Studying the Single-Phase Earth Fault Protection Based on Measuring the Negative-Sequence Current
Keywords:
distribution network, sensitivity coefficient, zero-sequence current, relay protection and automatic controls
Abstract
The energy efficiency of the mineral resource complex enterprises depends directly on the reliability of power supply systems, which are physically implemented as extensive and highly branched distribution networks. To reduce economic losses from disconnections of distribution network electrical loads, a system of relay protection and automatic controls against single-phase earth faults is used. Under conditions of variable zero-sequence current and voltage parameters, this system must meet the requirements for modern protection systems. The article presents a study of the performance of protections based on measuring negative- and zero-sequence currents. The study is carried out using physical modeling and numerical analysis methods. The study results have shown that solid and arc single-phase earth faults give rise to both zero- and negative-sequence currents, with the negative sequence current appearing only in the faulty line. A device for protection against single-phase earth faults based on measuring the negative-sequence current has been developed. The use of the proposed device will make it possible to enhance the sensitivity and selectivity of non-directional current protections, ensure reliable operation of process equipment and critical consumers, decrease the level of electrical injuries of maintenance personnel, and reduce the economic losses associated with the repair of damaged electrical loads.
References
1. Смотров Н.Н. и др. Технические решения по предотвращению развития и ликвидации однофазных замыканий на землю в РУ 6–10 кВ электростанций. – Электричество, 2022, № 6, с. 53–63.
2. Горюнов В.А. Однофазное замыкание на землю. Можно ли решить проблему? – Новости ЭлектроТехники, 2017, № 2(104)-3(105).
3. Абрамович Б.Н., Богданов И.А. Повышение эффективности автономных электротехнических комплексов нефтегазовых предприятий. – Записки Горного института, 2021, т. 249, с. 408–416.
4. Борухман В.А. Об эксплуатации селективных защит от замыканий на землю в сетях 6–10 кВ и мероприятия по их совершенствованию. – Энергетик, 2009, № 1, с. 20–22.
5. Семенова Е.Ю. Проблемы однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью. – Электричество, 2019, № 5, с. 12–18.
6. Орлов П.С. Инженерно-технические мероприятия по повышению надежности электроснабжения объектов строительства. – Записки Горного института, 2016, т. 222, с. 845–851.
7. Ляхомский А.В., Герасимов А.И., Перфильева Е.Н. Моделирование режимов однофазных замыканий на землю в электрических сетях напряжением 6 кВ открытых горных работ. – Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2021, № 2, с. 164–178.
8. Цапенко Е.Ф., Шкундин С.З. Электробезопасность на горных предприятиях. М.: МГГУ, 2017, 102 с.
9. Пугач В.Н. и др. Исследование влияния термической деструкции на срок службы изоляции кабелей. – Омский научный вестник, 2019, № 6 (168), с. 70–74.
10. Поляков Д.А. и др. Мониторинг остаточного ресурса сшитой полиэтиленовой изоляции кабелей. – Актуальные вопросы энергетики, 2019, № 1, с. 104–110.
11. Старжинская Н.В., Халезин А.А. Оценка технического состояния силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией в условиях эксплуатации и возникновения коротких замыканий. – Транспортное дело России, 2015, № 2, с. 130–134.
12. Пучкова Л.А., Пивняк Г.Г. Электрификация горного производства. М.: МГГУ, 2011, 431 с.
13. Соловьев А.Л., Шабад М.А. Релейная защита городских электрических сетей 6 и 10 кВ. СПб.: Политехника, 2017, 176 с.
14. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. СПб.: ПЭИПК, 2010, 350 с.
15. Бабырь К.В., Устинов Д.А., Пеленев Д.Н. Повышение электробезопасности обслуживающего персонала в условиях неполных однофазных замыканий на землю. – Безопасность труда в промышленности, 2022, № 8, с. 55–61.
16. Горшков В.И. Критические условия при тепловом пробое электрической изоляции проводов и кабелей. – Пожарная безопасность, 2017, № 2, с. 50–53.
