Опытная эксплуатация системы компенсации полного тока ОЗЗ: результаты НИОКР

Page 1
background image

Page 2
background image

Опытная

 

эксплуатация

 

системы

 

компенсации

 

полного

 

тока

 

ОЗЗ

результаты

 

НИОКР

О

сновополагающей

 

задачей

 

компаний

 

распределительного

 

электросетевого

 

ком

-

плекса

 

является

 

обеспечение

 

надежности

 

электроснабжения

 

потребителей

На

-

дежность

 

электроснабжения

 

зависит

 

от

 

множества

 

факторов

в

 

том

 

числе

 

и

 

от

 

способа

 

заземления

 

нейтрали

 

в

 

электрических

 

сетях

В

 

настоящее

 

время

 

на

 

территории

 

Российской

 

Федерации

 

в

 

электрических

 

сетях

 

напряжением

 6–10 

кВ

 

исполь

-

зуются

 

следующие

 

режимы

 

заземления

 

нейтрали

изолированная

 

нейтраль

заземленная

 

через

 

дугогасящий

 

реактор

заземленная

 

через

 

резистор

 (

низкоомный

 

или

 

высокоомный

), 

комбинированная

  (

заземление

 

нейтрали

 

через

 

параллельное

 

соединение

 

дугогасящего

 

реактора

 

и

 

резистора

) [1, 2].

При

 

заземлении

 

нейтрали

 

сети

 

через

 

дугогасящий

 

реактор

 (

ДГР

обеспечивается

 

ком

-

пенсация

 

емкостных

 

токов

 

ОЗЗ

 

в

 

месте

 

замыкания

 

и

 

снижение

 

дуговых

 

перенапряжений

Однако

 

при

 

больших

 

токах

 

ОЗЗ

 

электрическая

 

дуга

 

может

 

гореть

 

в

 

том

 

числе

 

за

 

счет

 

не

 

скомпенсированных

 (

остаточных

составляющих

 

тока

 

ОЗЗ

 (

активной

 

и

 

гармонической

) [3], 

которые

 

не

 

способны

 

компенсировать

 

ДГР

 (

по

 

принципу

 

действия

). 

Поэтому

 

для

 

полноцен

-

ного

 

гашения

 

электрической

 

дуги

 

в

 

месте

 

повреждения

а

 

также

 

повышения

 

безопасности

 

и

 

надежности

 

работы

 

электрических

 

сетей

 

необходима

 

компенсация

 

полного

 

тока

 O

ЗЗ

Для

 

компенсации

 

полного

 

тока

 O

ЗЗ

 

необходима

 

быстродействующая

 

система

 

управля

-

емого

 

заземления

 

нейтрали

 

для

 

распределительных

 

электрических

 

сетей

 6–10 

кВ

 [4]. 

Ре

-

шение

 

поставленной

 

задачи

 

представляет

 

собой

 

актуальную

 

научно

-

техническую

 

работу

.

Задача

 

по

 

разработке

 

быстродействующей

 

системы

 

управляемого

 

заземления

 

ней

-

трали

 

электрических

 

сетей

 6–10 

кВ

 

успешно

 

решена

 

при

 

реализации

 

проекта

 

научно

-

ис

-

следовательских

 

и

 

опытно

-

конструкторских

 

работ

 (

НИОКР

) «

Разработка

 

и

 

исследование

 

системы

 

заземления

 

нейтрали

 

распределительной

 

сети

 

с

 

компенсацией

 

полного

 

тока

 

за

-

мыкания

 

на

 «

землю

» 

и

 

активным

 

принудительным

 

гашением

 

дуги

 

в

 

месте

 

повреждения

» 

в

 

рамках

 

договора

 

между

 

компанией

 «

Россети

 

Волга

» (

ПАО

 «

МРСК

 

Волги

») 

и

 

ООО

 «

НПП

 

Бреслер

». 

Разработанный

 

опытный

 

образец

 

быстродействующей

 

системы

 

управляемого

 

заземления

 

с

 

функцией

 

компенсации

 

полного

 

тока

 

ОЗЗ

 

изготовлен

 

и

 

введен

 

в

 

опытную

 

эксплуатацию

 

на

 

ПС

 110/10/6 

кВ

 «

Юго

-

Восточная

» 

филиала

 «

Россети

 

Волга

» — «

Орен

-

бургэнерго

».

