Разработка и оценка устойчивости функционирования защиты от однофазных замыканий на землю, основанной на контроле пульсирующей мощности, компенсированных сетей 6-35 кВ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат наук Костарев, Илья Андреевич

• Костарев, Илья Андреевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Костарев, Илья Андреевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ЗАЩИТЫ

КОМПЕНСИРОВАННЫХ СЕТЕЙ 6-35 КВ ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ И ЗАДАЧ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1.1 Общая характеристика сетей с компенсированной нейтралью

1.2 Аналитический обзор принципов защиты компенсированных сетей 6-35 кВ от однофазных замыканий на землю

1.2.1 Принцип защиты путем контроля направления мощности НП в установившемся режиме

1.2.2 Принцип, основанный на контроле характеристик и параметров переходного процесса при ОЗЗ

1.2.3 Принцип защиты путем контроля высших гармонических составляющих в токах нулевой последовательности линий

1.2.4 Принцип защиты с использованием дополнительных «наложенных» токов

1.3 Постановка целей и задач диссертационной работы 36 . 2 ИССЛЕДОВАНИЕ И ОЦЕНКА УСЛОВИЙ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ, ОСНОВАННОЙ

НА КОНТРОЛЕ ПУЛЬСИРУЮЩЕЙ МОЩНОСТИ, В КОМПЕНСИРОВАННЫХ СЕТЯХ 6-35 КВ

2.1 Описание нового принципа контроля однофазных замыканий на землю в сетях 6-35 кВ и алгоритма функционирования защиты от ОЗЗ

2.2 Разработка математической модели компенсированной сети для исследования влияния на функционирование защиты от ОЗЗ различных факторов

2.2.1 Схема замещения распределительной сети с компенсированной нейтралью

2.2.2 Математическое описание процессов в компенсированной сети, характеризующих функционирование новой защиты для установившегося ОЗЗ

2.3 Исследование влияния на устойчивость функционирования защиты различных факторов

2.3.1 Оценка влияния на устойчивость функционирования защиты асимметрии собственных проводимостей фаз линии на землю и показателя доли емкостей фаз относительно земли

2.3.2. Оценка влияния несимметрии напряжений источника питания на устойчивость функционирования защиты

2.4 Выводы по главе 2

3 ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОЗЗ

3.1 Оценка величины расстройки компенсации для обеспечения устойчивости функционирования защиты

3.2 Исследование влияния высших гармоник на устойчивость функционирования защиты

3.3 Исследование влияния величины сопротивления резистора при комбинированном заземлении нейтрали на устойчивость функционирования защиты

3.3.1 Характеристика методик выбора резистора для комбинированного заземления нейтрали сетей 6-35 кВ

3.3.2 Обоснование выбора величины сопротивления резистора для комбинированного заземления нейтрали по условию обеспечения устойчивости функционирования защиты от ОЗЗ

3.4 Рекомендации по выбору величины сопротивления резистора для селективной работы защиты от ОЗЗ

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАЩИТЫ ОТ ОЗЗ, ОСНОВАННОЙ НА КОНТРОЛЕ ПУЛЬСИРУЮЩЕЙ МОЩНОСТИ, В РЕЖИМЕ ПЕРЕМЕЖАЮЩИХСЯ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ

4.1 Особенности и характеристика перемежающихся дуговых замыканий на землю

4.2 Обоснование схемы замещения распределительной сети с компенсированной нейтралью для исследования перемежающихся ОЗЗ

4.3 Математическое описание процессов в компенсированной сети 6-35 кВ при перемежающихся ОЗЗ

4.4 Результаты исследований характеристик защиты от ОЗЗ при перемежающихся замыканиях на землю

4.5 Выводы по главе 4 135 5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ОПЫТНОГО ОБРАЗЦА УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ НА ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ КОМПЕНСИРОВАННОЙ СЕТИ

5.1 Разработка опытного образца устройства защиты

5.2 Описание физической модели компенсированной сети

5.3 Результаты исследований характеристик защиты на физической модели компенсированной сети

