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

Электрические сети напряжением 3-35 кВ работают с изолированной нейтралью или с нейтралью заземленной через дугогасящую катушку (ДГК). В таких сетях замыкание на землю одной фазы не вызывает к.з. и не сопровождается появлением больших токов и снижением междуфазных напряжений.

На рис. 4-7 приведена схема сети с изолированной нейтралью при

замыкании на землю фазы А.

В нормальных условиях (отсутствует замыкание на землю) фазные

напряжения практически равны фазным э.д.с источника питания, т.к.

нагрузка отключена:

При этом векторы фазных напряжений образуют симметричную

звезду, их сумма равна нулю, а напряжение нейтрали отсутствует.

Под действием фазных напряжений через ёмкости фаз относительно

земли С_А, С_В, С_С проходят токи, опережающие напряжение на 90⁰. При

этом:

Сумма ёмкостных токов, проходящих по фазам в нормальном режиме

также равна нулю (ток замыкания на землю I₀ отсутстует.

При замыканиях на землю одной фазы (например фазы А), напряжение относительно земли этой фазы снижается до нуля по отношению к земле (между точками К и Н становится равным по величине

и противоположным по направлению э.д.с. поврежденной фазы.

Фазные напряжения неповрежденных фаз (между проводом В и точкой К повышаются до величины междуфазных напряжений:

Поскольку , то I_A = 0. В 2-х других фазах под действием

напряжений появляются токи, опережающие на 90⁰ напряжения:

24. Сравнительная характеристика схем: 3-х трансформаторный фильтр токов i0 и схема с тнп.

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.

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).

Защита с трёхтрансформаторным фильтром имеет ряд недостатков, снижающих её чувствительность:

1. Коэффициент трансформации трансформаторов тока фильтра, выбираемый по нагрузке линии, получается большим, вследствие чего вторичные токи при замыкании на землю имеют весьма малую величину.

2. Токовые реле, реагирующие на малые токи, имеют большое число витков и сопротивление, соизмеримое с сопротивлением намагничивания трансформаторов тока.

Вследствие этого значительная часть тока повреждения теряется на намагничивание трансформатора тока поврежденной фазы, при этом в реле попадает лишь 50 – 60 % вторичного тока замыкания на землю.

3. Токовое реле 1 не должно действовать от токов небаланса, возникающих при нагрузке и междуфазных к.з., для чего принимается I_с.з>I_нб. В трехтрансформаторном фильтре ток небаланса равен сумме намагничивающих токов трансформаторов тока, образующих фильтр, и имеет величину, соизмеримую с величиной вторичного тока повреж­дения.

Совокупность указанных причин и обусловливает относительно низкую чувствительность защиты от замыканий на землю, выпол­ненной с помощью трехтрансформаторного фильтра.

Главное преимущество ТНП состоит в значительно меньшем небалансе и возможности подбора числа витков вторичной обмотки из условия наибольшей чувствительности защиты без каких-либо ограничений по нагрузке. В результате этого ТНП позволяет обеспечить действие защиты при первичных токах порядка 3 – 5 А, а при сочетании ТНП с высокочувствительными реле чувстви­тельность защиты повышается до 1 – 2 А. Вследствие этого схема защиты с ТНП является основой для сети с малым током замыкания на землю.

Схема с трехтрансформаторным фильтром находит примене­ние в воздушных сетях 35 кВ, для которых ТНП еще не получило распространения.

Ток небаланса ТНП значительно меньше, чем в трехтрансформаторном фильтре; это объясняется тем, что в последнем сумми­руются вторичные токи, которые искажены погрешностью транс­формации (I_нам), особенно проявляющейся при насыщении стали, в то время как в ТНП трансформация тока не влияет на небаланс. В ТНП суммируются магнитные потоки, и ток I_нб зависит только от несимметрии расположения фаз первичного тока.