ZABEZPIECZNIA

ZIEMNOZWARCIOW

E W SIECIACH

ŚREDNIEGO

NAPIĘCIA

Przygotował Mateusz Gabor

CZYM SĄ SIECI SN ?

ZAGROŻENIA NA

KTÓRE NARAŻONE SĄ

SIECI SN :

• Przepięcia
• Zwarcia ( najczęściej spotykane –

zwarcia doziemne )

• Awarie mechaniczne

PODZIAŁ SIECI SN ZE

WZGLĘDU NA PRACĘ

PUNKTU NEUTRALNEGO :

• Sieci izolowane
• Sieci o pośrednio uziemionym punkcie

neutralnym

- poprzez cewkę kompensacyjną
- poprzez rezystor
- poprzez równoległe połączenie cewki

i rezystora

Sieci izolowane

• Zalety :
- Koszt wykonania
- Mniejsze zagrożenie porażeniowe

• Wady :
- Zmniejszona możliwość samoindukcji zwarć przy znacznych

wartościach prądu ziemnozwarciowego

- Wysoki poziom i wielokrotność przepięć, prowadzących do

zwarć podwójnych i wielokrotnych

- Utrudnienie lokalizacji doziemionej linii napowietrznej przy

małych wartościach prądu ziemnozwarciowego

- Zagrożenie porażeniowe przy dłuższym utrzymywaniu się

doziemienia w sieci napowietrznej.

Sieci o pośrednio uziemionym punkcie
neutralnym poprzez cewkę kompensacyjną

• Zalety :
- Likwidacja zwarć doziemnych przemijających zarówno

samoistnie, jak i z zastosowaniem automatyki SPZ .

•

Wady :

-

Przy niedokładnej kompensacji prąd resztkowy ma zbyt
duże wartości, co uniemożliwia likwidację samoistną
doziemień .

-

Występowanie dużych przepięć, doprowadzających do
zwarć wielokrotnych .

Sieci o pośrednio uziemionym

punkcie neutralnym poprzez rezystor

• Zalety :
- Uziemienie przez rezystor powoduje ograniczenie czasu

trwania i zmniejszenie poziomu przepięć
ziemnozwarciowych .

• Wada :
- Duże wartości prądów doziemnych

ZABEZPIECZNENIA

ZIEMNOZWARCIOWE DZIELIMY NA :

• Zeroprądowe
• Kierunkowe
• Admitancyjne

UKŁAD PRACY

ZABEZPIECZENIA

ZIEMNOZWARCIOWEGO :

Przykładowe wskazy

napięć i prądów w

czasie: normalnej

pracy linii oraz w

przypadku wystąpienia

doziemienia fazy IL1 :

KRYTERIA DZIAŁANIA ZABEZPIECZEŃ

ZIEMNOZWARCIOWYCH :

• Kryterium zeroprądowe
• Kryterium zeroprądowe

kierunkowe

• Kryterium admitancyjne

KRYTERIUM

ZEROPRĄDOWE :

• Warunek do spełnienia:

KRYTERIUM ZEROPRĄDOWE

KIERUNKOWE :

KRYTERIUM ADMITANCYJNE :

Admitancja zerowa odcinka

doziemionego Yod i zdrowego
Yoz wyrażamy zależnością :

Admitancja jednostkowa

wyrażona jest zależnością :

KRYTERIUM ADMITANCYJNE

KIERUNKOWE I NIEKIERUNKOWE :

• Można przyjąć, że nastawienie zabezpieczenia

admitancyjnego niekierunkowego powinno spełniać
zależność :

• Dla zabezpieczenia admitancyjnego kierunkowego
występuje zależność :

KOORDYNACJA NASTAWIEŃ

ZABEZPIECZEŃ ZIEMNOZWARCIOWYCH :

• Pewne i niezawodne działanie zabezpieczenia

najbliższego miejscu wystąpienia zakłócenia

• Brak zadziałań zbędnych zabezpieczeń odcinków sieci

nie dotkniętych doziemieniem oraz w polach
rozdzielczych zasilających co prawda zakłócenie, ale
usytuowanych bliżej źródła zasilania w stosunku do
podstawowego zabezpieczenia odcinka uszkodzonego.

• Brak zadziałań zbędnych jakichkolwiek zabezpieczeń

ziemnozwarciowych podczas bezawaryjnej pracy sieci.

Dziękuję za uwagę

PRZYKŁAD

OBLICZENIOWY

W sieci o napięciu 20 kV, pracującej z punktem uziemionym
przez rezystor o prądzie znamionowym 500 A, obliczyć prąd w
miejscu zwarcia doziemnego zlokalizowanego w odległości 5
km od tej stacji na odpływie napowietrznym. Pojemnościowy
prąd zwarciowy sieci 20 kV wynosi 250 A.

Dane:
Moc zwarciowa na szynach 110 systemu: S”kQ = 3000 MVA
Trafo zasilające: SnT = 20 MVA, tr = 115/22 kV/kV, Δuk = 11%
Linia: Z1Ln = (0,44+j0,37) Ω/km, Z0Ln = (0,59+j1,55) Ω/km, l
=5 km
Trafo uziemiające: Z0Tu=(1,84+j5,86) Ω

• Impedancja kolejności zgodnej

L

1

T

1

1Q

x(1)

Z

jX

jX

Z







16

,

0

115

22

3000

110

1

,

1

2

2

1Q



















X

• Reaktancja od systemu

66

,

2

20

22

100

11

2

1T







X





85

,

1

2

,

2

5

37

,

0

44

,

0

L

1

j

j

Z











•

Reaktancja transformatora

zasilającego

• Impedancja linii

67

,

4

2

,

2

85

,

1

2

,

2

66

,

2

16

,

0

x(1)

j

j

j

j

Z













67

,

4

2

,

2

x(1)

x(2)

j

Z

Z







75

,

7

95

,

2

5

)

55

,

1

59

,

0

(

0L

x(0)

j

j

Z

Z











• Impedancja kolejności
zgodnej

• Impedancja kolejności
przeciwnej

• Impedancja składowej
zerowej

• Admitancja w tej sieci wynosi:

0217

,

0

3

/

20000

250

3

/

3

3

n

C

0

0

j

j

U

I

j

C

j

Y











• Admitancja Yd wynosi:

• Jej odwrotność :





75

,

8

04

,

20

0183

,

0

0419

,

0

/

1

/

1

d

j

j

Y









• Gdzie:

0034

,

0

0419

,

0

95

,

1

70

,

23

1

1

N

N

j

j

Z

Y











95

,

1

70

,

23

3

86

,

5

3

84

,

1

09

,

23

N

j

j

Z



























0183

,

0

0419

,

0

0034

,

0

0419

,

0

0217

,

0

3

N

0

d

j

j

j

Y

Y

Y















•Po podstawieniu do wzoru w przypadku zwarcia metalicznego

•Ostatecznie:





























75

,

8

04

,

20

75

,

7

95

,

2

67

,

4

2

,

2

67

,

4

2

,

2

3

1

3

20000

F

j

j

j

j

I

A

I

I

504

F

"

k1



