Локализация однофазных замыканий на землю в кабельных сетях

Однофазные замыкания на землю (ОЗЗ) в кабельных сетях с ослабленной изоляцией переходят в двойные (ДЗЗ), многоместные (МЗЗ) и междуфазное (МКЗ). Эти повреждения при отсутствии защиты от ОЗЗ или при отказе отключаются токовыми защитами от коротких замыканий (КЗ). Линия с замыканием в фазе В токовыми защитами не отключается, так как на этой фазе отсутствует трансформатор тока. ДЗЗ вновь переходит в ОЗЗ. Неотключенная линия становится источником новых ДЗЗ, МЗЗ и МКЗ.

Не исключена возможность перехода ОЗЗ в указанные виды повреждения до срабатывания защиты от ОЗЗ.

Определение присоединения с ОЗЗ является не решенной эффективно задачей, несмотря на динамичное развитие техники релейной защиты и появление микропроцессорных устройств.

Таким образом, в кабельных сетях с ослабленной изоляцией преимущество сети с изолированной или компенсированной нейтралью, в которых якобы можно длительно не отключать поврежденные присоединения, является кажущимся.

Для уменьшения вероятности перехода ОЗЗ в ДЗЗ, МЗЗ и МКЗ целесообразно включение высоковольтных резисторов параллельно дугогасящему реактору или низковольтных резисторов в его вторичную обмотку в сетях с компенсацией емкостных токов ОЗЗ, или в разомкнутый треугольник вторичных обмоток трех однофазных нейтралеобразующих трансформаторов в сетях с изолированной нейтралью. Резисторы ограничивают перенапряжения до 2,0-2,2 Uф и повышают чувствительность простых токовых защит к ОЗЗ.

При отсутствии резистивного заземления нейтрали необходимо отключать присоединение с ОЗЗ , предусмотрев резервирование электроснабжения.

Применение токовых защит при ОЗЗ, МЗЗ и МКЗ повышает надежность действия релейных защит, а для сетей без защиты от ОЗЗ является единственным способом локализации аварии.

Схема работает следующим образом.

Рис.1 Схема локализации однофазных замыканий на землю с использованием токовых защит

При ОЗЗ в токе К1 (К2) (рис. 1) срабатывают реле защиты от ОЗЗ, установленное на линии ЛЗ (Л4), с действием на отключение выключателя Q3 (Q4) после срабатывания реле KL1.

При отсутствии защиты от ОЗЗ или при отказе в ее срабатывании определение поврежденного участка осуществляется после срабатывания неселективной сигнализации повышения напряжения нулевой последовательности (KV0, рис. 1), которое может не сработать при ОЗЗ через большое сопротивление.

Поиск ОЗЗ осуществляется методом поочередных отключений и включений всех присоединений на всех распределительных устройствах, которые электрически связаны между собой.

В случае перехода ОЗЗ в ДЗЗ, например при ОЗЗ в фазе А (точка К1) и в фазе С (точка К2) срабатывает реле КАЗ (КА4) максимальной токовой защиты и (или) реле КА5 (КА6) токовой отсечки, а также реле KV0 после чего срабатывает реле KL1 и (или) реле KL2, отключая выключатели Q3 и Q4. При этом не исключено отключение одного из выключателей раньше другого и переход ДЗЗ вновь в ОЗЗ.

Для отключения не отключенной при ДЗЗ линии с ОЗЗ действуют реле KL1 и KL2 действуют с выдержкой времени 0,2 с на размыкание контактов.

При ОЗЗ в точке КЗ (К4) срабатывает реле К1, установленное на линии Л1 (Л2), с действием на отключение выключателя Q1 ( Q2 ) после срабатывания реле КТ2 с выдержкой времени 0,3 с. В случае перехода ОЗЗ в ДЗЗ в фазе А (точке КЗ) и в фазе С (точке К4) срабатывает реле КА1 или КА2 МТЗ, после чего срабатывает реле КТ1, отключая выключатель Q1 (Q2) с выдержкой времени 0,8 с. Однако, не исключено отключение одного из выключателей раньше другого и переход ДЗЗ в ОЗЗ. Для отключения не отключенной при ДЗЗ линии с ОЗЗ реле КТ1 действует на размыкание с выдержкой времени 0,2 с.

При ДЗЗ в фазах А и В или фазах С и В на защита линии с замыканием в фазе В не действует, так как в ней не установлен трансформатор тока. В этом случае должно действовать реле защиты К1 при замыкании в точке КЗ (К4) или реле К2 при замыкании в точке К1 (К2).

При КЗ в точках К5 (К6) за трансформаторами Т1 (Т2) защиты от ОЗЗ не действуют.

Выводы:

1. Использование действия токовых защит от КЗ дает возможность отключать неотключенные при ОЗЗ линии после перехода ДЗЗ в ОЗЗ.
2. Применение защит от ОЗЗ на разных принципах, с использованием трансформаторов тока нулевой последовательности и без их использования повысит надежность действия защит.