17. Шалин А.И. Замыкания на землю в сетях 6–35 кВ. Пример расчета уставок. – Новости ЭлектроТехники, 2005, № 4(34).
18. Клюев Р.В., Босиков И.И., Гаврина О.A. Повышение эффективности релейной защиты на горно-обогатительном комбинате. – Записки Горного института, 2021, т. 248, с. 300–311.
19. Шуин В.А. и др. Особенности использования электрических величин переходного процесса в защитах от замыканий на землю электрических сетей 6–10 кВ. – Вестник ИГЭУ, 2011, вып. 1, с. 32–41.
20. Абрамович Б.Н., Пеленев Д.Н., Бабырь К.В. Обеспечение электробезопасности на горнодобывающих предприятиях при возникновении однофазных замыканий на землю. – Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2019, № S7, с. 9–19.
21. Кудрявцев А. Исследование аварийности в сетях 6–10 кВ горно-металлургических предприятий. – Новости электротехники, 2009, № 6(60).
22. Горюнов В.А. Релейная защита от замыканий на землю в сетях с резистивным заземлением нейтрали. – Энергетик, 2011, № 10, с. 20–22.
#
1. Smotrov N.N. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2022, No. 6, pp. 53–63.
2. Goryunov V.А. Novosti Elektrotekhniki – in Russ. (Electrical Engineering News), 2017, No. 2(104)-3(105).
3. Abramovich B.N., Bogdanov I.А. Zapiski Gornogo instituta – in Russ. (Notes of the Mining Institute), 2021, vol. 249, pp. 408–416.
4. Boruhman V.А. Energetik – in Russ. (Power Engineer), 2009, No. 1, pp. 20–22.
5. Semenova Е.Yu. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 5, pp. 12–18.
6. Orlov P.S. Zapiski Gornogo instituta – in Russ. (Notes of the Mining Institute), 2016, vol. 222, pp. 845–851.
7. Lyahomskiy A.V., Gerasimov A.I., Perfil'eva E.N. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten' (nauchno-tekhnicheskiy zhurnal) – in Russ. (Mining Information and Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal), 2021, No. 2, pp. 164–178.
8. Tsapenko E.F., Shkundin S.Z. Elektrobezopasnost' na gornykh predpriyatiyakh (Electrical Safety at Mining Enterprises). M.: MGGU, 2017, 102 p.
9. Pugach V.N. et al. Omskiy nauchnyy vestnik – in Russ. (Omsk Scientific Bulletin), 2019, No. 6(168), pp. 70–74.
10. Polyakov D.А. et al. Aktual'nye voprosy energetiki – in Russ. (Current Energy Issues), 2019, No. 1, pp. 104–110.
11. Starzhinskaya N.V., Khalezin А.А. Transportnoe delo Rossii – in Russ. (Transport Business of Russia), 2015, No. 2, pp. 130–134.
12. Puchkova L.A., Pivnyak G.G. Elektrifikatsiya gornogo proizvodstva (Electrification of Mining Production). М.: MGGU, 2011, 431 p.
13. Solov'ev A.L., Shabad M.A. Releynaya zashchita gorodskikh elektricheskikh setey 6 i 10 kV (Relay Protection of Urban Electric Networks of 6 and 10 kV). SPb.: Politekhnika, 2017, 176 p.
14. Shabad М.А. Raschety releynoy zashchity i avtomatiki raspre-delitel'nykh setey (Calculations of Relay Protection and Automation of Distribution Networks). SPb.: PEIPK, 2010, 350 p.
15. Babyr' K.V., Ustinov D.A., Pelenev D.N. Bezopasnost' truda v promyshlennosti – in Russ. (Occupational Safety in Industry), 2022, No. 8, pp. 55–61.
16. Gorshkov V.I. Pozharnaya bezopasnost' – in Russ. (Fire Safety), 2017, No. 2, pp. 50–53.
17. Shalin А.I. Novosti Elektrotekhniki – in Russ. (Electrical Engineering News), 2005, No. 4(34).
18. Klyuev R.V., Bosikov I.I., Gavrina О.A. Zapiski Gornogo instituta – in Russ. (Notes of the Mining Institute), 2021, vol. 248, pp. 300–311.
