Иногда существует мнение, что релейная защита в некомпенсированных, в особенности глухо заземленных системах сравнительно проста. Этот вопрос требует более подробного рассмотрения, которое будет дано ниже. К счастью, земляные релейные защиты, использующие направленные токовые реле, удовлетворительны для большинства глухо заземленных систем, поэтому определенные ошибки, присущие другим методам защиты, не вырастают в серьезную проблему.
14.4.1. Системы с изолированной или заземленной через большое сопротивление нейтралью
Место замыкания является точкой, через которую в систему вводится преимущественно реактивный ток нулевой последовательности. Было предложено использовать те же схемы с направленными реле, которые приняты и в системах с резонансным заземлением нейтрали, применяя синусные реле вместо косинусных. Удовлетворительный опыт работы такой защиты в радиальной незаземленной системе 13,8 кВ описан в [Л. 58].
Система чувствительной земляной защиты [Л. 59], насчитывающая несколько лет успешной работы в некоторых распределительных сетях 11 и 16,5 кВ Эдисоновской компании (Южная Калифорния), применяет на каждой станции небольшие заземляющие группы, состоящие из трех распределительных трансформаторов мощностью по 5 кВА. Треугольник вторичных обмоток нормально замкнут, но разрывается при некоторой, заранее определенной длительности аварии. Максимальный ток замыкания не превышает 60 а, что нельзя считать опасным. Минимальный ток замыкания, вызывающий отключение, имеет место при высоком переходном сопротивлении в месте замыкания и равен 2 а. Применяются обычные трансформаторы тока 200/5 а. В схеме использован высокочастотный несущий ток, но может быть применен и контрольный провод. Направленные земляные реле, реагирующие на реактивную компоненту остаточного тока линии, замыкают контакты в случае замыкания фазы на землю и совместно с детекторными реле запускают источник несущего тока, после чего передающие и приемные реле возбуждают запирающие реле на обоих концах линии. Система сильно перекомпенсирована, остаточный ток — индуктивный.
14.4.2. Системы с глухо заземленными или заземленными через малое сопротивление нейтралями
Одной из трудностей успешной защиты систем с резонансным заземлением нейтрали является поведение трансформаторов тока при малых токах. Возникает вопрос: уменьшается ли ошибка при больших токах короткого замыкания? Ясно, что насыщение сердечника вносит серьезную опасность появления фиктивного тока замыкания, и краткий анализ вопроса кажется полезным.
Следует рассмотреть два явления: наличие постоянной составляющей в первичном токе и смещение рабочей точки за счет остаточного намагничивания.
Асимметричный ток замыкания оказался источником неполадок в работе быстродействующей защиты шин. Поскольку мы имеем случай параллельного соединения некоторого числа трансформаторов тока, по которым текут токи с разными амплитудами, можно подозревать, что устройству из трех трансформаторов тока, соединенных в параллель для выделения составляющей нулевой последовательности, присущи сходные неполадки. Это не только поверхностное сходство: в случае внешнего замыкания через трансформаторы тока, установленные в схеме защиты шин, текут первичные токи значительных величин, в сумме равные нулю. В этом случае сумма вторичных токов не равна нулю, ток ошибки течет через защитное реле, вызывая неверное срабатывание. Аналогия с цепью, в которой три трансформатора тока одной линии работают при междуфазных коротких замыканиях, очевидна.
Для анализа явления при условии несимметричного тока замыкания следует сначала предположить, что магнитные характеристики сердечников линейны и их наклон одинаков. В момент замыкания постоянная и переменная составляющие могут рассматриваться как приложенные внезапно и независимо. Этот толчок будет воспроизведен во вторичной цепи уравновешивающими н. с., обеспечивающими постоянство потокосцепления. Постоянный ток циркулирует по вторичным обмоткам, и никакой ток ошибки по нагрузке не течет. Существует, однако, внутреннее падение напряжения, которое является причиной изменения потокосцепления.