5.4 Выводы по главе 5 155 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 156 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 157 ПРИЛОЖЕНИЕ А - Рекомендуемые значения параметров схемы замещения сети 165 ПРИЛОЖЕНИЕ Б - Фотографии физической модели сети и опытного образца устройства защиты от ОЗЗ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и оценка устойчивости функционирования защиты от однофазных замыканий на землю, основанной на контроле пульсирующей мощности, компенсированных сетей 6-35 кВ»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В структуре электрических сетей России наибольшую часть представляют сети среднего напряжения (6-35 кВ). По данным [1] общая протяженность таких сетей составляет более 4 млн. км., а их количество - более 25000 единиц. Эти данные показывают, что большая часть электрической энергии в нашей стране распределяется посредством сетей 6-35 кВ. Следовательно, обеспечение надежности и безопасности этих сетей, обеспечение бесперебойности питания потребителей являются приоритетными задачами электроэнергетики России.

Для выполнения этих задач, в частности, необходимо своевременное обнаружение и устранение однофазных замыканий на землю (ОЗЗ), как наиболее распространенного вида повреждения (80-90% от общего числа аварийных повреждений) [2, 3, 4]. При длительном существовании данный вид замыканий в 60-80% случаев может переходить в двухместное, двойное замыкание на землю и иногда в трехфазное короткое замыкание, что, в свою очередь, приводит к неоправданным отключениям линий и дорогостоящим ремонтам, перерывам в электроснабжении и, как следствие, к простою оборудования и значительному экономическому ущербу. Например, в расчете на 100 км длины линий сетей происходит в среднем 26 отключений в год [1], в среднем на 4 млн. км приходится 1040000 отключений, из них 832000-936000 отключений вызвано 033. Замыкание на землю характеризуется большой вероятностью возникновения в виде перемежающихся дуговых замыканий с большой кратностью перенапряжений. Перенапряжения являются опасными для изоляции всего электрооборудования во всей электрически связанной распределительной сети. Стоит отметить, что в настоящее время большинство сетей данного класса имеют в своем составе старое изношенное оборудование, эксплуатационный срок которых уже давно истек. Изоляция такого оборудования особенно чувствительна к перенапряжениям. Кроме того, в режиме ОЗЗ возникает опасность поражения электрическим током людей и животных, возможность возникновения взрывов и

пожаров. Вышеперечисленные факторы подтверждают необходимость быстрого и селективного обнаружения ОЗЗ.

Для быстрого обнаружения возникновения 033 и предотвращения развития повреждения необходимо применение современной, быстродействующей селективной защиты, которая должна работать либо на сигнализацию, либо на отключение поврежденной линии. Многие специалисты в данной области склонны к мнению, что необходимо, чтобы защита от ОЗЗ работала только на отключение вне зависимости от режима заземления нейтрали, тем самым подчеркивая значимость данных повреждений и их последствий [2, 3, 6]. Данный факт требует повышенных требований к защите в части чувствительности и селективности. Многие специалисты также склонны к мнению, что защита должна быть совместимой для определения поврежденной линии при любом виде ОЗЗ (устойчивом дуговом, перемежающемся дуговом, металлическом замыкании или замыкании через переходное сопротивление).

В сетях с применением дугогасящего реактора (ДГР), то есть в компенсированных сетях, проблема достоверного обнаружения ОЗЗ является еще более актуальной и сложной в связи с рядом специфических свойств такого заземления и особенностей режима ОЗЗ в таких сетях:

- большая величина емкостного тока в сети и возможность длительного дугового замыкания;

- малая величина остаточного тока ОЗЗ особенно при резонансной настройке компенсации;

- фазовые углы между током и напряжением нулевой последовательности основной гармоники на поврежденной и неповрежденной линиях могут быть одинаковыми;

- возможны большие и нестабильные расстройки компенсации (из-за неудовлетворительной работы автоматики ДГР);

- большая вероятность неустойчивых замыканий.

