Η αρχή λειτουργίας της κατευθυντικής προστασίας ρεύματος μηδενικής ακολουθίας σε ηλεκτρικά δίκτυα 110 kV
Η τρέχουσα κατευθυντική προστασία μηδενικής ακολουθίας (TNZNP) χρησιμοποιείται όταν είναι απαραίτητη η προστασία των γραμμών υψηλής τάσης από μονοφασικά βραχυκυκλώματα - σφάλματα γείωσης σε έναν από τους αγωγούς φάσης στο δίκτυο ισχύος. Αυτή η προστασία χρησιμοποιείται ως εφεδρική προστασία για γραμμές ισχύος κατηγορίας τάσης 110 kV. Παρακάτω δίνουμε την αρχή λειτουργίας αυτής της προστασίας, εξετάστε πώς και με τη βοήθεια ποιων συσκευών εφαρμόζεται το TNZNP σε ηλεκτρικά δίκτυα 110 kV.
Στην ηλεκτρική μηχανική, υπάρχει η έννοια των συμμετρικών και μη ισορροπημένων συστημάτων ρευμάτων ή τάσεων φάσης. Το συμμετρικό σύστημα διασφαλίζει την ισότητα των ρευμάτων φάσης (τάσεις) τριφασικό δίκτυο… Στην περίπτωση αυτή, τα διανύσματα των ρευμάτων φάσης μπορούν να σταθούν μεταξύ τους σε άμεση, αντίστροφη και επίσης μηδενική ακολουθία (NP).
Σε θετική ακολουθία, τα διανύσματα ρεύματος φάσης πηγαίνουν στην ακολουθία Α, Β, Γ, με κάθε φάση να υστερεί κατά 120 g από την άλλη.Η αντίστροφη ακολουθία είναι η εναλλαγή των φάσεων A, C, B, η γωνία μετατόπισης φάσης είναι η ίδια - 120 μοίρες. Στην περίπτωση της μηδενικής ακολουθίας, τα διανύσματα των τριών φάσεων συμπίπτουν ως προς την κατεύθυνση. Ένα ασύμμετρο σύστημα αναπαρίσταται ως τρέχουσα τιμή — το γεωμετρικό άθροισμα των διανυσμάτων όλων των συστατικών της άμεσης, αρνητικής και μηδενικής ακολουθίας.
Κατά την κανονική λειτουργία τμήματος του ηλεκτρικού δικτύου, το σύστημα ρευμάτων και τάσεων είναι συμμετρικό, το ίδιο ισχύει και για βραχυκυκλώματα φάσης φάσης. Στην περίπτωση αυτή, τόσο η τάση όσο και το ρεύμα του NP είναι ίσα με μηδέν. Σε περίπτωση μονοφασικής βλάβης γείωσης, το σύστημα γίνεται ασύμμετρο — εμφανίζεται ρεύμα και τάση NP.
Σε αυτή την περίπτωση, το ρεύμα (τάση) μιας από τις φάσεις μηδενικής ακολουθίας είναι ίσο με το ένα τρίτο του αθροίσματος των διανυσμάτων του ασύμμετρου συστήματος, αντίστοιχα, το άθροισμα των διανυσμάτων του ασύμμετρου συστήματος είναι τριπλάσιο του ρεύματος ( τάση) του LV.
Τα αποτελέσματα των υπολογισμών βραχυκυκλώματος σε ηλεκτρικά δίκτυα δείχνουν επίσης ότι το ρεύμα ενός μονοφασικού σφάλματος γείωσης στα ηλεκτρικά δίκτυα είναι ίσο με την τριπλή τιμή του ρεύματος NP — 3I0 και της τάσης που προκύπτει μεταξύ του ουδέτερου του μετασχηματιστή και του βραχυκυκλώματος -σημείο κυκλώματος — στην τριπλή τιμή της τάσης NP — 3U0.
Η αρχή λειτουργίας της προστασίας υπερέντασης μηδενικής ακολουθίας είναι ο έλεγχος της τιμής 3I0 της γραμμής ισχύος και εάν φτάσει σε μια συγκεκριμένη τιμή, απενεργοποιήστε αυτόματα τον διακόπτη γραμμής ισχύος με μια ορισμένη χρονική καθυστέρηση.
