Защита от замыкания на землю: Защита от замыкания на землю

Защита от замыкания на землю

Страница 59 из 62

Защита от однофазных замыканий на землю (земляная защита) предусматривает подачу предупреждающего сигнала или отключение участка сети при повреждении, приводящем к образованию непосредственной электрической связи между одной фазой установки и землей.
Защита в сетях напряжением 380/220 В
Четырехпроводные сети согласно ПУЭ должны выполняться с глухим заземлением нейтрали источника питания (трансформатора, генератора). Согласно тем же правилам части, подлежащие заземлению, должны иметь надежную металлическую связь с нейтралью источника питания, выполняемую нулевым проводом или посредством заземляющих проводников.
Прямая электрическая связь между одной фазой и заземленным корпусом двигателя, аппарата и пр. в такой системе приводит к возникновению однофазного тока к. э. (рис. 13-20).
Защита от замыкания на землю в четырехпроводной системе достигается посредством аппарата (автоматического выключателя, предохранителей), автоматически отключающего поврежденный участок сети под действием однофазного тока к. з.


Рис. 13-20. Схема защиты двигателя от замыкания на землю в сетях с глухозаземленной нейтралью.
Номинальный ток плавких предохранителей (вставок) или расцепителя автоматов, защищающих токоприемник, выбирается в соответствии с нагрузкой последнего (см., например, § 13-5).
Гарантия срабатывания защиты обеспечивается выполнением одного из следующих условий: заземляющий и нулевой проводники должны быть выбраны так, чтобы при замыкании на корпус возникал ток к. з.:
1)  трехкратный по отношению к номинальному току плавкой вставки;

  1. трехкратный по отношению к номинальному току теплового расцепителя магнитного пускателя или автомата;
  2. в 1,25—1,4 раза превышающий номинальный ток электромагнитного расцепителя.

Трехпроводные сети с изолированной нейтралью в установках гидромеханизации должны быть обеспечены средствами защиты от снижения сопротивления изоляции и однофазных замыканий на землю.


Рис. 13-21. Схема защиты от однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью (а) и схема замещения участка сети (б).
В качестве примера рассмотрим одну из разновидностей аппаратов защиты от замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью (рис. 13-21,а).
Через трехфазный выпрямительный мост, образованный диодами Д1, Д2 и Д3, и катушку реле Р постоянно проходит выпрямленный ток ί0. Ток ί0 замыкается на сеть через землю, а также пути утечки rA, rв, rc и емкости, образованные между фазами сети и землей, С A, Св, Сc (рис. 13-21,б). Этот ток в неповрежденной сети обычно мал и недостаточен для срабатывания реле Р.
При снижении или пробое изоляции в фазах сети через обмотку реле будет протекать дополнительный ток, достаточный для срабатывания реле, которое при этом своими контактами Р замкнет цепь катушки дистанционного отключения соответствующего аппарата.
Прочие элементы аппарата защиты имеют следующее назначение. Сопротивления служат для ограничения тока в случае пробоя одного из диодов или междуфазного к. з., а также для ограничения обратного напряжения на диодах. Переменное сопротивление вводится для регулирования сквозного тока реле, т. е. чувствительности защиты. Диод, шунтирующий катушку реле, предотвращает его вибрацию. Вторые контакты реле Р шунтируют сопротивление, что необходимо для того, чтобы якорь реле оставался надежно притянутым при перемежающихся замыканиях на землю. Кнопка К и сопротивление  служат для проверки действия защиты.
Действие аппарата обеспечивается не только при непосредственном замыкании на землю, но также при понижении изоляции и при прикосновении человека к частям, находящимся под напряжением.
Рассмотренный принцип действия использован в аппарате высокой чувствительности типа УАКИ (новый тип АЗЛК) с двухобмоточным реле. Реле такого типа широко применяются для защиты установок гидромеханизации, на шахтах, рудниках, в карьерах и других отраслях производства, отличающихся повышенной опасностью.
Защита в электроустановках напряжением 6000 В
Сети напряжением 6000 В, как указано выше, выполняются с изолированной нейтралью. В сетях с изолированной нейтралью ток заземленной фазы замыкается через участки пути, утечки тока и емкости, образованные между двумя другими, неповрежденными фазами и землей (см. рис. 13-21,б)1.
Ток однофазного замыкания на землю зависит от емкостного сопротивления линии Хс = 1/ωС. Чем больше емкость линии по отношению к земле, тем меньше сопротивление и тем больше, следовательно, ток замыкания на землю.
Емкость кабельных линий, как известно, значительно выше емкости воздушных. Поэтому в системах электроснабжения с развитой кабельной сетью токи однофазного замыкания на землю могут достигать достаточно высоких значений. Такие обстоятельства могут иметь место, в частности, при питании установок гидромеханизации от общих трансформаторных подстанций в крупных городах.

При однофазном замыкании на землю в сетях с изолированной нейтралью межфазное напряжение остается прежним, поэтому режим работы установок не меняется.

1 Электрические сети с изолированной нейтралью носят наименование сетей с малыми значениями тока замыкания на землю.

Однако__фазное напряжение остальных, неповрежденных фаз возрастает в √3 раз, чем увеличивается опасность пробоя их изоляции. Кроме того, в месте прохождения тока на землю в поврежденной фазе вследствие контактного перегрева возможно дальнейшее повреждение изоляции с последующим развитием аварии. Ввиду этого длительное прохождение тока замыкания на землю недопустимо и однофазное замыкание сети должно быть устранено.
В устройствах гидромеханизации приняты две системы защиты от однофазных замыканий на землю в сетях 6000 В: посредством кабельных трансформаторов тока с тороидальными сердечниками — разъемными типа ТЗР и неразъемными — ТЗ и с использованием пятистержневых трансформаторов напряжения типа НТМИ (см. § 3-6).


Рис. 13-22. Схема защиты от однофазных замыканий на землю с использованием пятистержневого трансформатора напряжения.
Защита с применением кабельных трансформаторов тока действует следующим образом (см. рис. 3-18). Стальной магнитопровод охватывает кабель (например, на выходе из приключательного пункта ЯКНО-6). При этом три жилы кабеля действуют в качестве первичной обмотки трансформатора тока. Вторичной обмоткой является катушка на тороидальном магнитопроводе; к ней подключено чувствительное реле максимального тока.
При отсутствии замыкания на землю ввиду симметрии токов в трех фазах кабеля суммарный магнитный поток в магнитопроводе трансформатора равен нулю и по вторичной обмотке трансформатора ток не проходит. Если произойдет замыкание одной фазы на землю, то ток замыкания будет проходить по поврежденной фазе в общем направлении, а по остальным — в обратном, нарушая симметрию токов, а следовательно, магнитного потока. Результирующим потоком (в данном случае не равным нулю) в обмотке трансформатора будет наведена э. д. с., вследствие чего по катушке реле будет проходить ток и реле сработает.
В случае необходимости действия защиты на отключение поврежденной линии, в оперативную цепь дополнительно вводят промежуточное реле с целью увеличения мощности контактов, замыкающих цепь катушки отключения выключателя. Иногда возникает необходимость обеспечения защиты на нескольких ступенях сети. Селективность действия такой защиты осуществляется за счет ступенчатой выдержки времени срабатывания реле. При этом в оперативные цепи защиты вводятся реле времени.
Разъемные трансформаторы обеспечивают меньшую чувствительность защиты по сравнению с неразъемными; их преимущество сводится к удобству монтажа. Современные устройства защиты от замыкания на землю обладают чувствительностью к току около 2—3 А.

Схема защиты с трансформатором напряжения, обмотки которого соединены в открытый треугольник (рис. 13-22)

В открытый треугольник трех фаз вторичных обмоток трансформатора включена катушка реле напряжения. При симметрии фазных напряжений линии напряжение между точками а и z приблизительно
равно нулю. Однофазное замыкание на землю в сети нарушает симметрию межфазных напряжений, в магнитопроводе образуется поток, обусловленный током замыкания на землю, равнонаправленный по отношению к вторичным обмоткам всех трех фаз трансформатора. При этом напряжение, возникающее между обмотками в точках а и z, достаточно для срабатывания реле.
Недостатком схемы с трансформаторами напряжения является чувствительность защиты к току однофазного замыкания на соседних линиях.
Пример 13-1. Рассчитать и согласовать уставки максимальной токовой защиты трансформатора 35/6 кВ и линий Л1 и Л2 в трехфазной сети электроснабжения, представленной на схеме рис. 13-16.
Значение напряжений, токов нагрузки, коэффициентов трансформации трансформаторов тока и токов к. э., действующих на всех ступенях системы электропередачи, указаны на схеме.
Коэффициент схемы на всех участках rех= 1.
Для защиты линии Л1 используются встроенные максимальные токовые реле типа РТВ. Зашита трансформатора 35/6 кВ и линии Л2 выполнена с помощью реле типа РТ-80. Защита линии Л3 имеет независимую характеристику времени с уставкой тока срабатывания Iс.з=200 А и времени Iс.з=4 с.
Ступень селективности принимается А/=0,8 с.
Время срабатывания защиты при к. з. на линии Л1 принимается Iс.а3—0,8 с.
Решение. Для наглядности решения производится построение диаграммы селективности защит в первичных токах, проходящих по участкам сети.
Построение характеристик времени в общей системе координат при различных значениях напряжения на отдельных участках сети возможно лишь при условии приведения значений тока к одному общему напряжению. В рассматриваемом примере значения тока пересчитываются на напряжение 6 кВ.

4 Защита от замыканий на землю

3.1. Защита от замыканий на землю в сети с заземленной нейтралью

3.1.1. Общие сведенья

Для защиты от замыканий на землю применяется защита реагирующая на ток и мощность нулевой последовательности.

Необходимость специальной защиты от замыканий на землю:

1. данный вид повреждений является преобладающим;

2. защита включаемая на ток и напряжение нулевой последовательности осуществляется более просто и имеет ряд преимуществ по сравнению с токовыми защитами, реагирующими на полные токи фаз.

Существуют следующие разновидности защиты нулевой последовательности: токовые максимальные защиты и отсечки: простые и направленные.

3.1.2. Токи и напряжения нулевой последовательности

Самостоятельная работа студентов.

3.1.3. МТЗ нулевой последовательности

3.1.3.1. Схема и принцип действия

Схема защиты представлена на рис. 40. Токовое реле КА0 включается на фильтр токов нулевой последовательности. Ток в реле: .

Рис. 40.

Рекомендуемые файлы

Защита работает только при однофазных и двухфазных замыканиях на землю. При междуфазных КЗ, при нагрузке и качаниях защита не действует, следовательно не требуется отстраивать её от токов нормального режима и перегрузок, что позволяет обеспечить высокую чувствительность.

В нулевом проводе протекает ток небаланса, обусловленный погрешностями трансформаторов тока, который может вызвать неоправданное действие защиты.

3.1.3.2. Ток небаланса

Если учесть токи намагничивания трансформаторов тока, то ток в реле:

Ток небаланса равен геометрической сумме намагничивающих токов трансформаторов тока. Она не равна нулю, т.к. токи намагничивания имеют несинусоидальную форму и различаются по величине и фазе вследствие нелинейности и не идентичности характеристик намагничивания и неравенства в величине вторичных нагрузок трансформаторов тока различных фаз.

Для ограничения тока небаланса необходимо работать в не насыщенной части характеристики намагничивания и иметь одинаковые токи намагничивания во всех фазах. Для этого:

1. трансформаторы тока должны удовлетворять условию 10% погрешности при максимальном значении тока трехфазного КЗ в начале следующего участка;

2. трансформаторы тока должны иметь совпадающие характеристики намагничивания во всех трех фазах;

3. трансформаторы тока должны иметь одинаковые нагрузки вторичных цепей во всех фазах.

Необходимо учитывать, что в переходных процессах под влиянием апериодических токов КЗ токи намагничивания и ток небаланса Iнб значительно возрастают, особенно для защит работающих без выдержки времени.

Чтобы исключить действие защиты от токов небаланса, величину тока срабатывания реле выбирают больше тока небаланса: .

3.1.3.3. Уставки защиты

Время действия защиты выбирается по ступенчатому принципу. Минимальная выдержка времени устанавливается на защите, ближайшей к сети с изолированной нейтралью. (См. рис. 41.)

,

где:     Dt – ступень селективности.

Рис. 41.

Ток срабатывания выбирается из двух условий:

1. надежное действие защиты при КЗ в конце следующего (2-го) участка  ;

2. отстройка от токов небаланса  .

Опыт эксплуатации показывает, что определяющим является второе условие, таким образом:

где:     =1,3-1,5.

Максимальный ток небаланса Iнб.макс. рассчитывается для нормального режима, или для режима КЗ, в зависимости от выдержки времени защиты.

Если t0>tм.ф. выдержка времени земляной защиты больше выдержке времени междуфазных защит установленных на следующем участке, то Iс.з. отстраивается только от тока небаланса в нормальном режиме. Поскольку междуфазные КЗ отключаются быстрее, чем может подействовать защита нулевой последовательности. Ток Iнб. в нормальном режиме обычно определяется измерением. У трансформаторов тока с вторичным номинальным током I2.ном.=5 А, Iнб. =0,01-0,2 А.

