденных линиях протекают емкостные токи, поэтому векторы токов 3I0 в неповрежденных линиях опережают вектор напряжения 3U0 на 90о. Следовательно, вектор тока 3I0 в поврежденной линии отстает от вектора 3U0 на 90о. Поэтому в аналоговых реле типов ЗЗП-1М и ЗЗН применяется измерительный орган направления мощности нулевой последовательности с углом максимальной чувствительности м.ч =+90о.
В цифровых защитах нулевой последовательности применяются те же принципы построения, что и в аналоговых защитах.