Разработка способа дистанционного определения расстояния до места возникновения однофазного замыкания на землю, основанного на вычислении параметров контура «фаза–земля» в сетях 6–10 кВ
Ю.Д. Кутумов
Вестник ИГЭУ, 2025 г. выпуск 1, сс. 47—54
Скачать PDF
Состояние вопроса. В настоящее время для распределительных кабельных сетей напряжением 6–10 кВ разработано множество методов дистанционного определения расстояния до места возникновения однофазного замыкания на землю. Указанные методы основаны на анализе режимных параметров как при устойчивых однофазных замыканиях на землю, так и при переходных процессах, возникающих при однофазных замыканиях на землю. Тем не менее точность определения расстояния до места возникновения однофазных замыканий на землю с применением указанных методов невелика, что определяет отсутствие их широкого внедрения. Перспективным направлением в указанной области является определение расстояния до места возникновения однофазных замыканий на землю на основе расчета пассивных параметров контура «фаза–земля», образуемого фазными проводниками кабеля и его оболочкой.
Материалы и методы. При исследовании переходных и установившихся режимов при однофазных замыканиях на землю для оценки устойчивости функционирования предлагаемых методов дистанционного определения расстояния до места возникновения однофазного замыкания на землю применено имитационное моделирование в программных комплексах PSCAD и Matlab, а также в COMSOL Multiphysics.
Результаты. Предложен способ дистанционного определения расстояния до места возникновения однофазного замыкания на землю, основанный на вычислении и последующем анализе пассивных параметров контура «фаза–земля» в кабельных сетях напряжением 6–10 кВ с изолированной нейтралью. Дана оценка применимости основной гармонической составляющей (50 Гц) для целей дистанционного определения расстояния до места возникновения однофазного замыкания на землю. Обозначен частотный диапазон высших гармонических составляющих в переходных токах и напряжениях при однофазных замыканиях на землю, в котором предложенный способ (и иные подобные способы) будет функциональным и позволит достоверно рассчитать пассивные параметры контура «фаза–земля».
Выводы. Разработанный способ дистанционного определения расстояния до места возникновения однофазного замыкания на землю на основе измерения параметров переходных процессов при однофазных замыканиях на землю позволяет с достаточной точностью определить расстояние до места возникновения как устойчивых, так и кратковременных однофазных замыканий на землю на основе фиксации мгновенных значений аварийных составляющих токов и напряжений в исследуемой сети, что обеспечивает возможность его применения и в кабельных сетях с резонансно-заземленной нейтралью.
1. Fault Location for Underground Distribution Feeders: An Extended Impedance-Based Formulation with Capacitive Current Compensation / A. Filomena, M. Resener, R. Salim, A. Bretas // Int. J. Electr. Power Energy Syst. – 2009. – Vol. 31. – P. 489–496.
2. Welfonder T. Localisation de défauts monophasés dans les réseauxde distribution à neutre compensé: PhD thesis. – Grenoble INPG, 1998.
3. Comparison on wavelet and differential equation algorithms in earth fault distance computation / S. Hänninen, M. Lehtonen, T. Hakola, R. Rantanen // PSCC, 13th Power Systems Computation Conference: Proceedings. – Trondheim, Norway, 1999. – P. 801–807.
4. Comparison of artificial neural networks and conventional algorithms in ground fault distance computation / G. Eberl, S. Hanninen, M. Lehtonen, P. Schegner // 2000 IEEE Power Engineering Society Winter Meeting. Conference Proceedings (Cat. No.00CH37077). – Singapore, 2000. – Vol. 3. – P. 1991–1996. DOI: 10.1109/PESW.2000.847659.
5. Качесов В.Е. Метод определения зоны однофазного замыкания в распределительных сетях под рабочим напряжением // Электричество. – 2005. – № 6. – С. 9–18.
6. Байбурин Э.Р. Повышение надежности сельских электрических сетей 6(10) кВ на основе оперативного определения места повреждения при однофазных замыканиях на землю по параметрам переходного процесса без отключения потребителей: дис. ... канд. техн. наук: 05.20.02. – Уфа: БГАУ, 2006. – 222 с.
7. Пат. на изобретение № 2446533 Российская Федерация, МПК H02H3/16, G01R31/08. Способ определения места однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью : № 2010132425/07 : заявл. 02.08.2010 : опубл. 27.03.2012 / Р.Г. Мустафин, Е.Е. Котельникова.
8. Куликов А.Л. Цифровое дистанционное определение повреждений ЛЭП / под ред. М.Ш. Мисриханова. – Н. Новгород: Изд-во Волго-Вятской академии гос. службы, 2006. – 315 с.
9. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения линий импульсными методами. – М.: Энергия, 1968. – 216 с.
10. Локационный автоматический искатель повреждений ВЛ Р5-7 / Г.М. Шалыт, С.Е. Сидорчук, А.Н. Афонин, А.Я. Красюк // Определение мест повреждения воздушных линий электропередачи. – М.: Энергия, 1977. – С. 131–139.
11. Петрухин А.А. Совершенствование методов и технических средств определения мест повреждений воздушных ЛЭП 6–35 кВ на основе активного зондирования: дис. ... канд. техн. наук: 05.14.02. – Иваново, 2009. – 176 с.
12. Латипов А.Г. Комплекс методик определения места повреждения в распределительных электрических сетях напряжением 6–35 кВ по параметрам установившихся и переходных режимов: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.03. – Казань: КГЭУ, 2012. – 212 с.
13. Crossley P.A., McLaren P.G. Distance Protection Based on Travelling Waves // IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. – September 1983. – Vol. PAS–102, Issue 9.
14. Dommel H., Michels J. High-speed relaying using traveling wave transient analysis // IEEE Trans. Power Appar. Syst. – New York, 1978.
15. Лямец Ю.Я., Нудельман Г.С., Павлов А.О. Алгоритмические модели электрических систем // Труды АЭН ЧР. – 1999. – № 1-2. – С. 10–21.