Новый метод защиты от замыканий на землю в распределительных электрических сетях 6–35 кВ

Page 1
background image

Page 2
background image

92

Новый метод защиты от замыканий 
на землю в распределительных 
электрических сетях 6–35 кВ

К

омпания

 

АББ

 

предлагает

 

новый

 

метод

 

защи

-

ты

 

от

 

замыканий

 

на

 

землю

 

для

 

распредели

-

тельных

 

сетей

 

среднего

 

напряжения

 — 

зем

-

ляную

 

защиту

 

на

 

основе

 

многочастотного

 

измерения

 

проводимости

 

земляного

 

контура

Этот

 

метод

 

защиты

 

особенно

 

ярко

 

проявляет

 

свои

 

пре

-

имущества

 

в

 

распределительных

 

сетях

 

с

 

компен

-

сированной

 

нейтралью

 

в

 

начальных

 

режимах

 

не

-

устойчивого

 

замыкания

 

на

 

землю

 

с

 

малым

 

активным

 

сопротивлением

Такие

 

режимы

 

наиболее

 

сложны

 

для

 

селективной

 

работы

 

земляных

 

защит

 

из

-

за

 

воз

-

никновения

 

переходных

 

процессов

 

неустойчивого

 

замыкания

 

и

 

наложения

 

значительных

 

гармониче

-

ских

 

составляющих

 

на

 

токи

 

и

 

напряжения

 

нулевой

 

последовательности

 

промышленной

 

частоты

По

-

мимо

 

таких

 

режимов

данный

 

метод

 

эффективно

 

вы

-

полняет

 

свои

 

функции

 

и

 

при

 

других

 

видах

 

замыка

-

ний

 

на

 

землю

 

в

 

сетях

 

как

 

с

 

компенсированной

так

 

и

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

Обычно

 

применяемые

 

в

 

наше

 

время

 

защиты

 

от

 

замыканий

 

на

 

землю

 

по

 

принципу

 

работы

 

можно

 

раз

-

делить

 

на

 

три

 

группы

защиты

 

на

 

базе

 

измерений

 

то

-

ков

 

и

 

напряжений

 

основной

 

промышленной

 

частоты

 

сети

защиты

 

на

 

основе

 

измерений

 

гармонических

 

составляющих

 

и

 

защиты

 

на

 

основе

 

анализа

 

пере

-

ходных

 

процессов

Новый

 

метод

 

защиты

 

компании

 

АББ

 

во

 

многом

 

совмещает

 

в

 

себе

 

перечисленные

 

ранее

 

традицион

-

ные

 

методы

представляя

 

универсальное

 

решение

 

с

 

высокой

 

степенью

 

надежности

 

селективной

 

рабо

-

ты

 

и

 

легкой

 

настройкой

 

уставок

Суть

 

нового

 

метода

 

защиты

 

от

 

замыканий

 (

ЗЗ

за

-

ключается

 

в

 

применении

 

двух

 

новых

 

подходов

 

для

 

селективного

 

определения

 

замыканий

 

на

 

землю

:

1. 

Контроль

 

комплексной

 

проводимости

 

земляного

 

контура

 

с

 

учетом

 

гармонических

 

составляющих

по

-

зволяющий

 

существенно

 

повысить

 

чувствитель

-

ность

 

защиты

 

при

 

различных

 

режимах

 

замыка

-

ний

 

на

 

землю

Применение

 

направленной

 

харак

-

теристики

 

срабатывания

 

позволяет

 

реализовать

 

селективность

 

работы

 

защиты

что

в

 

свою

 

оче

-

редь

решает

 

задачу

 

точного

 

определения

 

по

-

врежденного

 

сегмента

 

сети

 

и

 

допускает

 

работу

 

защиты

 

от

 

замыканий

 

на

 

землю

 

не

 

только

 

на

 

сигнал

но

 

и

 

на

 

отключение

На

 

рисунке

 1 

приве

-

дена

 

диаграмма

 