Постоянная составляющая вторичного тока постепенно затухает, первичная н. с. делается больше вторичной, и появляется возрастающий магнитный поток, наводящий соответствующую вторичную э. д. с. Это само по себе не приводит к появлению тока ошибки, поскольку участие каждого из трансформаторов в процессе пропорционально их первичным и вторичным токам. Однако в каждом трансформаторе существует магнитный поток постоянного направления, величина которого пропорциональна первичному току соответствующего трансформатора.
Мы должны теперь отвергнуть предположение о линейности характеристик. Рабочая точка смещается за колено характеристики, и переменный магнитный поток, который остается сравнительно малым, образует малую гистерезисную петлю, расположенную на уровне, обусловленном постоянным магнитным потоком. Ошибка трех трансформаторов тока теперь зависит от индивидуальной степени насыщения, и легко понять, что неравенство насыщений должно привести к появлению тока ошибки заметной амплитуды, который имеет форму униполярных пиков. Если двухфазное короткое замыкание и не приводит к нежелательному различию в насыщении трансформаторов тока, то трехфазное короткое может легко привести к этому.
В цепи реле появится постепенно возрастающий ток ошибки, в дальнейшем рост приостановится, и начнется спад за счет затухания апериодической составляющей первичного тока. Рост и спад происходят примерно по экспоненте.
Путем применения трансформаторов тока большей мощности можно увеличить постоянную времени, которая определяет возрастание апериодического магнитного потока и в то же время значительно уменьшает влияние эффекта насыщения. (Здесь следует упомянуть, что даже в случае отсутствия апериодической составляющей в первичном токе—условие, которого не бывает при трехфазных коротких замыканиях,—имеет место смещение переменных магнитных потоков и, следовательно, появление постоянной составляющей благодаря тому, что магнитный поток сердечника должен содержать компоненту, находящуюся в квадратуре по отношению к фазе переменного тока.)
Представляет интерес еще одна особенность переходной составляющей тока ошибки, обусловленного несимметричным междуфазным коротким замыканием: в начальном пике этого тока может появиться сверхпереходная составляющая, которая длится около полупериода и может оказывать влияние на работу быстродействующей защиты. Объяснить наличие этого кратковременного переходного процесса можно тем, что постоянная времени апериодической компоненты, которая не циркулирует в трансформаторах тока, но протекает через гораздо большее активное сопротивление нагрузки, достаточно мала. Неравное насыщение в течение первого полупериода дает высокий всплеск тока ошибки в нагрузке, апериодическая составляющая которого быстро затухает. Дальнейшие стадии переходного процесса соответствуют описанной картине, основанной на предположении о постепенном росте апериодического магнитного потока при затухшем сверхпереходном процессе.
При двухфазном коротком замыкании не наблюдается помех, так как дна трансформатора тока дают равные и противоположные токи, так что ток через третий трансформатор и реле равен нулю. Трехфазное же короткое замыкание может дать фиктивный остаточный ток.
До сих пор предполагалось, что три трансформатора тока при отсутствии возбуждения не имеют остаточного намагничивания.
Легко установить, что разница в величинах остаточного намагничивания, которая зависит от условий предыдущей работы каждого из трех трансформаторов, также является причиной появления фиктивного остаточного тока. Предыдущие замыкания на землю, междуфазные короткие замыкания, срабатывания трубчатых разрядников, бросок тока намагничивания могут вызвать остаточное намагничивание одного или нескольких трансформаторов, которое не будет устранено дальнейшим рабочим режимом. Если теперь происходит замыкание без земли, вторичные токи в сумме не будут равны нулю. Фиктивный остаточный ток в этом случае [Л. 60] длится лишь несколько полупериодов, но быстродействующее ненаправленное земляное реле может успеть сработать.
Эти потенциальные источники фиктивного тока нулевой последовательности при междуфазных коротких замыканиях следует иметь в виду, если для защиты важной линии применяются быстродействующие ненаправленные земляные реле или если в фазосравнивающей схеме большую роль играют составляющие нулевой последовательности.
