ТЗНП в сетях с заземлённой нейтралью.Что такое токовая защита нулевой последовательности

• Защита выполняется отдельно для сетей с заземленной и изолированной нейтралью.  

• Для защиты от однофазных и двухфазных замыканий на землю используются максимальные токовые защиты или токовые отсечки.  

• Эти защиты реагируют на токи и напряжения нулевой последовательности, что отличает их от междуфазных защит.  

• Однофазные замыкания на землю составляют большинство коротких замыканий.  

• Эти защиты проще и имеют ряд преимуществ по сравнению с междуфазными защитами.  

• Ток нулевой последовательности равен одной трети геометрической суммы токов всех фаз.  

• Напряжение нулевой последовательности равно одной трети геометрической суммы фазных напряжений.  

• При однофазном коротком замыкании ток в поврежденной фазе равен току короткого замыкания, а токи в неповрежденных фазах равны нулю.  

• Источником ЭДС является напряжение нулевой последовательности в месте короткого замыкания.  

• Токи нулевой последовательности замыкаются через источник, землю и нейтраль трансформатора.  

• Распределение токов зависит от расположения заземленных нейтралей, а не генераторов.  

• В сетях с заземленной нейтралью ток нулевой последовательности протекает по одному контуру.  

• В сетях с заземленными нейтралями с двух сторон ток разветвляется на два замыкания.  

• В автотрансформаторах ток нулевой последовательности протекает независимо от заземления нейтралей.  

• Схема может выполняться в виде максимальных токовых защит или токовых отсечек.  

• Включается на фильтр тока нулевой последовательности, образованный трансформаторами тока.  

• Ток в нулевом проводе равен геометрической сумме токов всех фаз при замыкании на землю.  

• Ток в реле течет только при замыканиях на землю.  

• Не нужно отстраивать от тока нагрузки, что повышает чувствительность.  

• Это является важным преимуществом перед междуфазными защитами.  

• Ток небаланса возникает из-за несимметрии токов намагничивания трансформаторов тока.  

• Неидентичность характеристик намагничивания и разная нагрузка в цепях создают ток небаланса.  

• Ток небаланса можно рассчитать, учитывая токи намагничивания и фазные токи.  

• Ток в реле равен геометрической сумме токов в фазах, минус токи намагничивания.  

• Ток небаланса равен сумме токов намагничивания, деленной на коэффициенты трансформации.  

• Ток намагничивания состоит из токов первой и третьей гармоник, сдвинутых на 120 градусов.  

• Токи первой гармоники сдвинуты на 120 градусов, а токи третьей гармоники совпадают по фазе.  

• Полный ток небаланса равен сумме токов первой и третьей гармоник.  

• Токи первой гармоники составляют 60-80% общего тока небаланса, а токи третьей гармоники - 20-40%.  

• Трансформаторы тока должны работать в ненасыщенной части характеристик намагничивания.  

• Идентичные характеристики намагничивания и одинаковые нагрузки вторичных цепей.  

• Ток срабатывания защиты должен быть больше максимального тока небаланса.  

• Время действия ТЗНП выбирается по ступенчатому принципу, начиная от приемного конца сети.  

• Ступени выдержек времени в ТЗНП меньше, чем в МТЗ.  

• Ток срабатывания ТЗНП выбирается по двум условиям: надежное недействие и отстройка от тока небаланса.  

• Направленные ТЗНП обеспечивают селективное действие в сетях с заземленными нейтралями.  

• Реле направления мощности нулевой последовательности реагирует на знак и направление мощности.  

• Выдержки времени определяются по ступенчатому принципу, нарастающему от конца защищаемого участка к своей нейтрали.  

• Схема направлена МТЗ аналогична схеме ненаправленной МТЗ, но добавляется реле направления мощности.  

• Реле направления мощности реагирует на мощность, пропорциональную напряжению и току нулевой последовательности.  

• Внутренний угол альфа определяет оптимальный угол максимальной чувствительности реле.  

• Рассматривается поведение реле при однофазном коротком замыкании на землю.  

• Используются векторные диаграммы для упрощения анализа.  

• Показаны две точки: место установки защиты и место короткого замыкания.  

• Объясняется необходимость двух векторных диаграмм.  

• Показано распределение фазного и нулевого напряжений.  

• В точке короткого замыкания фазное напряжение равно нулю, а нулевое напряжение имеет максимальное значение.  

• Вспомогательные векторные диаграммы показывают симметричные составляющие.  

• При коротком замыкании фазы А напряжение в этой фазе становится равным нулю.  

