Розділ: Релейний захист і автоматика
Для підвищення чутливості захисту від однофазних замикань на землю використовують трансформатор заземлення нейтрали.
У нормальному режимі високоомний резистор, і при необхідності дугогасящий реактор (ДГР) підключаються до нейтралі спеціального трансформатора заземлення нейтрали (ТЗН).
Щоб забезпечити чутливість і селективність захисту від ОЗЗ необхідно швидко збільшити струм через пристрій захисту. Обґрунтування можливості короткочасного індуктивного заземлення нейтрали спеціальним трансформатором заземлення нейтрали. При виникненні на лінії ОЗЗ трансформатор через 0,5 с короткочасно підключається вимикачем до збірних шин. Завдяки глухому заземлення нейтрали створюється обмежений индуктивностью ТЗН струм однофазного короткого замикання, достатній для забезпечення чутливості від ОЗЗ і створення умови гасіння дуги.
Захист діє без витримки часу на відключення лінії. Вимикач із заданою витримкою часу відключається. Відключення лінії запобігає подвійні замикання на землю (ДЗЗ) та багатомісні замикання на землю (МЗЗ), неминучі в мережах напругою 6-10 кВ з високою зношеністю кабелів і обладнання.
Такий режим відключення пошкоджених кабельних ліній кілька років проходить дослідну експлуатацію в ВАТ «Пятигорские електричні мережі». Однак, відключення ліній можливо тільки при наявності надійного резервування і в випадках, обумовлених правил влаштування електроустановок. Запобігання переходу ОЗЗ в ДЗЗ або МЗЗ здійснюється резистором Rн (див. Малюнок 1), підключеним до нейтрали ТЗН. У нормальному режимі вимикач Q3) в ланцюзі ТЗН відключений. При ОЗЗ спрацьовують реле контролю ізоляції KSV1 і (або) реле струму КА1, або пристрій визначення пошкодженої фази (див. Малюнок 1). Після замикання контактів спрацьовує реле часу КТ1, замикаються контакти якого включають вимикач Q3. Вимикач Q3 шунтирует опір Rн і ДГР.
Рис.1 - Пояснююча схема і схема автоматичного заземлення нейтрали
Замикаються контакти реле КТ1 з витримкою часу 0,3 с відключають вимикач Q3. При замиканні цих контактів спрацьовує проміжне реле KL1. Розмикаючих контакти реле розривають ланцюг КТ1. Повернення схеми здійснюється черговим за допомогою ключа SА. При цьому реле К13 замикає свої контакти в ланцюзі реле КТ1. Після відключення вимикача Q3 мережу знову переходить в режим з заземленою нейтраллю через високоомне опір і при необхідності через ДГР.
При збільшенні струму через реле спрацьовує захист від ОЗЗ з дією на сигнал з витримкою часу 0,2 с. Відключення вимикача виконується з витримкою часу 0,2 с. Мережа знову переходить в режим з нейтраллю, заземленою через резистор. Опір резистора визначається за виразом:
де:- ΔI - ток розладу компенсації;
- Ic - сумарний ємнісний струм ОЗЗ з урахуванням можливого його збільшення при розвитку мережі (при відсутності компенсації);
- Uном - номінальна напруга мережі.
Для підключення резистора можливе використання фільтрів приєднання нульової послідовності серії ФМЗО або ТЗН.
де:
Iр - максимальний струм ДГР;
k - допустимий коефіцієнт перевантаження. Для ТЗН k = 1,4, для фільтра - 1,25.
Наприклад, в мережі 10 кВ при ΔIc = 5 А, Iр = 50 А опір резистора відповідно до (1) Rн = тисяча сто п'ятьдесят п'ять Ом. Приймаємо опір резистора дорівнює Rн = 1000 Ом, відповідно до (2) потужність ТЗН складе Sтзн = 208 кВА, потужність фільтра - 232 кВт. Так як максимальна потужність фільтра становить 200 кВ А, до установки слід прийняти ТЗН потужністю 250 кВ А. Гранично можливе значення струму штучного однофазного К.З. може бути визначено за виразом:
де: Uк - напруга короткого замикання.
При Uк = 4,5% гранично допустимий струм К.З.
Щоб забезпечувалася чутливість захисту від ОЗЗ з дією на сигнал доцільно короткочасне глухе заземлення нейтралі і шунтування високоомного опору і ДГР. Після виявлення пошкодження мережу знову переходить в режим заземлення нейтралі через високоомне опір і ДГР. Таким чином забезпечується чутливість захисту, скорочується час виявлення пошкодження, зменшується рівень перенапруг, ймовірність переходу ОЗЗ в ДЗЗ, МЗЗ, зменшується небезпека ураження електричним струмом. Короткочасне однофазне коротке замикання дозволяє виявити місце пошкодження кабельної лінії за допомогою інформаційно-обчислювальних комплексів, таким чином, скоротивши час усунення пошкодження.