Таким образом, информация, получаемая от трансформаторов тока о наличии замыкания на землю, не всегда достоверна. Однако даже при идеальных трансформаторах тока может возникать погрешность, связанная с возникающей в линии несимметрией. В короткой, недостаточно транспонированной линии передачи, по которой течет ток внешнего междуфазного короткого замыкания, наводится неуравновешенное напряжение в петле, образованной здоровым проводником и землей. Если линия присоединена к шинам подстанции с глухо заземленной нейтралью, по ней течет ток, который на обоих концах можно принять за остаточный ток замыкания на землю. Если на линии установлена земляная защита, такая совершенно здоровая линия может быть отключена.
Может показаться с первого взгляда, что в силу ряда причин обычные реле не могут быть использованы для земляной защиты. В связи с большим сопротивлением петли Ζ0>Ζ1, наличием сопротивления заземления опоры и сопротивления дуги, которое можно определить исходя из напряженности 900— 1 500 в/м для токов больших 500 а [Л. 61], ток замыкания на землю может оказаться меньше номинального тока нагрузки. Токовое реле может не сработать; для обеспечения его срабатывания при замыканиях на землю можно вместо суммарного тока фазы измерять его составляющую нулевой последовательности.
Прежде чем начать обсуждение вопроса о том, как должна быть изменена наиболее общая защитная схема, чтобы выполнять функции защиты от замыканий на землю, полезно сделать несколько общих замечаний о потоке мощности. Можно избежать воздействия тока нагрузки на элемент направления, настроив последний на поток мощности нулевой последовательности, который, как правило, существенно отличается от потока мощности прямой и обратной последовательностей. Для того чтобы убедиться в этом, достаточно рассмотреть простой случай линии передачи, которая на одном конце присоединена к станции с изолированной нейтралью, а на другом— к подстанции с заземленной нейтралью. При замыкании на землю составляющие прямой и обратной последовательностей текут только от станции, в то время как составляющая нулевой последовательности течет только на участке между местом замыкания и подстанцией. В этом предельном случае элемент направления нулевой последовательности на конце, примыкающем к станции, будет бездействовать, в то время как элемент направления прямой последовательности будет бесполезен на приемном конце. Может быть сделано более общее утверждение, что части системы, которые могут быть объединены в одно целое с точки зрения составляющих прямой и обратной последовательностей, не могут быть объединены для составляющей нулевой последовательности. С другой стороны, простая схема может иметь несколько источников тока нулевой последовательности и только один источник для токов двух других составляющих.
Мы можем теперь рассмотреть вопрос о схемах защиты от замыканий на землю с применением токовых реле. В этом случае хорошие результаты дают реле с зависимой характеристикой и определенным минимальным временем срабатывания. Применение отдельных земляных реле дает возможность установить величину тока трогания ниже уровня тока нагрузки. Если число точек заземления нейтрали велико, можно применять меньшие ступени выдержек времени, чем для междуфазных защит, даже для радиальных и простых кольцевых сетей. Выбор минимальных выдержек времени в этом случае облегчается тем обстоятельством, что составляющая тока нулевой последовательности в противоположность другим составляющим необязательно одинакова в последовательно соединенных секциях и при приближении к месту замыкания может возрастать за счет промежуточных заземленных точек. Если линии образуют замкнутое кольцо, следует соответствующим образом выбирать уставки времени, ориентируясь на источники питания для прямой и обратной последовательностей и места заземления для нулевой последовательности. Этот выбор уставок часто получается автоматически, за счет естественного распределения тока.
Кроме того, требуются элементы направления. Тот факт, что как напряжение, так и ток нулевой последовательности имеют максимум в месте замыкания на землю, способствует избирательности и подсказывает возможность создания релейных схем, реагирующих на произведение тока и напряжения, аналогично тому как это сделано для систем с резонансным заземлением нейтрали. Желательно, чтобы у таких реле максимальный момент имел место при токах, отстающих на 60—70° от напряжения, в противоположность чисто активной настройке, применяемой обычно для направленных реле междуфазных защит, в которых соответствующий фазный угол получается за счет выбора нужного напряжения из треугольника напряжений.