В

 

статье

 

приведена

 

информация

 

о

 

ходе

 

выполнения

 

опыт

-

ной

 

эксплуатации

разработанной

 

в

 

рамках

 

НИОКР

 

систе

-

мы

 

заземления

 

нейтрали

 

распределительной

 

сети

 

с

 

ком

-

пенсацией

 

полного

 

тока

 

замыкания

 

на

 «

землю

» 

и

 

активным

 

принудительным

 

гашением

 

дуги

 

в

 

месте

 

повреждения

предназначенной

 

для

 

использования

 

в

 

электрических

 

рас

-

пределительных

 

сетях

 

напряжением

 6–10 

кВ

.

Дмитрий

 

ТОЛМАЧЕВ

начальник

 

Депар

 

тамента

 

технологического

 

развития

 

и

 

инноваций

 

«

Россети

 

Волга

»

Дмитрий

 

БАГАЕВ

,

заместитель

 

началь

-

ника

 

Департамента

 

технологического

 

развития

 

и

 

инноваций

 

«

Россети

 

Волга

»

Александр

 

АЛЕКСАНДРОВ

,

заместитель

 

началь

-

ника

 

отдела

 

иннова

-

ционного

 

и

 

научно

-

технического

 

раз

 -

вития

 

Департамента

 

технологического

 

развития

 

и

 

инноваций

 

«

Россети

 

Волга

»

34

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 3(14), 

сентябрь

 2019

Релейная

 

защита

 

и

 

автоматика


Page 3
background image

Создание

 

быстродействующей

 

системы

 

привело

 

к

 

необ

-

ходимости

 

решения

 

многих

 «

побочных

» 

технических

 

и

 

науч

-

ных

 

задач

таких

 

как

например

создание

 

трансформаторов

 

тока

 

нулевой

 

последовательности

 

с

 

улучшенными

 

динами

-

ческими

 

характеристиками

 [5, 6].

Для

 

проведения

 

исследований

связанных

 

с

 

провер

-

кой

 

работоспособности

 

и

 

надежности

 

разработанной

 

бы

-

стродействующей

 

системы

 

в

 

различных

 

режимах

 

работы

 

сети

построена

 

физическая

 

модель

 

сети

 

с

 

управляемым

 

заземлением

 

нейтрали

Физическая

 

модель

 

сети

 

постро

-

ена

 

на

 

напряжение

 10 

кВ

 

с

 

током

 

однофазного

 

замыкания

 

на

 

землю

 30 

А

 (

рисунок

 1). 

Ее

 

использование

 

позволило

 

получить

 

в

 

заводских

 

лабораторных

 

условиях

 

близкие

 

по

 

физической

 

сущности

 

к

 

реальным

 

процессы

 

дуговых

 

за

-

мыканий

 

на

 

землю

 [8]. 

Емкость

 

сети

 

смоделирована

 

вы

-

соковольтными

 

конденсаторами

подключенными

 

между

 

шиной

 

заземления

 

и

 

фазными

 

проводниками

Для

 

моделирования

 

дуговых

 

замыканий

 

использованы

 

специальный

 

разрядник

 

рогового

 

типа

 

и

 

кабель

 

с

 

искус

-

ственно

 

поврежденной

 

изоляцией

 (

рисунок

 2).

Рис

. 1. 

Принципиальная

 

схема

 

физической

 

модели

Рис

. 2. 

Для

 

моделирования

 

дуговых

 

замыканий

 

используются

а

роговой

 

разрядник

 

при

 

ОЗЗ

б

кабель

 

при

 

искусственно

 

созданном

 

дуговом

 

ОЗЗ

в

кабель

 

после

 

гасящего

 

воздействия

 

компенсации

 

полного

 

тока

а

)

б

)

в

)

35


Page 4
background image

Осциллограмма

демонстриру

-

ющая

 

работу

 

системы

 

компенса

-

ции

показана

 

на

 

рисунке

 3. 

Через

 

25 

мс

 

после

 

возникновения

 

замы

-

кания

 

включается

 

управляемый

 

источник

 

и

 

начинается

 

процесс

 

уменьшения

 

тока

 

в

 

месте

 

повреж

-

дения

 

и

 

гашение

 

дуги

После

 

вклю

-

чения

 

источника

 

за

 

время

прибли

-

зительно

 

равное

 

одному

 

периоду

ток

 

в

 

месте

 

повреждения

 

прекра

-

щается

 

вследствие

 

гашения

 

дуги

С

 

момента

 

начала

 

замыкания

 

до

 

полного

 

гашения

 

дуги

 

проходит

 

не

 

более

 

трех

 

периодов

 

колебаний

 

промышленной

 

частоты

 (60 

мс

). 

