CC BY
27
УДК 621.315
Э. Р. Гайфутдинова, С. В. Куксов, Ю. Н. Зацаринная, Н. А. Староверова
РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ВЫЯВЛЕНИЯ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ
Ключевые слова: автоматизация, автоматизированные системы управления, релейная защита, воздушные линии, замыкания
на землю, фиксирующий орган сопротивления.
Описаны проблемы отыскания точки однофазного замыкания на землю и проблема перехода последнего в двухфазное замыкание. Предложен метод автоматизации, на основе которого появляется возможность определения поврежденных линий и расстояний до точек замыкания.
Keywords: automation, automated control systems, relay protection, earth faul,. fixing body resistance.
The problems of finding the point of single-phase ground fault and the problem of transition in the last two-phase circuit. A method is proposed, based on which it is possible to determine the damaged lines and distances to the points of closure.
Наиболее распространенными повреждениями в трехфазных электрических сетях всех классов напряжения являются замыкания на землю, представляющие большую опасность для находящихся вблизи места замыкания людей и животных. Все виды замыканий часто становятся первопричиной аварий, сопровождающихся значительным экономическим ущербом, требуют немедленного выявления и устранения повреждения [1].
Совокупность автоматических устройств устанавливаемых на понизительные станции способные выявить и отключить поврежденный элемент носят название «Релейная защита».
Линии электропередач распределительных сетей среднего напряжения представляют собой древовидную сеть с множеством отпаек и ответвлений. Определение места повреждения в подобных сетях с последующим его устранением ремонтным персоналом представляет собой сложную задачу и как правило занимает продолжительный интервал времени (от 4-6 часов до нескольких суток). Автоматизация данного процесса позволит ускорить процесс определения места повреждения, а следовательно, снизить экономический ущерб связанный с длительным обесточением потребителей запитанных от поврежденной линии.
Существует ряд методов определения места повреждения для древовидных сетей, но практически все из них требуют привлечение персонала, поэтому не является
автоматизированными. Кроме того они не позволяют выявлять двойные виды повреждений на различных участках одной линии, составляющие 78% всех видов повреждений [2].
Для распределительных сетей среднего напряжения предусматриваются методы
определения места повреждения, основанные чаще всего на одностороннем измерении параметров аварийного режима (замер симметричных составляющих тока и напряжения при междуфазных повреждениях).
Двухфазное короткое замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью практически не отличается от двухфазного КЗ. Токи, проходящие в месте КЗ и в ветвях рассматриваемой схемы, а также междуфазные напряжения в разных точках сети имеют те же самые значения, что и при двухфазном КЗ [5].
Рассматриваемый аварийный режим приводит к тому, что на вводной ячейке распределительного устройства среднего напряжения осциллограмма фазных токов и напряжений может соответствовать режиму, аналогичному двухфазному короткому замыканию. Однако, величина тока двойного замыкания на землю, как правило, недостаточна для срабатывания токовой релейной защит от междуфазных повреждений, максимальная токовая защита имеет увеличенное время срабатывания, а защиты нулевой последовательности, в основном, действуют на сигнал.
Таким образом, разработка алгоритма выявления двойных замыканий на землю в распределительных сетях среднего напряжения 6-35 кВ, а также создание автоматики работающей по данному алгоритму, является актуальной задачей, которая позволяет выполнить релейную защиту с определенной чувствительностью и селективностью с возможностью определения поврежденных линий, а также расстояний до каждого из мест замыканий.
В настоящее время в распределительных сетях среднего напряжения начали внедряться комплекты дистанционной защиты, производящие замер сопротивлений контуров замыкания. Однако в технической документации терминалов отсутствуют методическим указаниям по настройке алгоритмов выявления двойных замыканий на землю с определением мест повреждений, выбору уставок и характеристик [3].
Поведение междуфазных контуров позволяет определить возникновение режима «двойное замыкание на землю» разных линий с определением поврежденных линий с указанием замкнувшихся фаз. Однако недостатком реализации защит посредством замера междуфазных контуров будет то, что ни одно расчетное сопротивление контуров
не пропорционально расстоянию до мест замыканий как при однофазных замыканиях на землю, так и при двойных замыканиях на землю.
Для устранения этого недостатка предлагается использовать следующие способы подключения фиксирующего органа сопротивления (ФОС):
1. Для определения расстояний до мест двойных замыканий на землю на одной линии предлагается установка фиксирующего органа сопротивления, включенного на фазный ток и фазное напряжение поврежденной линии.
2. Для определения расстояний до мест двойных замыканий на землю на разных линиях предлагается установка фиксирующего органа сопротивления, включенного на фазное напряжение и ток нулевой последовательности поврежденной линии.
Указанные способы позволяют не только определить поврежденные линий с указанием замкнувшихся фаз, но и расстояния до ближнего и дальнего мест повреждений в случае двойного замыкания на землю как на одной, так и на разных линиях.
Практическая реализация предлагаемых алгоритмов ФОС возможна на основе современных микропроцессорных комплексов дистанционной защиты. Особое подключение ФОС к измерительным цепям тока и напряжения соответствует требованию пропорциональности
сопротивления расстоянию до места повреждения в режиме двойного замыкания на землю в распределительной сети 6-35 кВ [4].
Литература
1. Шуин В.А., Гусенков А.В. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6-10 кВ. - М.: НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик», 2001. - 104 с.
2. Шабад М.А. Защита от однофазных замыканий на землю в сетях 6-35 кВ: учебное пособие. - СПб.: ПЭИПК, 2008. - 52 с.
3. Хакимзянов Э.Ф., Исаков Р.Г. Поведение измерительных органов сопротивления при двойных замыканиях на землю в распределительных сетях 6-35 кВ. - Релейная защита и автоматизация, 2014. №1 (14). С. 18-21.
4. Гайфутдинова Э.Р., Куксов С. В., Зацаринная Ю.Н. Программа для расчета действующего значения периодической слагающей тока короткого замыкания в произвольный момент времени. - Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - Т. 17 №18 - С. 193-195.
5. Балобанов Р.Н., Лопухова Т.В., Зацаринная Ю.Н. Влияние времени эксплуатации элегазового оборудования на состояние изоляции/ Р.Н. Балобанов, Т.В. Лопухова, Ю.Н. Зацаринная// Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - №16 - С. 122124.
© Э. Р. Гайфутдинова - асс., кафедра «Электрические станции», КГЭУ, miragaifD7@rambler.ru; С. В. Куксов - магистрант, каф. «Релейная защита и автоматика»; Ю. Н. Зацаринная - канд. тех. наук, доц. каф. электрических станций КГЭУ, доц. каф. автоматических систем сбора и обработки информации КНИТУ, waysubbota@gmail.com; Н. А. Староверова - канд. тех. наук, доцент кафедры автоматических систем сбора и обработки информации КНИТУ.
© E. R. Gayfutdinova, Assistant, Department of "Power Plants", KSPEU, miragaifD7@rambler.ru; S. V. Kuksov, student, Department of "Relay protection and Automation", KSPEU; J. N. Zatsarinnaya, Candidate tehn. Associate Professor, Department of Electrical stations of the KSPEU, PhD. KNRTU, waysubbota@gmail.com; N. A. Staroverova, candidate. those. Associate Professor, Department of automatic systems for the collection and processing of KNRTU.
