Многопараметрическая токовая защита от замыканий на землю в сетях 6–10 кВ с изолированной нейтралью
В.А. Шуин, Т.Ю. Шадрикова, Н.В. Кузьмина, К.С. Алешин
Вестник ИГЭУ, 2025 г. выпуск 1, сс. 39—46
Скачать PDF
Состояние вопроса. В распределительных сетях напряжением 6–10 кВ, работающих с изолированной нейтралью, для защиты от однофазных замыканий на землю преимущественно применяются токовые защиты, основанные на контроле составляющей основной частоты тока нулевой последовательности. На селективность и устойчивость функционирования таких защит существенное влияние оказывают интенсивные переходные процессы при дуговых перемежающихся однофазных замыканиях на землю. Одним из перспективных направлений совершенствования токовых защит от однофазных замыканий на землю является повышение селективности и устойчивости их функционирования на основе распознавания разновидностей замыканий на землю с применением многопараметрического подхода к выполнению релейной защиты.
Материалы и методы. Для разработки и исследования методов и алгоритмов распознавания разновидностей замыканий на землю в сетях 6–10 кВ с изолированной нейтралью и оценки эффективности их применения в целях повышения селективности и устойчивости функционирования токовых защит от однофазных замыканий на землю использовано имитационное моделирование в Matlab, SimPowerSystems и Simulink. Конфигурация и параметры имитационных моделей выбраны с учетом основных особенностей распределительных кабельных и воздушных сетей напряжением 6–10 кВ систем промышленного, городского и сельскохозяйственного электроснабжения, определяющих характеристики установившихся и переходных режимов при однофазных замыканиях на землю.
Результаты. Разработаны принципы выполнения и схема многопараметрической токовой защиты от однофазных замыканий на землю для сетей 6–10 кВ с изолированной нейтралью, обеспечивающей распознавание всех учитываемых разновидностей замыканий на землю (устойчивых, дуговых перемежающихся и неопасных для сети дуговых прерывистых) и возможность автоматического выбора на этой основе наиболее эффективного способа ее действия (сигнал или отключение). Результатами функциональных испытаний на имитационных моделях подтверждена эффективность разработанных алгоритмов функционирования многопараметрической токовой защиты при всех учитываемых видах однофазных замыканий на землю в сетях 6–10 кВ с изолированной нейтралью.
Выводы. Разработанное техническое решение реализует многопараметрическую токовую защиту от однофазных замыканий на землю, обеспечивающую повышение селективности и устойчивости функционирования при всех видах замыканий на землю по сравнению с традиционными исполнениями токовых защит от данного вида повреждений, непрерывность действия не только при устойчивых, но и при наиболее опасных дуговых перемежающихся замыканиях на землю, а также возможность выбора способа действия защиты при данных разновидностях замыканий на землю.
1. Лихачев Ф.А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. – М.: Энергия, 1971.
2. Цапенко Е.Ф. Замыкания на землю в сетях 6–35 кВ. – М.: Энергоатомиздат, 1986.
3. Шуцкий В.И., Жидков В.О., Ильин Ю.Н. Защитное шунтирование однофазных повреждений электроустановок. – М.: Энергоатомиздат, 1988.
4. Кадомская К.П., Качесов В.Е., Лавров Ю.А. Диагностика и мониторинг кабельных сетей средних классов напряжения // Электротехника. – 2000. – № 11. – С. 48–51.
5. Шабад М.А. Обзор режимов заземления нейтрали и защиты от замыканий на землю в сетях 6–35 кВ России // Энергетик. – 1999. – № 3. – С. 11–13.
6. Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. – М.: Энергия, 1976.
7. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. – СПб.: ПЭИПК, 2003. – 350 с.
8. Шалин А.И. Замыкания на землю в сетях 6–35 кВ. Достоинства и недостатки различных защит // Новости ЭлектроТехники. – 2005. – № 3(33). http://www.news.elteh.ru/arh/2005/33/13.php.
9. Шуин В.А., Гусенков А.В. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6–10 кВ. – М.: НТФ «Энергопрогресс». – 2001.
10. Шалин А.И. Замыкания на землю в сетях 6–35 кВ. Направленные защиты. Особенности применения // Новости электротехники. – 2005. – № 6(36). http://www.news.elteh.ru/arh/2005/36/09.php.
11. Нагай И.В., Нагай В.И. Проблемы и решения дальнего резервирования трансформаторов ответвительных и промежуточных подстанций // Релейщик. – 2009. – № 4.
12. 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. – 2018. – Vol. 51, No. 5.
13. Дударев Л.Е., Запорожченко С.И., Лукьянцев Н.М. Дуговые замыкания на землю в кабельных сетях // Электрические станции. – 1971. – № 8. – С. 64–66.
14. Защита сетей 6–35 кВ от перенапряжений / Ф.Х. Халилов, Г.А. Евдокунин, В.С. Поляков и др. – СПб.: Энергоатомиздат, 2002.
15. Пат. РФ № 2629373 H02H3/16. Способ защиты от однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью и устройство для его осуществления / В.А. Шуин, Т.Ю. Шадрикова, О.А. Добрягина и др.; опубл. 29.08.2017, Бюл. 25.
16. Пат. РФ № 2629373 H02H3/16. Устройство защиты от однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью // В.А. Шуин, Т.Ю. Шадрикова, О.А. Добрягина и др.; опубл. 29.08.2017, Бюл. 25.
17. Petersen W. Der aussetzende (intermittierende) Erdschluss // ETZ. – 1917. – H. 47, 48.
18. Peters J.F., Slepian J. Voltage Induced by Areign Grounds // Tr. AIEE. – 1928, Apr. – Р. 478.