Для

 

предотвращения

 

повторных

 

электрических

 

пробоев

 

места

 

по

-

вреждения

 

система

 

управления

 

компенсацией

 

поддерживает

 

близ

-

кое

 

к

 

нулю

 

напряжение

 

поврежден

-

ной

 

фазы

создавая

 

таким

 

образом

 

«

виртуальное

 

замыкание

 

на

 

зем

-

лю

» 

в

 

распределительной

 

сети

 [4].

Схема

 

подключения

 

опытного

 

образца

 

на

 

подстанции

 

показана

 

на

 

рисунке

 4. 

В

 

качестве

 

нейтралеобразующего

 

фильтра

 

нулевой

 

последовательности

 

использован

 

двухобмоточный

 

трансформатор

 

с

 

соединением

 

обмоток

 «

звезда

 

с

 

нулем

 — 

треугольник

» (

ТДГР

1). 

Напряжение

 

вторичной

 

обмотки

 

выбрано

 

исходя

 

из

 

необходимого

 

напряжения

 

питания

 

ин

-

вертора

 

компенсатора

 

остаточного

 

тока

  (

КОТ

). 

Выход

 

КОТ

 

подключен

 

к

 

специальной

 

обмотке

 

дугогасящего

 

реактора

.

Отсутствие

 

на

 

данной

 

секции

 

шин

 

подстанции

 

трансформато

-

ра

 

собственных

 

нужд

 

потребовало

 

установки

 

дополнительного

 

транс

-

форматора

  (

ТСН

1), 

также

 

запитан

-

ного

 

от

 

вторичной

 

обмотки

 

ТДГР

1. 

В

 

дальнейшем

в

 

подобной

 

ситуа

-

ции

можно

 

отказаться

 

от

 

дополни

-

тельного

 

ТСН

1, 

добавить

 

дополни

 -

тельную

  (

третью

обмотку

 

с

 

соот

-

ветствующим

 

напряжением

 

на

 

ней

-

тралеобразующем

 

трансформаторе

 

ТДГР

1.

За

 

время

 

работы

 

опытного

 

образ

-

ца

 

в

 

сети

 

произошло

 

несколько

 

ОЗЗ

Во

 

всех

 

случаях

 

система

 

компенсации

 

полного

 

тока

 

идентифицировала

 

за

-

мыкание

 

и

 

перешла

 

в

 

режим

 

компен

-

сации

что

 

позволило

 

ликвидировать

 

аварию

 

без

 

ущерба

 

для

 

потребителя

Рис

. 4. 

Схема

 

подключения

 

опытного

 

образца

 

на

 

подстанции

Автоматика

 

управления

 

разработанной

 

системы

 

имеет

 

возможность

 

полной

 

интеграции

 

в

 

единую

 

систе

-

му

 

АСУТП

 

современных

 

подстанций

Устройство

 

управ

-

ления

 

системой

 

снабжено

 

цифровыми

 

портами

 

связи

 

RS-422, RS-485, Ethernet 

и

 

поддерживает

 

передачу

 

данных

 

по

 

протоколам

 

связи

 

МЭК

 60870-5-101/103/104

и

 

МЭК

 61850.

36

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 3(14), 

сентябрь

 2019

Релейная

 

защита

 

и

 

автоматика

Рис

. 3. 

Осциллограмма

 

опыта

 

дугового

 

ОЗЗ

 

с

 

компенсацией

 

полного

 

тока


Page 5
background image

В

 

целях

 

защиты

 

интеллектуальной

 

собственности

 

на

 

результаты

 

работ

 

получен

 

Патент

 

Российской

 

Федерации

 

на

 

полезную

 

модель

 

 183180 «

Устройство

 

для

 

автомати

-

ческой

 

компенсации

 

тока

 

однофазного

 

замыкания

 

на

 

землю

 

в

 

электрических

 

сетях

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

» [7].

ВЫВОДЫ

1. 

Созданное

 

управляемое

 

заземление

 

нейтрали

 

с

 

функ

-

цией

 

компенсации

 

полного

 

тока

 

ОЗЗ

 

обеспечивает

 

по

-

вышение

 

надежности

 

и

 

безопасности

 

распределитель

-

ных

 

сетей

 

вследствие

 

того

что

 

достигнута

 

возможность

 

снижать

 

ток

 

в

 

месте

 

ОЗЗ

 

до

 

уровня

обеспечивающего

 

гашение

 

электрической

 

дуги

и

 

создавать

 

условия

при

 

которых

 

невозможны

 

повторные

 

электрические

 

про

-

бои

.

2. 

