Исследование защиты от однофазных замыканий на землю, основанной на измерении тока обратной последовательности
Ключевые слова:
распределительная сеть, коэффициент чувствительности, ток нулевой последовательности, релейная защита и автоматика
Аннотация
Энергоэффективность предприятий минерально-сырьевого комплекса во многом определяется уровнем надежности систем электроснабжения, представляющих собой протяженные и разветвлённые распределительные сети. Для снижения экономических потерь от отказов электроприемников распределительных сетей используется комплекс релейной защиты и автоматики от однофазных замыканий на землю, который в условиях вариации параметров тока и напряжения нулевой последовательности должен удовлетворять требованиям, предъявляемым к современным системам защиты. В статье представлены результаты исследования действия защит, основанных на измерении токов обратной и нулевой последовательности. Используются методы физического моделирования и численного анализа. Установлено, что при металлических и дуговых однофазных замыканиях на землю формируются токи как нулевой, так и обратной последовательности, при этом ток обратной последовательности появляется только на поврежденной линии. Разработанное устройство защиты от однофазных замыканий на землю, основанное на измерении тока обратной последовательности, позволит повысить чувствительность и селективность действия токовых ненаправленных защит, обеспечить надежное функционирование технологического оборудования и ответственных потребителей, снизить уровень электротравматизма обслуживающего персонала, уменьшить экономические потери, связанные с ремонтом поврежденных электроприемников.
Литература
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.