Токовые земляные реле иногда имеют мгновенно действующие контакты для обеспечения быстродействующей защиты части линии (или линии целиком, если на противоположном конце она присоединена к трансформатору с изолированной нейтралью). Фиктивный ток на землю, обусловленный неодновременным действием полюсов выключателя, не должен вызывать срабатывания быстродействующих земляных чувствительных реле. Можно рекомендовать ввести дополнительные контакты, замыкаемые реле, действующим от остаточного напряжения; эти контакты включаются только в случае наличия замыкания на землю.
Элементы направления могут быть поляризованы напряжением нулевой последовательности или гоком нейтрали заземляющего трансформатора. Можно рекомендовать применение направленных элементов обратной последовательности, поскольку напряжение обратной последовательности (как и составляющая нулевой последовательности) имеет максимум в месте замыкания и (в отличие от составляющей yулевой последовательности) свободно от эффекта взаимоиндукции.
Суммируя, мы можем утверждать, что токовые реле с дополнительным оборудованием и в соответствующих схемах могут применяться для земляных защит. При согласовании выдержек времени земляных защит, хотя и в меньшей степени, могут иметь место те же ошибки, что и для межфазных защит. Времена отключения иногда несколько больше, в особенности при наличии нескольких станций между местами заземления нейтралей, что может повлечь за собой перегрев проводов и создать опасность для устойчивости системы. Отсюда желание избежать каскадности и стремление использовать преимущества быстродействующей дистанционной защиты в схемах защиты от замыканий на землю. Эти тенденции, однако, еще не стали общепринятыми. Большинство систем с эффективным заземлением нейтрали использует для земляной защиты токовые реле с органами направления там, где последние необходимы; для защиты от междуфазных замыканий, напротив, все большее применение получают дистанционные схемы. Причина заключается в наличии больших трудностей при создании простых и надежных схем дистанционной земляной защиты, в состав которой должны входить запускающий элемент, система измерения расстояния и элемент направления.
Запускающий элемент нужен для наблюдения и первоначальной реакции. Повышения напряжения и тока не являются достаточно надежными величинами, на которых может основываться работа запускающего органа в случае замыкания на землю. Даже обычный элемент сопротивления может не дать надежных показаний из-за возможности совпадения величин максимального сопротивления в месте замыкания и минимального сопротивления нагрузки, особенно при большой длине участков линии. Поэтому принципы запуска, пригодные для междуфазных защит, не всегда пригодны для земляных.
Ток замыкания течет не только по поврежденной фазе. Из-за разницы в размещении источников мощности и заземляющих пунктов и из-за различия в схемах отдельных последовательностей токи прямой и обратной последовательностей текут по иному пути, чем ток нулевой последовательности. Три компоненты не компенсируют друг друга в неповрежденных фазах (что имело бы место в единичной линии), и следует ожидать, что реле, установленные в здоровых фазах, также придут в действие. Соответственно однофазное замыкание по работе пусковых элементов нельзя отличить от двойного замыкания на землю. Это связано с проблемой выхода за пределы защитной зоны, как будет показано ниже. Можно также найти такие условия, при которых обычное однофазное замыкание на землю может заставить реле неповрежденной фазы другой секции выйти за пределы защищаемой зоны. Это может потребовать ограничения пределов защитной зоны элемента сопротивления, которое нежелательно с точки зрения возможности существования больших переходных сопротивлений в месте замыкания.
Если вместо линейного тока для запуска земляных дистанционных реле применена составляющая нулевой последовательности, проблема запуска упрощается, хотя распознавание одно или многофазных замыканий на землю остается недостижимым.