Исходя их этого ток срабатывания защиты выбирается равным Iс.з. =0,5-1 А или 10-20% от Iном.ТА.

Если t0<tм.ф. – защита отстраивается от Iнб.макс. при трехфазных КЗ в начале следующего участка. Отстройка ведется от максимального Iнб.макс. при установившемся режиме, поскольку защита действует с выдержкой времени от 0,5 с. и больше.

По данным опыта эксплуатации при правильно выбранных трансформаторах тока и их равномерной нагрузке ток срабатывания реле составляет Iс.р. =2-4 А. (вторичный ток срабатывания).

где:     kодн =0,5-1 — коэффициент однотипности;

            fi=0,1 — погрешность трансформаторов тока.

             — максимальное значение тока трехфазного КЗ при повреждении в начале следующего участка.

Чувствительность защиты

где:      — минимальный ток нулевой последовательности при однофазном или двухфазном КЗ не землю в конце второго участка.

Если в сети, где установлена защита возможна работа какой-либо линии на двух фазах (во время действия ОАПВ) ток срабатывания защиты нужно дополнительно отстроить от оков нулевой последовательности 3I0, появляющихся в указанном режиме, или принять выдержки времени защиты больше tОАПВ..

3.1.4. Токовая направленная защита нулевой последовательности

3.1.4.1. Схема и принцип действия

В сетях с заземленными нулевыми точками, расположенными с обеих сторон рассматриваемого участка сети, селективное действие МТЗНП можно обеспечить только при наличии органа направления мощности (см. рис. 42.).

Рис. 42.

Выдержки времени на защитах, действующих при одном направлении мощности, подбираются по ступенчатому принципу.

Схема защиты представлена на рис. 43. Защита состоит из токового реле КА0, реле мощности KW0, реле времени КТ. Пусковое реле и токовая обмотка реле KW0 включаются в нулевой провод трансформаторов тока, на ток 3I0, а обмотка напряжения KW0 питается напряжением 3U0 от обмотки разомкнутого треугольника трансформатора напряжения. При таком включении реле реагирует на мощность нулевой последовательности: .

где:      — угол сдвига фаз между U0 и I0.

Рис. 43.

3.1.4.2. Условия работы реле мощности

Однофазное КЗ

Режим однофазного КЗ на линии рассмотрен на рис. 44.

Выводы по рисунку:

1. В поврежденной фазе А, под действием ЕА проходит ток КЗ IA=IK. Примем rсети=0, тогда IA отстает от ЕА на 90°.

2. Токи в неповрежденных фазах IB и Ic=0.

3. Напряжение поврежденной фазы А относительно земли в точке К UAK=0.

4. Напряжения неповрежденных фаз UB=EB, UC=EC.

5. .

6. Ток I0K опережает U0K на 90°.

7. Векторная диаграмма в точке Р, удаленной от места КЗ отличается от предыдущего случая величиной UA и U0. Напряжение поврежденной фазы UAP¹0. Оно равно падению напряжения на сопротивлении x(PK) , UAP=jI0K x(PK) .

8. .

Рис. 44.

Двухфазное КЗ на землю

Режим двухфазного КЗ на линии рассмотрен на рис. 45.

Выводы по рисунку:

1. Напряжение в неповрежденной фазе UA=EA. В поврежденных фазах под действием ЕВ и ЕС протекают токи IB и IC. Каждый из этих токов состоит из двух составляющих (см. рис. 45. а)). Одна составляющая замыкается по контуру поврежденных фаз В и С и обусловлена разностью ЭДС ЕВ–ЕС, а вторая проходит по контуру: поврежденная фаза-земля, под действием ЕВ и ЕС соответственно. Результирующие токи IB и IC в отличие от токов при двухфазном КЗ без земли сдвинуты между собой на угол q меньший 180°.

2. .

3. Диаграмма для точки Р, находящейся на удалении от места КЗ отличается тем, что напряжение поврежденных фаз UBP и UCP >0. .

4. Ток I0 опережает U0K и U0P на j0K. Если не учитывать активного сопротивления, то j0K=90°.

Рис. 45.

Векторные диаграммы позволяют сделать следующие общие выводы:

1. Угол сдвига jР=j0 равен 90°. При учете активного сопротивления сети j0 возрастает до 100-120°. Следовательно для направленной защиты нулевой последовательности необходимо применять реле мощности синусного типа, имеющие максимальный момент в диапазоне значений jР =90-120°. Нашей промышленностью выпускаются реле РБМ-177 и РБМ-178  a=–20°; jм.ч.= a–90°=–20°–90°=–110° (jм.ч.=180–110+70°) – при принятом на заводе обозначении.

2. Ток 3I0 при однофазном КЗ равен фазному току КЗ IK, а при двухфазном КЗ с землей – геометрической сумме токов поврежденных фаз, т.е. току КЗ проходящему через землю.

3. Напряжение 3U0 имеет наибольшее значение (равное фазному) в месте КЗ. По мере удаления напряжение 3U0 уменьшается. Следовательно ухудшаются условия работы реле мощности. Для расширения зоны действия защиты нулевой последовательности необходимы высокочувствительные реле мощности.

4. При положительном  угол  отрицателен. Т.е. мощность S0 и мощность КЗ в поврежденной фазе SK имеют противоположные знаки.

При однофазном КЗ на линии мощность КЗ в фазе имеет положительный знак и направлена от шин к месту КЗ. Мощность же нулевой последовательности отрицательна, направлена от места КЗ к нулевой точке трансформатора. Поэтому обмотки напряжения и тока реле мощности нулевой последовательности должны включаться разноименной полярностью.

Рис. 46.

3.1.4.3. Уставки направленной защиты

Ток срабатывания пускового реле выбирается также, как и у ненаправленной защиты нулевой последовательности.

Чувствительность пусковых реле проверяется при КЗ в конце второго участка:

        

Чувствительность реле мощности проверяется дополнительно на длинных линиях при КЗ в конце зоны защиты:

        

где:   Sp.мин – мощность на зажимах реле в режиме, когда U0 и I0 минимальны.

Выдержки времени выбираются по встречно-ступенчатому принципу.

3.1.5. Отсечки нулевой последовательности

3.1.5.1. Разновидности отсечек

Для ускорения отключения КЗ на землю в сетях с глухозаземленной нейтралью применяются отсечки, реагирующие на ток нулевой последовательности.

Отсечки нулевой последовательности выполняются:

1. простыми токовыми, или направленными;

2. мгновенными, или с выдержкой времени.

3.1.5.2. Токовые ненаправленные отсечки

Применяются на линиях с односторонним питанием места КЗ токами нулевой последовательности I0, т.е. там, где заземленные нейтрали трансформаторов расположены с одной стороны линии. (См. рис. 47.а))

Рис. 47.

Мгновенные отсечки – отстраиваются от тока 3I0макс при КЗ на землю на шинах противоположной подстанции (точка К1).

Отсечки с выдержкой времени – отстраиваются по току и времени от мгновенной отсечки нулевой последовательности КА03 следующей линии. Ток 3I0 в отсечках 2 и 3 при КЗ на w2 в точке К2 одинаков. Данное условие диктуется условием селективности.

Выдержка времени: .

Зона действия отсечек может быть определена графически, как изображено на рис. 47. б).

Схемы отсечек – аналогичны схеме токовой защиты нулевой последовательности, но у мгновенной отсечки нет реле времени.

Ненаправленные отсечки применяются и в сети, имеющей заземленные нейтрали с обеих сторон защищаемой линии. (См. рис. 48.)

Рис. 48.

Ток срабатывания защиты Iс.з.А отстраивается от токов 3I0, проходящих через защиту как и при КЗ на шинах противоположной подстанции, так и при КЗ на шинах подстанции А, где установлена отсечка.

Если 3I0К2макс > 3I0К1макс, то, для повышения чувствительности допускается отстраивать защиту от тока 3I0К2ном тока КЗ нулевой последовательности не максимального, а длительного режима.

Если 3I0К2>>3I0К1, то чувствительность, как правило, оказывается недостаточной, применяют направленную отсечку.

3.1.5.3. Токовые направленные отсечки

Чаще всего в сети, имеющей заземленные нейтрали с обеих сторон защищаемой линии применяют направленные отсечки нулевой последовательности. Их схемы аналогичны токовым с добавлением органа направления мощности, блокирующего защиту при КЗ на шинах п/ст А (см. рис. 48.), когда мощность нулевой последовательности S0K2 направлена от шин подстанции (ранее показано), в этом случае отпадает необходимость отстройки защиты от тока 3I0К2.

Ток срабатывания мгновенной направленной отсечки выбирается так, чтобы она не действовала при КЗ за шинами противоположной подстанции В.

где:     kн – коэффициент надежности =1,2-1,3 для реле типа РТ-40 и 1,4-1,5 для реле РТ-80,90.

Вычисление токов срабатывания мгновенных отсечек на параллельных линиях имеет ряд особенностей. Вообще, расчет токов однофазных замыканий можно найти в соответствующей литературе: «Токовые защиты нулевой последовательности от замыканий на землю» из серии «Руководящие указания по релейной защите».

Ток срабатывания направленной отсечки с выдержкой времени

Рис. 49.

Защита отстраивается от тока I0расч при КЗ в конце зоны действия мгновенной защиты КА02, установленной на линии w2.

3.1.6. Ступенчатая защита нулевой последовательности

Наибольшее распространение в сетях с глухозаземленной нейтралью получила ступенчатая защита нулевой последовательности токовая и направленная. Наиболее полноценной является трехступенчатая защита, состоящая из мгновенной отсечки, отсечки с выдержкой времени и максимальной защиты нулевой последовательности (см. рис. 50.).

Рис. 50.

В защиту входят:

         1-ая ступень – мгновенная токовая отсечка на реле КА2.

         2-ая ступень – с выдержкой времени 0,4-0,6 с. отстраивается от мгновенной отсечки следующего участка – пусковое токовое реле КА3 и реле времени КТ5.

         3-я ступень – для резервирования защиты следующих участков, построено на токовом реле КА4 и реле времени КТ6.

Для отстройки первой ступени защиты от разрядников выбирается промежуточное реле с временем срабатывания 0,03-0,06 с.

Реле мощности KW1 – общее для всех ступеней. Накладки SX используются для выведения ступеней защиты из работы.

Конструктивное выполнение устройства

Трехступенчатая токовая направленная защиты нулевой последовательности выполнена единым комплектом КЗ 15. Данный комплект предназначен для применения в схемах РЗ на постоянном оперативном токе напряжением 110 и 220 В.

Таблица 3.

Ном. ток, А

Угол макс. чувствительности

jм.ч.,°

Минимальная мощность срабатывания при угле jм.ч. Uном и Iном ВА

1/5

+70°±5°

0,3¸0,9

3.1.7. Питание поляризующей обмотки реле мощности нулевой последовательности от трансформаторов тока

Данный способ питания поляризующей обмотки реле мощности представлен на рис.I0К1 =180° — при этом контакты реле мощности должны замыкаться.

В случае КЗ на землю вне зоны jР =0.

Для данного способа питания поляризующей обмотки применяют реле косинусного или смешанного типа. Рекомендуется использовать специальное реле РБМ-272, имеющее две токовые обмотку. jм.ч. такого реле =0.

Подобные схемы применяются в тех случаях, когда на п/ст отсутствует трансформатор напряжения или его установка нецелесообразна.

Рис. 51.

3.1.8. Оценка земляных защит

Выше рассмотренные защиты нулевой последовательности получили широкое распространение в сетях 110-500 кВ.

Достоинства:

1. простота схемы;

2. высокая надежность, подтвержденная опытом эксплуатации;

3. пусковой орган имеет высокую чувствительность, т.к. его не нужно отстраивать от токов нагрузки;

4. в благоприятных условиях работает и орган направления мощности. При близких КЗ реле мощности получает большое напряжение U0 и работает очень надежно. Угол сдвига jР между UР и IР, подводимых к KW0 всегда близок к оптимальному.

Недостатки:

1. реагирует на токи в неполнофазном режиме;

2. может ложно работать при обрыве фазы во вторичной цепи трансформатора тока.


3.2. Защита от замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью

3.2.1. Токи и напряжения при однофазном замыкании на землю

В сетях с изолированной нейтралью или с заземленной через дугогасящую катушку замыкание на землю одной фазы не вызывает короткого замыкания и не сопровождается поэтому снижением междуфазных напряжением и появлением повышенных токов в сети. (см. рис. 52.)

Рис. 52.

При металлическом замыкании на землю фазы А, её напряжение относительно земли снижается до нуля (UA=0). Напряжение неповрежденных фаз В и С относительно земли повышается до междуфазного. Напряжение нейтрали: . Междуфазные напряжения между проводами фаз остаются неизменными.

В месте повреждения К проходят токи, замыкающиеся через емкость сети. Ток IЗ зависит от напряжения сети и емкости фаз  и может быть подсчитан по формуле:

где:     L – общая протяженность одной фазы сети;

            Суд – емкость 1 км. фазы сети относительно земли.

Емкость фаз относительно земли в воздушных сетях значительно меньше, чем в кабельных. Так, например, ток замыкания на землю на каждые 100 км. сети напряжением 6 кВ примерно составляет 1,5 А для воздушных и 80 А для кабельных линий при сечении кабелей 95 мм2.

