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
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
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
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.
Оригинал статьи: Опытная эксплуатация системы компенсации полного тока ОЗЗ: результаты НИОКР
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.
