Русская версия English version

Динамическая устойчивость функционирования токовых направленных защит от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью

Ю.Д. Кутумов, В.В. Тютиков, Т.Ю. Шадрикова, В.А. Шуин

Вестник ИГЭУ, 2019 г. выпуск 6, сс. 30—41

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса. В распределительных сетях напряжением 6–10 кВ, работающих с изолированной нейтралью, для защиты от замыканий на землю широкое применение получили токовые направленные защиты нулевой последовательности. По данным эксплуатации, основным недостатком токовых направленных защит нулевой последовательности является не всегда достаточная динамическая устойчивость функционирования в условиях влияния на работу защиты переходных процессов при наиболее опасных для сети замыканиях через перемежающуюся дугу. В то же время известно, что большая часть замыканий на землю в сетях 6–10 кВ прежде всего в начальной стадии развития повреждения изоляции имеет дуговой перемежающийся характер. Отказы функционирования токовых направленных защит нулевой последовательности при дуговых замыканиях снижают эксплуатационную надежность защищаемой сети и, как следствие, надежность электроснабжения потребителей. В настоящее время разработки новых устройств релейной защиты электроэнергетических систем, включая защиты от замыканий на землю распределительных электрических сетей среднего напряжения, выполняются только на микропроцессорной базе. В связи с этим выбор и обоснование принципов выполнения цифровых исполнений токовых направленных защит нулевой последовательности, обеспечивающих высокую динамическую устойчивость функционирования, являются актуальной задачей.

Материалы и методы. При исследованиях динамической устойчивости функционирования цифровых токовых направленных защит нулевой последовательности с учетом сложности переходных процессов при дуговых замыканиях на землю в электрических сетях среднего напряжения, работающих с изолированной нейтралью, применялось имитационное моделирование в системе Matlab с пакетами расширения SimPowerSystem и Simulink. В рамках данного исследования в качестве главного фактора, оказывающего влияние на динамическую устойчивость функционирования токовых направленных защит нулевой последовательности, рассматривались только переходные токи и напряжения, влияние других факторов, например погрешностей первичных преобразователей тока и напряжения нулевой последовательности, схемы формирования сравниваемых величин и др., в имитационных моделях не учитывалось.

Результаты. На основе исследований установлены причины возможных отказов функционирования цифровых токовых направленных защит от замыканий на землю в динамических режимах функционирования. Показано, что использование в токовых направленных защитах ортогональных составляющих рабочей частоты напряжения и тока нулевой последовательности позволяет исключить отказы их функционирования при любой разновидности дуговых замыканий на землю.

Выводы. Для обеспечения высокой динамической устойчивости функционирования в условиях влияния переходных процессов при замыканиях на землю через перемежающуюся дугу токовые направленные защиты от данного вида повреждений должны выполняться на основе контроля фазных соотношений составляющих рабочей частоты 50 Гц напряжения и тока нулевой последовательности, а не их полных значений.

Список литературы на русском языке: 

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 [Электронный ресурс] // Новости ЭлектроТехники, 2005. – № 3 (33). – Режим доступа: http://www.news.elteh.ru/arh/2005/33/13.php.

6. Multiparameter Current Protections Against Ground Faults in 6–10_kV Cable Networks / A.N. Golubev, O.A. Dobryagina, T.Yu. Shadrikova, V.A. Shuin // Power Technology and Engineering. – January 2018. – Vol. 51, no. 5. – P. 602–610.

7. Шалин А.И. Замыкания на землю в сетях 6–35 кВ. Направленные защиты. Влияние электрической дуги на направленные защиты [Электронный ресурс] // Новости ЭлектроТехники. – 2006. – № 1 (37). – Режим доступа: http://www.news.elteh.ru/arh/2006/37/06.php.

8. Борухман В.А. Об эксплуатации селективных защит от замыканий на землю в сетях 6–10 кВ и мероприятиях по их совершенствованию // Энергетик. – 2000. – № 1. – С. 20–22.

9. Шнеерсон Э.М. Цифовая релейная защита. – М.: Энергоатомиздат, 2007. – 549 с.

10. Лихачев Ф.А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. – М.: Энергия, 1971. – 152 c.

11. Petersen W. Der aussetzende (intermittierende) Erdschluss // ETZ. – 1917. – H. 47, 48.

12. Peters J.F., Slepian J. Voltage Induced by Areign Grounds // Tr. AIEE. – 1928, Apr. – Р. 478.

13. 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.

14. Дударев Л.Е., Запорожченко С.И., Лукьянцев Н.М. Дуговые замыкания на землю в кабельных сетях // Электрические станции. – 1971. – № 8. – С. 64–66.

15. Белянин А.А., Лачугин В.Ф., Иванов С.В. Опыт внедрения селективной защиты от замыканий на землю в сети 6–35 кВ // Релейщик. – 2013. – № 2. – С. 24–27.

Ключевые слова на русском языке: 
электрические сети 6–10 кВ с изолированной нейтралью, однофазные замыкания на землю, токовая направленная защита, динамическая устойчивость функционирования
Ключевые слова на английском языке: 
6–10 kV electric networks with an insulated neutral, single phase earth faults, current directional protection, dynamic stability of functioning
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2019.6.030-041
Количество скачиваний: 
34