3.2.2. Основные требования к защите

Поскольку междуфазные напряжения при замыкании на землю остаются неизменными и ток замыкания на землю имеет небольшое значение, однофазные замыкания на землю в сети с изолированными нулевыми точками трансформаторов и генераторов непосредственной опасности для потребителей не представляют. Поэтому быстрого отключения, как правило, не требуется. (Если это не противоречит техники безопасности.)

Однако, повышение фазных напряжений неповрежденных фаз в 1,73 раза может вызвать перекрытие или пробой изоляции на второй фазе, что приведет к образованию двойного замыкания на землю, т.е. двухфазному КЗ.

Длительное прохождение тока однофазного замыкания на землю в месте замыкания также может привести к повреждению изоляции и возникновению междуфазного КЗ. Поэтому чрезмерно длительная работа сети с однофазным замыканием на землю недопустима, и поврежденный участок должен быть выявлен и отключен. (По правилам технической эксплуатации в течение 2-х часов.)

Исходя из вышеизложенного принято выполнять защиту от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью с действием на сигнал. Персонал переключает потребитель на другую линию и отключает поврежденную.

Однако опыт эксплуатации на многих электростанциях и подстанциях показал, что, зачастую, однофазные замыкания на землю сопровождаются значительно большими перенапряжением неповрежденных фаз чем в 1,73 раза, причем, зачастую, в совершенно удаленных от места КЗ участках сети. Перенапряжения приводят к перекрытию изоляции, особенно состаренной тяжелыми условиями эксплуатации кабельных линий систем собственных нужд КЭС. Через доли секунды однофазное замыкание переходит в двойное, или трехфазное, возникает аварийная ситуация. Защита с действием на сигнал явно в этом случае неэффективна.

Наблюдались тяжелые аварии – например на ТрГРЭС – однофазное замыкание привело к трехфазному, пришлось останавливать блок.

Из статистических данных повреждений в системе СН ТрГРЭС видно, что после внедрения земляных защит электродвигателей 6 кВ с действием на отключение, почти в 3 раза уменьшилось количество случаев перехода замыканий на землю в междуфазные КЗ.

Перенапряжения объясняются тем, что при однофазных замыканиях в сети образуются колебательные контура – емкость – индуктивность. Как следствие, возможность резонанса.

Поэтому на станциях и подстанциях, где столкнулись с этой проблемой пришлось устанавливать более совершенную защиту, действующую на отключение. Она должна быть селективной и иметь высокую чувствительность, так как токи, на которые должна реагировать защита, очень малы (5-10 А). Эти защиты дороги, но её приходится применять там, где необходимо. К сожалению, методик точного расчета, для выявления будут ли перенапряжения в проектируемой сети не разработано до сих пор. Ведутся работы в некоторых институтах. В предлагающихся программах расчета на ЭВМ сети СН КЭС представлены в трехфазном виде. Учитываются кроме активных сопротивлений индуктивности и емкости – взаимные и собственные кабельных линий. Расчет ведется по классическому методу – решение системы диф. уравнений 2-го порядка. Так как в системы СН входит много элементов, этот метод требует значительных машинных ресурсов.

3.2.3. Устройство общей неселективной сигнализации от замыкания на землю

Рис. 53.

При появлении «земли» обе схемы дают сигнал, а затем дежурный поочередным отключением присоединений определяет поврежденный элемент.

Такой примитивный способ применяется в основном на небольших подстанциях и при неразветвленной сети.

На электростанциях и подстанциях с большим количеством линий такой способ не обеспечивает достаточно быстрого отключения поврежденной линии.

3.2.4. Устройство селективной сигнализации замыканий на землю в кабельных сетях 6-10 кВ

На каждой линии устанавливается индивидуальная селективная сигнализация однофазных замыканий.

Рис. 54.

Ток срабатывания реле индивидуальной сигнализации должен удовлетворять условиям селективности и чувствительности. Сигнализация не должна работать от тока небаланса при максимальном токе нагрузке линии Iнб.макс, а также емкостного тока линии при замыкании на землю на другой линии (см. рис. 55.)

Рис. 55.

,

где:     Iс.соб. – собственный емкостной ток линии при однофазном замыкании на землю на другой линии;

            kн – коэффициент отстройки, = 4-5.

Сигнализация должна удовлетворять коэффициенту чувствительности kч = 1,25 – для кабельных линий и 1,5 – для воздушных линий.

Для повышения чувствительности используется кабельный трансформатор тока с кольцевым сердечником.

Для селективной сигнализации используются устройства УСЗ 2/2, УСЗ-3М и УСЗ-3 – в кабельных сетях 6-10 кВ. Они реагируют на содержание всех высших гармонических составляющих в токе нулевой последовательности. Высшие гармонические содержаться в токе и при нормальном режиме, и обусловлены

несинусоидальным характером кривых ЭДС генераторов и токами намагничивания силовых трансформаторов.

При возникновении однофазного замыкания на землю содержание высших гармонических в сети резко увеличивается, причем содержание высших гармонических в токе нулевой последовательности поврежденной линии во много раз больше, чем в токах нулевой последовательности неповрежденных линий. Это наблюдается как в сети с изолированной, так и в сети с заземленной через дугогасящий реактор нейтралью.

Рассмотрим принципиальную схему устройства сигнализации УСЗ-2/2.

Рис. 56

Устройство содержит согласующий трансформатор Т, измерительную, логическую и исполнительную части. Для защиты устройства от пиковых напряжений при двойных замыканиях на землю установлен разрядник FV.

Согласующий трансформатор Т — служит для согласования работы устройства с различными типами трансформаторов тока нулевой последовательности.

Измерительная часть – определяет наличие высших гармоник в установившемся токе нулевой последовательности. Она состоит из фильтра LC1 настроенного на резонансную частоту 50 Гц, конденсатора С3, резисторов R1, R12-R14 и выпрямителя VC. Конденсатор отфильтровывает высшие гармонические составляющие частотой 2 кГц и выше. Таким образом, выпрямленное напряжение на выходе измерительной части оказывается пропорциональным содержащимся в токе нулевой последовательности всем высшим гармоническим частотой более 50 Гц, но менее 2 кГц. Это напряжение подается на вход логической части (базу VT1). Резисторы R1, R12-R14 служат для дискретного регулирования тока срабатывания – 25-250 А.

Логическая часть схемы предназначена для определения наличия повреждения на данном присоединении. Она пропускает или не пропускает в исполнительное устройство сигнал от ИО в зависимости от его величины, длительности и характера.

Работа схемы

При поданном напряжении питания и отсутствии сигнала VT1 открыт, благодаря наличию напряжения смещения на его базе. На базу VT2 подается потенциал, обусловленный падением напряжения перехода эмиттер-коллектор VT1, превышающий потенциал эмиттера VT2. Последний остается закрытым и через реле К протекает ток покоя IK0 VT2 реле К не работает.

При появлении сигнала от ИО VT1 закрывается. После закрытия VT1 VT2 остается закрытым в течение времени, определяемого временем заряда С2 до напряжения, равного падению напряжения на резисторе R4. Затем VT2 начинает открываться. Время задержки, определяемое постоянной времени контура R3- С2 составляет примерно 50 мс, что достаточно для правильного поведения устройства при переходных процессах и перемежающейся[1] дуге. При открытии транзистора VT2 срабатывает выходное реле К, которое своим размыкающим контактом обеспечивает зажигание тиратрона VL. Замыкающий контакт реле К может использоваться в цепях внешней сигнализации.

После устранения повреждения на рассматриваемом присоединении VT1 открывается, VT2 закрывается и реле К возвращается в исходное состояние. Тиратрон VL горит до момента квитирования его кнопкой SB.

3.2.5. Токовые защиты, реагирующие на емкостной ток сети и на искусственно созданные токи нулевой последовательности

3.2.5.1. Принципы выполнения

В качестве селективных защит от замыканий на землю, отключающих поврежденный участок, применяются токовые и направленные защиты, реагирующие на ток и мощность нулевой последовательности.

Для обеспечения селективной работы защиты используется различие в величине и направлении токов, появляющихся при замыкании на землю на поврежденном и неповрежденных присоединениях (см. рис. 55.). Реагируя на это различие, защита должна действовать только на поврежденном присоединении и не работать на неповрежденных присоединениях.

Однако токи, возникающие при замыканиях на землю на поврежденных и неповрежденных элементах, особенно в компенсированной сети обладают недостаточно четкими и устойчивыми различиями, в связи с чем создание селективной защиты – сложная задача.

В некомпенсированных сетях наиболее часто применяют токовые защиты, реагирующие на емкостной ток сети I. Но это оказывается возможным только при большом числе присоединений, когда суммарный емкостной ток сети на много больше превосходит емкостной ток каждого присоединения (см рис. 55.).

В компенсированных сетях емкостной ток основной частоты 50 Гц компенсируется током дугогасящей катушки. В связи с этим для действия защиты в компенсированной сети приходится создавать ток искусственным путем или использовать остаточные некомпенсированные токи или применять защиты, реагирующие на токи и напряжения возникающие в переходном режиме в первый момент повреждения.

3.2.5.2. Способы получения искусственного тока

1. Включение активного сопротивления параллельно дугогасящей катушке.

Если ток I0L = I0C (см рис. 57.), то IЗ = 0 – сеть работает в режиме с полной компенсацией.

Рис. 57.

При наличии активного сопротивления: , даже, если 3I0L – 3I0C =0, то IЗ ¹ 0.

Активный ток, проходит по поврежденной линии к месту замыкания и используется для действия защиты.

Данный способ требует высоковольтного сопротивления и вспомогательной аппаратуры (для его последующего отключения), появление активного тока в месте замыкания на землю ухудшает условия гашения дуги и способствует развитию повреждения. В нашей стране этот способ не нашел широкого применения.

2. Работа в режиме с постоянной перекомпенсацией.

В этом случае ток ДГК I0L > I0C. Избыточный ток 3I0L – 3I0C имеет индуктивный характер и используется для действия защиты.

Для сети 6-10 кВ избыточный ток не должен превышать 25-15 А – ограничение по условию гашения дуги и предупреждения развития повреждения.

Расстройка компенсации, хотя бы в ограниченных пределах, ухудшает условия работы сети и поэтому не является желательным способом.

3. Наложение на ток повреждения тока непромышленной частоты.

Ток частотой 100 или 25 Гц, подаваемый от специального источника в цепь ДГК используется для реагирования защиты.

Частота 100 или 26 Гц выбрана на основе имеющихся данных о том, что эти гармоники в естественном емкостном токе отсутствуют. На этом основана селективность защиты, исключающая работу защит всех присоединений кроме поврежденного. Защита обладает высокой чувствительностью, для её действия достаточен ток 3-5 А. Такой ток не ухудшает условий компенсации.

Последний способ рекомендован к применению.

3.2.5.3. Токовая защита, реагирующая на полный ток нулевой последовательности

Защита предназначена для радиальных сетей. В некомпенсированной сети она реагирует на естественный емкостной ток, а в компенсированной, действует от остаточного тока перекомпенсации.

Для обеспечения необходимой чувствительности при малых значениях тока повреждения используются полупроводниковые реле тока нулевой последовательности РТ№-50 и РТЗ-51.

Также, для обеспечения чувствительности используются специальные трансформаторы тока нулевой последовательности особой конструкции. Схемы токовых цепей защиты представлены на рис. 58.

Рис. 58.

В трехтрансформатороном фильтре ток 3I0 получается суммированием вторичных токов трех фаз: 3I0 = Ia+Ib+Ic.

В однотрансформатороном фильтре, выполняемом с помощью трансформатора нулевой последовательности, ток 3I0 получается магнитным суммированием первичных токов трех фаз: 3I0 = IA+IB+IC.

Указанное принципиальное различие в способе суммирования порождает существенные различия в чувствительности защит с фильтрами тока нулевой последовательности первого и второго типа.

Недостатки защиты с трехтрансформаторным фильтром, снижающие её чувствительность:

1. Коэффициент трансформации трансформатора тока, выбираемый по нагрузке линии, получается большим, вследствие чего вторичные токи при замыкании на землю имеют весьма малую величину. Для примера: nТ=800/5 Iз=20 А I2=0,124 А.

2. Токовые реле, реагирующие на столь малые токи, имеют большое число витков и значительное сопротивление (30-40 Ом). Такое сопротивление соизмеримо с сопротивлением намагничивания трансформатора тока zнам. Вследствие этого значительная часть тока повреждения отсасывается в трансформаторы тока неповрежденных фаз и теряется на намагничивание трансформатора тока поврежденной фазы, при этом в реле попадает лишь 50-60% вторичного тока замыкания на землю.

3. Токовое реле не должны действовать от токов небаланса, возникающих при нагрузке и междуфазных КЗ. Iс.з.>Iнб. В трехтрансформатороном фильтре ток небаланса равен сумме намагничивающих токов трансформаторов тока, образующих фильтр, и имеет величину, соизмеримую с величиной вторичного тока напряжения.

Защита с трансформаторами тока нулевой последовательности (ТНП) получается значительно чувствительнее. Главное преимущество ТНП: значительно меньший небаланс и возможность подбора числа витков вторичной обмотки из условия наибольшей чувствительности защиты без каких-либо ограничений по нагрузке.

