Общий контроль изоляции в распределительных сетях 6 – 35 кВ

Для выявления нарушения изоляции фаз относительно земли в электроустановках предусматривается так называемый общий контроль изоляции. Для этих целей применяется специальный трехфазный пятистержневой трансформатор напряжения, одна из вторичных обмоток которого соединяется в «разомкнутый треугольник» и является фильтром напряжения нулевой последовательности (ФННП) (Рис.7). К выходу этого фильтра присоединяется реле напряжения KV. При замыкании фазы на землю на выходе фильтра появляется напряжение нулевой последовательности 3 U₀, под действием которого реле срабатывает и действует на сигнал. Поврежденная фаза определяется, как правило, по трем вольтметрам включенных в другую вторичную обмотку трансформатора напряжения. В этом случае показания вольтметра в поврежденной фазе будут равны нулю при металлическом замыкании и меньше фазного напряжения, если в точке замыкания имеется переходное сопротивление. Электрическая схема контроля изоляции в сетях 6 – 35 кВ представлена на Рис.7.

Рис. 7. Схема общего контроля изоляции в сети 6-10кВ

 

Причиной появления напряжения нулевых последовательностей 3U ₀ является нарушение симметрии фазных напряжений ЛЭП относительно земли (рис. 8 г, д).

Векторные диаграммы напряжения и емкостных токов для нормального режима показано на рис. 8 а, б.

Рис. 8. Схемы замещения сети с изолированной нейтралью: а, б - нормальный режим сети и векторные диаграммы напряжений емкостных токов; в, г, д, е – при замыкании фазы А на землю и векторные диаграммы.

Векторные диаграммы напряжения и ёмкостных токов при замыкании фазы «А» на землю представлены на рис.8 в, г.

Симметричные составляющие напряжений и ёмкостного тока замыкания I_з при замыкании фазы «А» на землю представлены на Рис.8 д, е.

Реальное распределение токов нулевых последовательностей 3 I₀ в конкретной распределительной сети 10кВ показано на Рис. 9.

 

Рис. 9. Токораспределение 3I₀ по фидерам ЛЭП

 

Из приведенной на Рис. 9 схемы распределения 3 I₀ в реальной сети 10 кВ нужно уяснить следующее:

– емкостной ток нулевой последовательности 3 I₀ в неповрежденных линиях имеет направление «от линии – к шинам»; в поврежденной линии «от шин – в линию».

– емкостной ток 3 I₀ в поврежденной линии равен сумме емкостных токов от неповрежденных линий

Эти два свойства широко используют при выполнении ряда защит от замыкания на землю.

Величина тока замыкания I_з =3 I₀ в практических расчетах для настройки защит может определяться через удельную ёмкость С_уд (мкФ/км).

(A)

где U _ф – фазное напряжение;

l - длина электрически связанной сети, км.

Величина С_удзависит от конструкции сетей и составляет ориентировочно:

–5.5 · 10^-3 мкф/км – для воздушных ЛЭП;

–190 ·10^-3 мкф/км – для кабельных ЛЭП.

В практике можно воспользоваться также и империческими формулами для определения тока замыкания:

– воздушные ЛЭП (A)

– кабельные ЛЭП (A)

где U – линейное напряжение, кВ

l – длина сетей, км

Примеры защит от замыкания фазы на землю

Защита от замыкания на базе фильтра тока нулевой

Последовательности

Для токовых защит отходящих фидеров используются специальные трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТНП), рис. 10.

 

Рис. 10. Трансформатор тока нулевой последовательности:

а) - устройство; б) – установка ТТНП на кабеле

 

Расчетные уставки защиты. Первичный ток срабатывания защиты, выполненной на реле РТ-40/0,2 или РТЗ-50, выбирается из условия несрабатывания зашиты от броска собственного емкостного тока линии при внешнем замыкании на землю по выражению:

, (1.6)

где k_отс – коэффициент отстройки (k_отс =1,1÷1,2); k_б – коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока при внешних перемежающихся замыканиях на землю; I_С – собственный емкостной ток. Определение I_С производится:

– для кабельной ЛЭП:

,

где I_С0 – величина I_С на 1 км длины одного кабеля (табл. 2); l – длина линии; n – число кабельных линий;

– для воздушной ЛЭП:

,

где l – длина линии; I_С0.ВЛ – величина I_С на 1 км длины ВЛ (табл.3).

Таблица 2