В таких сетях многие известные защиты работают неселективно при различных конфигурациях сети и различных видах замыкания на землю. Поэтому

Г

задача разработки универсальной и селективной защиты от ОЗЗ для компенсированных сетей 6-35 кВ весьма актуальна.

В качестве такой защиты от ОЗЗ может найти применение новая защита, основанная на контроле пульсирующей мощности [12,47].

В этой связи представляется актуальной проработка вопросов, связанных с исследованием факторов, влияющих на селективность работы этой новой защиты, оценка чувствительности защиты для разного вида замыканий на землю, а также разработка мероприятий по увеличению селективности защиты от ОЗЗ.

Цель работы - научное обоснование успешности применения защиты от ОЗЗ, основанной на контроле пульсирующей мощности, в компенсированных сетях 6-35 кВ. Разработка рекомендаций по обеспечению устойчивости функционирования защиты от ОЗЗ.

Основные задачи работы:

- разработать математическую модель распределительной сети 6-35 кВ с компенсированной нейтралью, отражающую основные процессы установившихся ОЗЗ, на учете которых основан алгоритм функционирования новой защиты;

- оценить влияние на устойчивость функционирования защиты возможных неблагоприятных для ее работы факторов: возможной асимметрии собственных проводимостей фаз линий на землю; несимметрии напряжений источника питания; конфигурации сети;

- провести исследование влияния степени расстройки компенсации емкостных токов на устойчивость функционирования защиты;

- оценить влияние высших гармоник в сети на устойчивость функционирования защиты;

- обосновать выбор величины сопротивления резистора для комбинированного заземления нейтрали по условию гарантированного обеспечения устойчивости функционирования защиты;

- разработать математическую модель распределительной сети 6-35 кВ с компенсированной нейтралью для исследования устойчивости функционирования защиты от ОЗЗ при перемежающихся замыканиях на землю;

- разработать опытный образец устройства защиты от ОЗЗ и провести экспериментальные исследования качества работы защиты на физической модели компенсированной сети.

Объект исследования - защита распределительных компенсированных сетей 6-35 кВ от ОЗЗ.

Предмет исследования - новый принцип защиты от ОЗЗ распределительных сетей 6-35 кВ, основанный на контроле изменений пульсирующей мощности.

Методы исследования - математический метод сопряженных комплексных амплитуд, методы математического и имитационного моделирования с применением современных компьютерных технологий; экспериментальные исследования путем физического моделирования в лабораторных условиях с использованием опытного образца устройства новой защиты.

Достоверность результатов исследования — адекватность моделей и методов, используемых в диссертационной работе, подтверждается известными фундаментальными теориями и методами исследования электрических процессов при однофазных замыканиях на землю, результатами вычислительных и натурных экспериментов.

Научная новизна работы:

1) теоретически обоснована возможность применения новой защиты от ОЗЗ в сетях 6-35 кВ с компенсированной нейтралью;

2) исследовано влияние на устойчивость функционирования защиты от ОЗЗ неблагоприятных факторов, таких как: асимметрия собственных проводимостей фаз линий на землю; возможная несимметрия напряжений источника питания; неоднородная конфигурация сети (различные значения показателей доли емкостей фаз относительно земли линий в суммарной емкости сети);

3) проведена оценка влияния степени расстройки компенсации и высших гармоник токов и напряжений на устойчивость функционирования защиты;

4) разработаны рекомендации по выбору величины сопротивления резистора для комбинированного заземления нейтрали, необходимой для гарантированного обеспечения устойчивости функционирования защиты от 033;

5) теоретически и путем моделирования обоснована работоспособность новой защиты при перемежающихся ОЗЗ;

6) разработан опытный образец микропроцессорного устройства защиты от 033, экспериментально доказана высокая эффективность работы новой защиты в компенсированной сети как при устойчивых, так и при перемежающих замыканиях на землю.