ТНП позволяет обеспечить действие защиты при первичных токах 3-5 А, а при сочетании ТНП с полупроводниковыми высокочувствительными реле – 1-2 А.

Схема защиты с ТНП основная для сети с малым током замыкания на землю.

Схема с трехтрансформаторным фильтром применяется в воздушных сетях 35 кВ, для которых ТНП ещё не получили распространения.

Опыт эксплуатации показал, что токовое реле КА0 может неправильно работать на неповрежденных линиях в первый момент повреждения под влиянием бросков токов, появляющихся в неустановившимся режиме. Исключить ложную работу реле можно тремя способами:

1. загрублением защиты по току срабатывания;

2. введением выдержки времени;

3. применением фильтра, не пропускающего в реле тки высших частот, составляющих значительную долю в токе неустановившегося режима.

Обычно применяют 2 и 3 способ, который позволяет реагировать на кратковременные замыкания на землю.

3.2.5.4. Принцип работы и устройство трансформатора нулевой последовательности

Если Фрез¹0, то во вторичной обмотке появляется ЭДС Е2, обуславливающая ток в реле.

Фрез=k3I0 – пропорционален составляющей тока нулевой последовательности. Ток в реле появляется только при замыканиях на землю. В режиме перегрузки, трехфазного и двухфазного КЗ (без земли) сумма токов фаз равна нулю и ток в реле отсутствует.

Для получения максимальной чувствительности защиты, сопротивление обмотки реле должно равняться сопротивлению ТНП.

Для защиты линий ТНП выполняется пока только кабельного типа. При необходимости осуществления защиты воздушных линий, делается кабельная вставка, на которой устанавливается ТНП.

Через оболочку кабелей (стальная броня, свинец) могут проходить токи Iбр замыкающиеся через землю. (Появляются при близких сварочных работах, близких замыканиях на землю.) Чтобы защита не действовала ложно на участке близ ТНП броня изолируется. Заземляющий провод присоединяется к воронке кабеля и пропускается через окно ТНП. Магнитные потоки в магнитопроводе ТНП от токов в броне и проводе взаимно уничтожаются.

3.2.5.5. Реле тока нулевой последовательности РТЗ-51

Рис. 61.

Реле имеет шесть диапазонов срабатывания по току от 0,02 до 0,12 А. Коэффициент возврата реле не менее 0,93. Питание цепей оперативного тока осуществляется переменным напряжением 100 В (зажимы 8-10) или постоянного напряжения 110 и 220 В (зажимы 6-10 и 12-10). Потребляемая мощность питания на постоянном оперативном токе 10 Вт, на переменном 5 ВА.

Схема реле состоит из входного трансформатора ТА1, преобразующей части, сравнивающей части и исполнительного органа. Трансформатор тока ТА1 нагружен на резисторы R2-R7, которые служат для дискретной регулировки тока срабатывания. Диоды VD1-VD4 ограничивают уровень входного сигнала.

Преобразующая часть представляет собой настроенный на номинальную частоту сети 50 Гц активный фильтр, выполненный на операционном усилителе А1.

Сравнивающая часть состоит из порогового элемента, выполненного на ОУ А2, времяизмерительной цепи VD5, R15, R16, C8 и триггера Шмидта, построенного на ОУ А3.

При поданном на реле напряжении питания, когда воздействующая величина превышает порог срабатывания элемента А2, конденсатор C8 заряжается или разряжается в зависимости от полярности выходного сигнала элемента А2. Постоянные времени заряда и разряда выбираются такими, чтобы схема срабатывала при определенном значении входного сигнала. Если соотношение интервалов времени, в течение которых входная воздействующая величина больше или меньше установленного порога, превышает заданное значение, конденсатор C8 заряжается до уровня, достаточного для срабатывания триггера. При этом открывается транзистор VT1 и срабатывает выходное реле KL1.

Для питания ОУ в схеме реле применен параметрический стабилизатор, состоящий из резистора К26 и стабилитронов VD11, VD12. Параметрический стабилизатор обеспечивает питание операционных усилителей напряжением ±15 В.

3.2.5.6. Ток срабатывания токовой защиты

Для обеспечения селективного действия защиты на линии w1 необходимо отстроить её ток срабатывания от емкостного тока, проходящего по защищаемой линии w1 при замыкании на землю на других присоединениях.

Рис. 62.

Если емкость фазы защищаемой линии Cw, то емкостной ток в защите при внешнем замыкании:

.

При перемежающейся дуге в месте повреждения возможны броски емкостного тока в 4-5 раз превышающие его установившееся значение. Исходя их этого, первичный ток срабатывания защиты принимают равным:

,

где:     kб – коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока –4-5. При наличии выдержки времени kб » 2-3;

            kн – коэффициент надежности –1,1-1,2.

Выбранный таким образом ток срабатывания всегда надежно отстроен и от токов небаланса, возникающих в ТНП не только при нагрузке, но и при междуфазных КЗ.

3.2.5.7. Чувствительность защиты

Чувствительность защиты при замыканиях на землю на защищаемой линии проверяется по отношению токов, протекающих через ТНП поврежденной линии, к току срабатывания защиты:

(для кабельных ¸ для воздушных линий).

Вследствие сложности вычисления вторичного тока ТНП по первичному, реле регулируются на заданный ток срабатывания подачей тока в первичную цепь.

3.2.5.8. Оценка токовой защиты

Чувствительность токовой защиты ограничивается необходимостью её отстройки от бросков емкостного тока при замыканиях на землю на других линиях.

В результате этого недостаточная чувствительность токовых защит, реагирующих на емкостной ток сети, особенно проявляется на подстанциях с малым числом линий, а также в компенсированных сетях с малым остаточным током.

3.2.6. Направленная защита, реагирующая на емкостной ток сети и на искусственно созданные токи нулевой последовательности

3.2.6.1. Необходимость направленной защиты

В радиальных сетях, когда собственные емкостные токи отдельных присоединений велики и соизмеримы с полным емкостным током сети, токовая защита неприменима. В таком случае используется направленная защита, которую не требуется отстраивать от собственных емкостных токов защищаемой линии.

3.2.6.2. Принцип выполнения

Направленная защита состоит из одного реле мощности, которое включается на ток и напряжение нулевой последовательности.

Рис. 63

В некомпенсированной сети защита реагирует на мощность нулевой последовательности, создаваемую емкостным током линии.

Направление тока, а следовательно и мощности на поврежденной и неповрежденных линиях противоположны.

Учитывая, что емкостной ток I0 сдвинут относительно напряжения на 90°, применяют реле мощности синусного типа, реагирующее на мощность:

В сети, работающей с перекомпенсацией емкостного тока, направленная защита неприменима, так как реактивный ток, протекающий в поврежденной линии, и емкостной ток в неповрежденной имеют одинаковое направление.

Реле мощности могут использоваться лишь в тех случаях, когда для действия защиты создается активный ток искусственным путем. В этом случае должны применяться реле мощности косинусного типа. Возможно также использовать активную составляющую тока замыкания на землю, которая обуславливается активным сопротивлением дугогосящей катушки и сопротивлением, определяющим активные потери в сети. Эта составляющая достигает 5% тока катушки. Активный ток катушки замыкается только по поврежденному присоединению, на него и должна реагировать защита.

3.2.6.3. Параметры срабатывания направленной защиты

Для обеспечения селективности реле мощности направленной защиты должны отстраиваться от тока и напряжения небаланса, обусловленного нагрузкой, протекающей по данной линии.

3.2.6.4. Направленная защита нулевой последовательности типа ЗЗП-1

Чебоксарский электроаппаратный завод выпускает направленную защиту нулевой последовательности от замыканий на землю типа ЗЗП-1 на полупроводниковой элементной базе.

Параметры реле: Напряжение сети 2-10 кВ; ток замыкания на землю от 0,2 до 20 А. Защита имеет малую потребляемую мощность и реагирует на ток замыкания составляющий от 0,07 до 2 А. Принципиальная схема защиты представлена на рис. 64. а).

Рис. 64.

Защита состоит из вторичного измерительного преобразователя тока нулевой последовательности в виде промежуточного трансформатора TLA, нагруженного конденсатором С6 (согласующие устройство), двухкаскадного избирательного усилителя переменного тока на транзисторах VT1 и VT2, схемы сравнения фаз на транзисторах VT3 и VT4 двух электрических величин, пропорциональных току 3I0 и напряжению 3U0

нулевой последовательности, и реагирующего элемента ЕА.

Согласующее устройство преобразует ток 3I0 в напряжение (на конденсаторе С6), сдвинутое по фазе на угол p/2 относительно тока нулевой последовательности. Позволяет изменять ток срабатывания защиты (изменением числа витков обмотки трансформатора) и обеспечивает термическую стойкость защиты при двойных замыканиях на землю (разрядник VF).

Двухкаскадный усилитель переменного тока выделяет и усиливает составляющую промышленной частоты выходного напряжения согласующего устройства. Для этой цели на выходе усилителя включен резонансный контур С2–TL, с частотой f0=50 Гц.

Схема сравнения осуществляет сравнение фаз двух синусоидальных величин: напряжения Uб вторичной обмотки трансформатора TL, пропорционального току нулевой последовательности 3I0 и смещенного по фазе относительно него на угол p/2 и напряжения UК автотрансформатора TLV, пропорционального напряжению нулевой последовательности 3U0. Сравнивается время совпадения tC их мгновенных значений по знаку с установленным временем tУ. Реагирующий элемент ЕА срабатывает при tC³ tУ.

Реагирующий элемент ЕА — поляризованное реле.

Рассмотрим работу реле

Рекомендуем посмотреть лекцию «Нехимические формы психических зависимостей».

1. При замыкании на защищаемой линии (векторная диаграмма рис. 64. б)) сравниваемые напряжения Uб и UК совпадают по фазе.

2. Ситуация на неповрежденной линии (векторная диаграмма рис. 64. в)). Ток 3I направлен к шинам, а сравниваемые защитой напряжения смещены по фазе на угол p.

Из этого следует, что защита срабатывает, имея максимальную чувствительность, если угол сдвига j между Uб и UК равен нулю и не действует при j=p.

Зона срабатывания — – p/2 £ j £ p/2.



[1] чередующейся

Чувствительная защита от замыканий на землю на ТТНП с герконом Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) 2013

УДК 621.316.925.1 К. И. НИКИТИН

А. Н. НОВОЖИЛОВ Д. А. КУДАБАЕВ Т. А. НОВОЖИЛОВ О. А. СИДОРОВ

Омский государственный технический университет

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова, Республика Казахстан

Омский государственный университет путей сообщения

ЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ НА ТТНП С ГЕРКОНОМ_______________________________________

В данной статье описываются создание защиты от однофазного замыкания на землю в кабельных сетях с изолированной нейтралью и способ удешевления данной защиты. В них используют трансформаторы тока нулевой последовательности типа ТЗЛ или ТЗРЛ и чувствительный реагирующий орган. Как правило, это специальное и довольно дорогое реле. Снижение стоимости защиты от однофазного замыкания на землю осуществить можно, если в защите реле заменить магнитным выключателем. Ключевые слова: защита от замыканий на землю, геркон, трансформатор нулевой последовательности, постоянный магнит.

Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках выполнения соглашения № 14S37.21.0332 от 27 июля 2012 г.

Обычно в качестве защиты от однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) в кабельных сетях с изолированной нейтралью используют трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТНП) типа ТЗЛ или ТЗРЛ и чувствительный реагирующий орган. Как правило, это специальное и довольно дорогое реле. Снизить цену защиты от ОЗЗ можно, если ТТНП с таким реле заменить на ТТНП с герконом [1, 2].

Конструкция ТТНП с герконом [2] приведена на рис. 1. Ее основой является кольцеобразный ферромагнитный магнитопровод 1 с поперечным воздушным зазором 2, перпендикулярным ему тангенциальным сквозным отверстием 3 и радиальным несквозным отверстием 4, ось 5 вращения которого проходит вдоль середины поперечного зазора. В тангенциальном отверстии закрепляют геркон 6 так, чтобы воздушный зазор его контактов совпадал с серединой поперечного зазора 2. В радиальном отверстии на винте 7 устанавливается постоянный магнит 8, который можно поворачивать на угол у вокруг оси 5 на винте 7 и перемещать вдоль нее. Шкала 9 с делениями прикрепляется к стойке 10, а стрелка 11 — к винту 7. Эти элементы конструкции служат для оценки угла у поворота постоянного магнита 5 по отношению к продольной оси геркона 6. Контакты геркона 4 подключают к цепи отключения выключателя.

В кабельной сети с изолированной нейтралью всегда [3]

Гд + & в+ & с=&к,

где Гд, Гв и & с — токи в проводниках фаз кабеля; Гк — ток ОЗЗ.іпіМ + Н .сову,

г к м тк тк 1 ‘

(1)

где Н

т

амплитудное значение напряженности

магнитного поля в воздушном зазоре геркона от

тока I; Н — напряженность магнитного поля

к тм ґ

постоянного магнита на его продольной оси.

