27. Защиты от замыканий на землю в сетях с малыми токами замыкания на землю

В отличии от к.з. на землю (в сетях с глухо заземленной нейтралью) замыкания на землю одной фазы (в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью) не требуют немедленной ликвидации аварийного режима. Однако, отключать замыкание на землю необходимо т.к. возможен переход однофазного замыкания в междуфазное к.з. (из-за перенапряжений, вызываемых замыканием на землю, возможен пробой или перекрытие изоляции на неповрежденных фазах, что приводит к двойным замыканиям на землю в разных точках сети и появлению больших токов к.з.).

Как правило, защиты от замыканий на землю в сетях с малыми токами замыкания выполняют с действием на сигнал. Эти защиты должны быть селективными и иметь высокую чувствительность, т.к. токи повреждения, на которые реагируют защиты малы (5-10 А).

Замыкания на землю на воздушных линиях электропередачи, особенно в населённых пунктах целесообразно отключать для обеспечения электробезопасности населения, поэтому защиты от замыканий на землю этих линий должны действовать на отключение.

В качестве защит от замыканий на землю наибольшее применение нашли защиты от замыканий на землю, реагирующие на: ёмкостный ток сети или на ток нулевой последовательности; напряжение нулевой последовательности.

Токовая защита, реагирующая на полный ток нулевой последовательности используется в радиальных сетях. В некомпенсированной сети она реагирует на естественный ёмкостный ток, а в компенсированной – действует при появлении остаточного тока перекомпенсации.

а) с 3-х трансформаторным фильтром;

б) с ТНП.

Реагирующий орган защиты (токовое реле 1) подключается к фильтру токов нулевой последовательности. В схеме а) используется 3-х трансформаторный фильтр, а в схеме б) применён специальный трансформатор тока нулевой последовательности (ТНП).

В 3-х трансформаторном фильтре ток 3I₀ получается суммированием вторичных токов ТТ 3-х фаз: .

В однотрансформаторном фильтре ток 3I₀ получается магнитным суммированием первичных токов 3-х фаз ТНП.

Защита с 3-х трансформаторным фильтром нулевой последовательности имеет низкую чувствительность по сравнению с ТНП, который позволяет обеспечить действие защиты при малых первичных токах порядка 3-5А, а в сочетании ТНП с высокочувствительным реле можно обеспечить ток срабатывания защиты 1-2А.

Таким образом, схема защиты с ТНП является основной для сети с малым током замыкания на землю.

Как правило, защита выполняется с выдержкой времени (с помощью реле времени 2) и действует на сигнал (через указательное реле 3).

Ток срабатывания защиты отстраивается от ёмкостного тока защищаемой линии при замыканиях на землю на других присоединениях, и от тока небаланса при к.з. в сети.

Первичный ток срабатывания защиты:

Кб	-	коэффициент, учитывающий бросок ёмкостного тока, равный 45 (при наличии выдержки времени Кб=23);
КН	-	коэффициент надёжности, равный 1,11,2.

Чувствительность защиты при замыканиях на землю на защищаемой линии проверяется по отношению токов, протекающих через ТНП повреждённой линии к току срабатывания защиты:

Коэффициент чувствительности должен быть не менее 1,25 для кабельных и 1,5 для воздушных линий.

Защита по напряжению нулевой последовательности (контроль изоляции) является наиболее простой защитой от замыканий на землю в сетях с малыми токами замыкания.

Контроль изоляции выполняется с помощью одного реле максимального напряжения нулевой последовательности.

При появлении «земли» появляется напряжение нулевой последовательности и срабатывает реле напряжения, которое своими контактами подаёт сигнал дежурному персоналу.

Контроль изоляции фактически представляет собой неселективную сигнализацию о появлении замыкания на землю без указания повреждённого участка. При срабатывании защиты дежурный поочерёдным отключением присоединений определяет повреждённый элемент, что является серьёзным недостатком защиты.

Как правило, неселективную сигнализацию дополняют селективной токовой защитой от замыканий на землю. В качестве селективных защит, указывающих повреждённый участок сети, применяются также направленные токовые защиты нулевой последовательности, реагирующие на токи и мощность нулевой последовательности.

Выводы:

1. В качестве защит от замыканий на землю в сетях с малыми токами замыкания используются токовые защиты, реагирующие на полный ток нулевой последовательности, а также устройства контроля изоляции, реагирующие на появление напряжения нулевой последовательности.

2. Защиты от замыканий на землю, как правило, имеют выдержку времени и действуют на сигнал.

3. Токовая защита с использованием ТНП имеет лучшую чувствительность по сравнению с защитой, подключенной к 3-х трансформаторному фильтру нулевой последовательности.

4. Защита по напряжению нулевой последовательности представляет собой неселективное устройство контроля изоляции сети с малым током замыкания.

5. В качестве селективных защит от замыканий на землю применяются направленные токовые защиты нулевой последовательности, реагирующие на токи и мощность нулевой последовательности.