19. Shuin V.А. et al. Vestnik IGEU – in Russ. (Bulletin of the Ivano-vo State Energy University), 2011, iss. 1, pp. 32–41.
20. Abramovich B.N., Pelenev D.N., Babyr' K.V. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten' (nauchno-tekhnicheskiy zhurnal) – in Russ. (Mining Information and Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal), 2019, No. S7, pp. 9–19.
21. Kudryavtsev А. Novosti Elektrotekhniki – in Russ. (Electrical Engineering News), 2009, No. 6(60).
22. Goryunov V.А. Energetik – in Russ. (Power Engineer), 2011, No. 10, pp. 20–22.
2. Горюнов В.А. Однофазное замыкание на землю. Можно ли решить проблему? – Новости ЭлектроТехники, 2017, № 2(104)-3(105).
3. Абрамович Б.Н., Богданов И.А. Повышение эффективности автономных электротехнических комплексов нефтегазовых предприятий. – Записки Горного института, 2021, т. 249, с. 408–416.
4. Борухман В.А. Об эксплуатации селективных защит от замыканий на землю в сетях 6–10 кВ и мероприятия по их совершенствованию. – Энергетик, 2009, № 1, с. 20–22.
5. Семенова Е.Ю. Проблемы однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью. – Электричество, 2019, № 5, с. 12–18.
6. Орлов П.С. Инженерно-технические мероприятия по повышению надежности электроснабжения объектов строительства. – Записки Горного института, 2016, т. 222, с. 845–851.
7. Ляхомский А.В., Герасимов А.И., Перфильева Е.Н. Моделирование режимов однофазных замыканий на землю в электрических сетях напряжением 6 кВ открытых горных работ. – Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2021, № 2, с. 164–178.
8. Цапенко Е.Ф., Шкундин С.З. Электробезопасность на горных предприятиях. М.: МГГУ, 2017, 102 с.
9. Пугач В.Н. и др. Исследование влияния термической деструкции на срок службы изоляции кабелей. – Омский научный вестник, 2019, № 6 (168), с. 70–74.
10. Поляков Д.А. и др. Мониторинг остаточного ресурса сшитой полиэтиленовой изоляции кабелей. – Актуальные вопросы энергетики, 2019, № 1, с. 104–110.
11. Старжинская Н.В., Халезин А.А. Оценка технического состояния силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией в условиях эксплуатации и возникновения коротких замыканий. – Транспортное дело России, 2015, № 2, с. 130–134.
12. Пучкова Л.А., Пивняк Г.Г. Электрификация горного производства. М.: МГГУ, 2011, 431 с.
13. Соловьев А.Л., Шабад М.А. Релейная защита городских электрических сетей 6 и 10 кВ. СПб.: Политехника, 2017, 176 с.
14. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. СПб.: ПЭИПК, 2010, 350 с.
15. Бабырь К.В., Устинов Д.А., Пеленев Д.Н. Повышение электробезопасности обслуживающего персонала в условиях неполных однофазных замыканий на землю. – Безопасность труда в промышленности, 2022, № 8, с. 55–61.
16. Горшков В.И. Критические условия при тепловом пробое электрической изоляции проводов и кабелей. – Пожарная безопасность, 2017, № 2, с. 50–53.
17. Шалин А.И. Замыкания на землю в сетях 6–35 кВ. Пример расчета уставок. – Новости ЭлектроТехники, 2005, № 4(34).
18. Клюев Р.В., Босиков И.И., Гаврина О.A. Повышение эффективности релейной защиты на горно-обогатительном комбинате. – Записки Горного института, 2021, т. 248, с. 300–311.
19. Шуин В.А. и др. Особенности использования электрических величин переходного процесса в защитах от замыканий на землю электрических сетей 6–10 кВ. – Вестник ИГЭУ, 2011, вып. 1, с. 32–41.
20. Абрамович Б.Н., Пеленев Д.Н., Бабырь К.В. Обеспечение электробезопасности на горнодобывающих предприятиях при возникновении однофазных замыканий на землю. – Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2019, № S7, с. 9–19.