Στην πράξη, τα ρεύματα ανισορροπίας 3I0 λαμβάνονται στην έξοδο του λεγόμενου φίλτρου ρεύματος μηδενικής ακολουθίας.Αυτό το φίλτρο λαμβάνεται συνδέοντας ηλεκτρικά την αρχή και το τέλος των περιελίξεων των μετασχηματιστών ρεύματος κάθε φάσης της γραμμής.
Στην κανονική λειτουργία ενός τμήματος του ηλεκτρικού δικτύου, δεν υπάρχει ρεύμα στην έξοδο του φίλτρου ρεύματος NP. Σε περίπτωση βλάβης - πτώση ενός από τους αγωγούς φάσης της γραμμής ισχύος στο έδαφος, εμφανίζεται ανισορροπία - εμφανίζεται μια ορισμένη τιμή του ρεύματος 3I0, η τιμή της οποίας είναι σταθερή στην έξοδο του φίλτρου ρευμάτων NP.
TNZNP, κατά κανόνα, προστασία πολλαπλών επιπέδων. Κάθε ένα από τα στάδια προστασίας έχει τον δικό του χρόνο αντίδρασης Για να εξασφαλιστεί η επιλεκτικότητα των λειτουργιών προστασίας σε γειτονικούς υποσταθμούς, τα τμήματα του ηλεκτρικού δικτύου χωρίζονται σε τμήματα (περιοχές κάλυψης). Έτσι, η προστασία παρέχει προστασία στη γραμμή ισχύος που τροφοδοτείται από τον υποσταθμό όπου είναι εγκατεστημένο το δεδομένο σύνολο προστασίας και λειτουργεί ως εφεδρική προστασία για γειτονικούς υποσταθμούς.
Υπάρχει ένα τέτοιο φαινόμενο όπως η ταλάντωση στο σύστημα. Εάν η προστασία βραχυκυκλώματος μεταξύ των γραμμών, για παράδειγμα, προστασία απόστασης, μπορεί να ενεργοποιηθεί λανθασμένα όταν συμβεί αυτό το φαινόμενο, τότε αποκλείεται η ψευδής ενεργοποίηση του TNZNP, καθώς αυτή η προστασία αντιδρά αποκλειστικά στην εμφάνιση ρευμάτων μηδενικής ακολουθίας, η εμφάνιση των οποίων δεν είναι χαρακτηριστική του φαινομένου της αιώρησης στο σύστημα ισχύος .
Η προστασία που συζητείται στο άρθρο είναι στην πραγματικότητα προστασία από σφάλματα γείωσης, γι' αυτό και αυτή η προστασία έχει ένα εναλλακτικό όνομα - προστασία εδάφους (GRP).
Ποιες συσκευές εκτελούν τη λειτουργία προστασίας κατευθυντικού ρεύματος μηδενικής ακολουθίας σε ηλεκτρικά δίκτυα
Για να διασφαλιστεί η προστασία των γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας από όλους τους τύπους βλαβών (τόσο μονοφασικά όσο και βραχυκυκλώματα φάσης-φάσης), εφαρμόζεται προστασία ρεύματος μηδενικής ακολουθίας μαζί με προστασία απόστασης. Οι συσκευές που εκτελούν τις λειτουργίες αυτών των προστασιών μπορούν να εφαρμοστούν τόσο σε ρελέ με ηλεκτρομηχανική αρχή λειτουργίας όσο και σε σύγχρονες συσκευές - ακροδέκτες μικροεπεξεργαστή για προστασία.
Μεταξύ των ηλεκτρομηχανικών προστασιών, τα πιο δημοφιλή είναι σετ τύπου EPZ-1636, τα οποία έχουν πολλές διαφορετικές τροποποιήσεις. Στις σύγχρονες συνθήκες δίνεται προτεραιότητα στην κατασκευή νέων υποσταθμών διανομής ή στον τεχνικό επανεξοπλισμό παλαιών εγκαταστάσεων συσκευές προστασίας μικροεπεξεργαστή… Για την εφαρμογή εφεδρικής προστασίας για γραμμές 110 kV, συμπεριλαμβανομένου του TNZNP, χρησιμοποιούνται συχνά τερματικά μικροεπεξεργαστή που κατασκευάζονται από την ABB, για παράδειγμα η συσκευή πολλαπλών λειτουργιών REL650.