Дифференциальный метод определения повреждённого участка в распределительных сетях с изолированной нейтралью

Page 1
background image

Page 2
background image

112

АНАЛИТИКА

СЕТИ  РОССИИ

112

р

е

л

е

й

н

а

я

 з

а

щ

и

т

а

 и

 а

в

т

о

м

а

т

и

к

а

релейная защит

а и автома

тика

Д

ля

 

промышленного

 

электроснабжения

 

в

 

Российской

 

Федерации

 

использует

-

ся

 

система

 

переменного

 

трёхфазного

 

тока

 

с

 

частотой

 50 

Гц

 

различных

 

клас

-

сов

 

напряжения

 

от

 0,4 

кВ

 

непосредственно

 

у

 

её

 

конечных

 

потребителей

 

до

 750 

кВ

 

при

 

пере

-

даче

 

электрической

 

энергии

 

на

 

большие

 

рас

-

стояния

Основным

 

отличительным

 

признаком

 

каждого

 

класса

 

напряжения

 

является

 

режим

 

за

-

земления

 

нейтрали

 

сети

который

 

выбирается

 

посредством

 

учёта

 

всех

 

факторов

по

 

принципу

 

минимизации

 

расчётных

 

затрат

 

на

 

сооружение

 

и

 

эксплуатацию

 

электроустановок

 

и

 

безопасности

 

эксплуатационного

 

персонала

В

 

настоящее

 

время

 

в

 

Московском

 

регионе

 

распределительные

 

сети

 

классом

 

напряжения

 

6, 10 

кВ

 

выполнены

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

Данное

 

обстоятельство

 

обусловлено

 

необходи

-

мостью

 

непрерывного

 

электроснабжения

 

всех

 

потребителей

стоящее

 

перед

 

энергетиками

 

с

 

давних

 

времён

 

при

 

наличии

 

в

 

то

 

время

 

доволь

-

но

 

слабых

 

систем

 

автоматического

 

резервиро

-

вания

Для

 

таких

 

сетей

 

однофазные

 

замыкания

 

не

 

являются

 

критическими

и

 

их

 

наличие

 

не

 

при

-

водит

 

к

 

прекращению

 

процесса

 

электроснабже

-

ния

 

потребителей

Однако

 

в

 

последнее

 

время

 

были

 

зафиксированы

 

неоднократные

 

аварий

-

ные

 

случаи

 

с

 

моноблоками

 RM-6, 

в

 

которых

 

при

 

возникновении

 

однофазного

 

замыкания

 

на

 

землю

 

и

 

допустимых

 

по

 

режиму

 

значениях

 

тока

 

нулевой

 

последовательности

 

загоралась

 

дуга

что

 

приводило

 

к

 

перегоранию

 

концевой

 

муфты

 

и

 

необходимости

 

замены

 

всего

 

моноблока

состо

-

ящего

 

из

 

нескольких

 

ячеек

Также

 

бесспорным

 

недостатком

 

сетей

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

 

является

 

возникновение

 

перенапряжений

 

в

 

не

-

повреждённых

 

фазах

что

 

оказывает

 

негативное

 

влияние

 

на

 

качество

 

электроснабжения

 

конеч

-

ных

 

потребителей

Несмотря

 

на

 

то

что

 

за

 

последние

 

годы

 

про

-

делана

 

значительная

 

работа

 

по

 

оснащению

 

се

-

тей

 

инновационными

 

решениями

что

 

привело

 

к

 

существенному

 

увеличению

 

их

 

надёжности

были

 

спроектированы

 

и

 

успешно

 

реализованы

 

системы

 

резервирования

а

 

применение

 

кабель

-

ных

 

линий

 

из

 

сшитого

 

полиэтилена

 

и

 

самонесу

-

щих

 

изолированных

 

проводов

  (

СИП

привело

 

к

 

серьёзному

 

сокращению

 

количества

 

однофаз

-

ных

 

замыканий

 

на

 

землю

в

 

последнее

 

время

 

всё

 

активнее

 

ведутся

 

разговоры

 

о

 

целесообраз

-

ности

 

перехода

 

на

 

сети

 

с

 

резистивным

 

заземле

-

нием

 

