Исследование и разработка защиты от замыканий на землю в электрических сетях с комбинированным заземлением нейтрали

• Автор: Пашковский, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 208 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ

ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ И ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ СЕТЕЙ С КОМБИНИРОВАННЫМ ЗАЗЕМЛЕНИЕМ НЕЙТРАЛИ

1.1. Постановка задачи

1.2. Защита от замыканий на землю с использованием высших гармоник

в токе нулевой последовательности

1.3. Защита от замыканий на землю, основанная на использовании низкочастотных составляющих тока нулевой последовательности при перемежающихся замыканиях и наложения контрольного тока с частотой 25 Гц при устойчивых замыканиях
1.4. Защита от замыканий на землю основанная на использовании активной составляющей тока замыкания
Выводы
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНОГО СОСТАВА ТОКА НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ С ЦЕЛЬЮ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
Выводы
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОДЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С КОМБИНИРОВАННЫМ ЗАЗЕМЛЕНИЕМ НЕЙТРАЛИ И МОДЕЛЬ ДУГОВОГО ПЕРЕМЕЖАЮЩЕГОСЯ ЗАМЫКАНИЯ
3.1. Постановка задачи
3.2. Расчет параметров модели электрической сети с комбинированным

заземлением нейтрали через количественные характеристики сети, переходного процесса и условия горения дуги
3.3. Модель дугового перемежающегося замыкания
3.4. Модель трансформаторов тока и напряжения нулевой последовательности
Выводы
ГЛАВА 4. ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С
КОМБИНИРОВАННЫМ ЗАЗЕМЛЕНИЕМ НЕЙТРАЛИ
4.1. Вариант выполнения защиты на активной составляющей тока
4.2. Вариант выполнения защиты с использованием сравнения амплитуд гармоник с частотой ниже и выше промышленной
4.3. Исследование предлагаемых алгоритмов работы защиты с учетом вероятностного характера процессов при перемежающихся замыканиях
4.3.1. Постановка задачи
4.3.2. Защита с использованием активной составляющей тока
4.3.3. Вариант с использованием сравнения амплитуд гармоник с частотой ниже и выше промышленной
4.3.3. Вариант с использованием отношения гармоник с частотой ниже и выше промышленной
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Определение параметров линий
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Описание расчета параметров моделей трансформаторов тока и напряжения нулевой последовательности
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Вероятностный расчет предлагаемых вариантов выполнения защиты
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Акт о внедрении результатов работы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В настоящее время подавляющее большинство распределительных электрических кабельных сетей 6-10 кВ городов и промышленных предприятий России имеют большие емкостные токи замыкания на землю и поэтому работают в режиме компенсации емкостного тока. Опыт эксплуатации таких сетей, обобщецный в ряде работ, показывает, что выполнение селективной защиты от замыканий на землю в сетях с компенсацией емкостного тока сопряжено с рядом принципиальных затруднений.
В настоящее время предложен и применяется новый режим заземления нейтрали - комбинированное заземление нейтрали, заключающийся в том, что параллельно дугогасящему реактору подключается резистор, создающий дополнительную активную составляющую тока, равную 10-20 % от суммарного емкостного тока однофазного замыкания сети. При этом имеет место эффект снижения перенапряжений возможных при отклонении настройки компенсации емкостного тока от резонансной.
Целесообразность применения того или иного режима заземления нейтрали определяется рядом факторов, среди которых важным является возможность выполнения селективной защиты от замыканий на землю. Принципиальная возможность выполнения защиты с использованием повышенной активной составляющей при устойчивых замыканиях не вызывает сомнений. Однако работоспособность такой защиты при дуговых перемежающихся замыканиях не очевидна.
В связи с этим, актуальным является проведение исследований электрических процессов при дуговых перемежающихся замыканиях в сетях с комбинированным заземлением нейтрали с целью выявления возможных признаков для выполнения селективной защиты.
Актуальность задачи усовершенствования защиты от замыканий на землю определяется также тем, что, как показали известные исследования последних лет, повышенный износ изоляционной системы распределитель-

стадии стекания избыточных зарядов имеют одинаковое направление, а при внешнем замыкании эти токи имеют противоположное направле-
Рис. 2.1. Токи, обусловленные изменением зарядов фаз сети при дуговом замыкании: -*+ , —► - токи разряда; -*-► , —► - токи дозаряда; ->*е>, —е» - токи стекания избыточных зарядов с емкостей фаз после обрыва дуги соответственно в поврежденной и неповрежденной линиях.
Реальное соотношение количественных характеристик эквивалентного контура разряда емкости поврежденной фазы, дозаряда емкостей неповрежденных фаз и контура стекания избыточных зарядов таковы, что с достаточной точностью эти процессы можно рассматривать независимо друг от друга.
Переходный процесс разряда емкости поврежденной фазы определяется параметрами контуров, образованных индуктивностью и активным сопротивлением одной фазы линии сети. Индуктивность этих контуров, особенно в кабельных сетях, имеет малую величину и поэтому резонансная частота контура разряда составляет от нескольких десятков до нескольких сотен кГц. При такой частоте из-за сильного проявления поверхностного эффекта в проводящих элементах на пути возврата тока замыкания эквивалентное активное
ние [50, 51, 52, 53].
А В С