Способ повышения чувствительности защит от однофазных замыканий на землю

Для обеспечения чувствительности защит от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) и ограничения перенапряжений предлагается недокомпенсация емкостных токов и подключение низковольтного резистора во вторичную обмотку трансформатора заземления нейтрали (ТЗН). Компенсация емкостных токов замыкания на землю создаёт проблему действия простых токовых и направленных защит при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ).

Обнаружение присоединения с ОЗЗ в сетях 6-10 кВ с компенсированной нейтралью является задачей, не имеющей в настоящее время эффективного решения, несмотря на развитие техники релейной защиты.

Трудности выявления присоединений с ОЗЗ связаны с физическими причинами:

• при использовании ДГР ток 3I0 весьма мал;
• дуговое неметаллическое ОЗЗ приводит к прерывистому характеру тока 3I0 и к высокочастотному переходному процессу.

При отсутствии защиты от ОЗЗ поиск линии с ОЗЗ требует большого количества оперативных переключений с переводом потребителей на резервное питание.

Если во время этих переключений изоляция сети не выдерживает повышенного напряжения, то возможен переход ОЗЗ в двойное замыкание на землю (ДЗЗ), многоместное замыкание на землю (МЗЗ), междуфазное короткое замыкание с замыканием на землю (МКЗ).

Во время поиска «земли» также происходит расстройка компенсации, что увеличивает перенапряжения.

В настоящее время для ограничения перенапряжений и обеспечения чувствительности защит от ОЗЗ применяется резистивное высоковольтное заземление нейтрали при помощи резисторов, подключаемых параллельно ДГР, или низковольтных резисторов, подключаемых ко вторичной обмотке ТЗН или силовой обмотке ДГР. Это даёт возможность уменьшить перенапряжение до значений, равных 2,1-2,4 фазного напряжения, а также снизить вероятность перехода ОЗЗ в ДЗЗ, МЗЗ, МКЗ.

В существующих сетях отсутствует резистивное заземление нейтрали. Поэтому в них простые токовые или направленные защиты от ОЗЗ не действуют.

Возникновение перемежающейся дуги блокирует действие защиты, а высокочастотные переходные процессы вызывают неселективное срабатывание.

Для исключения влияния указанных процессов и ограничения перенапряжений необходимо предусмотреть подключение ко вторичной обмотке ТЗН низковольтного сопротивления, значение которого выбирается исходя из условия разряда нескомпенсированной ёмкости сети за время порядка 0,5 периода промышленной частоты по выражению:

где:

• Uвн — линейное напряжение сети высшего напряжения;
• Ic — ёмкостный ток ОЗЗ;
• К — степень компенсации ёмкостного тока;
• Кт- коэффициент трансформации ТЗН.

Здесь Uнн — линейное напряжение сети низкого напряжения.

Из выражения (1) следует, что при неполной компенсации ёмкости сети требуемое сопротивление резистора увеличивается, а, следовательно, уменьшается активная составляющая тока ОЗЗ.

Неполная компенсация емкостных токов даёт возможность уменьшить напряжение смещения нейтрали до допустимой величины, равной 0,15 значения фазного напряжения. Ток, протекающий через резистор, определяется из выражения:

Ток при ОЗЗ определяется из выражения:

Ток ОЗЗ по условию теплового воздействия заземляющих дуг на органическую изоляцию и токоведущие части из алюминия не должен превышать 50 А.