• Ток короткого замыкания отстает от ЭДС на 90 градусов.  

• Ток нулевой последовательности равен одной трети фазного тока.  

• Напряжение нулевой последовательности определяется как одна треть геометрической суммы фазных напряжений.  

• В точке К напряжение нулевой последовательности равно минус ЭДС фазы А.  

• Рассматривается двухфазное короткое замыкание на землю.  

• Напряжение поврежденных фаз в точке К равно нулю.  

• Ток в неповрежденной фазе равен нулю, а ток в поврежденных фазах сдвинут на угол меньше 180 градусов.  

• Ток в поврежденных фазах является геометрической суммой токов этих фаз.  

• Ток нулевой последовательности равен одной трети геометрической суммы токов поврежденных фаз.  

• Напряжение нулевой последовательности в точке К равно одной трети ЭДС фазы А.  

• Ток в точке Р равен одной трети геометрической суммы токов поврежденных фаз.  

• Напряжение нулевой последовательности в точке Р равно геометрической сумме всех фазных напряжений.  

• Напряжение нулевой последовательности в точке Р меньше, чем в точке К.  

• Рассматриваются выводы из векторных диаграмм для выбора реле напряжения.  

• Подчеркивается важность использования реле для направленных защит.  

• Угол сдвига фи реле при однофазном и двухфазном замыкании равен 90 градусов без учета активного сопротивления.  

• С учетом активного сопротивления угол сдвига фи реле составляет 100-120 градусов.  

• Для направленной ТЗНП необходимо реле мощности с максимальным моментом в диапазоне 90-120 градусов.  

• Реле РБМ-177 и РБМ-178 используются для защиты от замыкания на землю.  

• Электромагнитный момент реле пропорционален произведению напряжения и тока на синус угла альфа.  

• Внутренний угол реле равен -20 градусов, что дает угол максимальной чувствительности -110 градусов.  

• При положительном значении угла фи короткого замыкания, угол фи нулевого реле отрицательный.  

• Это означает, что мощность нулевой последовательности и мощность короткого замыкания имеют противоположные знаки.  

• Обмотки напряжения и тока реле мощности нулевой последовательности должны включаться с разной полярностью.  

• Ток три и ноль при однофазном КЗ равен фазному току поврежденной фазы.  

• При двухфазном КЗ на землю ток три и ноль равен геометрической сумме токов поврежденных фаз.  

• Напряжение три ноль имеет максимальное значение в месте короткого замыкания и уменьшается по мере удаления от него.  

• Реле РБМ-178 термически неустойчивы и могут сгореть при длительном нахождении под напряжением.  

• В режиме симметричной нагрузки или трехфазных КЗ это не представляет опасности.  

• При длительном неполнофазном режиме работы реле РБМ-178 использовать нельзя, нужно применять РБМ-177.  

• В многоступенчатых ТЗНП реле РБМ-178 используются как последние ступени дальнего резервирования.  

• Они выполняют функцию блокирования действия защиты, используя размыкающий контакт.  

• При удаленном коротком замыкании реле РБМ-178 не работают, их контакты остаются замкнутыми.  

• Ток срабатывания пускового реле тока выбирается по двум условиям: меньше минимального тока нулевой последовательности и больше максимального тока небаланса.  

• Коэффициент чувствительности определяется как отношение минимального тока нулевой последовательности к току срабатывания.  

• Выдержки времени выбираются по встречно-ступен  

• Устанавливаются при заземлении нейтралей трансформаторов с двух сторон линии.  

• Отличаются наличием реле направления мощности.  

• Ток срабатывания определяется как коэффициент запаса на три нулевое расчетное.  

• Включают от двух до четырех ступеней.  

• Первая ступень - мгновенная токовая отсечка.  

• Вторая ступень защищает всю линию и начало следующей линии.  

• Третья и четвертая ступени - защиты дальнего резервирования.  

• Выдержки времени нарастают от первой ступени.  

• Первая ступень может быть замедлена с помощью демпферной обмотки.  

• Автоматическое ускорение защиты вводится с помощью промежуточного реле ускорения.  

• Оперативное ускорение отдельных ступеней для сохранения динамической устойчивости.  

• Реле направления мощности могут быть направлены с разрешающим или блокирующим действием.  

• Разрешающее реле имеет замыкающий контакт, блокирующее - размыкающий.  

• В качестве блокирующих реле используются реле РБМ-178.  

• На следующей лекции будут рассмотрены защиты нулевой последовательности от замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью.