Повреждения в цепях ТН и контроль за их исправностью

Повреждения в цепях ТН. Во вторичных цепях ТН могут возникать повреждения (КЗ и обрывы). Короткие замыкания вызывают опасное увеличение тока в ТН, и поэтому для его защиты устанавливаются предохранители или автоматические выключатели, прерывающие цепь при появлении повышенных токов. Повреждения вторичных цепей, а также их нарушение при перегорании предохранителей или действии автоматических выключателей искажают значение и фазу вторичного напряжения, что приводит к неправильной работе РЗ. Для предупреждения ложных действий РЗ предусматриваются специальные устройства, которые реагируют на повреждения во вторичных цепях напряжения, подают при этом сигнал о неисправности и выводят из действия (блокируют) те РЗ, которые могут неправильно сработать при повреждении в цепях напряжения.

Блокирующие устройства, реагирующие на появление U₀, и I₀ при повреждениях в цепях напряжения. На рис. 6.10 приведены наиболее распространенные простые устройства этого типа. Они реагируют на появление напряжения или тока НП во вторичных цепях ТН. Для этого реле KV включается на напряжение НП по одной из схем, приведенных на рис. 6.10.

В нормальных условиях напряжение на реле отсутствует. При обрыве одной или двух фаз цепи напряжения возникает U₀, под влиянием которого в реле КV появляется ток, и оно срабатывает, давая сигнал. Подобные устройства применяются в дистанционных РЗ, имеющих токовые пусковые органы.

На рис. 6.11 приведена схема подобной блокировки типа КРБ-14 для дистанционных РЗ в сетях с заземленной нейтралью. Она состоит из трех конденсаторов С одинаковой емкости, реле напряжения КV0 и тока КA0. В провод, соединяющий нулевые точки конденсаторов и вторичной обмотки ТУ, включено реле КV0, через размыкающий контакт которого подается оперативный ток на комплект релейной защиты (РЗ). Цепь обмотки КV0 проходит через размыкающий контакт КА0, обмотка которого включена в нулевой провод ТА.

Нормально, когда сумма фазных напряжений равна нулю, потенциалы нулевых точек звезды конденсаторов и вторичной обмотки ТV равны, и поэтому ток в реле KV0 отсутствует. При перегорании одного или двух предохранителей потенциал нулевой точки звезды конденсаторов станет равным сумме напряжений оставшихся фаз, а потенциал нулевой точки звезды вторичной обмотки ТV останется равным нулю. Под воздействием напряжения, возникающего между нулевыми точками, через обмотку KV0 проходит ток, и реле, сработав, нижним контактом снимает оперативный ток с РЗ, а верхним подает сигнал. При перегорании предохранителей всех трех фаз блокировка рассматриваемого типа не работает, что является ее недостатком.

При двухфазном КЗ на землю на защищаемой ЛЭП симметрия фазных напряжений, подводимых к звезде конденсаторов, нарушается и блокировка может сработать и вывести Р3 из действия. Для предотвращения такого неправильного действия блокировки предусмотрено токовое реле КА0, которое срабатывает и, размыкая цепь обмотки реле КV0, препятствует его действию.

Контроль цепей разомкнутого треугольника ТН. Контроль исправности цепи вторичной обмотки ТН, соединенной по схеме фильтра НП, производится путем измерения напряжения небаланса с помощью вольтметра, включаемого по схеме на рис. 6.12. При исправной цепи вольтметр показывает напряжение небаланса, имеющее значение 1-3 В, а при нарушении цепи показания пропадают.

Блокирующее устройство на сравнении напряжений двух вторичных обмоток ТН. Недостатком рассмотренных выше устройств блокировки типа КРБ-11 является то, что при КЗ в цепях фазных напряжений они не действуют, а срабатывают лишь после отключения автоматических выключателей или предохранителей поврежденных фаз. Подобные блокировки не могут предотвратить ложного срабатывания первых ступеней быстродействующих дистанционных РЗ, применяемых в сетях сверхвысоких напряжений. Другим недостатком этих блокировок является то, что они не могут предотвратить ложного срабатывания дистанционных РЗ при отключении всех трех фаз напряжения общим автоматическим выключателем или ключом.

Этих недостатков лишена блокировка, схема которой приведена на рис. 6.13. Четырехобмоточный промежуточный трансформатор ТL устройства блокировки подключен через добавочные резисторы к измерительному трансформатору напряжения ТV с соединением вторичных обмоток в звезду и разомкнутый треугольник. В цепях обмотки w ₁ сопротивление резистора в фазе А – R_a принято в два раза меньшим относительно сопротивлений R_b и R_c равных между собой. К обмотке w ₂ с выводов Н - К подано напряжение 3U₀. Обмотка w ₃ (компенсационная) находится под воздействием напряжения фазы А. Ко вторичной обмотке w ₄ через выпрямительный мост VS присоединен реагирующий элемент – реле КV.

В нормальном режиме, при исправных вторичных цепях ТV и соответствующих значениях сопротивлений резисторов, токи в обмотках w ₁ и w ₃ направлены встречно: I ₀ = I _a + I _b + I _C = I _aΔ (рис. 6.13, в, г). МДС в сердечнике взаимно уравновешаны – реле КV не работает. При обрывах в цепях ТV (одной или двух фаз) равновесие МДС нарушается, что вызывает срабатывание реле КV. В случае КЗ на землю в сети реле не сработает, так как МДС обмотки w ₁, будет скомпенсирована МДС обмотки w ₂, включенной на 3U₀. При отключении всех трех фаз напряжения со стороны обмоток ТН, соединенных в звезду, блокировка срабатывает за счет тока в обмотке w ₃. Блокировка без замедления срабатывает также при всех видах КЗ в цепях напряжения, за исключением КЗ между фазами В и С. В последнем случае блокировка подействует только после отключения автоматического выключателя.

Оценка схем. Схемы, реагирующие на появление составляющих НП, проще, но они несовершенны. Эти схемы не действуют при обрыве трех фаз вторичных цепей, а также при КЗ в цепях напряжения, не сопровождающихся появлением U₀. Схемы на балансе напряжений с тремя трехобмоточными трансформаторами более совершенны, но и более сложны. Их следует применять для блокировки РЗ на ЛЭП 220 кВ и выше.