Полученный

 

опыт

 

эксплуатации

 

системы

 

управляемого

 

заземления

 

подтвердил

 

эффективность

 

метода

 

компен

-

сации

 

полного

 

тока

 

ОЗЗ

а

 

также

 

правильность

 

выбора

 

основных

 

параметров

 

управляемого

 

заземления

задан

-

ных

 

при

 

разработке

.

3. 

За

 

время

 

работы

 

над

 

НИОКР

 

всесторонне

 

исследова

-

ны

 

процессы

 

при

 

компенсации

 

полного

 

тока

 

ОЗЗ

 

и

 

под

-

тверждена

 

правомерность

 

решений

 

и

 

допущений

приня

-

тых

 

в

 

процессе

 

разработки

 

системы

.  

37

ЛИТЕРАТУРА

1. 

Шуть

 

В

.

В

Компенсация

 

емкостных

 

токов

 

и

 

защита

 

от

 

замыканий

 

на

 

землю

 

в

 

сетях

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

 // 

Энергетика

 

и

 

электри

-

фикация

, 1967, 

 1. 

С

. 19–22.

2. 

Булычев

 

А

.

В

., 

Козлов

 

В

.

Н

., 

Сал

-

мин

 

Н

.

О

., 

Соловьев

 

И

.

В

Управле

-

ние

 

режимом

 

компенсации

 

емкост

-

ных

 

токов

 

однофазного

 

замыкания

 

на

 

землю

 

по

 

измеряемым

 

параме

-

трам

 

контура

 

нулевой

 

последова

-

тельности

 

сети

 // 

Электротехника

2018, 

 8. 

С

. 7–12.

3. 

Булычев

 

А

.

В

., 

Дементий

 

Ю

.

А

., 

Коз

-

лов

 

В

.

Н

Гашение

 

дуги

 

при

 

ОЗЗ

Предельные

 

возможности

 

ДГР

 // 

Новости

 

Электротехники

, 2018, 

 5(113)–6(114). 

С

. 52–54.

4. 

Булычев

 

А

.

В

., 

Дементий

 

Ю

.

А

., 

Козлов

 

В

.

Н

Компенсация

 

полного

 

тока

 

замыкания

 

на

 

землю

 

в

 

сетях

 

6–10 

кВ

 // 

Вестник

 

Чувашского

 

уни

-

верситета

, 2018, 

 1. 

С

. 24–35.

5. 

Булычев

 

А

.

В

., 

Дементий

 

Ю

.

А

Ди

-

намические

 

свойства

 

датчиков

 

тока

 

нулевой

 

последовательности

 // 

Ре

-

лейная

 

защита

 

и

 

автоматизация

2017, 

 4(29). 

С

. 13–19.

6. 

Булычев

 

А

.

В

., 

Дементий

 

Ю

.

А

., 

Пря

-

ников

 

В

.

С

Измерение

 

токов

 

в

 

за

-

щитах

 

от

 

однофазных

 

замыканий

 

на

 

землю

 

и

 

в

 

автоматике

 

управления

 

дугогасящими

 

реакторами

 // 

Элек

-

тротехника

, 2017, 

 7. 

С

. 37–44.

7. 

Патент

 

на

 

полезную

 

модель

 

183180 

РФ

МПК

 H01F 3/10. 

Устрой

-

ство

 

автоматической

 

компенса

-

ции

 

тока

 

однофазного

 

замыкания

 

на

 

землю

 

в

 

электрических

 

сетях

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

 / 

Бу

-

лычев

 

А

.

В

., 

Дементий

 

Ю

.

А

., 

Ефи

-

мов

 

Н

.

С

., 

Ильин

 

В

.

Ф

., 

Козлов

 

В

.

Н

.; 

патентообладатель

 

ПАО

  «

МРСК

 

Волги

». 

 2018103798; 

заявл

31.01.2018; 

опубл

. 13.09.2018, 

бюл

 26. 6 

с

.

8. 

Булычев

 

А

.

В

., 

Дементий

 

Ю

.

А

., 

Козлов

 

В

.

Н

Экспериментальные

 

исследования

 

управляемого

 

за

-

земления

 

нейтрали

 

с

 

функцией

 

компенсации

 

полного

 

тока

 

замы

-

кания

 

на

 

землю

 

в

 

сетях

 6–10 

кВ

 // 

Релейная

 

защита

 

и

 

автоматизация

2017, 

 04(29). 

С

. 37–41.


Читать онлайн

В статье приведена информация о ходе выполнения опытной эксплуатации, разработанной в рамках НИОКР системы заземления нейтрали распределительной сети с компенсацией полного тока замыкания на «землю» и активным принудительным гашением дуги в месте повреждения, предназначенной для использования в электрических распределительных сетях напряжением 6–10 кВ.

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»