Принципиальное рассмотрение различных систем измерения расстояния было дано Льюисом и Типеттом [Л. 62]. Они показали, что для измерения одного и того же расстояния до двухфазного, двойного на землю и трехфазного замыканий дистанционные реле фаз должны быть соединены по схеме, называемой «схемой треугольника токов», в сочетании с использованием линейных напряжений. Компенсация достигается с помощью соответствующих сопротивлений. Линейные токи, после того как из них будет устранена нулевая последовательность, создают в этих сопротивлениях падения напряжения, употребляемые в качестве дополнительных напряжений.
Дальнейшая компенсация достигается за счет тока нулевой последовательности параллельной линии.
Для получения правильной степени компенсации величины вспомогательных сопротивлений должны соответствовать величинам Ζ1 и Zm поврежденной секции, измеренным от места установки реле, однако последние неизвестны. Трудность можно преодолеть, предположив, что место замыкания совпадает с точкой, разделяющей первую и вторую зоны трехзонной характеристики реле.
В случае, если короткое замыкание расположено ближе точки раздела, имеет место перекомпенсация и реле может даже измерить отрицательное сопротивление; это не нарушает правильной работы защиты при условии, что орган направления не питается компенсированным напряжением.
Описанная схема предполагает применение трех дистанционных земляных реле. Реле, принадлежащее поврежденной фазе, получает напряжение, определяемое выражением (170).
Трудности, которые возникают в схеме стоковой компенсацией в случае двойного замыкания на землю, неполностью устранены в схеме с компенсацией напряжения. Из-за наличия переходного сопротивления напряжение, подводимое к реле, имеет дополнительные компоненты, не предусмотренные выражением (170). Эти компоненты, не совпадая по фазе с током реле I0, создают эффект фиктивного реактивного сопротивления, положительного в одной фазе и отрицательного в другой. Это заставляет блокировать земляные реле в случае междуфазных замыканий.
Использование составляющей нулевой последовательности для дистанционных земляных защит (а также для токовых земляных защит) не рекомендуется, если отключение осуществляется с низкой стороны присоединенного к линии силового трансформатора с заземленной нейтралью. В случае замыкания на землю вблизи одного из концов соответствующий выключатель будет отключен. Однако источник тока нулевой последовательности не изменится; доля другого конца останется малой, возможно слишком малой, чтобы вызвать срабатывание реле. Следует также иметь в виду, что станции, где нет заземления нейтрали, не являются источниками тока нулевой последовательности.
Неудивительно, что трудности, связанные с двойными замыканиями на землю, и большая сложность методов их преодоления препятствуют более широкому применению дистанционной земляной защиты. Среди предложенных практических решений есть одно [Л. 63], основанное на компенсации напряжения и предусматривающее установку одного направленного земляного реле, питаемого соответствующим образом компенсированным напряжением поврежденной фазы относительно земли. Фазоизбирательное реле разрывает цепи напряжения и обеспечивает возможность отключения одной поврежденной фазы. Для систем, заземленных через сопротивление, сравнение трех фазных напряжений дает возможность определить поврежденную фазу. Для систем с глухим заземлением выбор поврежденной фазы производится направленными реле с помощью пофазного сравнения составляющих нулевой и обратной последовательностей. Выбор поврежденных фаз при двухфазном замыкании на землю может также осуществляться направленными реле, если внести некоторые усовершенствования в схему измерения реактивного сопротивления.
Для линий среднего напряжения задача может быть решена проще. Упрощенная схема включает в себя одно быстродействующее реле сопротивления, общее для трех фаз, одно избирательное реле для производства соответствующих коммутаций, одно быстродействующее земляное реле сопротивления с избирательным органом, который распознает природу замыкания и определяет поврежденную цепь. Иногда в качестве базовых величин для земляного избирательного реле можно брать фазные напряжения относительно земли или даже токи. Применение избирательного реле, естественно, означает некоторое увеличение времени отключения.
В большинстве систем замыкания на землю составляют значительную долю всех замыкании (70—90%). Для одной энергосистемы [Л. 64], использующей защиту от замыканий на землю с тремя быстродействующими реле с токовой компенсацией, 391 из 466 замыканий (84%) составили замыкания на землю и 378 (97) были успешно отключены. С этой точки зрения целесообразно уделять защите от замыканий на землю столько же внимания, если не больше, как и междуфазной защите. Однако следует иметь в виду, что существуют значительные трудности, особенно в линиях средней и малой длин.
