Защита от однофазных коротких замыканий на землю в четырехпроводной сети c глухозаземленной нейтралью

Плавкие предохранители и расцепители автоматических выклю­чателей включаются на полные фазные токи. Этим определяется необходимость их отстройки-; и от максимального рабочего тока за­щищаемой линии, который оказывается соизмеримым с током по­вреждения, проходящим через защиту при однофазных коротких замыканиях в конце протяженной (около 1 км) защищаемой линии.

Токи однофазного короткого замыкания меньше токов при по­вреждениях между фазами из-за значительного сопротивления петли фаза—нуль, а также из-за сопротивления нулевой последова­тельности силовых трансформаторов, особенно с соединением обмо­ток Y/Yо. Поэтому чувствительность предохранителей и расцепителей автоматических выключателей при однофазных коротких за­мыканиях часто оказывается недостаточной.

Для воздушной линии характерным повреждением является об­рыв провода и падение его»на землю. Это повреждение является основной причиной поражения людей и животных, возникновения пожаров, особенно в сельское местности. Сопротивление растека­нию оборванных и касающиеся земли проводов воздушных линий напряжением до 1000 В изменяется в широких пределах. Поэтому обеспечить защиту от однофазных коротких замыканий на землю в сельских сетях значительна сложнее, чем в сетях промышленных предприятий и городов.

Использование тока нулевой последовательности позволяет вы­полнить защиту более чувствительной, так как необходимость ее отстройки от максимального рабочего тока отпадает. Такую защи­ту можно включить в нулевой провод защищаемой линии или на фильтр тока нулевой последовательности. При срабатывании она должна действовать на отключение коммутационного аппарата. Им может быть автоматический и выключатель или управляемый предо­хранитель.

Имеется ряд предложений по выполнению такой защиты. Прин­ципиальная схема защиты типа ФО-04 [34] показана на рис. 5.7, а. Защита содержит двухполупериодный выпрямитель VS, подклю­чаемый к однотрансформаторному фильтру тока нулевой последо­вательности TAZ, элемент сравнения напряжения на конденсаторе С с постоянным напряжением, определяемым неоновой лампой HV, и исполнительный тиристор VDT. При равенстве указанных напря­жений неоновая лампа открывает триодный тиристор в цепи электромагнита отключения YAT (независимого расцепителя). Комму­тационный аппарат отключается. Скорость нарастания напряжения на конденсаторе С определяется током повреждения. Поэтому за­щита имеет зависимую от тока выдержку времени (рис. 5.7, б), оп­ределяемую сопротивлением резисторов R4, R5. Минимальные вы­держки времени в независимой части уставки равны t_с.з.у=0,3; 0,6 с. С помощью резисторов R 1 — R 3 можно установить три зна­чения (уставки) тока срабатывания: I _с.з.у = 30, 60, 90 А. Резистор R6 необходим для ог­раничения тока разря­да неоновой лампы.

Недостатком защи­ты типа ФО-0,4 явля­ется необходимость от­стройки тока срабаты­вания от тока макси­мальной рабочей не­симметрии, который может достигать поло­вины максимального рабочего тока линии. Разработана защита не требующая отстройки от токов несимметрии. Селективное действие защиты достигается за счет сравнения фаз токов, проходящих в линиях и в нейтрали трансформатора. Одна­ко защита может по­действовать неселективно, например при обрыве нулевых прово­дов.

Более удачным решением, обеспечивающим селективность и требуемую чувствительность при однофазных коротких замыкани­ях на землю, является применение отдельных защитных нулевых проводов. Но для этого требуется реконструкция существующих и проектирование новых пятипроводных сетей.

Наряду с совершенствованием защиты от повреждения на зем­лю целесообразным следует считать улучшение защитных характе­ристик расцепителей автоматических выключателей для повыше­ния их чувствительности к однофазным коротким замыканиям.

В частности для уже эксплуатируемых автоматических выклю­чателей типа «Электрон» и А3700 Ульяновским политехническим институтом разработана защита на основе интегральных микро­схем, реагирующая на входную воздействующую величину вида [35]

|A|=|I _{ф max} |+| k 3I _о |

Для выделения из фазных токов наибольшего тока I_{ф max} ис­пользован максиселектор. Защита имеет примерно равную чувстви­тельность к междуфазным и однофазным коротким замыканиям при

k=I_K⁽³⁾/ I_K⁽¹⁾ -1

она содержит две ступени: токовую отсечку и максимальную токо­вую защиту с зависимой выдержкой времени. В настоящее время освоен также выпуск автоматических выключателей серии ВА-50 с защитой, содержащей комплект от коротких замыканий на землю.