Режимы нейтрали электрических сетей - Влияние режимов нейтрали на выполнение устройств селективной защиты от замыканий на землю

В настоящее время селективная защита и сигнализация достаточно просто осуществляется в сетях с любым режимом нейтрали [121]. В частности, в некомпенсированных сетях при наличии в них установок с повышенной опасностью успешно применяются системы защиты, реагирующие на направление мощности тока нулевой последовательности и действующие на отключение. Почти одинаковая надежность функционирования некоторых устройств, например, описанных в работе [97], обеспечивается как при полностью изолированной нейтрали сети, так и при заземлении нейтрали через активное сопротивление.
Устройства селективной защиты и сигнализации в компенсированных сетях без применения наложенного тока по надежности функционирования уступают применяемым в сетях с другими режимами нейтрали. Однако следует иметь в виду, что обычно в компенсированных сетях нет необходимости в действии защиты на включение, а можно ограничиться селективной сигнализацией. Известен ряд принципов выполнения такой сигнализации. Наибольшее распространение в нашей стране получили реле и переносные устройства, работающие на естественных гармониках тока замыкания на землю [36], и центральные устройства, с помощью которых сравниваются между собой начальные броски емкостного тока всех присоединений, отходящих от сборных шин подстанции (на поврежденном присоединении амплитуда этого броска достигает наибольшего значения).
Правильное функционирование релейных устройств, работающих на естественных гармониках тока, обеспечивается при достаточном уровне и стабильности этих гармоник. Между гем уровень гармоник в ряде случаев, например в сетях некоторых металлургических комбинатов, оказывается недостаточным для надежного функционирования устройств сигнализации с учетом отстройки от помех [27]. Если уровень гармоник достаточно высок при металлическом повреждении, то он может резко снижаться при наличии сопротивления в цепи замыкания, нередко достигающего нескольких десятков омов [120].
Устройства, работающие на бросках емкостного тока, могут отказывать в действии, если замыкание на землю происходит в момент нулевого или близкого к нулю значения фазного напряжения, в случае медленного развития повреждения, а также при большом переходном сопротивлении в месте повреждения.
Учитывая небольшую вероятность указанных нарушений правильного функционирования устройств сигнализации и относительную простоту их исполнения, можно считать допустимым их применение в компенсированных сетях, когда с этими сетями непосредственно (электрически) не соединены генераторы и двигатели высокого напряжения.
При наличии в сети таких электрических машин необходимо иметь на них вполне надежные устройства защиты от замыканий на землю, действующие на отключение, с целью предотвращения возможности развития повреждений. В перспективе такие устройства не должны иметь зоны нечувствительности у нейтрали генераторов и двигателей. Устройства защиты, работающие на естественных гармониках или на бросках тока, нельзя считать пригодными для данной цели. Следует также учитывать, что при широком внедрении автоматических регуляторов, поддерживающих точную настройку ДГР, возможность использования для защиты электрических машин реактивных токов замыкания на землю основной частоты сети полностью исключается.
Однако вполне надежная защита машин, электрически соединенных с компенсированной сетью, сравнительно просто осуществляется путем искусственного наложения тока замыкания на землю, отличающегося по частоте от рабочей частоты сети, например тока частотой 100 ИЛИ 25 Гц.
Если в сети предусматривается источник наложенного тока для защиты присоединенных машин, то, очевидно, целесообразно использовать его также для селективной сигнализации замыканий на землю на линиях. Следует подчеркнуть, что при небольшом значении этого тока (приблизительно до 5 А) он практически не влияет на условия гашения заземляющих дуг и возможность развития повреждений.
В сетях с эффективно заземленной нейтралью зашита от замыканий на землю выполняется в основном на тех же принципах, что и защита от междуфазных к.з.
Из приведенного обзора видно, что в настоящее время особенности осуществления защиты от замыкания на землю не могут служить серьезным основанием для выбора того или иного режима нейтрали электрической сети. Помимо рассмотренных показателей работы электрических сетей, режимы нейтрали оказывают определенное влияние на работу систем связи и некоторых других объектов. Однако учет этого влияния не может послужить мотивом для отдачи предпочтения тому или иному режиму нейтрали и поэтому оно нами не рассматривается.