Глава девятая
СПЕЦИАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ОТ ОДНОФАЗНЫХ К. 3. НА ЗЕМЛЮ НА СТОРОНЕ ИН (0,4 кВ)
1. Принцип действия и область применения
Специальная токовая защита нулевой последовательности от однофазных к.з. на землю устанавливается на трансформаторах с соединением обмотки НН в звезду с заземленной нейтралью Y» Измерительным органом защиты является одно максимальное реле тока То, включенное через трансформатор
Рис. 9-1. Схемы включения максимального реле тока (Г0) специальной токовой защиты нулевой последовательности от однофазных к. з. на землю трансформаторов Y/Y* и ДЛ^: а — через ТТ в заземленную нейтраль трансформатора; б — в нулевой провод схемы соединения трех трансформаторов тока в полную
звезду
7'—токовые реле максимальной токовой защиты от междуфазных к. з.; ТТНП—трансформатор тока нулевой последовательности кабельного типа (ТЗР, ТЗЛ) для включения реле Г0 защиты нулевой последовательности от однофазных к. з. на землю, выполняемой на отходящих элементах НН
тока в заземленную нейтраль (рис. 9-1, а). В нормальном режиме работы трансформатора с симметричной нагрузкой в заземленной нейтрали проходит только ток небаланса, меньший, чем рабочие токи в фазах. От этого тока рассматриваемая защита должна быть надежно отстроена (§ 9-3). При к.з. на землю на шинах или в сети НН через заземленную нейтраль проходит ток однофазного к.з. (рис. 1-5 и 1-6), вызывающий срабатывание этой защиты. Ток однофазного к.з. в сети с глухозаземленной нейтралью называют утроенным током нулевой последовательности (/к* = 3/0), поэтому и защита от к. з. на землю называется защитой нулевой последовательности. Она относится к группе так называемых фильтровых защит, реагирующих на симметричные составляющие обратной или нулевой последовательностей токов (напряжений) к. з. По сравнению с токовыми защитами, реагирующими на полные фазные токи (например, максимальной токовой защитой) фильтровые токовые защиты всегда имеют более высокую чувствительность к несимметричным к. з., поскольку их не нужно отстраивать от сверхтоков при самозапусках и перегрузках, которые являются симметричными режимами и не сопровождаются появлением токов обратной и нулевой последовательностей.
Специальная защита нулевой последовательности устанавливается в соответствии с Правилами [1] в тех случаях, когда максимальная токовая защита на стороне ВН недостаточно чувствительна к однофазным к. з. на Землю за трансформатором. Практически это имеет место на трансформаторах со схемой соединения обмоток Y/У» У которых <С /jf* (§ 2-7). Если нагрузка трансформатора состоит из электродвигателей, участвующих в самозапуске, ток срабатывания максимальной защиты на стороне ВН по условиям (8-1) и (8-2) оказывается равным (3 — 4) /НОм гр и коэффициент чувствительности при однофазном к. з. получается меньшим, чем требуют Правила [1], даже если применяется трехрелейная схема защиты (рис. 8-5,6).
На трансформаторах со схемой соединения обмоток Д/У для которых
= (§ 2-7), максимальная токовая защита на стороне ВН, как правило, имеет достаточную чувствительность к однофазным к. з. на выводах НН. Однако и на этих трансформаторах целесообразно устанавливать специальную токовую защиту нулевой последовательности в качестве резервной к максимальной токовой защите трансформатора (ближнее резервирование) и к защитным аппаратам элементов сети НН (дальнее резервирование). Такое решение применяется, например, Теплоэлектропроектом [29].
