7. Принципы выполнения защиты (сигнализации) замыканий на землю

7.1. Принципы выполнения защиты (сигнализации) замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью

На подстанциях с небольшим числом присоединений, где не требуется мгновенного отключения ОЗЗ, поврежденная линия может быть определена путем кратковременного отключения и включения каждого присоединения с одновременным контролем исчезновения напряжения нулевой последовательности (сигнала «земля в сети»). Такие кратковременные перерывы питания в большинстве случаев не нарушают работу потребителей. Однако для определения линии с ОЗЗ может потребоваться много времени.

Токовая ненаправленная защита в таких сетях может быть настроена селективно только при условии, что установившееся значение суммарного емкостного тока сети значительно (в 5 - 10 раз) больше собственного емкостного тока наиболее протяженной КЛ, а используемые токовые реле не реагируют на броски емкостного тока при возникновении ОЗЗ.

Направленные токовые защиты устанавливаются, главным образом там, где требуется немедленное отключение линии (электродвигателя) по условиям безопасности или требованиям ПТЭЭП. В России для этих целей серийно выпускаются заводом ЧЭАЗ новое реле ЗЗН, разработанное ВНИИЭ (взамен ЗЗП – 1М), а также может быть использовано цифровое многофункциональное реле типа МБРЗ (фирма Механотроника, Санкт

Петербург) или реле серии SPACOM (фирма АВВ). Так как значение емкостного тока зависит от протяженности сети, то в некоторых случаях чувствительность токовых защит (как простых, так и направленных) может оказаться недостаточной. Поэтому там, где требуется отключение по

условиям безопасности, может предусматриваться резервная защита, реагирующая на напряжение нулевой последовательности, которая с небольшой выдержкой времени отключает всю подстанцию.

7.2. Принципы выполнения защиты (сигнализации) замыканий на землю в сетях с активным заземлением нейтрали

В зависимости от выбранного сопротивления заземляющего резистора значения тока при ОЗЗ могут принимать значения от нескольких ампер до тысяч ампер. В России есть опыт работы сетей с активным током замыкания на землю около 40 А [Шабад Энергетик, 1999, №3]. При этом для защиты от ОЗЗ используются статические ненаправленные реле тока типа РТЗ – 51 током срабатывания (уставкой) от 1 до 10 А (первичных), с действием на отключение поврежденного элемента без выдержки времени.

Современные цифровые реле тока имеют очень высокую чувствительность и могут обеспечить срабатывание защиты при ОЗЗ и при значительно меньших токах, чем 40 А.

8. Режимы заземления в сетях низкого напряжения

В сетях низкого напряжения (ниже 1000 В) заземление нейтрали в отличие от сетей высокого напряжения предназначено не только для обеспечения работы электроустановки, но и для обеспечения электробезопасности. Такое заземление в соответствии с ПУЭ (п. 1.7.29) 2 называют защитным. При этом на электробезопасность влияет не только режим заземления нейтралей трансформаторов, но и заземление открытых проводящих частей электроустановок: корпусов электродвигателей, трансформаторов, светильников, бытовой и офисной техники и т.д. Поэтому в сетях низкого напряжения правильнее говорить не только о режиме заземления нейтралей электрической сети, но и о режимах заземления проводящих частей электроустановок. В ПУЭ для описания различных режимов заземления электроустановок в сетях низкого напряжения принят термин «виды систем электроустановок» и «обозначения электроустановок напряжением до 1 кВ».

Кроме режима заземлений на виды систем и обозначение электроустановок напряжением до 1 кВ влияет наличие нулевых проводников в четырех и пятипроводных сетях и их функциональное назначение.

В четырехпроводных сетях нулевой проводник соединяется с глухозаземленной нейтралью. В зависимости от назначения такой нулевой проводник называется либо нулевым защитным и обозначается РЕ (ПУЭ, п.1.7.34), либо нулевым рабочим (нейтральным) и обозначается N (ПУЭ, п. 1.7.35). Если нулевой проводник совмещает функции защитного и рабочего, то он обозначаетcя РЕN (ПУЭ, п.1.7.36). При обозначении систем электроустановок напряжением до 1 кВ в ПУЭ п.1.7.3 приняты следующие обозначения.

Система TN - система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроуста­новки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника по­средством нулевых защитных проводников (рисунок 8.1)..

С точки зрения вида сети - это четырехпроводная сеть с глухим заземлением нейтрали источников, в которой нулевой проводник является только защитным. Нулевой защитный проводник используется для зануления корпусов электрооборудования.

