Принципът на действие на текущата насочена защита с нулева последователност в 110 kV електрически мрежи
Защита от текуща насочена нулева последователност (TNZNP) се използва, когато е необходимо да се защитят електропроводи с високо напрежение от еднофазни къси съединения-земни повреди на един от фазовите проводници в електрическата мрежа. Тази защита се използва като резервна защита за електропроводи от клас напрежение 110 kV. По -долу даваме принципа на действие на тази защита, разглеждаме как и с помощта на какви устройства TNZNP се прилага в 110 kV електрически мрежи.
В електротехниката съществува концепция за симетрични и небалансирани системи от фазови токове или напрежения. Симетричната система осигурява равенство на фазовите токове (напрежения) трифазна мрежа… В този случай векторите на фазовите токове могат да стоят един спрямо друг в пряка, обратна и също нулева последователност (NP).
При положителна последователност векторите на фазовите токове преминават в последователността A, B, C, всяка от фазите изостава от другата със 120 g. Обратната последователност е редуването на фази A, C, B, ъгълът на изместване на фазата е същият — 120 градуса. В случай на нулева последователност, векторите на трите фази съвпадат по посока. Асиметрична система е представена като текуща стойност — геометричната сума на векторите на всички компоненти на директната, отрицателната и нулева последователност.
При нормална работа на част от електрическата мрежа системата от токове и напрежения е симетрична, същото важи и за фазово-фазовите къси съединения. В този случай и напрежението, и токът на NP са равни на нула. В случай на еднофазна повреда на земята системата става асиметрична — възникват токът и напрежението на NP.
В този случай токът (напрежението) на една от фазите с нулева последователност е равен на една трета от сумата от векторите на асиметричната система, съответно сумата от векторите на асиметричната система е тройният ток (напрежение) на НП.
Резултатите от изчисленията на къси съединения в електрическите мрежи показват също, че токът на еднофазна земна повреда в електрическите мрежи е равен на тройната стойност на тока NP — 3I0 и напрежението, възникващо между неутрала на трансформатора и точка на късо съединение — до тройната стойност на напрежението NP — 3U0.
Принципът на действие на токовата защита с нулева последователност е да се контролира стойността на 3I0 на електропровода и ако тя достигне определена стойност, автоматично да се изключи прекъсвача на електропровода с определено време закъснение.
На практика токовете на дисбаланс 3I0 се получават на изхода на така наречения филтър за ток с нулева последователност. Този филтър се получава чрез електрическо свързване на началото и края на намотките на токовите трансформатори на всяка фаза на линията.
При нормален режим на работа на участък от електрическата мрежа няма ток на изхода на NP токовия филтър. В случай на повреда — падането на един от фазовите проводници на електропровода към земята, възниква дисбаланс — се появява определена стойност на тока 3I0, чиято стойност е фиксирана на изхода на филтъра на NP течения.
TNZNP, като правило, многостепенна защита. Всеки от етапите на защита има свое време за реакция.За да се осигури избирателност на защитните операции в съседни подстанции, участъците от електрическата мрежа са разделени на секции (зони на покритие). По този начин защитата осигурява защита на електропровода, захранван от подстанцията, където е инсталиран дадения набор от защити, и действа като резервна защита за съседни подстанции.
В системата има такова явление като люлеене. Ако защита от късо съединение между линии, например, защита от разстояние, може да бъде фалшиво задействано при възникване на това явление, тогава фалшивото задействане на TNZNP се изключва, тъй като тази защита реагира изключително на появата на токове с нулева последователност, чието възникване не е характерно за явлението люлка в електроенергийната система.
Разглежданата в статията защита всъщност е защита срещу земни повреди, поради което тази защита има алтернативно наименование — защита на земята (ЗЗ).
Какви устройства изпълняват функцията на насочена токова защита с нулева последователност в електрическите мрежи
За да се осигури защита на електропроводите от всички видове повреди (както еднофазни, така и фазово-фазови къси съединения), се прилага токова защита с нулева последователност заедно със защита от разстояние. Устройства, които изпълняват функциите на тези защити, могат да се изпълняват както върху релета с електромеханичен принцип на действие, така и върху съвременни устройства — микропроцесорни клеми за защита.
Сред електромеханичните защити най-популярни са комплекти от типа EPZ-1636, които имат няколко различни модификации. В съвременните условия при изграждането на нови разпределителни подстанции или техническото преоборудване на стари съоръжения се дава приоритет устройства за защита на микропроцесори… За прилагане на резервни защити за 110 kV линии, включително TNZNP, често се използват микропроцесорни терминали, произведени от ABB, например многофункционалното устройство REL650.