2. Схемы защиты
Измерительный орган специальной токовой защиты нулевой последовательности от однофазных к. з. выполняется в настоящее время электромагнитным максимальным реле тока РТ-40. Применение индукционного реле РТ-80 не рекомендуется, поскольку при малых кратностях тока это реле срабатывает со значительным замедлением (рис. 8-4), что может привести к серьезным повреждениям в резервируемой кабельной сети 0,4 кВ. Реле тока Т0 включается либо по схеме рис. 9-1, а, либо 9-1,6, где реле.2 включены в нулевой провод схемы соединения трех трансформаторов тока в полную звезду. Нулевой провод полной звезды является фильтром токов нулевой последовательности, так как в нормальном симметричном режиме нагрузки геометрическая сумма одинаковых по значению токов трех фаз равна нулю и в нулевом проводе проходит лишь незначительный ток небаланса, а при однофазном к. з. на землю — полный ток однофазного к. з. Применение той или другой схемы включения реле Т0 зависит только от первичной схемы.
Выдержка времени защиты осуществляется с помощью реле времени, которое срабатывает и начинает отсчитывать время после замыкания замыкающего контакта реле Т0 (по типу схемы на рис. 8-6, а). Таким образом, эта защита имеет независимую от тока характеристику.
3. Расчет параметров срабатывания (уставок)
Расчет параметров срабатывания состоит из выбора тока срабатывания защиты /с. з, тока срабатывания реле /с. р [см. выражение (5-2)] и времени срабатывания защиты /с. з.
Ток срабатывания защиты выбирается по следующим условиям, обеспечивающим:
несрабатывание (отстройку) от токов, которые могут проходить по заземленной нейтрали обмотки НН трансформатора при несимметрии нагрузки в нормальном режиме;
согласование по току и по времени с защитами элементов, отходящих от сборки НН (на рис. 9-1, а показаны автоматический выключатель АВ со встроенной защитой и плавкий предохранитель Пр)1 необходимые [1] значения коэффициента чувствительности при однофазном к. з. в основной зоне действия (на сборке НН) и в зоне резервирования (на элементах сети НН при отказе их собственной защиты).
Максимально допустимый в нормальном режиме ток в заземленной нейтрали обмотки НН для трансформаторов YIY- равен 0,25 /ном гр, для трансформаторов А/У — 0,75 /ном гр. Для обеспечения несрабатывания защиты при появлении таких токов в нейтрали ее ток срабатывания должен быть примерно в 1,5—2 раза выше [5].
Согласование рассматриваемой защиты трансформатора с защитами элементов, отходящих от сборки на стороне НН (рис. 9-1, а), по Правилам [11 не считается обязательным. Это объясняется тем, что выполнение условия согласования с защитными характеристиками автоматов и предохранителей относительно мощных элементов 0,4 кВ приводит к загрублению защиты трансформатора [5]. Однако отсутствие согласования по чувствительности между последующей защитой трансформатора и предыдущими защитами отходящих элементов достаточно часто вызывает неселективное отключение питающего трансформатора при таких к. з., когда защита предыдущего элемента оказывается недостаточно чувствительной (например, к. з. в обмотке электродвигателя или на удаленной сборке). Наилучшие условия для согласования обеспечиваются в тех случаях, когда на относительно мощных элементах 0,4 кВ устанавливается дополнительная токовая защита нулевой последовательности без выдержки времени, действующая на отключение автоматического выключателя (автомата) данного элемента (защита / на рис. 9-1,6). Такая защита предусматривается, например, Теплоэлектропроектом для электродвигателей 0,4 кВ начиная с мощности примерно 100 кВт.
При токе срабатывания, выбранном только по первому условию, рассматриваемая защита всегда имеет достаточный коэффициент чувствительности при однофазных к. з. на сборке НН и, как правило, в зоне резервирования, если, разумеется, первичная схема сети НН создана с учетом требований дальнего резервирования.
Время срабатывания защиты нулевой последовательности от к. з. на землю выбирается по возможности минимальным. Если на элементах сети
4 кВ имеется дополнительная защита нулевой последовательности без выдержки времени (реле / на рис. 9-1,6), то защиты нулевой последовательности на вводах 0,4 кВ трансформатора могут иметь tc. з = 0,4 с [14], а в нейтрали — на ступень селективности выше, т. е. 0,8 с (соответственно защиты 2 и 3 на рис. 9-1,6). Примеры расчета уставок защит трансформаторов этого класса напряжения приведены в работе [5].