Технические трудности создания дистанционной защиты от замыканий на землю заставляют отдавать предпочтение высокочастотным защитам или защитам со вспомогательным проводом, несмотря на их более высокую стоимость.
Сделаем краткий обзор проблемы защиты от замыканий на землю. При этом мы будем различать функции основной и резервной защит.
Высокочастотная защита может быть основана или на сравнении направлений потоков мощности, или на сравнении фаз.
Очевидный факт, что потоки мощности во всех частях системы направлены к поврежденной линии, может быть использован для устранения нежелательной задержки, с которой действует дистанционная защита при коротких замыканиях вблизи одного из концов линии. С точки зрения экономии, усовершенствования защитных схем и создания резервных защит целесообразно для высокочастотных защит использовать трехзонные реле полного сопротивления с направленными органами. Защита от замыканий на землю в простейшем случае может иметь только направленные реле, работающие на пологой части характеристик. Если сравнение показаний обычных направленных земляных реле обеспечивает надежную работу быстродействующей защиты, решение проблемы создания резервной защиты упрощается. Независимо от этого, даже при нормальной работе защиты могут иметь место неприятности, обусловленные наложением действия междуфазных и земляных защит. Было установлено, что в некоторых частях системы при внешних коротких замыканиях наибольшую величину может иметь составляющая нулевой последовательности. Следовательно, если направленные реле всех фаз обтекаются токами одного направления, то напряжения имеют существенно различные фазные углы. Поэтому высокочастотный сигнал на приемном конце может быть искажен, так что последует неправильное отключение. Можно предложить различные методы устранения этого явления. Одним из них является «земляная первоочередность», т. е. первоочередное действие реле защиты от замыканий на землю, которое достигается путем соответствующей группировки контактов. «Земляная первоочередность» приносит и ряд неудобств, в особенности при двойных замыканиях на землю, когда необходима первоочередность действия междуфазных защит. С этой точки зрения следует обратить внимание на упомянутый в начале данного параграфа случай появления фиктивного тока нулевой последовательности из-за несимметрии параметров короткой нетранспонированной линии, соединяющей станции с заземленными нейтралями. Если в этом случае имеет место «земляная первоочередность», может произойти неправильное отключение при внешнем коротком замыкании. «Земляная первоочередность» может стать ненужной, если для междуфазной защиты применена схема треугольника токов, хотя и в этом случае междуфазная защита может неправильно сработать при замыкании на землю в случае, когда в какой-либо линии ток нагрузки превосходит составляющие прямой и обратной последовательностей тока короткого замыкания. Другая схема, не нуждающаяся в приложении «земляной первоочередности», основана на применении высокочастотных защит с направленными запускающими элементами с усовершенствованными характеристиками.
Высокочастотная защита со сравнением фаз, хотя она и непригодна для линий с ответвлениями, кажется привлекательной, так как она использует величину I1+КI0, тем самым давая возможность применить одно общее реле для земляной и междуфазной защит на каждом конце. Применяются специальные схемы, которые разделяют симметричные составляющие, затем вновь их суммируют и обеспечивают необходимую величину коэффициента К. Это дает возможность выполнять раздельно устройства зашиты от замыкании на землю и междуфазных замыканий. Наведенные параллельными линиями токи в земле не играют роли. Система непригодна в случаях, когда ток на землю отсутствует на одном из концов. Фиктивный ток нулевой последовательности, создаваемый остаточным намагничиванием сердечников трансформаторов тока, может быть уменьшен выбором соответствующей величины К.