направленности

 

вычисляемого

 

вектора

 

комплексной

 

проводимости

 

сети

 

с

 

обо

-

значением

 

зон

 

срабатывания

 

и

 

несрабатывания

При

 

этом

 

зона

 

срабатывания

 

разделена

 

на

 

два

 

сегмента

условно

 

разделяющих

 

характер

 

замы

-

каний

 

на

 

землю

 

в

 

защищаемой

 

зоне

 

на

 

близкие

 

и

 

удаленные

 

по

 

соотношению

 

активной

 

и

 

реак

-

тивной

 

составляющей

 

проводимости

 

контура

 

земляного

 

замыкания

.

2. 

Использование

 

в

 

расчете

 

проводимости

 

земля

-

ного

 

контура

 

метода

 

кумулятивного

 

вычисления

позволяющего

 

качественно

 

более

 

эффективно

 

проводить

 

измерения

 

при

 

неустойчивом

 

характе

-

ре

 

замыканий

 

с

 

существенными

 

гармоническими

 

составляющими

Суть

 

работы

 

нового

 

метода

 

вычисления

 

отражает

 

приведенное

 

ниже

 

выражение

:

 

m

Y

сумм

 = 

Re

   

Y

0

 + 

· 

Im

   

Y

0

 + 

· 

Im

 

Y

0

.

 

n

 = 2

 

Активная

 

составляющая

вектора

 

комплексной

 

проводимости

 

при

 

основной

 

частоте

 

Реактивная

 

составляющая

вектора

 

комплексной

 

проводимости

 

при

 

основной

 

частоте

 

Реактивная

 

составляющая

вектора

 

комплексной

 

проводимости

 

при

 

n

-

й

 

гармонике

При

 

этом

 

вычисление

 

проводится

 

кумулятивным

 

способом

то

 

есть

 

вычисленные

 

значения

 

за

 

отдель

-

ные

 

моменты

 

времени

 

геометрически

 

суммируются

 

в

 

единый

 

результат

 

в

 

соответствии

 

с

 

выражением

:

 

t

end

 

t

end

 

Y

сумм

 = 

Re

   

Y

сумм

(

i

)

 

 + 

· 

Im

   

Y

сумм

(

i

)

 

.

 

i=t

start

 

i=t

start

На

 

рисунке

 2 

приведена

 

диаграмма

графически

 

отображающая

 

работу

 

описываемого

 

метода

 

вычис

-

Рис

. 1. 

Диаграмма

 

направленности

 

вычисляемого

 

вектора

 

комплексной

 

проводимости

 

сети

 

с

 

обозна

-

чением

 

зон

 

срабатывания

 

и

 

несрабатывания

        

      

     

      

    

     

    

     

    

   

  

Се

кт

ор

 

уд

ал

ен

ны

х

 

за

м

ы

ка

ни

й

НЕСРАБАТЫВАНИЕ

СРАБАТЫВАНИЕ

НЕСРАБАТЫВАНИЕ

СРАБАТЫВАНИЕ

Угол

 

наклона

Im

(

Y

0

)

Re

(

Y

0

)

Y

сумм

Y

сумм

Y

сумм

Y

сумм

–90°

+90°

+45°

         

Сектор

 

близких

 

замык

аний

2

3

4

1

Николотов

 

О

.

А

.,

 

руководитель

 

отдела

 

РЗ

 

Департамента

 

обору

 

дования

 

среднего

 

напряжения

 

ООО

 «

АББ

»

РЕЛЕЙНАЯ  ЗАЩИТА

И  АВТОМАТИКА


Page 3
background image

93

ления

  (

цветами

 

выделены

 

вы

-

численные

 

отдельные

 

вектора

 

проводимости

 

в

 

разные

 

моменты

 

времени

а

 

черным

 

цветом

 

показан

 

результирующий

 

кумулятивный

 

вектор

).

