В сетях с эффективно заземленной нейтралью (110 кВ и выше) защита от КЗ на землю (однофазных и двухфазных) возлагается на токовую направленную защиту нулевой последовательности (ТНЗНП). Эта защита выполняется ступенчатой (двух-, трех- или четырехступенчатой).
Эта защита имеет преимущества перед защитами, реагирующими на токи фаз.
1) В сетях 110 кВ и выше вторичные обмотки трансформаторов тока включаются по схеме полная звезда, обратный провод в которой является фильтром токов кулевой последовательности. Поэтому для выполнения ТНЗНП не требуются дополнительные источники тока.
2) Нет мертвой зоны при близких КЗ, потому что напряжение нулевой последовательности в месте короткого максимально.
3) Так как рабочие токи и токи самозапуска не содержат токов нулевой последовательности, то резервную ступень ТНЗНП не нужно отстраивать от них. Ее отстраивают только от токов небаланса, обусловленных погрешностями ТТ, которые в установившемся режиме не превышают 10% от первичного тока. Следовательно, чувствительность резервных ступеней ТНЗНП выше, чем у защит, реагирующих на токи фаз.
4) Так как сопротивление ВЛ нулевой последовательности в 2..5 раз больше, чем сопротивление прямой последовательности и зависимость тока 3I0 при удалении точки КЗ носит более крутой характер, чем зависимость тока при междуфазном КЗ, то токовые отсечки нулевой последовательности имеют большую зону действия, чем токовые отсечки, реагирующие на токи фаз.
Поэтому ПУЭ требует применять ТНЗНП даже тогда, когда от междуфазных КЗ используются более сложные и дорогостоящие дистанционные защиты.
Недостаток токовых направленных защит нулевой последовательности – это сложность расчета и распределения по сети токов нулевой последовательности, особенно при существовании параллельных воздушных линий (ВЛ) при наличии между ними взаимоиндукции.
Расчет коэффициента чувствительности в точке равной чувствительности графоаналитическим методом: графоаналитический метод заключается в том, что необходимо передвигать точку короткого замыкания вдоль ВЛ и рассчитывать коэффициенты чувствительности в этих точках для выбранных защит. Необходимо найти точку пересечения двух графиков коэффициентов чувствительности, определить ее значение и сравнить с допустимым. а – расстояние от шины С на котором произошло КЗ.