23. Токовые защиты нулевой последовательности в сетях с глухозаземленной нейтралью.

Защита выполняется трехступенчатой. Измерительными реле тока подключаются к фильтру тока нулевой последовательности. Реле тока срабатывают при возрастании тока нулевой последовательности. Схемы защиты выполняется аналогично схе­мам токовой защиты от междуфазных КЗ.

Защита нулевой последовательности имеет преимущества:

1. Имеет более высокую чувствительность.

2. Имеет меньшую выдержку времени последней ступени.

В радиальной сети с односторонним питанием короткие замыкания на землю возникают на участках, ограниченных об­мотками трансформаторов — Т1- Т3, соединенных в звезду. Путь прохождения тока нулевой последовательности определяется заземленными нейтралями. В данной схеме ток нулевой последовательности проходит по поврежденному участку через за­земленную нейтраль трансформатора Т1 и точку короткого замы­кания.

На линиях АБ и БВ и трансформаторах Т1—Т3 установлены токовые защиты А2—А5 от междуфазных повреждений и токовые защиты нулевой последовательности А₀2—А₀5 от КЗ на землю.

Первая ступень защиты – токовая отсечка без выдержки времени

Ток срабатывания выбирается по условю

где = 1,3 при использовании реле РТ-40 для линий 110—220 кВ.

- начальный ток нулевой последовательности, при замыкании на землю на шинах приемной подстанции в точке .

Рассматривают два вида КЗ - однофазное КЗ и - двойное КЗ.

Токовая отсечка не должна срабатывать

1. От токов нулевой последовательности, кратковременно появляющихся при неодновременном включении фаз выключателя. Для этого в схему защиты ставят промежуточное реле, создающее замедление около трех-четы-рех периодов.

2. В неполнофазном режиме, возникающем в цикле офнофазного АПВ на защищаемой линии.

Преимущество токовой отсечки нулевой последовательности.

1. Имеет большую защищаемую зону чем ТО, включенная на полные токи фаз. Это объясняется сильным наклоном кривой тока КЗ.

Вторая ступень защиты — токовая отсечка нулевой по­следовательности с выдержкой времени.

Параметров защиты и необходимо отстроить от первых ступеней защит нулевой последовательности А03, А04. Это защиты линии БВ и трансформатора Т2. Тока срабатывания выбирается по условиям

где =1,1.

Из двух значений принимается большее.

Выдержка времени определяется как и выдержка времени второй ступени токовой защиты на полные токи фаз. Обычно не превышает 0,5 с.

Третья ступень защиты — максимальная токовая за­щита нулевой последовательности.

При повреждениях на землю в точках и ток нулевой последовательности с высшей стороны трансформаторов Т2 и ТЗ отсутствует, поэтому защиту А04 и А05 выполняют без выдержки времени

Выдержки времени ; и защит А₀1—А₀3 выбирают по ступенчатому принципу. Так как , то токовую защиту нулевой последовательности на головных участках можно выполнить более быстродействующей, чем токовую защиту с включением реле на полные токи фаз.

В нормальном режиме и при многофазных КЗ в реле проходит только ток небаланса

Ток срабатывания реле можно по условию

Максимальный ток небаланса протекает по реле при КЗ.

Ток небаланса определяется по формуле.

где ε = 10 % - максимальная погрешность трансформаторов тока,

=0,5 ... 1,0 - учетом коэффициента их однотипности

—установившийся ток внешнего трехфазного короткого замыкания при повреждении в начале следующего участка. (для защиты A₀2 в точке ).

Когда выдержка времени защиты менее =0,3 с, при определении тока небаланса следует учитывать апериодическую составляющую

где =2 при времени действия защиты до =0,1 с и =l,5 при 0,1<=<=0,3.

где =1,25 — коэффициент отстройки, учитывающий погрешность и необходимый запас.

Если чувствительность защиты недостаточно, то ее можно повысить если принять .

При этом внешние многофазные КЗ отключаются со временем, меньшим времени действия токовой защиты нулевой последовательности. Ток небаланса от токов КЗ в реле нулевой защиты можно не учитывать. В этом случае достаточно ее ток срабатывания выбирают по расчетному току небаланса в нормальном режиме

=

Ток значительно меньше тока , поэтому при внешних многофазных КЗ измерительный орган защиты срабатывает. Для обеспечения возврата реле после отключения внешних коротких замыканий при выборе тока срабатывания учитывается коэффициент возврата k_B:

коэффициенты , - такие же как и у МТЗ на полные токи фаз.

=1,1-1,2;

Защита нулевой последовательности по сравнению с защитой на полные токи фаз имеет меньшую выдержку времени и большую чувствительность.