Реле и трансформаторы защиты от несбалансированного тока нулевой последовательности (LIFASA)
В высоковольтной конденсаторной батарее с соединением двойной звездой с номинальным напряжением 12 кВ и выше и со сравнительно высокой выходной мощностью, защита обеспечивается с помощью трансформатора тока (ТТ) нулевой последовательности и связанного с ним реле защиты от несбалансированного тока нулевой последовательности.
Сборка конденсаторных батарей этого типа выполняется по схеме «двойная звезда» с объединением двух нейтралей в одну общую через токовый трансформатор.
Эта общая нейтраль наряду с токовым трансформатором способствует выявлению несбалансированного тока, в случае его возникновения при работе конденсаторной батареи.
В случае возникновения неисправности в одном или нескольких емкостных элементах в какой-либо фазе в какой-либо группе, соединенной по схеме «двойная звезда», и срабатывания предохранителя, величина емкости поврежденной фазы в этой группе уменьшается. Поскольку нейтраль не заземлена, уменьшение емкости приведет к повышению напряжения в поврежденной фазе и к снижению в двух других исправных фазах. В результате этого произойдет смещение нейтрали конденсаторной батареи. В следствие этой разности сопротивления между двух «звезд», между двумя нейтралями возникнет ток, протекающий через токовый трансформатор.
Общая величина несбалансированного тока будет пропорциональна количеству сработавших внутренних предохранителей. Рост напряжения в параллельно соединенных исправных элементах неисправной группы следует ограничить с целью предотвращения возможного повреждения исправных элементов. С учетом этого определяется величина допустимого тока нулевой последовательности и выполняется настройка реле защиты от несбалансированного тока нулевой последовательности на подачу аварийного сигнала или срабатывание автоматического выключателя. Способ соединения представлен ниже на схеме:
Напряжение между нейтральным и заземляющим проводом является низким. Номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока нулевой последовательности обычно равен 1/5, 2/5, 5/5.
Ниже приводится пример несбалансированного тока в конденсаторной батарее напряжением 20 кВ и с реактивной мощностью 2000 кВАр:
| Расчетная полная выходная мощность | 2200 | кВАр |
| Расчетное напряжение | 21 | кВ |
| Номинальное напряжение сети | 20 | кВ |
| Номинальная выходная мощность | 2000 | кВАр |
| Номинальный ток | 57,73 | А |
| Расчетная выходная мощность каждого блока | 367 | кВАр |
| Расчетное напряжение блоков | 12,124 | кВ |
| Количество последовательно подключенных блоков | 1 | |
| Количество параллельно подключенных элементов на каждую группу элементов, подключенных последовательно | 1 |
| Внутренняя конфигурация каждого блока | ||
| Количество групп последовательно подключенных элементов в блоках | 6 | |
| Количество параллельно подключенных элементов на каждую группу элементов, подключенных последовательно | 9 | |
| Количество перегоревших предохранителей в одном блоке | 1 |
2 | 3 | 4 | 5 |
| Емкость неисправного блока, мкФ | 7,79 | 7,591 | 7,341 | 7,017 | 6,581 |
| Потери емкости в неисправном блоке, % | 2,041 | 4,545 | 7,692 | 11,765 | 17,241 |
| Емкость поврежденной фазы, мкФ | 15,743 | 15,54 | 15,294 | 14,97 | 14,534 |
| Напряжение поврежденной фазы, В | 12,166 | 12,217 | 12,282 | 12,367 | 12,483 |
| Несбалансированный ток нулевой последовательности, А | 0,31 | 0,69 | 1,18 | 1,82 | 2,69 |
Рекомендуемые настройки реле:
- Аварийный уровень тока (срабатывание сигнализации): 0,6 A / 1 с.
- Уровень тока расцепления (срабатывание автоматического выключателя): 1 A / 0,1 с.