Известно, что напряженность магнитного поля срабатывания Нср и возврата Нвоз герконов даже в одной выпускаемой партии колеблется в довольно широких пределах. При реализации устройства защиты эти параметры контролируются по токам I и I в катушке геркона с числом витков w , диа-

ср воз •’ 1 кг’ ^

метром <Зкг и длиной Икг в момент замыкания и размыкания контактов геркона.

и г1 = г2 = , то напряженность

магнитного поля срабатывания и возврата геркона Н »1 ■от Л\ и Н »1 w /г1. (3)

ср ср кг 1 воз воз кг 1 % 1

При этом коэффициент возврата геркона к =Н / Н =1 /I .

воз воз / ср воз ср

Для определения параметров герконов защиты использовалась катушка, у которой wкг=66 вит, И =0,062 м и <3 =0,01 м. В процессе экспериментов

кг кг

выяснилось, что контакты используемого в защите геркона КЭМ-5 замыкались и размыкались при токах 2,7 А и 1,76 А. Что соответствует напряженности магнитного поля 2838 А/м и 1847 А/м. Распределение напряженности магнитного поля катушки вдоль магнитной системы в момент замыкания этого геркона приведено на рис. 3. При этом коэффициент возврата к =0,65.

воз

Для КЭМ-2 при той же катушке и токе I кг= 1,289 А напряженность магнитного поля срабатывания составила Нс =1355 А/м при коэффициенте возврата к =0,54.СР

воз

В соответствии с законом полного тока по [7, 8] для кольцеобразного ферромагнитного сердечника с воздушным зазором величиной 8 напряженность Нк5 магнитного поля в этом зазоре от тока 1к определяется из уравнения

1к = Н88 + Н 1, (4)

к к8 ср с1 х 1

где 1 =2пЯ —8; Н — напряженность магнитного

П с ср ‘ ср 1

поля в магнитопроводе; Я — радиус среднего листа кольцеобразного сердечника. В результате

Ik=Нks(8+1c/mc),

где тс — магнитная проницаемость стали.

Так как для изготовления сердечников трансформаторов тока идет трансформаторная сталь с высоким значением тс, то вторым слагаемым в (4) можно пренебречь. Поэтому при наличие поперечного воздушного зазора

Ік = Нк 88 или Нк§ = V8.

(5)

Однако воздушный зазор в сердечнике защиты от ОЗК не является равномерным из-за наличия радиального несквозного отверстия и постоянного магнита в нем. Рассчитать эквивалентную величину такого воздушного зазора достаточно сложно. Проще его определить экспериментально. Для этого постоянный магнит устанавливается на угол у = 90° и в проводнике, имитирующем ток ОЗЗ, определяется ток 1к , при котором контакты геркона замкнутся. Тогда по (5)

8 =Ік /Н , а Н = I /8 .

экв к,ср ср’ тк ср экв

(6)

Экспе иментальная п ове ка уст ойства защиты на гер коне КЭМ-2 и КЭМ-5 пр и у = 90° показала, что их ток I составляет 23,4А и 49А. Следовательно, эквивалентный зазор кольцеобразного сердечника защиты будет равен 8экв = 0,01727 м.

Напряженность Н магнитного поля постоянного

1 тм

магнита для разработанного устройства подбирается и устанавливается опытным путем. Она должна быть такой, чтобы в устройстве защиты срабатывание геркона происходило только при у = 0° и Iк = 0 А. Так как параметры используемых герконов различны, то этого можно добиться увеличением расстояния между герконом и постоянным магнитом с помощью регулировочных прокладок.

Чувствительность устройства защиты от ОЗЗ определяется величиной тока I к, который приведет к срабатыванию защиты. Ее при фиксированном

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (15 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) 2013

Рис. 4. Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре геркона

Рис. 5. Осциллограммы режимов работы защиты при ОЗК и КЗ

положении постоянного магнита, находят по графикам на рис. 4. Эти графики строят следующим образом. По условиям подбора элементов устройства защиты при у = 0° и ток I к должен равняться нулю. Эта точка на графиках обозначена А. При у = 90° ток определенный экспериментально 1к для герконов КЭМ-2 и КЭМ-5 составляет 23,4 А и 49 А. Эта точка на графиках обозначена В. Так как по (1) принято, что, Н =Н ‘cosy, то теоретическая зависимость

‘ к тм * ‘ г

I =f(y) должна соответствовать утолщенной линии на этих рисунках. Точками на них показаны результаты эксперимента. Как считают авторы расхождение между экспериментальными и полученными расчетным путем значениями тока 1к вызвано в основном изменением эквивалентного зазора кольцеобразного сердечника защиты при повороте магнита. Его можно значительно уменьшить за счет использования постоянного магнита круглой формы.

Предлагаемое устройство защиты способно обеспечить достаточно высокую чувствительность к ОЗЗ. Так, по рис. 4 а при установке уср, равного примерно 9° на ТТНП с герконом КЭМ-2 ток срабатывания защиты 1кср составит около одного ампера.

Такая конструкция ТТНП с герконом позволяет для практически любого заданного значения тока ОЗЗ отстроить защиту так, чтобы контакты геркона после ОЗЗ могли вернуться в исходное положение или остались замкнутыми. В последнем случае не требуется дополнительных устройств в виде расширителя импульсов, а возврат контактов геркона в исходное положение осуществляется поворотом магнита в сторону увеличения угла у.

Действительно, если при настройке устройства установить

Н >Н ,

воз м

то контакты геркона вернутся в исходное положение после отключения ОЗЗ. Однако для обеспечения надежной его работы потребуется расширитель импульсов. Что, несомненно, приведет к удорожанию конструкции защиты.

Если же при настройке устройства выставить

Н <Н <Н ,

воз м ср

то контакты геркона после отключения ОЗЗ останутся замкнутыми. в цепи контактов геркона и тока !С фазы С асинхронного двигателя в сети с изолированной нейтралью и током ОЗЗ !к= 1,6 А. Из рис. 5а видно, что при пуске, нагрузке и ОЗЗ путем замыкания вывода обмотки фазы С статора асинхронного двигателя АО-31-4 устройство защиты работает правильно. На рис. 5б показаны режимы пуска, нагрузки АО-31-4 и междуфазного замыкания на его выводах через ограничительное сопротивление. Устройство защиты также работает верно.

Заключение. Как показал опыт эксплуатации устройства защиты на ТТНП с герконом в лабораторных условиях, основным недостатком этого устройства является сложность выставления порога срабатывания при малых углах у. Это вызвано неточностью изготовления отверстий в слоеном магнито-проводе и, как следствие, возникновением люфта в механизме креплении и поворота постоянного магнита. При этом устройство надежно срабатывало при

токах ОЗЗ порядка 0,5 — 0,7 А. Изготовление ТТНП с герконом на производстве и замена в нем постоянного магнита прямоугольной формы на круглую, несомненно, приведет к улучшению характеристик этого устройства.

Библиографический список

1. Инновац. пат. 25699 Республика Казахстан, Н02Н 7/06; 7/08. Устройство защиты электроустановки от однофазного замыкания / Новожилов А. Н., Кудабаев Д. А., Колесников Е. Н., Черных В. А. ; заявитель и патентообладатель Павлодар. гос. ун-т им. С. Торайгырова ; опубл. 16.04.2012, Бюл. № 12.

2. Инновац. пат. 25897 Республика Казахстан, Н02Н 7/06; 7/08. Устройство защиты электроустановки от однофазного замыкания / Новожилов А Н., Колесников Е. Н., Кудабаев Д. А. ; заявитель и патентообладатель Павлодар. гос. ун-т им. С. То-райгырова ; опубл. 16.07.2012, Бюл. № 7.

3. Моделирования токов замыкания на землю обмотки статора асинхронного двигателя в сети с изолированной нейтралью / А Н. Новожилов [и др.] // Электротехника. — 2013. — № 1. — С. 84-87.

4. Новожилов, А. Н. Применение герконов для защиты асинхронных двигателей от витковых замыканий / А. Н. Новожилов // Электричество. — 1990. — № 2. — С. 50-55.

5. Способ защиты обмотки ротора синхронного генератора от витковых замыканий на двух индукционных преобразователях / А Н. Новожилов [и др.] // Электричество. — 2010. — № 8. — С. 65 — 67.

6. Фильтр тока обратной последовательности на герконе для электроустановок с горизонтальным расположением токо-проводов / В. Н. Горюнов [ и др.] // Омский научный вестник. — 2012. — № 1 (107). — С. 202 — 204.

7. Бессонов, Л. А Теоретические основы электротехники / Л. А. Бессонов. — М. : Высшая школа, 1967. — 77S с.

8. Андреев, Ю. А. Преобразователи тока для измерений без разрыва цепи / Ю. А. Андреев, Г. В. Абрамзон. — Л. : Энергия, 1979. — 143 с.

НИКИТИН Константин Иванович, кандидат технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Омского государственного технического университета (ОмГТУ).

НОВОЖИЛОВ Александр Николаевич, доктор технических наук, профессор (Казахстан), профессор кафедры «Автоматизация и управление» Павлодарского государственного университета им. С. Торайгырова (ПГУ).

КУДАБАЕВ Даурен Амантаевич, докторант РИЭ «Автоматизация и управление» ПГУ.

НОВОЖИЛОВ Тимофей Александрович, младший научный сотрудник научно-исследовательской части, инженер кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» ОмГТУ.

СИДОРОВ Олег Алексеевич, доктор технических наук, профессор (Россия), академик Петровской академии наук и искусств, член-корреспондент Российской академии электротехнических наук, заведующий кафедрой «Электроснабжение железнодорожного транспорта» Омского государственного университета путей сообщения.

Адрес для переписки: [email protected]

Статья поступила в редакцию 05.03.2013 г.

© К. И. Никитин, А Н. Новожилов, Д. А Кудабаев,

Т. А. Новожилов, О. А Сидоров

Информация

Конкурс грантов на поездки в 2013-2014 г.

Civilian Research and Development Foundation (CRDF Global) объявляет конкурс грантов на поездки для грантополучателей CRDF Global

Цели конкурса:

— развитие устойчивых совместных научных связей между российскими и американскими учеными;

— обеспечение российским и американским ученым возможности продолжить работу по проекту;

— поддержка деятельности по распространению результатов проекта.

Данный конкурс финансируется за счет средств, предоставленных Государственным департаментом США. В конкурсе могут принимать участие российские и американские ученые из числа грантополучателей CRDF Global. Гранты размером до $1G GGG USD каждый будут присуждены на поездки, имеющие непосредственное отношение к деятельности по проекту или распространению его результатов.

Окончание приема заявок на конкурс: 3G апреля 2G14 г. GG:GG (североамериканское восточное летнее время (EDT)).

Заявки принимаются на постоянной основе поквартально.

Сроки окончания приема заявок по кварталам:

К1: 1S июля 2G13 г.

К2: 1S октября 2G13 г.

К3: 31 января 2G14 г.

К4: 3G апреля 2G14 г.

Результаты конкурса также будут объявляться по кварталам:

К1: 12 августа 2G13 г.

К2: 11 ноября 2G13 г.

К3: 3 марта 2G14 г.

К4: 3G мая 2G14 г.

Более подробная информация, объявление о конкурсе и документы размещены на сайте CRDF Global.

Источник: http://www.rsci.ru/grants/grant_news/284/234457.php (дата обращения: 11.G6.2G13)

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 2 (120) 2013 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА

Защита от замыкания на землю (G) в автоматических выключателях

В автоматических выключателях помимо функций защиты от перегрузки (L), короткого замыкания (S), токовой отсечки (I) и защиты нейтрального проводника (N) может применяться защита от замыкания на землю.

Защита от замыкания на землю в автоматических выключателях

Идентификационная буква для защиты от замыкания на землю — «G» (от слова “ground”- земля).

Защита от замыкания на землю обнаруживает остаточные токи между фазами и заземленными токопроводящими частями. Функция защиты от замыкания на землю срабатывает, если ток замыкания на землю превышает установленный ток отключения Ig для установленного периода задержки tg.

В электронных расцепителях Siemens ETU560 LSIG, ETU860 LSIG выдержка времени защиты от замыкания на землю может быть реализована как независимая от тока, так и зависимая (функция I2t).

Принцип работы защиты

Для четырехполюсных автоматических выключателей и трехполюсных автоматических выключателей с дополнительным трансформатором тока в цепи N-проводника защита от замыкания на землю (G) рассчитывает векторную сумму токов трех фаз и нейтрального проводника. В замкнутой схеме данная сумма, называемая током утечки, равна нулю.

Id =IL1 + IL2 + IL3 + IN = 0.

При замыкании фазы на землю часть тока, в зависимости от пути его возврата к источнику питания, не замыкается через нулевой проводник, и сумма фазных и нулевого тока не равна нулю.

Id =IL1 + IL2 + IL3 + IN ≠ 0              

КЗ на землю в системе TN-S четырехполюсный автомат

Для трехполюсных автоматических выключателей, когда отсутствует необходимость в N-проводнике (например, для симметричной трехфазной нагрузки, такой как трехфазные двигатели) защита от замыкания на землю (G) рассчитывает векторную сумму токов трех фаз. При отсутствии замыкания на землю сумма токов трех фаз в такой системе равна нулю

Id =IL1 + IL2 + IL3 = 0.