Для того чтобы уменьшить влияние переходного сопротивления в месте замыкания, представляется желательным, чтобы ток срабатывания не превышал одной трети минимального расчетного значения соответствующая величина /1, вычисленная для случая отсутствия переходного сопротивления, должна быть в 1,5—2,0 раза больше нормального тока нагрузки, с тем чтобы избежать ложных отключений при мгновенных сбросах нагрузки. Во избежание этой трудности было предложено [Л. 65] запускать защиту в зависимости от изменения тока, а не в зависимости от его амплитуды.
Следует заметить, что метод сравнения фаз не обеспечивает резервной защиты, создание которой требует дополнительного оборудования.
Защита с контрольным проводом из экономических соображений применяется только для коротких линий. По принципу действия она похожа на высокочастотную защиту со сравнением фаз, но имеет специфический источник помех, связанный с паразитными напряжениями, индуктируемыми в контрольном проводе.
Высокочастотная защита и защита с контрольным проводом дороги; усложнение схем, которое может быть необходимым для более совершенных защит, для данных защит оказывается нецелесообразным. Проблема защиты от замыканий на землю требует, однако, наличия резервных защит. В отличие от дистанционной междуфазной защиты, которая обеспечивает резервирование с высокой избирательностью и удовлетворительными временными характеристиками, нет таких земляных защит, которые обеспечивали бы удовлетворительное резервирование.
Из-за отсутствия лучших решений эту задачу выполняют реле направления или реле мощности.
Замыкания на землю через большое сопротивление не всегда успешно обнаруживаются с помощью обычных земляных реле; этот вопрос требует дальнейших исследований.
14.4.3. Защита шин
При выборе схемы защиты шин следует иметь в виду, что большинство повреждений шин начинается с однофазных замыканий на землю. В системах с резонансным заземлением нейтрали все неустойчивые замыкания автоматически ликвидируются. В случае устойчивого замыкания на шинах выгоднее работать с одной заземленной фазой, чем полностью отключать секцию шин с последующий перерывом в энергоснабжении. Для перераспределения нагрузок в этом случае требуется значительное время. По этой причине, а также из-за ее сложности защита шин в системах с резонансным заземлением нейтрали не устанавливается. Эта тенденция получает все большее распространение в связи с растущим применением пофазно изолированных шин. Направленные защиты вытесняются дифференциальными.
Трудности защиты шин заключаются не только в сложности соединений, но также и в насыщении сердечников трансформаторов тока под влиянием ампериодической составляющей тока короткого замыкания. Апериодическая составляющая уравновешивается вторичными н. с. в недостаточной степени, и это приводит к большим плотностям потока. Этот эффект, различный в разных линиях, приводит к появлению фиктивных дифференциальных токов; это затрудняет получение достаточной стабильности при внешних коротких замыканиях и достаточной чувствительности при заземлении через сопротивление.
В различных усовершенствованных схемах применяются защиты по полной или частичной дифференциальной схеме, реле сопротивления, линейные связывающие устройства, стабилизирующие сопротивления и т. д. Имеется, однако, тенденция к упрощению защиты. С этой целью в распределительном устройстве наиболее вероятные точки возникновения дуги соединяются между собой и заземляются через специальный трансформатор тока и реле. Метод особенно удобен при пофазно изолированных шинах и металлической арматуре распределительного устройства. Он представляет собой еще один шаг к полному отказу от защиты шин.
14.4.4. Вторичные явления в системах с релейной защитой
Приведенные ниже данные взяты из отчета комитета AIEE об отключениях линий.
В сетях с напряжениями 100—125 кВ из 12 415 отключений, вызванных замыканиями на землю, 1,9% произошли при неселективном действии релейной защиты и примерно столько же отключений произошло при отсутствии замыкания в защищаемой сети.
Более серьезным является вопрос о вторичных явлениях. Из 21 594 перерывов в системах с напряжениями 100 кВ и выше (в 73% случаев имели место замыкания на землю) 91% были преходящими, но 68% (что является весьма большим процентом) повлекли за собой вторичные явления, в том числе потери остальных линий, разрыв связей, полный развал системы, потери нагрузки. Последние два явления имели место в 12% всех отключений.
