Универсальная централизованная защита от однофазных замыканий на землю в кабельных сетях напряжением 6–10 кВ
К.С. Алешин, А.А. Семушкин, Т.Ю. Шадрикова, В.А. Шуин
Вестник ИГЭУ, 2024 г. выпуск 4, сс. 41—52
Скачать PDF
Состояние вопроса. Селективная защита от однофазных замыканий на землю в распределительных кабельных сетях напряжением 6–10 кВ может выполняться с применением как индивидуальных (на одно присоединение), так и централизованных устройств, охватывающих все присоединения защищаемого объекта. Преимуществами централизованных устройств является уменьшение удельных (на одно присоединение) расходов на выполнение защиты, упрощение ее эксплуатации и проектирования. Известные технические решения в части централизованных устройств защиты от данного вида повреждений не всегда обеспечивают их универсальность (возможность применения при различных режимах заземления нейтрали кабельных сетей 6–10 кВ) и высокое техническое совершенство (селективность и устойчивость функционирования). В связи с этим актуальным является разработка универсальной централизованной защиты от однофазных замыканий на землю, обеспечивающей высокое техническое совершенство при всех учитываемых видах замыканий на землю в кабельных сетях 6–10 кВ с различными режимами заземления нейтрали.
Материалы и методы. Для исследований селективности и устойчивости функционирования разработанных принципов выполнения и алгоритмов централизованной защиты от однофазных замыканий на землю использована комплексная имитационная модель «кабельная сеть – устройство защиты», выполненная в SimPowerSystems и Simulink. Конфигурация и параметры модели кабельной сети выбраны с учетом основных особенностей распределительных кабельных сетей 6–10 кВ систем промышленного и городского электроснабжения.
Результаты. Разработана универсальная централизованная защита от всех видов однофазных замыканий на землю в кабельных сетях 6–10 кВ с различными режимами заземления нейтрали. Представлены результаты функциональных испытаний на имитационной модели, подтверждающие эффективность разработанных алгоритмов функционирования централизованной защиты при всех учитываемых видах замыканий на землю, как в некомпенсированных, так и в компенсированных кабельных сетях 6–10 кВ.
Выводы. Предлагаемое техническое решение реализует многофункциональную многопараметрическую централизованную защиту от однофазных замыканий на землю, обладающую такими свойствами, как универсальность, селективность и высокая устойчивость функционирования при всех видах замыканий на землю, распознавание разновидностей однофазных замыканий на землю, непрерывность действия при устойчивых и наиболее опасных дуговых перемежающихся замыканиях на землю.
1. Федосеев А.М. Релейная защита электроэнергетических систем. Релейная защита сетей. – М.: Энергоатомиздат, 1984.
2. Шуин В.А., Гусенков А.В. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6–10 кВ. – М.: НТФ «Энергопрогресс»; «Энергетик», 2001.
3. Шалин А.И. Замыкания на землю в линиях электропередачи 6–35 кВ. Особенности возникновения и приборы защиты [Электронный ресурс] // Новости ЭлектроТехники. – 2005. – № 1(31). – Режим доступа: http://www.news.elteh.ru/arh/2005/31/15.php.
4. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. – М.: Высш. шк., 2006. – 639 с.
5. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. – СПб.: ПЭИПК, 2003. – 350 с.
6. 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.
7. 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.
8. Дударев Л.Е., Запорожченко С.И., Лукьянцев Н.М. Дуговые замыкания на землю в кабельных сетях // Электрические станции. – 1971. – № 8. – С. 64–66.
9. Борухман В.А., Иоэльсон В.И. Центральное устройство селективной сигнализации замыканий на землю типа «Земля» // Наладочные и экспериментальные работы ОРГРЭС. Вып. 35. – М.: Энергия, 1968. – С. 316–324.
10. Лебедев О.В., Шуин В.А. О защите от замыканий на землю компенсированных кабельных сетей 6–10 кВ с использованием принципа сравнения амплитуд переходных токов // Электричество. – 1973. – № 12. – С. 12–17.
11. Бухтояров В.Ф., Поляков В.Е., Зырянов А.Н. Централизованное устройство селективной сигнализации замыканий на землю типа СЗВИ // Электрические станции. – 1968. – № 11. – С. 78–80.
12. Шуин В.А., Гусенков А.В., Дроздов А.И. Централизованное направленное устройство сигнализации однофазных замыканий на землю с использованием переходных процессов // Электрические станции. – 1993. – № 9. – С. 53–57.
13. Лихачев Ф.А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. – М.: Энергия, 1971. – 152 c.
14. Вайнштейн В.Л. Исследование высших гармоник тока замыкания на землю // Промышленная энергетика. – 1986. – № 1. – С. 39–40.
15. Шадрикова Т.Ю. Разработка принципов выполнения комплексной многофункциональной защиты от однофазных замыканий на землю кабельных сетей 6–10 кВ: автореф. дис. … канд. техн. наук. 05.14.02. – Иваново, 2016. – 22 c.
16. Кутумов Ю.Д. Повышение эффективности компенсации токов однофазного замыкания на землю в кабельных сетях 6–10 кВ в условиях влияния на ток повреждения высших гармонических составляющих: автореф. дис. … канд. техн. наук. 05.14.02. – Иваново, 2022. – 20 c.
17. Алёшин К.С., Сёмушкин А.А. Исследование алгоритма универсальной централизованной защиты от замыканий на землю в кабельных сетях 6–10 кВ // Тезисы докладов XVIII Всерос. (Х Междунар.) науч.-техн. конф. студ., асп. и молодых ученых «ЭНЕРГИЯ-2023», посвященной 75-летию теплоэнергетического факультета. В 7 т. Т. 3. Электроэнергетика, Иваново, 16–18 мая 2023 г. – Иваново, 2023. – С. 45.