8.2. Максимальная токовая защита нулевой последовательности
Схема и принцип действия защиты. Ненаправленная МТЗ НП применяется в сети с односторонним питанием места КЗ током I0, т.е. при расположении трансформаторов с заземленной нейтралью с одной стороны защищаемого участка. Функциональная схема этой РЗ состоит из одного ИО – пускового токового реле КАО (рис.8.4, а, б), реле времени КТ и исполнительного реле KL. Реле тока КАО включено на фильтр тока НП, в качестве которого используется нулевой провод ТТ, соединенных по схеме полной звезды. Ток в КАО равен геометрической сумме вторичных токов трех фаз:
(8.2)
При появлении тока 3I0 реле КАО срабатывает и приводит в действие реле времени КТ; последнее через время t подает сигнал на промежуточное реле KL, которое дает команду на отключение выключателя.
Согласно (8.2) ток в пусковом реле РЗ появляется только в том случае, когда имеется ток I0, поэтому МТЗ НП, показанная на рис.8.4, может работать только при одно- и двухфазных КЗ на землю. При междуфазных КЗ (без "земли"), а также при нагрузке и качаниях МТЗ НП не действует, поскольку в этих режимах сумма токов IA + IB + IC = 0 и ток 3 I0 отсутствует. Важным преимуществом МТЗ НП является то, что она не реагирует на нагрузку. Благодаря этому ее не требуется отстраивать от токов нормального режима и перегрузок, что позволяет обеспечить более высокую чувствительность этой РЗ по сравнению с МТЗ, реагирующими на фазные токи.
О
днако
в действительности работа МТЗ НП
осложняется погрешностью ТТ, обусловленной
их током намагничивания (см. §3.1).
Поэтому в режимах, когда имеет место баланс первичных токов (IA + IB + IC = 0), сумма вторичных токов Ia + Ib + Ic ≠ 0. В нулевом проводе и пусковом реле МТЗ НП появляется остаточный ток, называемый током небаланса (Iнб), который может вызвать нежелательное действие РЗ при отсутствии первичного тока I0.
Ток небаланса. Значение Iнб можно найти, если в (8.2) учесть токи намагничивания ТТ:
(8.3)
Очевидно, что второй член в (8.3) является током небаланса. Обозначив его Iнб и выразив первый член (8.6) через I0 получим
(8.4)
Выражение (8.4) показывает, что ток в пусковом реле МТЗ НП состоит из двух слагающих: одно обусловлено первичным током I0 и второе – погрешностью ТТ. Последнее искажает значение тока 3I0, на которое реагирует МТЗ НП. Как следует из (8.3), ток небаланса равен геометрической сумме намагничивающих токов ТТ:
(8.5)
Сумма намагничивающих токов обычно не равна нулю. Это объясняется тем, что токи намагничивания имеют несинусоидальную форму и, кроме того, различаются по значению и фазе вследствие нелинейности и неидентичности характеристик намагничивания и неравенства в величине вторичных нагрузок ТТ разных фаз. Значение тока Iнб mах в нулевом проводе звезды ТТ обычно определяется при токе трехфазного КЗ в расчетной точке.
Для ограничения тока небаланса ТТ должны работать в ненасыщенной части характеристики намагничивания и иметь по возможности одинаковые токи намагничивания во всех фазах. Чтобы обеспечить эти условия, ТТ, питающие МТЗ НП, должны: удовлетворять условию 10%-ной погрешности при максимальном значении тока трехфазного КЗ в начале следующего участка; иметь идентичные характеристики намагничивания и одинаковые нагрузки вторичных цепей во всех фазах.