Такой

 

метод

 

дает

 

возможность

 

существенно

 

увеличить

 

точность

 

измерений

 

при

 

режимах

 

не

-

устойчивых

 

близких

 

замыканий

 

на

 

землю

 

с

 

возник

-

новением

 

значительных

 

всплесков

 

гармонических

 

составляющих

 

в

 

широком

 

диапазоне

 

частот

 

и

 

влия

-

нии

 

возникающих

 

переходных

 

процессов

На

 

рисунках

  3

а

 

и

  3

б

 

приведены

 

сравнительные

 

диаграммы

 

результатов

 

работы

 

трех

 

методов

 

вычис

-

ления

Как

 

можно

 

видеть

 

из

 

приведенных

 

диаграмм

метод

 

кумулятивного

 

вычисления

 

комплексной

 

про

-

водимости

 

с

 

учетом

 

гармонических

 

составляющих

 

является

 

универсальным

 

решением

 

для

 

различных

 

режимов

 

замыканий

 

на

 

землю

 

и

 

успешно

 

определя

-

ет

 

как

 

неустойчивые

 

замыкания

 

на

 

землю

 

со

 

значи

-

тельными

 

переходными

 

процессами

характерные

 

для

 

городских

 

кабельных

 

распределительных

 

сетей

 

с

 

компенсированной

 

нейтралью

так

 

и

 

удаленные

 

за

-

мыкания

 

на

 

землю

/

замыкания

 

с

 

большим

 

переходным

 

сопро

-

тивлением

характерные

 

для

 

воздушных

 

линий

 

сельских

 

рас

-

пределительных

 

сетей

.  

Несмотря

 

на

 

кажущуюся

 

сложность

 

такого

 

метода

рас

-

чет

 

и

 

задание

 

уставок

 

для

 

этой

 

защиты

 

относительно

 

про

-

сты

 — 

защита

 

имеет

 

критерии

 

пуска

 

по

 

превышению

 

тока

 

I

0

 

и

 

превышению

 

напряжения

 

3

U

0

логически

 

объединенные

 

по

 

схеме

  «

И

». 

При

 

этом

 

значе

-

ние

 

пуска

 

по

  3

U

0

 

определяется

 

отстройкой

 

от

 

максимального

 

значения

 

в

 

нормальном

 

режи

-

ме

 

работы

 

сети

 

с

 

учетом

 

влияния

 

компенсации

 (

для

 

сетей

 

с

 

компенсацией

), 

а

 

значение

 

пуска

 

по

 

I

0

 

зада

-

ется

 

равным

 50–70% 

от

 

суммарной

 

активной

 

состав

-

ляющей

 

тока

 

замыкания

 

на

 

землю

определяемой

 

применяемым

 

в

 

сети

 

компенсатором

 

и

 

уровнем

 

тока

 

естественной

 

изоляционной

 

утечки

 

в

 

сети

.

Также

 

в

 

уставках

 

защиты

при

 

необходимости

может

 

быть

 

скорректирован

 

угол

 

наклона

 

линии

 

зоны

 

срабатывания

 

на

 

диаграмме

 

комплексной

 

проводимости

 

в

 

диапазоне

 2–20 

градусов

 

для

 

точ

-

ной

 

настройки

 

селективной

 

работы

 

данной

 

защиты

 

с

 

учетом

 

погрешности

 

измерений

 

применяемых

 

из

-

мерительных

 

трансформаторов

 (

рисунок

 4).

Описываемый

 

метод

 

защиты

 

от

 

замыканий

 

на

 

землю

 

применяется

 

в

 

распределительных

 

сетях

 

среднего

 

напряжения

 

Финляндии

 

с

 2015 

года

 

и

 

по

-

казал

 

хорошие

 

эксплуатационные

 

результаты

Применение

 

нового

 

метода

 

защиты

 

не

 

наклады

-

вает

 

специальных

 

требований

 

на

 

первичное

 

обо

-

рудование

 

распределительных

 

устройств

 

среднего

 

напряже

-

ния

 

и

 

может

 

быть

 

реализовано

 

как

 

для

 

вновь

 

возводимых

так

 

и

 

для

 

существующих

 

распреде

-

лительных

 

устройств

 6–35 

кВ

.