Рисунок 8.1.

Система TN-С - система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении (рисунок 8.2).

С точки зрения вида сети – это четырехпроводная сеть с глухим заземлением нейтрали источников, в которой нулевой проводник выполняет функции и рабочего и защитного.

Рисунок 8.2.

Система TN-S - система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении (рисунок 8.3).

С точки зрения вида сети – это пятипроводная сеть с глухим заземлением нейтрали и отдельными рабочим и защитным нулевыми проводниками. Нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всех их протяжении.

Рисунок 8.3.

система TN-C-S - система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном про­воднике в какой-то ее части, начиная от источника питания (рисунок 8.4).

.

Рисунок 8.4.

Система IT - система, в которой нейтраль источника пита­ния изолирована от земли или заземлена через приборы или уст­ройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводя­щие части электроустановки заземлены (рисунок 8.5).

С точки зрения вида сети – это трехпроводная сеть с изолированной нейтралью, в которой в качестве защитного мероприятия от поражения электрическим током используется зануление электрооборудования .

Рисунок 8.5.

Система ТТ — система, в которой нейтраль источника пита­ния глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустанов­ки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника (рисунок 8.6).

С точки зрения вида сети – это трехпроводная сеть с глухим заземлением нейтрали и защитным заземлением корпуса (обозначается ТТ).

Рисунок 8.6.

В класификации систем электроустановок и видов сетей низкого напряжения приняты следующие обозначения [ПУЭ, п.1.7.3]/:

Первая буква - состояние нейтрали источника питания относи­тельно земли:

Т - заземленная нейтраль;

I - изолированная нейтраль.

Вторая-буква - состояние открытых проводящих частей отно­сительно земли:

Т - открытые проводящие части заземлены, независимо от от­ношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точ­ки питающей сети;

N - открытые проводящие части присоединены к глухозазем­ленной нейтрали источника питания.

Последующие (после N) буквы - совмещение в одном провод­нике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого за­щитного проводников:

Рассмотрим по ПУЭ области применения различных типов сетей низкого напряжения (пп.1.7.57 - 1.7.63).

57. Электроустановки напряжением до 1 кВ жилых, обще­ственных и промышленных зданий и наружных установок долж­ны, как правило, получать питание от источника с глухозаземленной нейтралью с применением системы TN. (Имеются в виду ее разновидности TN-C, TN-S, TN-C-S)

Для защиты от поражения электрическим током при косвенном прикосновении в таких электроустановках должно быть выполнено автоматическое отключение питания.

1.7.58. Питание электроустановок напряжением до 1 кВ пере­менного тока от источника с изолированной нейтралью с примене­нием системы IT следует выполнять, как правило, при недопусти­мости перерыва питания при первом замыкании на землю или на открытые проводящие части, связанные с системой уравнивания потенциалов. В таких электроустановках для защиты при косвен­ном прикосновении при первом замыкании на землю должно быть выполнено защитное заземление в сочетании с контролем изоля­ции сети или применены УЗО с номинальным отключающим диф­ференциальным током не более 30 мА. При двойном замыкании на землю должно быть выполнено автоматическое отключение пита­ния в соответствии с 1.7.81.

1.7.59. Питание электроустановок напряжением до 1 кВ от ис­точника с глухозаземленной нейтралью и с заземлением открытых проводящих частей при помощи заземлителя, не присоединенного к нейтрали (система ТТ), допускается только в тех случаях, когда условия электробезопасности в системе TN не могут быть обеспе­чены. Для защиты при косвенном прикосновении в таких электро­установках должно быть выполнено автоматическое отключение питания с обязательным применением УЗО. При этом должно быть соблюдено условие:

RаIа ≤ 50 В,

где Iа - ток срабатывания защитного устройства;

Rа - суммарное сопротивление заземлителя и заземляющего про­водника, при применении УЗО для защиты нескольких элек­троприемников - заземляющего проводника наиболее уда­ленного электроприемника.

1.7.63. Система IT напряжением до 1 кВ, связанная через транс­форматор с сетью напряжением выше 1 кВ, должна быть защище­на пробивным предохранителем от опасности, возникающей при повреждении изоляции между обмотками высшего и низшего на­пряжений трансформатора. Пробивной предохранитель должен быть установлен в нейтрали или фазе на стороне низкого напряжения каждого трансформатора.