При замыкании фазы на землю часть тока, в зависимости от пути тока, замыкается через землю или PE-проводник, в результате чего сумма фазных токов не равна нулю.

Id =IL1 + IL2 + IL3 ≠ 0

КЗ на землю в системе TN-S трехполюсный автомат

Если среднеквадратичное значение векторной суммы токов превышает установленное значение отключения Ig за время установленной задержки tg, защита срабатывает.

Id ≥ Ig.

Применение защиты

Автоматические выключатели, оснащенные расцепителями с функцией защиты от замыкания на землю (G), обычно используются в распределительных подстанциях СН/НН для защиты трансформаторов и распределительных линий.

Функция G эффективно применяется в электрических установках с системами заземления ТТ и TN-S, а также в системах TN-C-S, где она ограничивается той секцией установки, которая имеет собственный нейтральный провод (N), ответвленный от проводника PE и проложенный отдельным проводом.

Система заземления ТТ Система заземления TN-S Система заземления TN-C-S

В системах TN-C функция защиты G не применяется, поскольку у них единственный проводник используется одновременно в качестве нейтрального и защитного проводника. Таким образом, при возникновении замыкания на землю сумма токов, которую определит электронный расцепитель автоматического выключателя, будет равна нулю (при условии, что отсутствует ответвление тока замыкания на землю помимо PEN-проводника).

Также согласно ПУЭ в цепи защитных проводников запрещено включать коммутационные устройства.

Система заземления TN-C

В системе IT функция защиты от замыкания на землю (G) не используется.

Объясняется это просто. В системе заземления IT отсутствует прямое соединение нейтрали трансформатора с землей.

Система заземления IT

При однофазном замыкании на землю в такой системе значения тока замыкания на землю мало (от нескольких микроампер до 2 А, в зависимости от размера электроустановки) и определяется емкостью фаз относительно земли и активным сопротивлением изоляции.

КЗ на землю в системе IT

Уставка срабатывания защиты от замыкания на землю (G) оказывается значительно выше тока замыкания на землю, то есть защита попросту не сработает.

Автор статьи, инженер-проектировщик систем релейной защиты станций и подстанций

40. Защиты от замыкания на землю, реагирующие на токи и напряжения нулевой последовательности установившегося режима.

Устройство общей неселективной сигнализации от замыкания на землю. Замыкание на землю одной фазы в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью не является аварией. Потребители, включенные на междуфазные напряжения, продолжают нормально работать. Это дает возможность выполнять защиту от замыкания на землю, действующей на сигнал. В сетях простой конфигурации допускается применение только общего устройства неселективной сигнализации, контролирующего состояние изоляции в системе данного напряжения. Схема устройства состоит из трех минимальных реле напряжения, включенных на напряжения фаз относительно земли или из одного максимального реле напряжения, включенного на напряжение нулевой последовательности. Его напряжение срабатывания Ucp обычно принимается равным 6 В. Устройство сигнализации подключается к трансформаторам напряжения, установленным на шинах.

Токовая защита нулевой последовательности. допустимые токи ЗНЗ меньше рабочих токов защищаемого элемента, поэтому токовая защита от ЗНЗ выполняется с включением реле на фильтр тока нулевой последовательности. Она приходит в действие, благодаря прохождению по поврежденному участку тока нулевой последовательности , обусловленного емкостью всей электрически связанной сети С0эк без учета емкости С01 повр­жденной линии. Защита не должна срабатывать при повреждениях на других присоединениях сети, когда по защищаемой линии проходит ток (, обусловленный емкостью линии. При этом для обеспечения недействия защиты ее ток срабатывания выбирают по условию

Коэф отстройки определяется броском емкостного тока в момент замыкания. Без выдержки времени выполняются защиты, действующие на сигнал, защиты линий торфоразработок и других сетей, находящихся в подобных условиях, где при ЗНЗ линии для безопасности должны отключаться без замедления. В таких сетях токи однофазного замыкания на землю обычно не превышают < 1,0…1,5 А. При этом напряжение прикосновения ограничивается на допустимом уровне (не более 40 В) и однофазные ЗНЗ не представляют опасности для персонала.

При возникновении второго ЗНЗ на другой фазе токи значительно возрастают, а напряжения прикосновения достигают недопустимых значений. Для уменьшения вероятности возникновения опасных двойных замыканий защита от ЗНЗ выполняется с действием на отключ без выдержки времени. Чувствительность защиты характеризуется коэффициентом чувствительности

Для выполнения защиты в качестве фильтра тока нулевой последовательности обычно используется трансформатор тока нулевой последовательности (ТНП) TAZ . Для выполнения защиты широко используют электромагнитное реле РТ-40/0,2 и полупроводниковое реле РТЗ-50(51).

Направленная защита нулевой последовательности.

Из анализа векторных диаграмм напряжения и тока нулевой последовательности следует, что максимальной чувствительностью обладает реле мощности с внутренним углом . Поэтому для выполнения защиты требуется синусное реле, подключаемое к фильтрам напряжения и тока нулевой последовательности. Защита не имеет измерительного органа тока, поэтому для исключения неправильного ее срабатывания реле направления мощности отстраивается от мощности небаланса, обусловленной погрешностями фильтров. Такую защиту можно применять и в сетях с нейтралями, заземленными через дугогасящие реакторы, но реакторы надо отключать. Отключать дугогасящие реакторы не требуется, если для действия защиты используется не емкостной ток, а активная составляющая тока ЗНЗ, обусловленная потерями в реакторе и активной проводимостью фаз сети. Реле направления мощности должны обладать высокой чувствительностью по углу, а фильтры нулевой последовательности — иметь малые погрешности. Защита же в целом, как показывает опыт эксплуатации, работает ненадежно.

Промышленность выпускает более совершенную направленную защиту нулевой последовательности от замыкания на землю типа ЗЗП-1 на полупроводниковой элементной базе. Защита предназначена для селективного отключения защищаемого присоединения при однофазных замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью. Она имеет три установки первичного тока срабатывания. Первичный ток срабатывания определяют, исходя из требова­ния обеспечения необходимого коэффициента чувствительности Кч 2, . Защита срабатывает, имея максимальную чувствительность, если угол сдвига фаз между и равен нулю, и не действует при = . Таким образом, зона срабатывания определяется углом сдвига фаз .

Токовая защита, реагирующая на высшие гармонические в установившемся токе нулевой последовательности. При возникновении однофазного замыкания на землю содержание высших гармонических в сети резко увеличивается, причем содержание высших гармонических в токе нулевой последовательности поврежденной линии во много раз больше, чем в токах нулевой последовательности неповрежденных линий.

Принципиально можно выполнить устройство сигнализации, реагирующее либо на определенную гармоническую, либо на содержание всех высших гармонических в токе нулевой последовательности, что более целесообразно.

Электробезопасность — защита от замыканий на землю

Теперь мы поймем, что такое защита от замыканий на землю. Мы будем фокусироваться на недостатке Земли.

От замыканий на землю

Неисправность заземления — это непреднамеренная неисправность между проводником под напряжением и землей. Когда происходит замыкание на землю, электрическая система замыкается накоротко, и ток короткого замыкания протекает через систему. Ток повреждения возвращается через землю или любое электрическое оборудование, которое повреждает оборудование. Это также нарушает непрерывность подачи и может шокировать пользователя. Для защиты оборудования и безопасности людей в установке используются защитные устройства.

Устройства защиты от замыканий на землю

Устройства дают команду на отключение, чтобы разорвать цепь при возникновении замыкания на землю. Ток короткого замыкания ограничен, и неисправность распределяется по схеме защиты от замыканий на землю (REFP). Обычно реле замыкания на землю, прерыватель цепи утечки на землю и прерыватель цепи замыкания на землю и т. Д. Используются для ограничения тока повреждения.

Реле замыкания на землю (EFR)

Это защитное устройство, используемое в электроустановках с высоким сопротивлением заземления. Он обнаруживает небольшие паразитные напряжения на металлических корпусах электрооборудования. Результатом является прерывание цепи при обнаружении опасного напряжения. EFR защищен от скачков напряжения и предотвращает удары.

На следующем рисунке показано реле защиты от замыканий на землю —

Выключатель утечки на землю

Выключатель утечки на землю непосредственно определяет ток утечки и предотвращает травмы людей и животных в результате поражения электрическим током. Это устройство, чувствительное к напряжению, которое недавно было заменено автоматическим выключателем остаточного тока (RCCB), который является устройством, чувствительным к току. Это специальный тип запирающего реле, которое подключено к основному источнику питания. Когда ток повреждения течет от провода под напряжением к проводу заземления внутри установки, катушка ELCB измеряет напряжение и отключает питание. Это требует ручного сброса процесса, чтобы работать снова. RCCB определяет ток утечки и посылает сигнал на отключение системы.

Прерыватель замыкания на землю

Прерыватель замыкания на землю — это защитное устройство, предотвращающее поражение электрическим током при подключении любого неисправного инструмента. Это быстродействующий размыкатель цепи, который отключает питание, когда замыкание на землю происходит в течение 1/40 секунды. Он сравнивает входящий и исходящий ток от оборудования вдоль проводника цепи. Если есть разница всего в 5 мА, GFCI ограничивает ток и быстро отключается. GFCI не сильно помогает при опасностях контакта с линией, но защищает от пожара, перегрева и разрушения изоляции проводов.

Ограниченная схема защиты от замыканий на землю

Давайте рассмотрим трансформатор со звездообразной обмоткой, который защищен системой защиты от замыканий на землю с помощью защитного устройства EFR, как показано на рисунке ниже.

На следующем изображении показана защита от замыканий на землю с помощью EFR —

Когда в сети возникает внешняя неисправность F1, I1 и I2 протекают через вторичную сторону ТТ. Результирующее значение I1 и I2 будет равно нулю. Однако, если внутренняя ошибка F2 происходит внутри защитной зоны, протекает только I2, и I1 игнорируется. Результирующий ток I2 проходит через реле замыкания на землю, которое измеряет ток замыкания и защищает ограниченную часть обмотки. Ток повреждения примерно на 15% больше номинального тока обмотки. Чтобы избежать пускового тока намагничивания, стабилизирующий ток должен быть последовательно с реле.

7. Защита от замыканий на землю в сетях напряжением 6

7. Защита от замыканий на землю в сетях

напряжением 6 — 10 кВ

7.1. Эксплуатация самоходных и передвижных электроустановок на угольных разрезах, а также стационарных электроустановок, питающихся вместе с ними от одной секции шин или обмотки трансформатора, запрещается в случае возникновения замыкания фазы на землю в любой точке сети.

7.2. Для сокращения длительности существования замыкания на землю и ускорения поиска места повреждения изоляции в сетях напряжением 6 — 10 кВ должны применяться, как правило, селективные двухступенчатые защиты от замыканий на землю.

7.3. Защиты первой ступени должны устанавливаться в приключательных пунктах экскаваторов или секционных РУ и отключать без выдержки времени защищаемое присоединение при возникновении в нем замыкания на землю.

7.4. Защита второй ступени должна устанавливаться в ячейках распредустройств РУ-6(10) кВ питающих подстанций либо в ячейках групповых РУ-6(10) кВ и отключать с выдержкой времени не более 0,7 с защищаемый фидер при возникновении на нем замыкания на землю в точках сети, не входящих в зону защиты первых ступеней, либо при отказе первых ступеней защиты.

7.5. При питании от одной секции шин карьерной подстанции передвижных карьерных электроустановок и «сторонних» потребителей в ячейках РУ-6(10) кВ подстанций, питающих эти потребители, также должны устанавливаться защиты от замыканий на землю с выдержкой времени не более 0,7 с.

7.6. При питании участков разрезов от подстанций промышленных предприятий, которые могут работать при замыканиях фазы на землю в течение 2 ч, безопасность эксплуатации передвижных электроустановок должна обеспечиваться по одному из следующих вариантов:

7.6.1. Сети разрезов питаются от отдельной секции шин и оборудуются защитами от замыканий на землю в соответствии с п. п. 7.3, 7.4.

7.6.2. Сети разрезов и других потребителей питаются от одной секции шин. При этом все ячейки, отходящие от секции шин, должны оборудоваться защитами от замыканий на землю в соответствии с п. 7.4.

7.6.3. Сети разрезов питаются от разделительного трансформатора и оборудуются защитами в соответствии с п. п. 7.3, 7.4.

7.6.4. При невозможности реализации перечисленных вариантов в качестве временной меры допускается оборудование ячеек, питающих сети разрезов двумя видами защит: селективной защитой, действующей при замыканиях в сетях разрезов (в соответствии с п. п. 7.3, 7.4), и неселективной защитой с временем отключения линий, питающих сети разрезов, не более 1 с при замыканиях на землю в сетях других потребителей.

7.7. Линии электроснабжения после отключения их защитой от однофазных замыканий на землю должны включаться после выявления причины отключения и устранения повреждения.