Данный

 

метод

 

запатентован

 

компанией

 

АББ

 

и

 

реализован

 

в

 

устройствах

 

защиты

 

АББ

 

се

-

рий

 RE_615, RE_620, RE_630, 

а

 

также

 

в

 

устройствах

 RIO600. 

Разработчики

 

данного

 

ме

-

тода

специалисты

 

АББ

 

Фин

-

ляндии

 

Ари

 

Вахлрус

 

и

 

Янне

 

Алтонен

были

 

награждены

 

премией

  «

Сетевая

 

инициатива

 

2017 

года

».  

Р

НЕСР

АБ

АТЫВ

АНИЕ

СР

АБ

АТЫВ

АНИЕ

Im

Re

Y

сумм

Y

сумм

(

t

2

)

Y

сумм

(

t

5

)

Y

сумм

(

t

3

)

Y

сумм

(

t

4

)

Y

Y

сумм

сумм

((

tt

1

1

))

Рис

. 2. 

Графическое

 

представление

 

работы

 

метода

 

кумулятивного

 

вы

-

числения

C

тандартные

 

вычисления

 

направленной

 

земляной

 

защиты

 

на

 

промышленной

 

частоте

 50 

Гц

Кумулятивное

 

вычисление

 

проводимости

 

на

 

промыш

-

ленной

 

частоте

(Y

0

, 50 

Гц

)

Кумулятивное

 

вычисление

 

проводимости

 

с

 

учетом

 

гармонических

 

составляю

-

щих

 (Y

0

разные

 

частоты

)

Рис

. 3. 

Сравнительные

 

диаграммы

 

результатов

 

работы

 

трех

 

методов

 

вычисления

 (

зеленым

 

цветом

 

показаны

 

измерения

 

по

 

исправному

 

при

-

со

 

единению

красным

 — 

по

 

поврежденному

): 

а

близкое

 

неустойчивое

 

замыкание

 

на

 

землю

б

удаленное

 

замыкание

 

на

 

землю

 

или

 

замыкание

 

с

 

большим

 

переходным

 

сопротивлением

C

тандартные

 

вычисления

 

направленной

 

земляной

 

защиты

 

на

 

промышленной

 

частоте

 50 

Гц

Кумулятивное

 

вычисление

 

проводимости

 

на

 

промыш

-

ленной

 

частоте

(Y

0

, 50 

Гц

)

Кумулятивное

 

вычисление

 

проводимости

 

с

 

учетом

 

гармонических

 

составляю

-

щих

 (Y

0

разные

 

частоты

)

б

)

а

)

Рис

. 4. 

Диаграмма

 

комплексной

 

прово

-

димости

 

в

 

диапазоне

 2–20 

градусов

ТОК

 

РЕЗОНАНСА

: 50,5 

А

ТОК

 

КОМПЕНСАТОРА

: 49,5 

А

НАПРЯЖЕНИЕ

 

U

0

: 0,5%

U

0

, %

I

комп

мин

.

I

комп

макс

.

I

комп

= 49,5 

А

1

0

 4 (49) 2018


Читать онлайн

Компания АББ предлагает новый метод защиты от замыканий на землю для распределительных сетей среднего напряжения — земляную защиту на основе многочастотного измерения проводимости земляного контура.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(75), ноябрь-декабрь 2022

Надежность цифровых решений в электроэнергетике

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Релейная защита и автоматика Подготовка кадров
ГК «ИнфоТеКС», Центр НТИ ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 4(73), июль-август 2022

Анализ возможности применения рекуррентных нейронных сетей для определения уставки срабатывания защит дальнего резервирования

Воздушные линии Релейная защита и автоматика
Ахмедова О.О. Сошинов А.Г. Атрашенко О.С.
«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.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»