7.9. Защита от замыканий на землю в сети
с изолированными нулевыми точками
трансформаторов, генераторов.
В России с изолированными нулевыми точками трансформаторов и генераторов или с заземленными через компенсирующие катушки работают сети напряжением 35кв и ниже. Величина тока однофазного к.з. на землю в таких сетях зависит от величины напряжения сети и величины ее емкости относительно земли. Чем выше напряжение и больше емкость, тем больше ток замыкания на землю. Емкость сети зависит от ее протяженности и типа сети. При одинаковой длине кабельные сети имеют емкость больше, чем воздушные. Например, на каждые 100км сети напряжением 6кВ ток замыкания на землю составляет 1,5А для воздушных линий и 80А – для кабельных (при сечении кабеля 35мм2).
Для уменьшения тока к.з. применяются компенсирующие катушки, через которые заземляются нулевые точки трансформаторов и генераторов. Компенсирующие катушки создают индуктивный ток, имеющий противоположное направление емкостному, и тем самым или полностью компенсируют емкостный ток, либо частично в зависимости от настройки. Таким образом, поскольку междуфазные напряжения остаются неизменными и ток замыкания на землю имеет небольшую величину, такие замыкания непосредственной опасности для потребителей не представляют и на их работе не отражаются. Поэтому быстрого отключения, как правило, не требуется. Исключения составляют сети, питающие торфоразработки и передвижные механизмы, когда быстрое отключение требуется по условиям ТБ. Однако повышение фазных напряжений неповрежденных фаз в 1,73 раза может вызвать перекрытие или пробой изоляции на второй фазе, что может привести к междуфазным к.з. (двухфазному к.з. на землю).
Длительное прохождение однофазного тока к.з. так же может вызвать в месте замыкания повреждения изоляции возникновение м.ф.к.з. Поэтому чрезмерно длительная работа сети с однофазным замыканием на землю недопустима. Поврежденный участок должен быть выявлен и отключен. ПТЭ допускается работа сети с однофазным к.з. до 2ч.
Отыскание места повреждения производится с помощью общих или индивидуальных устройств сигнализации.
Общая сигнализация.
1. Наиболее простым способом является включение трех вольтметров на фазные напряжения. Такие устройства называются контролем изоляции и имеются на каждой станции и подстанции.
На электростанциях и подстанциях с большим количеством линий и при разветвленной сети такой способ не обеспечивает быстрого отыскания повреждения линии. Поэтому кроме контроля изоляции применяются индивидуальная селективная сигнализация однофазных к.з. Сигнализация может выполняться по схеме:
Ток срабатывания реле должен удовлетворять требованиям чувствительности и селективности.
Условие селективности состоит в том, чтобы защиты не работали от тока небаланса при максимальной нагрузки и при к.з. на других линиях. Коэффициент чувствительности при металлических к.з.: кч= 1,25 для кабельных линий, кч= 1,5 для воздушных линий.
2. Устройства приведенное на рис.7.10.2, где нулевая точка соединяется искусственным включением на фазные напряжения трех конденсаторов. Данное устройство дает общий сигнал, но не указывает поврежденные фазы.
3. Устройство состоит из трех реле минимального напряжения, включенных на фазные напряжения. При замыкании на землю реле, включенные на напряжения поврежденные фазы, срабатывает и дает сигнал с помощью блинкера.
4. Реле включено на специальную обмотку ТН - разомкнутый треугольник.
При получении общего сигнала производится поочередное отключение присоединений. Такой способ применяется на небольших подстанциях и при неразветвленной сети.
Выполнение чувствительной селективной защиты на обычных ТТ и электромеханических реле вызывает ряд трудностей: большой кт ТТ; большое сопротивление реле (РТ-40/0,2). Такая сигнализация выполняется в разветвленных, некомпенсированных сетях с большими токами к.з. на землю.
Значительно большую чувствительность имеет защита на кабельных ТТ:
кт не зависит от нагрузки линии;
небольшой небаланс.
Все это дает возможность выполнить чувствительную селективную сигнализацию.
Лучшие результаты обеспечивает направленная сигнализация. В схемах направленной сигнализации используется специальное реле мощности, выполненное на фазочувствительных схемах. Примером может служить устройство направленной сигнализации типа ЗЗП-1, которое может применяться с суммарным емкостным током замыкания на землю от 0,2 до 20ОМ. УСЗ-2 реагирует на высшие гармоники, которые содержатся в токе замыкания на землю и величина которых в токе поврежденной линии преобладает.