7.8. На линиях, питающих карьерные механизмы, для которых мгновенное отключение напряжения может привести к аварийным ситуациям (конвейерные линии, шахтные подъемники), допускается действие защиты от однофазных замыканий на землю «на сигнал» до разгрузки конвейера или завершения цикла подъема сосуда. Допустимость действия защиты «на сигнал» должна сопровождаться следующими условиями:

— заземление механизмов должно осуществляться на отдельный контур, электрически не связанный с контуром для заземления передвижных электроустановок;

— от секции шин подстанции, питающей линии этих потребителей, не должны питаться передвижные электроустановки;

— в качестве питающих линий должны применяться бронированные кабели, воздушные линии либо их сочетания;

— сигнал о срабатывании защиты от однофазных замыканий на землю должен выводиться, кроме подстанции, на пульт управления механизмами;

— общее время работы сети с замкнутой на землю фазой не должно превышать 1 ч.

7.9. В отдельных случаях, например на время отыскания однофазных замыканий на землю в воздушных ЛЭП, допускается выводить защиту из работы при условии, что все самоходные электроустановки отключаются от сети.

7.10. Учитывая, что большое количество карьерных сетей питаются от ранее введенных в эксплуатацию подстанций, для которых допускался ток однофазного металлического замыкания на землю до 30 А (дли сетей напряжением 6 кВ), защиты от замыканий на землю должны иметь зоны срабатывания по первичному току до 30 А.

При этом независимо от типа опор в электрических сетях (деревянные, железобетонные) допускается работа сетей без устройств компенсации емкостных токов.

7.11. Контроль исправности защит от замыканий на землю должен проводиться посредством имитации однофазного замыкания (без искусственного замыкания в сетях 6 — 10 кВ).

В необходимых случаях допускается проверка работоспособности защит при искусственном замыкании фазы на землю по специальной методике.

Периодичность проверки защит устанавливается ответственным за электрохозяйство разреза, но должна быть не реже:

дли защит, установленных в передвижных распредустройствах (приключательные пункты, секционные КРУ), — 1 раз в год;

для защит, установленных в ячейках подстанционных КРУ, — 1 раз в 3 года.

При наличии в приключательных пунктах устройств для оперативного контроля исправности защит от замыканий на землю периодичность проверок может быть увеличена.

Защита от замыканий на землю — обзор

1.

Мгновенная защита от замыканий на землю

Двигатели мощностью более 50 л. не защищены дифференциальной защитой.

Ротор также защищен от замыканий на землю.

2.

Дифференциальные защиты

Они обычно устанавливаются на машинах мощностью 1000 л.с. и выше.

Поперечная дифференциальная защита может применяться от межвитковых замыканий, когда обмотки статора разделены на две и более цепи.

3.

Защита от перегрузки и опрокидывания

Тепловые реле используются для защиты от перегрузки, также используется отдельное реле опрокидывания для условий опрокидывания двигателя.

4.

Мгновенная максимальная токовая защита с высокой уставкой

Может быть включена в реле тепловой перегрузки.

5.

Защита от асимметрии

Защита от асимметрии или обратной последовательности должна использоваться для нагрева ротора из-за того, что несимметричные токи являются функцией составляющей обратной последовательности линейных токов.

Когда двигатель заглох из-за обрыва одной фазы, нагрев концентрируется в одной части ротора, и устройство мгновенной обратной последовательности может обеспечить полную защиту.

6.

Защита от восстановления питания

Синхронные машины должны быть защищены от этого состояния, потому что после прерывания питания оно может выйти из строя.В этом случае используется чувствительное реле пониженной частоты.

Асинхронные двигатели защищены от этого состояния с помощью расцепителя нулевого напряжения на пускателе, поскольку напряжение на клеммах двигателя быстро падает при потере питания.

7.

Защита от обратной последовательности фаз

Для обнаружения этого состояния можно использовать реле обратной последовательности и реле минимального напряжения.

8.

Защита подшипника от отказа

Отказ подшипника может привести к остановке двигателя.На неисправный подшипник указывают повышение температуры и вибрации, а также небольшое увеличение тока двигателя. Датчик температуры, встроенный в подшипники, дает адекватное предупреждение.

9.

Потеря синхронизма и сбой возбуждения в защите синхронного двигателя

PDH Курсы онлайн. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов HVAC; не только экологичность или энергосбережение

курсы.»

 

 

Рассел Бейли, ЧП

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам

для раскрытия мне новых источников

информации.»

 

Стивен Дедак, ЧП

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным.Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечают на вопросы.

Это было на высшем уровне. Буду использовать

еще раз. Спасибо.»

Блэр Хейворд, ЧП

Альберта, Канада

«Веб-сайт прост в использовании. Хорошо организован. Я обязательно воспользуюсь вашими услугами снова.

Я передам вашу компанию

имя другим на работе.»

 

Рой Пфлейдерер, ЧП

Нью-Йорк

«Справочный материал был превосходным, и курс был очень информативным, тем более, что я думал, что уже знаком

с реквизитами Канзас

Авария в Сити Хаятт.»

Майкл Морган, ЧП

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель.Мне нравится, что я могу просмотреть текст перед покупкой. Я нашел класс

информативный и полезный

на моей работе.»

Уильям Сенкевич, Ч.Е.

Флорида

«У вас отличный выбор курсов и очень информативные статьи. Вам

— лучшее, что я нашел.»

 

 

Рассел Смит, П.Е.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, предоставляя время для просмотра

материал.»

 

Хесус Сьерра, ЧП

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы. На самом деле,

человек узнает больше

от сбоев.»

 

Джон Скондрас, ЧП

Пенсильвания

«Курс был хорошо составлен, и использование тематических исследований является эффективным

способ обучения.»

 

 

Джек Лундберг, ЧП

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы, т.е. позволяете

студент для ознакомления с курсом

материал перед оплатой и

получение викторины.»

Арвин Свангер, ЧП

Вирджиния

«Спасибо, что предлагаете все эти замечательные курсы. Я, конечно, выучил и

очень понравилось.»

 

 

Мехди Рахими, ЧП

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска и

подключение к Интернету

курсы.»

Уильям Валериоти, ЧП

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. Курс был легким для понимания. Фотографии в основном давали хорошее представление о

обсуждаемые темы.»

 

Майкл Райан, ЧП

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Нужен 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

 

 

 

Джеральд Нотт, ЧП

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых кредитов PDH. Это был

информативно, выгодно и экономично.

Очень рекомендую

всем инженерам.»

Джеймс Шурелл, ЧП

Огайо

«Я ценю, что вопросы «реального мира» и имеют отношение к моей практике, и

не основано на какой-то непонятной секции

законов, которые не применяются

до «обычная» практика.»

Марк Каноник, ЧП

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы использовать его в своем медицинском устройстве

организация.»

 

 

Иван Харлан, ЧП

Теннесси

«Материал курса имеет хорошее содержание, не слишком математический, с хорошим акцентом на практическое применение технологии.»

 

 

Юджин Бойл, П.Е.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо представлена,

а онлайн формат был очень

доступный и простой

использование. Большое спасибо.»

Патрисия Адамс, ЧП

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия непрерывному обучению PE в рамках временных ограничений лицензиата.»

 

 

Джозеф Фриссора, ЧП

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Распечатанная викторина помогает во время

просмотр текстового материала. я

также оценил просмотр

предоставлены фактические случаи.»

Жаклин Брукс, ЧП

Флорида

«Документ Общие ошибки ADA в проектировании помещений очень полезен.

тест действительно требовал исследования в

документ но ответы были

легко доступны.»

Гарольд Катлер, ЧП

Массачусетс

«Это было эффективное использование моего времени. Спасибо за разнообразие выбора

в дорожной технике, который мне нужен

для выполнения требований

Сертификация PTOE.»

Джозеф Гилрой, ЧП

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для выполнения моих требований в штате Делавэр.»

 

 

Ричард Роудс, ЧП

Мэриленд

«Узнал много нового о защитном заземлении. До сих пор все курсы, которые я проходил, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсы со скидкой.»

 

Кристина Николас, ЧП

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду дополнительных

курсы. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

необходимость путешествовать.»

Деннис Мейер, ЧП

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов

Инженеры для получения блоков PDH

в любое время.Очень удобно.»

 

Пол Абелла, ЧП

Аризона

«Пока все было отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня не так много

пора искать куда

получить мои кредиты от.»

 

Кристен Фаррелл, ЧП

Висконсин

«Это было очень информативно и поучительно.Простой для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно получается

проще  впитать все

теории.»

Виктор Окампо, инженер.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов полупроводников. Мне понравилось проходить курс по номеру

.

мой собственный темп во время моего утра

на метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, ЧП

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и получить

викторина. Я бы очень рекомендую

вы в любой ИП нуждающийся

Единицы CE.»

Марк Хардкасл, ЧП

Миссури

«Очень хороший выбор тем во многих областях техники.»

 

 

 

Рэндалл Дрейлинг, ЧП

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад принести пользу в финансовом плане

от ваш рекламный адрес электронной почты который

сниженная цена

на 40%.»

Конрадо Касем, П.Е.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Буду пользоваться вашими услугами в будущем.»

 

 

 

Чарльз Флейшер, ЧП

Нью-Йорк

«Это был хороший тест, и он фактически показал, что я прочитал профессиональную этику

Коды

и Нью-Мексико

правила.»

 

Брун Гильберт, П.Е.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили времени и усилий.»

 

 

 

Дэвид Рейнольдс, ЧП

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительного

Сертификация

 

Томас Каппеллин, П.Е.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все равно выполнили обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

спасибо!»

 

Джефф Ханслик, ЧП

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы

для инженера.»

 

 

Майк Зайдл, П.Е.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материал был кратким и

хорошо организовано.»

 

 

Глен Шварц, ЧП

Нью-Джерси

«Вопросы соответствовали урокам, а материал урока

хороший справочный материал

для дизайна под дерево.»

 

Брайан Адамс, П.Е.

Миннесота

«Отлично, удалось получить полезную информацию с помощью простого телефонного звонка.»

 

 

 

Роберт Велнер, ЧП

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы над прибрежным строительством — проектирование

Корпус Курс и

очень рекомендую.»

 

Денис Солано, ЧП

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики штата Нью-Джерси были очень

прекрасно приготовлено.»

 

 

Юджин Брэкбилл, ЧП

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность скачивать учебные материалы на

обзор где угодно и

когда угодно.»

 

Тим Чиддикс, ЧП

Колорадо

«Отлично! Поддерживайте широкий выбор тем на выбор.»

 

 

 

Уильям Бараттино, ЧП

Вирджиния

«Процесс прямой, никакой чепухи. Хороший опыт.»

 

 

 

Тайрон Бааш, П.Е.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были пробными и демонстрировали понимание

материала. Тщательный

и полный.»

 

Майкл Тобин, ЧП

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что курс предложил мне, что

поможет в моей линии

работы.»

 

Рики Хефлин, ЧП

Оклахома

«Очень быстрая и простая навигация. Я определенно воспользуюсь этим сайтом снова.»

 

 

 

Анджела Уотсон, ЧП

Монтана

«Прост в исполнении. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата.»

 

 

 

Кеннет Пейдж, П.Е.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о нагреве воды с помощью солнечной энергии. Информативный

и отличное освежение.»

 

 

Луан Мане, ЧП

Коннетикут

«Мне нравится подход к подписке и возможности читать материалы в автономном режиме, а затем

вернись, чтобы пройти тест.»

 

 

Алекс Млсна, П.Е.

Индиана

«Я оценил количество информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях.»

 

Натали Дерингер, ЧП

Южная Дакота

«Материалы обзора и образец теста были достаточно подробными, чтобы я мог

успешно завершено

курс.»

 

Ира Бродская, ЧП

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материал для изучения, а затем вернуться

и пройти тест. Очень

удобный а на моем

собственное расписание.»

Майкл Гладд, ЧП

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

 

 

 

Деннис Фундзак, ЧП

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

сертификат

. Спасибо за создание

процесс простой.»

 

Фред Шайбе, ЧП

Висконсин

«Положительный опыт.Быстро нашел подходящий мне курс и закончил

PDH за один час в

один час.»

 

Стив Торкилдсон, ЧП

Южная Каролина

«Мне понравилась возможность загрузки документов для ознакомления с содержанием

и пригодность до

наличие для оплаты

материал

Ричард Ваймеленберг, ЧП

Мэриленд

«Это хорошее пособие по ЭЭ для инженеров, не являющихся электриками.»

 

 

 

Дуглас Стаффорд, ЧП

Техас

«Всегда есть место для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

процесс, которому требуется

улучшение.»

 

Томас Сталкап, ЧП

Арканзас

«Мне очень нравится удобство прохождения викторины онлайн и получения немедленного

Сертификат

 

 

Марлен Делани, ЧП

Иллинойс

«Обучающие модули CEDengineering — очень удобный способ доступа к информации по

многие различные технические области снаружи

по собственной специализации без

необходимость путешествовать.»

Гектор Герреро, ЧП

Грузия

Защита от замыканий на землю следующего поколения — применение новых инновационных функций (Продукты для защиты и управления для распределения электроэнергии)

Электрические распределительные сети с компенсацией замыкания на землю (катушка Петерсена) существуют уже давно, но становятся все более распространенными. Компенсированные сети обеспечивают множество эксплуатационных преимуществ, таких как повышенная безопасность для людей, а также меньшие и более короткие отключения электроэнергии для потребителей.Проблема традиционной защиты заключалась в надежности защиты от замыканий на землю, особенно при неустойчивых замыканиях на землю в подземных кабелях и кратковременных замыканиях на землю, иногда без обнаружения в неисправном фидере или даже с отключением некоторых из исправных фидеров.