Практическая значимость и реализация результатов работы. На

основании нового принципа защиты от 033 путем контроля приращений пульсирующих мощностей защищаемых линий в компенсированных сетях 6-35 кВ разработано устройство защиты, реализованное на базе современного микропроцессорного контроллера. Опытный образец устройства апробирован на физической модели распределительной сети 6-35 кВ с компенсированной нейтралью. Результаты испытаний опытного образца защиты от ОЗЗ свидетельствуют о возможности создания промышленных терминалов новой высокоэффективной защиты.

Разработаны научно обоснованные рекомендации для обеспечения устойчивости функционирования защиты от ОЗЗ в компенсированных сетях. Основные положения, выносимые на защиту:

1) математические модели распределительной компенсированной сети 6-35 кВ для устойчивых и перемежающихся замыканий на землю, отражающие основные процессы, на которых основан алгоритм функционирования защиты;

2) результаты исследований и оценки влияния на устойчивость функционирования защиты от ОЗЗ асимметрии проводимостей фаз линий на землю, несимметрии источника питания, степени расстройки компенсации реактора, высших гармоник сети;

3) результаты оценки и рекомендации по выбору величины сопротивления резистора для комбинированного заземления нейтрали, необходимой для гарантированного обеспечения устойчивости функционирования защиты от ОЗЗ, основанной на контроле пульсирующей мощности;

4) результаты исследований работы защиты при перемежающихся ОЗЗ;

5) результаты исследований опытного образца устройства защиты на физической модели компенсированной сети.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских, и региональных научно-технических конференциях:

- международная научная конференция «Тинчуринские чтения» (г. Казань, 2012,2013,2014 г.);

- международная научно-практическая конференция «Фёдоровские чтения» (г. Москва, 2011,2013 г.);

- международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодежи» (г. Екатеринбург, 2012 г.);

- международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий» (г. Екатеринбург, 2014 г.);

- международная научно-техническая конференция «Современные техника и технологии» (г. Томск, 2011,2012 г.);

- международная научно-практическая конференция «Энергосбережение, энергопотребление, энергоэффективность. Возобновляемые источники энергии» (г. Пермь, 2012 г.);

- международная научная конференция «Инновационные процессы в исследовательской и образовательной деятельности» (г. Пермь, 2012, 2013 г.);

- международная научно-практическая конференция «Горная электромеханика» (г. Пермь, 2014 г.);

- всероссийская научно-техническая конференция «Нефтегазовое и горное дело» (г. Пермь, 2011,2012,2014 г.);

- всероссийская научная конференция молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (г. Новосибирск, 2012 г.);

- краевая научно-техническая конференция «Автоматизированные системы управления и информационные технологии» (г. Пермь, 2012 г.). Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, в т.ч.

4 статьи в изданиях из списка ВАК РФ, получены 2 патента на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 82 наименований и двух приложений. Общий объем работы составляет 171 страницу и содержит 43 рисунка и 5 таблиц.

1 Equation Chapter 1 Section 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ЗАЩИТЫ КОМПЕНСИРОВАННЫХ СЕТЕЙ 6-35 KB ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ И ЗАДАЧ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1.1 Общая характеристика сетей с компенсированной нейтралью

Согласно п. 1.2.16 ПУЭ и п. 5.11.8 ПТЭ, режим компенсированной нейтрали должен применяться при значениях емкостного тока замыкания на землю в нормальных режимах:

1. В сетях напряжением 3-20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях напряжением 35 кВ - более 10 А;

2. В сетях, не имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи:

- при напряжении 3-6 кВ более 30 А;

- при напряжении 10 кВ более 20 А;

- при напряжении 15-20 кВ более 15 А;

3. В схемах генераторного напряжения 6-20 кВ блоков генератор-трансформатор - более 5А.

При токах замыкания на землю больше 50 А рекомендуется устанавливать не менее двух дугогасящих реакторов (ДГР) [15, 16,23].

В реальных условиях на многих подстанциях данный режим применяют при токах существенно меньших рекомендованных ПУЭ и ПТЭ с целью повышения эффективности эксплуатации электрических сетей [24].