нейтрали

Данный

 

переход

 

связан

 

с

 

целым

 

рядом

 

прак

-

тических

 

трудностей

Наиболее

 

существенной

 

проблемой

 

является

 

необходимость

 

отключе

-

ния

 

всех

 

потребителей

питающихся

 

через

 

рас

-

пределительные

 

сети

 

от

 

высоковольтной

 

пони

-

зительной

 

подстанции

Также

 

следует

 

отметить

 

необходимость

 

увеличения

 

временных

 

выдер

-

жек

 

максимальных

 

токовых

 

защит

 

рассматрива

-

емой

 

сети

 

и

 

необходимость

 

замены

 

всего

 

ком

-

плекса

 

первичного

 

силового

 

оборудования

что

 

в

 

итоге

 

приведёт

 

к

 

колоссальным

 

денежным

 

за

-

тратам

 

на

 

реализацию

 

проектов

.

Принимая

 

во

 

внимание

 

изложенное

наибо

-

лее

 

целесообразным

 

выглядит

 

оснащение

 

дей

-

ствующих

 

сетей

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

 

комплексом

 

быстродействующих

 

устройств

 

се

-

лективного

 

определения

 

участка

 

с

 

однофазным

 

замыканием

На

 

сегодняшний

 

день

 

на

 

рынке

 

обо

-

рудования

 

для

 

сетевого

 

сектора

 

электроэнерге

-

тики

 

существует

 

большое

 

количество

 

микропро

-

цессорных

 

устройств

позволяющих

 

определять

 

наличие

 

однофазного

 

замыкания

 

в

 

сети

Данные

 

Дифференциальный метод 

определения повреждённого 

участка в распределительных 

сетях с изолированной нейтралью

Алексей ДОЛГОВ,
 начальник управления релейной защиты и автоматики 
ОАО «ОЭК»


Page 3
background image

113

 3 (30), 

май

июнь

, 2015

113

устройства

 

функционируют

 

по

 

волновому

 

принципу

 

и

 

подключаются

 

на

 

петлю

 

повреждения

Однако

 

прак

-

тического

 

подтверждения

 

целесообразности

 

исполь

-

зования

 

данного

 

метода

 

получить

 

так

 

и

 

не

 

удалось

Ни

 

одно

 

из

 

устройств

 

не

 

может

 

с

 

необходимой

 

точно

-

стью

 

определить

 

место

 

повреждения

Предлагается

 

рассмотреть

 

иной

 

подход

 

к

 

определению

 

повреждён

-

ного

 

участка

 

сети

построенный

 

на

 

дифференциаль

-

ном

 

принципе

 

определения

 

направления

 

протекания

 

токов

 

нулевой

 

последовательности

.

На

 

рис

. 1 

изображён

 

общий

 

случай

 

однофазного

 

замыкания

 

для

 

отдельного

 

произвольного

 

участка

 

распределительной

 

сети

 6, 10 

кВ

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

.

При

 

возникновении

 

однофазного

 

замыкания

 

на

 

участке

 

между

 

РТП

 

и

 

ТП

 1 

в

 

сети

 

возникает

 

смеще

-

ние

 

нейтрали

которое

 

приводит

 

к

 

появлению

 

не

-

симметрии

 

и

как

 

следствие

образованию

 

в

 

сети

 

составляющих

 

тока

 

и

 

напряжения

 

нулевой

 

последо

-

вательности

 (

рис

. 2). 

Направление

 

токов

 

нулевой

 

по

-

следовательности

протекающих

 

по

 

контурам

состо

-

ящим

 

из

 

поперечных

 

активных

 (G) 

и

 

ёмкостных

 (C) 

проводимостей

 

линий

 

относительно

 

земли

 

к

 

месту

 

замыкания

 

указано

 

стрелками

.

Рис

. 2. 