Компания АББ выпустила уникальное решение для надежной защиты от замыканий на землю с единственной функцией защиты — многочастотной защитой полной проводимости. Этот метод обеспечивает надежную защиту также в компенсированных и изолированных (незаземленных) сетях, независимо от типа замыкания на землю.MFA предназначен для непрерывных, прерывистых и кратковременных замыканий на землю и сочетает в себе надежность и чувствительность в одной функции. Новый метод одинаково подходит для воздушных и кабельных сетей.

MFA прост в использовании и требует лишь нескольких настроек. Идентичные настройки удобно использовать для всех реле защиты фидеров на отходящих фидерах.

MFA является интегрированной частью реле защиты фидера, что делает его экономичным решением. Нет необходимости вкладывать средства в дополнительные реле или системы защиты от замыканий на землю.

Стандарт

MFA является результатом десятилетий сосредоточения внимания на защите от замыканий на землю, наших глубоких знаний о защите от замыканий на землю
и практического опыта, полученного в результате проведения большого количества полевых испытаний на различных подстанциях с различными типами замыкания на землю. Это мы сделали, чтобы убедиться в превосходной производительности нашей уникальной функции.

Чтобы помочь вам получить больше от наших прикладных решений, мы собрали самые важные материалы и предлагаем их вам в следующих категориях.

Реле защиты от замыканий на землю REJ 521 — обслуживание и поддержка устаревших продуктов (устройства защиты и управления для распределения электроэнергии)

Базовая защита сборных шин и фидеров на подстанциях и промышленных распределительных сетях


Продукт не активен с 2011 г.

Реле защиты от замыканий на землю REJ 521 представляет собой вторичное реле, которое подключается к трансформаторам тока защищаемого объекта.Устройство защиты от замыканий на землю непрерывно измеряет ток нейтрали объекта. При обнаружении неисправности реле запускается, отключает автоматический выключатель, подает аварийные сигналы, записывает данные о неисправности и т. д. в соответствии с приложением и сконфигурированными функциями реле.

Устройство защиты от замыканий на землю включает в себя низкую ступень I 0 > и высокую ступень I 0 >>. Если для высокой ступени задано значение настройки в нижней части диапазона настройки, модуль реле будет иметь две почти идентичные ступени.В этом случае реле можно использовать в приложениях с двухступенчатой ​​разгрузкой.

Функции защиты независимы друг от друга и имеют свои собственные группы уставок и записи данных. Функция защиты от замыканий на землю использует обычные измерения трансформатора тока.

Матрица выходных контактов позволяет направлять сигналы пуска или отключения от ступеней защиты на нужный выходной контакт

Объем

  • Реле защиты от замыканий на землю используется как вторичное реле, которое подключается к трансформаторам тока защищаемого объекта

Преимущества продукта

  • Гибкие средства отключения и сигнализации

Характеристики продукта

  • Ступень ненаправленной защиты от замыканий на землю с малой уставкой с независимой или обратной независимой минимальной выдержкой времени (IDMT)
  • Ступень ненаправленной защиты от замыканий на землю с высокой уставкой с мгновенной или независимой выдержкой времени
  • Блок защиты от отказа выключателя (CBFP)
  • Регистратор аварийных процессов
  • HMI с буквенно-цифровым ЖК-дисплеем и кнопками управления
  • Непрерывный самоконтроль

Ограниченная защита трансформатора от замыканий на землю | REF Protection

Ограниченная защита трансформатора от замыканий на землю

Внешнее замыкание на стороне звезды приведет к протеканию тока в линейном трансформаторе тока поврежденной фазы, и в то же время в трансформаторе тока нейтрали протекает балансирующий ток, поэтому следовательно, результирующий ток в реле равен нулю.Таким образом, это реле REF не будет срабатывать при внешнем замыкании на землю. Но во время внутреннего короткого замыкания трансформатор тока нейтрали пропускает только ток короткого замыкания асимметрии, и происходит срабатывание реле ограниченной защиты от замыканий на землю . Эта схема ограниченной защиты от замыканий на землю очень чувствительна к внутренним замыканиям на землю силового трансформатора. Схема защиты сравнительно дешевле схемы дифференциальной защиты.

Ограниченная защита от замыканий на землю предусмотрена в силовом трансформаторе для обнаружения внутреннего замыкания на землю трансформатора.В этой схеме вторичные обмотки ТТ каждой фазы силового трансформатора соединены вместе, как показано на рисунке. Затем общие клеммы подключаются к вторичной обмотке трансформатора тока нейтрали или NCT.

Трансформатор тока или трансформатор тока, подключенный к нейтрали силового трансформатора, называется трансформатором тока нейтрали или трансформатором тока нейтрали или просто NCT. Всякий раз, когда возникает дисбаланс между тремя фазами силового трансформатора, результирующий ток дисбаланса протекает по замкнутому контуру, подключенному к общим клеммам вторичных цепей ТТ.Ток небаланса также будет протекать через нейтраль силового трансформатора, и, следовательно, в нейтрали ТТ будет вторичный ток из-за этого тока небаланса нейтрали.

В схеме Ограниченная защита от замыканий на землю общие клеммы фазных ТТ подключаются к вторичной обмотке нейтрального ТТ таким образом, что вторичный ток небаланса фазных ТТ и вторичный ток нейтрального ТТ противодействуют друг другу. Если эти оба тока равны по амплитуде, результирующий ток не будет циркулировать по указанному замкнутому пути.Реле ограниченной защиты от замыканий на землю подключено к этому замкнутому пути. Следовательно, реле не сработает даже при наличии несимметричного синфазного тока силового трансформатора.

Резервное реле замыкания на землю 51N, эксплуатация, конструкция

Что такое резервное реле замыкания на землю:

Резервное реле замыкания на землю — это не что иное, как защита от замыкания на землю, используемая для защиты генератора, трансформатора и двигателя от внешнего замыкания на землю (замыкание на землю вне зоны.например, замыкание на землю со стороны сети).

Как вы знаете, в системе электроснабжения неисправность возникает из-за различных факторов, таких как естественные помехи, молния на линии электропередачи, падение деревьев на линии электропередачи, падение животного на изолятор, нарушение изоляции, отказ кабеля, отказ электрооборудования, и т. д.

В такой неисправности подразделяются на две категории: симметричная неисправность (L-L-L-G) и еще одна несимметричная неисправность (L-G, L-L, L-L-G, L-L-L и L-L-L-G).

Здесь одно из реле используется для защиты нашей системы от ошибок L-G, L-L-G, L-L-L-G. Реле называется резервным реле замыкания на землю.

Используется для защиты системы, если ток нейтрали или ток небаланса достигает заданного значения, срабатывает резервное реле замыкания на землю.

Почему оно называется резервным реле замыкания на землю?

Это резервная защита реле ограниченной защиты от замыканий на землю (REF). Он включает выключатель, когда REF не может отключить цепь, сильное замыкание на землю за пределами защитной зоны REF и все другие замыкания на землю.Проще говоря, это резервная защита от всех других замыканий на землю.

Резервное реле замыкания на землю Конструкция:

На нейтральной стороне один трансформатор тока будет установлен на нейтральной стороне трансформатора или генератора переменного тока.

Текущее задание будет браться с нейтрального трансформатора тока. Со стороны панели и по току элемент будет напрямую связан с эталоном ТТ.

Посмотрите на изображение ниже, здесь указанный NCT используется только для резервной защиты от замыканий на землю.

Резервное реле замыкания на землю CT

Примечание:

Чтобы повысить эффективность работы резервного реле замыкания на землю, мы должны обеспечить задание тока на реле от отдельного трансформатора тока или отдельного сердечника (если мы используем многожильный трансформатор тока). Эталон ТТ не должен использоваться совместно с каким-либо другим оборудованием.

Для генераторов необходимо отдельно установить трансформатор тока. Но силовой трансформатор или распределительный трансформатор поставляется с NCT (нейтральный трансформатор тока).Мы можем взять текущую ссылку из NCT.

Примечание: Если вы не используете выход NCT, то вторичная обмотка CT должна быть в состоянии короткого замыкания.

Резервное реле замыкания на землю Рабочая функция:

Рассмотрим ток в трех фазах: I 1 , I 2 и I 3 , естественный ток равен I N . В нормальном состоянии ток в нейтрали равен нулю.

Применить действующий закон Кирхгофа,

I 1 + I 2 + I 3 = I N = 0

Реле не управляет цепью отключения, связанной с реле.

Во время нештатных ситуаций, например, в фазе R возникает неисправность, поэтому ток неисправности при небалансе поступает на нейтраль.

Трансформатор тока считывает ток неисправности из-за дисбаланса, и если ток неисправности превышает заданное значение, срабатывает реле.

Примечание: На практике в нейтрали всегда протекает некоторый ток, обычно 1–15 А в зависимости от номинальной мощности оборудования, например, для генератора на 25 МВт I N = 10–15 А при полной нагрузке.Потому что все фазы точно равны по величине и фазе.

Что произойдет, если сработает резервное реле замыкания на землю?

Резервная защита от замыкания на землю создает отключение класса А. Следовательно, срабатывает реле 51N, срабатывает главное отключающее реле 96 и отключается автоматический выключатель 52.

Обратите внимание, что в качестве резервной защиты от замыканий на землю можно использовать простое реле максимального тока.

Защита от перегрузки по току от замыканий на землю | Принцип

Защита от сверхтоков замыкания на землю:

Максимальная токовая защита от замыканий на землю. Защита от замыканий на землю может быть обеспечена обычными реле максимального тока, если минимальный ток замыкания на землю достаточен по величине.Величина тока замыкания на землю обычно мала по сравнению с токами замыкания на землю, потому что импеданс замыкания при замыканиях на землю намного выше, чем при замыканиях на землю. Это также зависит от типа заземления нейтрали, то есть от того, заземлено ли оно глухозаземленно, изолировано или заземлено через некоторое сопротивление или реактивное сопротивление. В любом случае ток замыкания на землю будет мал по величине по сравнению с токами замыкания на фазу.

Реле, подключенное таким образом для защиты от замыканий на землю, отличается от реле, предназначенных для защиты от замыканий на землю.Его особенность заключается в том, что он устанавливается независимо от тока нагрузки, и, таким образом, могут быть достигнуты настройки ниже нормального тока нагрузки. Следовательно, реле защиты от замыканий на землю устанавливаются на низкие уставки от 30 % до 70 %, но низкие значения уставок по току создают более высокую нагрузку на реле с номинальным током в первичной обмотке ТТ. Будет видно, что, если ток замыкания на землю не ограничен или не используются специальные трансформаторы тока для обеспечения более высокого выходного сигнала, градация времени/тока реле замыкания на землю нецелесообразна.

К счастью, градация реле защиты от замыканий на землю, в отличие от фазных реле максимального тока, обычно ограничивается одним системным напряжением из-за общего использования понижающего трансформатора треугольника/звезды, поскольку замыкание на землю в одной секции не требует тока заземления от других частей. .Это просто означает, что замыкание на землю на одной стороне трансформатора не будет замечено реле замыкания на землю на другой стороне, и, следовательно, градация между реле в различных системах напряжения не требуется.

Максимальная токовая защита от замыканий на землю может быть обеспечена только одним реле максимального тока, подключенным к цепи нулевой последовательности или к фильтру нулевой последовательности. Ток будет протекать через обмотку реле только в случае замыкания на землю. Рисунок (5.8) показано расположение реле защиты от замыканий на землю вместе с фазовыми реле.

Когда требуется защита от перегрузки по току и защита от замыканий на землю с использованием реле IDMT, обычно из экономических соображений используются двухфазные реле вместо трехфазных реле с одним реле защиты от замыканий на землю (рис. (5.9)).

Если бы все трансформаторы тока были идеальными, при нормальных условиях эксплуатации и межфазных замыканиях через реле защиты от замыканий на землю не протекал бы ток. Однако при использовании коммерчески идентичных трансформаторов тока через реле будет протекать некоторый ток.Это связано с разницей в ошибках и в количестве остаточного магнетизма. Этот ток называется током небаланса или ложным остаточным током, который находится в диапазоне от 0,01 до 0,1 А при номинальном первичном токе и во много раз больше при протекании тяжелых токов фазового замыкания.

Рисунок (5.10) иллюстрирует принцип защиты от замыканий на землю. Очевидно, что при нормальной работе, а также при трехфазных и междуфазных КЗ ток, проходящий через реле, равен нулю:

При одиночном или двойном замыкании на землю через реле протекает ток нулевой последовательности.Теперь из эквивалентной схемы ТТ имеем

где

I с = вторичный ток

I′ p = первичный ток относительно вторичного

I′ e = ток возбуждения относительно вторичной обмотки

I p = первичный ток

I e = ток возбуждения

n=коэффициент поворота вторичной обмотки к первичной

Соответственно можно написать

Уравнение (5.7) показывает, что реле защиты от замыканий на землю реагирует на ток нулевой последовательности, и значение срабатывания реле защиты от замыканий на землю должно выбираться только по максимальному значению ложного остаточного тока.

0 comments on “Защита от замыкания на землю: Защита от замыкания на землю

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *