Токовий спрямований захист нульової послідовності, Електричні підстанції, Електричні
Будь-яку несиметричну систему трьох струмів або напруг можна подати у вигляді трьох наступних систем:
система прямої послідовності, що складається з трьох векторів, що обертаються (А1 В1 C1), рівних за величиною і повернутих на 120° один щодо одного;
система зворотної послідовності, також складається з трьох векторів, рівних за величиною і повернутих на 120° один щодо одного, але при обертанні в ту ж сторону, що вектори прямої послідовності, вектор В2 випереджає вектор А2 на 120°;
система нульової послідовності, що складається із трьох векторів А0 = В0 = С0, що збігаються по фазі.
Додавання однойменних векторів цих трьох систем створює несиметричну систему:
Для знаходження нульової складової треба геометрично скласти три складові вектора і взяти 1/3 від цієї суми, наприклад:
У мережах з ефективним заземленням нейтралі найбільше пошкоджень пов'язане із замиканням на землю. Для захисту обладнання застосовують пристрої, які реагують на складові нульової послідовності.
Включення захисту на складові нульової послідовності, наприклад, за схемою 5, має деякі переваги в порівнянні з їх включенням на повні струми і напруги фаз при замиканні на землю.
На 5 показана схема з'єднання ТТ фільтр струмів нульової послідовності.
Струм нульової послідовності отримують з'єднанням вторинних обмоток ТТ фільтр струмів нульової послідовності. Зі схеми 5 видно, що струм у реле КА дорівнює геометричній сумі струмів трьох фаз, тобто Iр = Ia + Ib + Ic, і виникає тільки при однофазному або двофазному КЗ на землю. При трифазному КЗ Ір = 0.
Для отримання напруги нульової послідовності вторинні обмотки ТН з'єднують у розімкнутийтрикутник за схемою 6 і нейтраль заземляють його первинної обмотки.
При однофазних або двофазних КЗ на землю на затискачах розімкнутого трикутника з'являється напруга 3 U0.
Для отримання напруги нульової послідовності вторинні обмотки ТН з'єднують у розімкнений трикутник і заземлюють нейтраль первинної його обмотки за схемою 6.
Контроль справності ланцюгів напруги розімкнутого трикутника здійснюється вольтметром, у якого за порушення ланцюгів пропадає показання.
Крім розглянутих захистів нульової послідовності у мережах 110 кВ і вище застосовуються також спрямовані відсічення та ступінчасті захисту нульової послідовності. Найбільшого поширення набули чотириступінчасті захисту, які мають перший ступінь виконується без витримки часу. Перший і другий ступені служать для захисту при замиканнях на землю в межах лінії, що захищається, а третій і четвертий ступені призначені в основному для резервування.
6. З'єднання однофазних ТН у фільтр напруги нульової послідовності:
PV - вольтметр контролю справності ланцюгів вторинної обмотки;
SB - кнопка вольтметра для контролю справності ланцюгів напруги розімкнутого трикутника
На 7. показана схема струмового спрямованого захисту нульової послідовності.
Пускове токове реле КА, включене на фільтр струмів нульової послідовності, спрацьовує при виникненні КЗ на землю в момент, коли в нульовому дроті проходить струм 3 I0.
Реле потужності KW фіксує напрямок потужності КЗ, забезпечуючи селективність дії, тобто роботу захисту при напрямку потужності КЗ від шин ПС в лінію, що захищається. Напруга 3 U0 подається на реле потужності від обмотки розімкнутого трикутника ТН (шинки EV.H, EV.K). Реле часу КТстворює витримку часу, виходячи з умов селективності.
За наявності в мережі автотрансформаторів, що електрично зв'язують мережі двох напруг, однофазне або двофазне замикання в мережі середньої напруги призводить до виникнення струму I0 в лініях вищої напруги.
Щоб не допустити помилкового спрацьовування захисту ліній ВН, уставки їх захистів за струмом спрацьовування та витримки часу узгодять зі уставками захисту в мережі СН. Тому не рекомендується виконувати заземлення нейтралів обмоток зірок вищої та середньої напруги в одного трансформатора. У трансформатора зі схемою з'єднання зірка-трикутник замикання на землю за трикутника не викликає появи струму I0 за зірки.
Оскільки струм I0 виникає тільки при неповнофазних режимах роботи ділянок мережі, то при експлуатації струмових захистів нульової послідовності необхідно враховувати всі заземлені нейтралі трансформаторів та автотрансформаторів, які є джерелами струмів нульової послідовності.
Таким чином, розподіл струму I0 в мережі визначається виключно розташуванням нейтралів заземлених трансформаторів, а не генераторів електростанцій.