Схема

 

замещения

 

нулевой

 

последовательности

Определение

 

на

-

правления

 

токов

 

ну

-

левой

 

последова

-

тельности

 

возможно

 

посредством

 

анализа

 

углового

 

соотноше

-

ния

 

между

 

током

 

и

 

напряжением

 

нуле

-

вой

 

последователь

-

ности

Данный

 

анализ

 

представляется

 

воз

-

можным

 

при

 

наличии

 

на

 

всех

 

переходных

 

пунктах

 

трансфор

-

маторов

 

напряжения

 

с

 

отдельной

 

обмот

-

кой

соединённой

 

по

 

схеме

 

разомкнутого

 

треугольника

что

 

далеко

 

не

 

всегда

 

выполняется

 

практически

Это

 

обстоятельство

 

не

 

должно

 

быть

 

непреодолимой

 

проблемой

На

 

сегодняшний

 

день

 

существуют

 

алгоритмы

 

программного

 

преобразо

-

вания

 

векторов

позволяющие

 

вычислять

 

составля

-

ющие

 

нулевой

 

последовательности

 

из

 

фазных

 

или

 

угловых

 

значений

 

напряжений

.

Необходимым

 

условием

 

функционирование

 

си

-

стемы

состоящей

 

из

 

отдельных

 

устройств

является

 

наличие

 

каналов

 

связи

необходимых

 

для

 

передачи

 

данных

и

 

единого

 

центра

 

обработки

 

информации

который

 

должен

 

анализировать

 

полный

 

массив

 

дан

-

ных

 

от

 

всех

 

устройств

определять

 

повреждённый

 

участок

отключать

 

его

 

и

 

сигнализировать

 

об

 

этом

 

диспетчеру

.

Данное

 

решение

 

является

 

инновационным

 

в

 

от

-

личие

 

от

 

предлагавшихся

 

до

 

этого

 

времени

 

волно

-

вых

 

методов

основанных

 

на

 

установке

 

головного

 

устройства

 

ОМП

 

и

 

включения

 

его

 

на

 

петлю

 

повреж

-

дения

Оно

 

позволяет

 

своевременно

 

определять

 

и

 

отключать

 

повреждённый

 

участок

не

 

допуская

 

раз

-

вития

 

режима

 

однофазного

 

замыкания

 

в

 

сети

 

с

 

изо

-

лированной

 

нейтралью

В

 

данном

 

случае

 

исчезает

 

необходимость

 

рассмотрения

 

вопроса

 

перехода

 

на

 

сеть

 

с

 

резистивным

 

заземлением

 

нейтрали

что

 

вле

-

чёт

 

за

 

собой

 

существенную

 

материальную

 

выгоду

 

эксплуатационных

 

организаций

.

Рис

. 1. 

Схема

 

произвольного

 

участка

 

сети

 6, 10 

кВ

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

Как

 

видно

 

из

 

рис

. 1 

и

 2 

для

 

однозначного

 

опре

-

деления

 

повреждённого

 

участка

 

сети

 

необходимо

 

установить

 

направление

 

протекания

 

тока

 

нулевой

 

последовательности

Данный

 

принцип

 

лежит

 

в

 

осно

-

ве

 

функционирования

 

простейших

 

микропроцессор

-

ных

 

устройств

таких

 

как

 

ИЗН

-01, 

который

 

изображён

 

на

 

рис

. 3. 

Рис

. 3. 

Индикатор

 

замыкания

 

на

 

землю

 

ИЗН

-01


Читать онлайн

Для промышленного электроснабжения в Российской Федерации используется система переменного трёхфазного тока с частотой 50 Гц различных классов напряжения от 0,4 кВ непосредственно у её конечных потребителей до 750 кВ при передаче электрической энергии на большие расстояния. Основным отличительным признаком каждого класса напряжения является режим заземления нейтрали сети, который выбирается посредством учёта всех факторов, по принципу минимизации расчётных затрат на сооружение и эксплуатацию электроустановок и безопасности эксплуатационного персонала.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

Исследование влияния ветроэлектростанции на базе асинхронного генератора двойного питания на функционирование дистанционной защиты

Возобновляемая энергетика / Накопители Релейная защита и автоматика
Нудельман Г.С. Наволочный А.А. Онисова О.А. Смирнов С.Ю.
Спецвыпуск «Россети» № 2(25), июнь 2022

Программный комплекс для мониторинга, оптимизации и визуализации структуры противоаварийной автоматики — ПК «ПАУК»

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Релейная защита и автоматика Диагностика и мониторинг
ПАО «Россети Кубань»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»