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
0
сумм
=
Re
Y
0
1
+
j
·
Im
Y
0
1
+
j
·
Im
Y
0
n
.
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
0
сумм
=
Re
Y
0
сумм
(
i
)
+
j
·
Im
Y
0
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
0
сумм
Y
0
сумм
Y
0
сумм
Y
0
сумм
–90°
+90°
+45°
0°
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
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
0
сумм
Y
0
сумм
(
t
2
)
Y
0
сумм
(
t
5
)
Y
0
сумм
(
t
3
)
Y
0
сумм
(
t
4
)
Y
Y
0
0
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
Оригинал статьи: Новый метод защиты от замыканий на землю в распределительных электрических сетях 6–35 кВ
Компания АББ предлагает новый метод защиты от замыканий на землю для распределительных сетей среднего напряжения — земляную защиту на основе многочастотного измерения проводимости земляного контура.
