Плесовских Д.В.
ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА ПРИ ЗАМЫКАНИИ НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6-10 КВ *
Аннотация:
приведена аналитическая оценка величин переходного процесса при замыканиях на землю в сетях 6-10 кВ, влияющих на динамическую устойчивость защит от такого рода повреждений. Исследования проводились на основе аналитического решения уравнений переходного процесса с последующей проверкой полученных результатов математическим моделированием на ЭВМ в программе Matlab.
Ключевые слова:
релейная защита, однофазное замыкание, защита от замыканий на землю, электромагнитный переходной процесс
В России по кабельным эклектическим сетям среднего напряжения распределяется до 50% вырабатываемой энергии [1]. Кабельные сети имеют, как правило, изолированную нейтраль или нейтраль заземленную через дугогасящий реактор (ДГР) [2]. Основным видом повреждений в таких сетях являются однофазные замыкания на землю (ОЗЗ), доля которых составляет до 80-90% от всех повреждений [3, с. 40 – 43]. Поэтому надежность электроснабжения потребителей зависит во многом от надежности (селективность, динамическая устойчивость) защит от ОЗЗ. Основные информационные величины, используемые защитами от ОЗЗ, являются ток нулевой последовательности 3I0 и напряжение нулевой последовательности 3U0. Аналитическая оценка параметров этих величин в момент переходного процесса при ОЗЗ поможет в решении поставленной задачи повышения эффективности защиты от замыканий на землю в сетях среднего напряжения. Для аналитического решения уравнений переходного процесса воспользуемся двухчастотной схемой замещения кабельной сети 6-10кВ, которая учитывает основные факторы, влияющие на параметры свободных составляющих i0 и u0 в переходном токе и напряжении при ОЗЗ (рисунок 1). Рис. 1 Схема замещения кабельной сети 6-10кВ, предложенная в [4]. Для схемы замещения сети (рис. 1), работающей с изолированной нейтралью, получим для u0(t) следующие уравнения [5]:u0(t) = uN(t) = uпр + uр + uз ? Umsin(?t+??) - -Uma1????р??[??2??????2??+??р2??????2????р sin(?рt+??р) - ????(0)???? cos??рt] - -??????2????з??[??2??????2??+??з2??????2????з sin(?зt+??з) - ????(0)???? cos??зt], (1) Umр = Uma1??2??????2??+??р2??????2????р , (2) Umз = Uma2??2??????2??+??з2??????2????з , (3)где uпр – принужденная составляющая переходного напряжения u0(t), uр – разрядная составляющая напряжения u0(t), uз – зарядная составляющая напряжения u0(t), Um – амплитуда составляющей напряжения промышленной частоты на поврежденной фазе, uN (0) – напряжение смещения нейтрали сети в момент пробоя изоляции, ?p – частота разрядных колебаний, ?з – частота зарядных колебаний, ?p – постоянная затухания разрядных колебаний, ?з – постоянная затухания зарядных колебаний, tg?р= ??р??????????????????+??р????????, tg?з= ??з??????????????????+??з????????, а1 = ??12???з2??р2???з2, а2 = ??12???р2??з2???р2. Частоты ?p , ?з и постоянные затухания ?p, ?з разрядных и зарядных колебаний определяются из следующих уравнений: ?р = 12kc?12+?22+kc2?14+?24+(2kc?4)?12?22 , (4)?з = 12kc?12+?22?kc2?14+?24+(2kc?4)?12?22, (5)?р = a?р2??222(2?р2??22?kс?12) , (6)?з = a?з2??222(2?з2??22?kс?12) , (7)где а1 = R1/L1, ?12 = 1/L1C1, ?22 = 1/L2C2, kc = 1+C1/C2, L1 = 3LЛ + Lз, C1 = C0?+C0Л, R1 = 3RЛ+Rз+3RП, L2 = 2LC, С2 = 0,5[C0?+C0Л+3(Cm?+CmЛ)]. При этом переходной ток в месте ОЗЗ пропорционален производной напряжения u0(t):3i0 = -3C1????0???? = iр+iз+iпр = 3C0?Umcos(?t+?) + + Imр?????р??cos(?рt+?р) + Imз?????з??cos(?зt+?з) , (8)Imр = -3C0?Um?рa1?2cos2?+?р2sin2??р2+?р2 , (9) Imз = -3C0?Um?зa1?2cos2?+?з2sin2??з2+?з2 , (10) где ?з,р = ?з,р + arctg??з,р??з,р . Расчеты, полученные аналитическим методом по формулам (9-10) показали, что мгновенные значения амплитуд разрядной и зарядной составляющей переходного тока изменяются в широких пределах в зависимости от суммарного емкостного тока сети IC? и от расстояния до места ОЗЗ. Разрядная составляющая Imр в основном зависит от индуктивного сопротивления участка сети от шин подстанции до места ОЗЗ (расстояние до места ОЗЗ) и от суммарного емкостного тока сети IC?, а зарядная составляющая Imз определяется в основном суммарным емкостным током сети IC? и индуктивным сопротивлением источника питания (рисунок 2).Рис. 2 Зависимости разрядной, зарядной составляющей и полного переходного тока: Imр – амплитуда разрядной составляющей переходного тока, Imз – амплитуда зарядной составляющей переходного тока, Im – амплитуда полного тока переходного процесса.Расчеты по выражениям (2, 3) показали незначительное влияние суммарного емкостного тока сети IC? на соотношение мгновенных значений свободных составляющих переходного напряжения. Большое влияние на разрядную Umр и зарядную Umз составляющую переходного напряжения оказывает расстояние до места ОЗЗ. Чем дальше расстояние до места замыкания, тем меньше частота разрядной составляющей и соотношение разрядной и зарядной составляющей становится больше (рисунок 3). Рис. 3 Зависимости амплитуд зарядной Umзи разрядной Umр составляющих переходного напряжения.Электромагнитные переходные процессы, возникающие при ОЗЗ, имеют большое влияние на динамическую устойчивость и селективность защит. Полученные закономерности изменения значений тока и напряжения нулевой последовательности при переходном процессе во время ОЗЗ от различных факторов и параметров электрической сети показывают нам степень этого влияния.
Номер журнала Вестник науки №3 (72) том 3
Ссылка для цитирования:
Плесовских Д.В. ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА ПРИ ЗАМЫКАНИИ НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6-10 КВ // Вестник науки №3 (72) том 3. С. 623 - 628. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/13437 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+