Глава восьмая
Защита от коротких замыканий на землю в сети с глухозаземленной нейтралью
8.1. Общие сведения
Для защиты ЛЭП от КЗ на землю (одно- и двухфазных) применяется РЗ, реагирующая на токи и мощности нулевой последовательности (НП). Эта РЗ осуществляется более просто и имеет ряд преимуществ по сравнению с рассмотренной выше МТЗ, реагирующей на полные токи фаз. Защиты НП выполняются в виде МТЗ НП и отсечек как простых, так и направленных.
Векторные диаграммы токов и напряжений при однофазном КЗ приведены на рис. 1.6. При однофазном КЗ ток НП в месте повреждения Iок равен 1/3 тока КЗ в поврежденной фазе и совпадает с ним по фазе, а напряжениеUок в точке КЗ равно 1/3 геометрической суммы напряжений неповрежденных фаз.
Под действием напряжения НП, возникающего в месте повреждения (точка К на рис. 8.1), возникают токиIок, которые замыкаются по контуру фаза-земля через место повреждения (точку К) и заземленные нейтрали. Таким образом,при КЗ на землю появление токов Iок, возможно только в сети, где имеются трансформаторы с заземленными нейтралями. При нескольких заземленных нейтралях ток НП от места повреждения разветвляется между ними обратно пропорционально сопротивлениям ветвей. На рис. 8.2 показаны характерные случаи распределения токов НП в схемах сети. Направление токов, проходящих к месту КЗ, принято за положительное. Если заземлена нулевая точка трансформатора только с одной стороны ЛЭП, то при КЗ на землю на ней токи НП проходят только на участке между местом повреждения и заземленной нейтралью. Если же заземлены нейтрали трансформаторов с двух сторон рассматриваемого участка (рис. 8.2,б), токи НП проходят с обеих сторон от места КЗ.
Это позволяет сделать вывод, что распределение токов НП в сети определяется расположением не генераторов, а заземленных нейтралей.
Если трансформатор имеет соединение обмоток звезда- треугольник, то замыкание на землю на стороне треугольника не вызывает токов НП на стороне звезды. Поэтому РЗ, установленные в сети звезды, не действуют при замыканиях на землю в сети треугольника.
Если же сети различных напряжений связаны трансформатором, имеющим соединение обмоток звезда-звезда, с заземленными нулевыми точками обеих обмоток (рис. 8.2, в), то КЗ на землю в сети одной звезды вызывает появление токов НП в сети второй звезды.
При наличии автотрансформатора АТ, связывающего сети двух напряжений (рис. 8.2,г), КЗ на землю в сети одного напряжения вызывает появление токов НП в сети другого напряжения, так же как и в схеме на рис. 8.2,в.
Из схемы замещения НП, приведенной на
рис. 8.3, б, следует, что напряжениеU0Pв какой-либо точке сети, например в точкеР – месте установки РЗ, меньше
напряженияU0K
в месте КЗ (точке К) на значение падения
напряжения в сопротивлении
между
точкамиК иР, т. е.
U0P=U0K -I0 Z0 (K − P). (8.1)
Таким образом, чем дальше отстоит точка Рот места поврежденияК, тем меньше напряжениеU0.
В месте заземленных нейтралей трансформаторов (точке Н) напряжение U0H = 0, так как точкаH непосредственно связана с землей. ЗависимостьU0P= f (l(K - P)) имеет линейный характер и представлена на рис. 8.3,в, где для сравнения показано изменение напряжения повоежденной фазыUAв зависимости от расстояния до точкиК. Учитывая, что в точкеН напряжениеU0H равно нулю, напряжениеU0 в точкеР можно определять как падение напряжения от точкиНдо точкиРв сопротивленииX0(H - P) (сопротивлениемR0 пренебрегаем, так как в сети 110 кВ и выше оно мало):
U0P =I0PX0(H - P) . (8.1а)