Токовая защита нулевой последовательности

1.

Токовая защита нулевой
последовательности

2.

ТЗНП (ТНЗНП) земляная защита (ЗЗ)
Токовая направленная защита нулевой
последовательности (для сетей с заземленной нейтралью
110кВи выше)
Токовая направленная защита нулевой последовательности (ТНЗНП)
применяется при необходимости обеспечения защиты высоковольтных
линий электропередач от однофазных коротких замыканий — замыканий
на землю одного из фазных проводов в электросети.
В нормальном режиме работы участка электросети система токов и
напряжений является симметричной, то же самое касается межфазных
коротких замыканий. В данном случае, как напряжение, так и ток НП
равны нулю. В случае возникновения однофазного замыкания на землю
система становится несимметричной — возникает ток и напряжение НП.
В данном случае ток (напряжение) одной из фаз нулевой
последовательности равен трети суммы векторов несимметричной
системы, соответственно сумма векторов несимметричной системы – это
тройной ток (напряжение) НП.

3.

ТЗНП (ТНЗНП) земляная защита (ЗЗ)
Результаты расчетов коротких замыканий в электрических сетях также
показывают, что ток однофазного замыкания на землю в электрических
сетях равен тройному значению тока НП – 3I0, а напряжение,
возникающее между нейтралью трансформатора и точки короткого
замыкания – тройному значению напряжения НП — 3U0.
Принцип работы токовой защиты нулевой последовательности
заключается в контроле значения 3I0 на линии электропередач и в случае
достижения его определенной величины – реализации автоматического
отключения выключателя линии электропередач с определенной
выдержкой времени. На практике токи небаланса 3I0 получают на выходе
так называемого фильтра токов нулевой последовательности. Данный
фильтр получают путем электрического соединения между собой начал и
концов обмоток трансформаторов тока каждой из фаз линии. В
нормальном режиме работы участка электрической сети на выходе
фильтра токов НП отсутствует ток. В случае возникновения повреждения
– падения одного из фазных проводов линии электропередач на землю,
возникает небаланс – появляется некоторое значение тока 3I0, значение
которого фиксируется на выходе фильтра токов НП.

4.

ТЗНП (ТНЗНП) земляная защита (ЗЗ)
ТНЗНП, как правило, многоступенчатая защита. Каждая из
ступеней защиты имеют свою выдержку времени срабатывания. Для
обеспечения селективности работы защит на смежных подстанциях
участки электрической сети разделяют на участки (зоны действия). Таким
образом, защита обеспечивает защиту линии электропередач,
питающейся от подстанции, где установлен данный комплект защит, и
выступает в роли резервирующей защиты смежных подстанций.
Существует такое явление, как качания в системе. Если защита от
междуфазных КЗ, например, дистанционная защита, может ложно
срабатывать при возникновении данного явления, то ложное
срабатывание ТНЗНП исключено, так как данная защита реагирует
исключительно на возникновение токов нулевой последовательности,
возникновение которых нехарактерно для явления качаний в
энергосистеме.

5.

ТЗНП (ТНЗНП) земляная защита (ЗЗ)
Для обеспечения защиты линий электропередач от всех видов повреждений (как
однофазных, так и междуфазных коротких замыканий) токовая защита нулевой
последовательности реализуется совместно с дистанционной защитой.

6.

ТЗНП (ТНЗНП) земляная защита (ЗЗ)
Ненаправленная токовая защита от замыканий на землю

7.

ТЗНП (ТНЗНП) земляная защита (ЗЗ)
Направленная токовая защита от замыканий на землю

8.

ТЗНП (ТНЗНП) земляная защита (ЗЗ)
Достоинства: простота схемы и высокая надежность; имеет меньшую
выдержку времени и высокую чувствительность (так как нет необходимости
отстройки от токов нагрузки); в более благоприятных условиях работает реле
направления мощности (так как при КЗ в близи шин подстанции, напряжение
подводимое к реле мощности выше, угол φ (между Up и Iр) всегда близок к
оптимальному).
Данная защита применяется в сетях с глухозаземленной нейтралью с
напряжением сетей 110 кВ и выше, в качестве защиты от замыканий на землю.
К недостаткам, свойственным принципу действия следует отнести то, что
защита реагирует на токи в неполнофазном режиме и может работать ложно при
обрыве фазного провода во вторичной цепи трансформатора тока.

9.

ТЗНП (ТНЗНП) земляная защита (ЗЗ)
Защита от замыканий на землю (для сетей с
изолированной нейтралью 6-35кВ)
В электрических сетях 6-35 кВ России, работающих, как правило, с
изолированной или компенсированной нейтралью, значения токов
однофазного замыкания на землю (033) невелики, они не превышают 20 30 А. Поэтому сети этих классов напряжения называют сетями с малым
током замыкания на землю. Однако 033 представляют большую опасность
для оборудования электрических сетей и для находящихся вблизи места
033 людей и животных. В связи с этим Правила технической эксплуатации
электрических станций и сетей требуют в одних случаях быстро
автоматически отключать 033, а в других - немедленно приступать к
определению присоединения с 033 и затем отключать его.

10.

ТЗНП (ТНЗНП) земляная защита (ЗЗ)

11.

ТЗНП (ТНЗНП) земляная защита (ЗЗ)
Принципы выполнении зашит от 033 и их использование в сетях 6-35
кВ России в зависимости от принятого режима нейтрали. Для защиты
(сигнализации) при 033 используются следующие принципы:
-измерение напряжения нулевой последовательности 3U0
-измерение тока нулевой последовательности 3I0 (, промышленной
частоты (50 Гц);
-измерение переходных токов и напряжений нулевой
последовательности при возникновении 033.

12.

ТЗНП (ТНЗНП) земляная защита (ЗЗ)

13.

ТЗНП (ТНЗНП) земляная защита (ЗЗ)
Устройство контроля изоляции сети 6-35 кВ. Устройство контроля
изоляции фиксирует факт возникновения 033 по напряжению нулевой
последовательности. Практически все устройства контроля изоляции
выполняются с использованием трансформаторов напряжения, либо
трехфазных пятистержневых ТН, либо - трех однофазных ТН,
соединенных по схеме открытого треугольника с заземленной нейтралью.
Как правило, на питающих подстанциях устанавливаются трехфазные
пятистержневые ТН с тремя обмотками: первичной, вторичной и
дополнительной, соединенной по схеме, называемой «разомкнутый
треугольник».