21. Кудрявцев А. Исследование аварийности в сетях 6–10 кВ горно-металлургических предприятий. – Новости электротехники, 2009, № 6(60).
22. Горюнов В.А. Релейная защита от замыканий на землю в сетях с резистивным заземлением нейтрали. – Энергетик, 2011, № 10, с. 20–22.
#
1. Smotrov N.N. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2022, No. 6, pp. 53–63.
2. Goryunov V.А. Novosti Elektrotekhniki – in Russ. (Electrical Engineering News), 2017, No. 2(104)-3(105).
3. Abramovich B.N., Bogdanov I.А. Zapiski Gornogo instituta – in Russ. (Notes of the Mining Institute), 2021, vol. 249, pp. 408–416.
4. Boruhman V.А. Energetik – in Russ. (Power Engineer), 2009, No. 1, pp. 20–22.
5. Semenova Е.Yu. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 5, pp. 12–18.
6. Orlov P.S. Zapiski Gornogo instituta – in Russ. (Notes of the Mining Institute), 2016, vol. 222, pp. 845–851.
7. Lyahomskiy A.V., Gerasimov A.I., Perfil'eva E.N. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten' (nauchno-tekhnicheskiy zhurnal) – in Russ. (Mining Information and Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal), 2021, No. 2, pp. 164–178.
8. Tsapenko E.F., Shkundin S.Z. Elektrobezopasnost' na gornykh predpriyatiyakh (Electrical Safety at Mining Enterprises). M.: MGGU, 2017, 102 p.
9. Pugach V.N. et al. Omskiy nauchnyy vestnik – in Russ. (Omsk Scientific Bulletin), 2019, No. 6(168), pp. 70–74.
10. Polyakov D.А. et al. Aktual'nye voprosy energetiki – in Russ. (Current Energy Issues), 2019, No. 1, pp. 104–110.
11. Starzhinskaya N.V., Khalezin А.А. Transportnoe delo Rossii – in Russ. (Transport Business of Russia), 2015, No. 2, pp. 130–134.
12. Puchkova L.A., Pivnyak G.G. Elektrifikatsiya gornogo proizvodstva (Electrification of Mining Production). М.: MGGU, 2011, 431 p.
13. Solov'ev A.L., Shabad M.A. Releynaya zashchita gorodskikh elektricheskikh setey 6 i 10 kV (Relay Protection of Urban Electric Networks of 6 and 10 kV). SPb.: Politekhnika, 2017, 176 p.
14. Shabad М.А. Raschety releynoy zashchity i avtomatiki raspre-delitel'nykh setey (Calculations of Relay Protection and Automation of Distribution Networks). SPb.: PEIPK, 2010, 350 p.
15. Babyr' K.V., Ustinov D.A., Pelenev D.N. Bezopasnost' truda v promyshlennosti – in Russ. (Occupational Safety in Industry), 2022, No. 8, pp. 55–61.
16. Gorshkov V.I. Pozharnaya bezopasnost' – in Russ. (Fire Safety), 2017, No. 2, pp. 50–53.
17. Shalin А.I. Novosti Elektrotekhniki – in Russ. (Electrical Engineering News), 2005, No. 4(34).
18. Klyuev R.V., Bosikov I.I., Gavrina О.A. Zapiski Gornogo instituta – in Russ. (Notes of the Mining Institute), 2021, vol. 248, pp. 300–311.
19. Shuin V.А. et al. Vestnik IGEU – in Russ. (Bulletin of the Ivano-vo State Energy University), 2011, iss. 1, pp. 32–41.
20. Abramovich B.N., Pelenev D.N., Babyr' K.V. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten' (nauchno-tekhnicheskiy zhurnal) – in Russ. (Mining Information and Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal), 2019, No. S7, pp. 9–19.
21. Kudryavtsev А. Novosti Elektrotekhniki – in Russ. (Electrical Engineering News), 2009, No. 6(60).
22. Goryunov V.А. Energetik – in Russ. (Power Engineer), 2011, No. 10, pp. 20–22.
Published
2024-02-01
Issue
Section
Article
