Способ выполнения адаптивной токовой защиты от замыканий на землю в кабельных сетях 6–10 кВ с изолированной нейтралью
О.А. Добрягина, В.В. Тютиков, Т.Ю. Шадрикова, В.А. Шуин
Вестник ИГЭУ, 2019 г. выпуск 5, сс. 31—39
Скачать PDF
Состояние вопроса. В распределительных кабельных сетях напряжением 6–10 кВ, работающих с изолированной нейтралью, наиболее широкое применение для защиты от однофазных замыканий на землю получили простые и надежные токовые защиты нулевой последовательности. Однако защиты данного типа во многих случаях не обеспечивают требуемую чувствительность при внутренних (в зоне действия) замыканиях из-за необходимости отстройки по току срабатывания от бросков переходных токов при внешних замыканиях через перемежающуюся дугу. Повышение чувствительности возможно при применении адаптивных токовых защит, однако известные способы их выполнения эффективны только при устойчивых замыканиях через переходное сопротивление, но не позволяют обеспечить высокую динамическую устойчивость функционирования в переходных режимах при наиболее опасных для сети дуговых перемежающихся замыканиях. В связи с этим совершенствование способов выполнения адаптивных токовых защит от замыканий на землю является актуальной задачей.
Материалы и методы. Для сравнительного анализа эффективности функционирования известных и предлагаемого способов выполнения адаптивных токовых защит с учетом сложности переходных процессов при замыканиях на землю через перемежающуюся дугу в кабельных сетях 6–10 кВ использовано имитационное моделирование в системе Matlab с пакетами расширения SimPowerSystem и Simulink. Исследования алгоритмов функционирования адаптивных токовых защит от замыканий на землю проведены на имитационных моделях кабельных сетей 6–10 кВ с изолированной нейтралью и с заземлением нейтрали через высокоомный резистор.
Результаты. Исследования на имитационных моделях показали, что известные способы выполнения адаптивной токовой защиты от замыканий на землю, основанные на использовании полных токов и напряжения нулевой последовательности, неэффективны при дуговых перемежающихся замыканиях на землю. Предложен способ выполнения адаптивной токовой защиты от замыканий на землю в кабельных сетях 6–10 кВ, работающих с изолированной нейтралью или с заземлением нейтрали через высокоомный резистор, значительно повышающий динамическую устойчивость функционирования адаптивной токовой защиты в переходных режимах при дуговых замыканиях на землю и позволяющий обеспечить использование в качестве воздействующих величин только составляющих рабочей частоты 50 Гц тока и напряжения нулевой последовательности.
Выводы. Предложенный способ выполнения адаптивной токовой защиты от замыканий на землю в кабельных сетях 6–10 кВ с изолированной нейтралью и с заземлением нейтрали через высокоомный резистор не только обеспечивает повышение чувствительности при замыканиях на землю через переходное сопротивление, значительное повышение динамической устойчивости функционирования в переходных режимах при замыканиях через перемежающуюся дугу, но и расширяет область ее возможного применения.
1. Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. – М.: Энергия, 1976. – 560 с.
2. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. – М.: Высш. шк., 2006. – 639 с.
3. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. – СПб.: ПЭИПК, 2003. – 350 с.
4. Шуин В.А., Гусенков А.В. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6–10 кВ. – М.: НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик», 2001. – 104 с.
5. Шалин А.И. Замыкания на землю в сетях 6–35 кВ. Достоинства и недостатки различных защит // Новости ЭлектроТехники. – 2005. – № 3 (33) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.news.elteh.ru/arh/2005/33/13.php.
6. Лихачев Ф.А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. – М.: Энергия, 1971. – 152 c.
7. Дударев Л.Е., Запорожченко С.И., Лукьянцев Н.М. Дуговые замыкания на землю в кабельных сетях // Электрические станции. – 1971. – № 8. – С. 64–66.
8. Защита сетей 6–35 кВ от перенапряжений / Ф.Х. Халилов, Г.А. Евдокунин, В.С. Поляков и др.; под ред. Ф.Х. Халилова, Г.А. Евдокунина, А.И. Таджибаева. – СПб.: Энергоатомиздат, 2002. – 272 c.
9. Оценка чувствительности токовых защит от замыканий на землю в кабельных сетях 6–10 кВ / М.С. Аль-Хомиди, О.А. Добрягина, Е.С. Шагурина и др. // Вестник ИГЭУ. – 2016. – Вып. 3. – С. 50–55.
10. Шалин А.И. Замыкания на землю в сетях 6–35 кВ. Направленные защиты. Влияние электрической дуги на направленные защиты // Новости ЭлектроТехники. – 2006. – № 1 (37) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.news.elteh.ru/arh/2006/37/06.php.
11. Борухман В.А. Об эксплуатации селективных защит от замыканий на землю в сетях 6–10 кВ и мероприятиях по их совершенст-вованию // Энергетик. – 2000. – № 1. – С. 20–22.
12. Патент 2088010 Российская Федерация МПК H02H3/16, H01H83/20. Реле защиты / В.И. Кашкалов. – Заявл. 19.08.1994; опубл. 20.08.1997.
13. Патент 2422964 Российская Федерация МПК H02H3/16, G01R31/08. Устройство токовой защиты электрических сетей от однофазных замыканий на землю (варианты) / М.Л. Сапунков, А.А. Худяков. – Заявл. 17.03.2010; опубл. 27.06.2011.