Согласно статистическим данным [25] общее количество сетей в России, в которых установлены ДГР, составляет более 2400, что обеспечивает 91,9% от общей потребности в них и 9,5% от общего числа сетей.

Режим компенсированной нейтрали, при котором между нейтральной точкой сети и землей подключается дугогасящий реактор, был предложен еще в

1916 году Вольдемаром Петерсеном [26]. Стоит отметить, что этим же ученым был предложен вариант резистивного заземления нейтрали. Однако сам Петерсен по результатам своих исследований отдал предпочтение компенсированной нейтрали. Первый ДГР был установлен в 1917 г. в Германии в Плейдельсхейме путем подключения к нейтрали генератора [27]. По конструкции такой реактор мало отличался от существующих, за исключением воздушной изоляции. На территории нашей страны впервые компенсацию емкостных токов замыкания lía землю начали применять еще в 30-х годах прошлого века, однако эффективность их эксплуатации, основанная на применении иностранных аналогов, была не высока.

В 40-50-х годах прошлого века шли споры о способе компенсации между вариантом пофазной компенсации, при которой не требовалось бы дополнительного нейтралеобразующего устройства (ДГР устанавливался бы в каждой фазе путем подключения к сборным шинам), и существующим вариантом [27]. Простота, экономичность, а главное меньшие потери решили дальнейшую судьбу компенсированной нейтрали в пользу второго варианта.

В настоящее время в России режим компенсированной нейтрали используется преимущественно в кабельных сетях. За рубежом, например, в Финляндии и Швеции, такой способ заземления нейтрали широко используется и в сетях с воздушными линиями.

В сетях среднего напряжения нейтральную точку обычно получают искусственно с помощью трансформаторов со схемой соединения обмоток «звезда с выведенной нейтралью - звезда с выведенной нейтралью» (Y</Yo), «звезда с выведенной нейтралью - треугольник» (Yo/A) или с помощью специальных фильтров присоединения нулевой последовательности (нейтралеров).

Применение трансформаторов со схемой соединения обмоток Yo/Yo возможно в сетях 6-35 кВ при подключении ДГР к выведенной нейтрали обмотки 35 кВ трансформатора 110(220)735/6(10) кВ (рисунок 1.1, а).

В сетях 6-10 кВ ввиду отсутствия на подстанциях явно выделенной нейтрали используют трансформаторы со схемой соединения обмоток Уо/А. ДГР подключают к выведенной нейтрали первичной обмотки специального трансформатора присоединения (ТрП) или ненагруженного трансформатора собственных нужд (ТСН) (рисунок 1.1,6).

110(220) кВ

35 кВ

ТрП, ТСН ( Д

6 (10) кВ

а)

ФЗМО

В)

Рисунок 1.1 - Схемы подключения ДГР: а) —к трансформатору со схемой соединения обмоток ЗУ^о; б) —с помощью трансформатора со схемой соединения обмоток ¥(/ А; в) —с помощью ФМЗО

В случае применения нейтралеров ДГР подключается к специальным трансформаторам с соединением обмоток в «зигзаг» (рисунок 1.1, в). Первичная обмотка такого трансформатора разбита на две равные части, которые соединяются последовательно, встречно с половинкой обмотки другой фазы, вторичная обмотка отсутствует. Благодаря такому соединению обмоток суммарное количество витков, приходящихся на одну фазу, в 1,15 раза больше, чем в аналогичной обмотке при соединении просто в звезду, что обеспечивает малое сопротивление токам нулевой последовательности [24].

Суть компенсации емкостных токов замыкания на землю заключается в наложении индуктивной составляющей тока ДГР на емкостную составляющую тока замыкания на землю.

Достоинства компенсированного заземления нейтрали:

- значительное уменьшение тока замыкания на землю, за счет компенсации емкостной составляющей (при резонансной настройке ток замыкания будет определяться только нескомпенсированной активной составляющей и токами высших гармоник);

- снижение скорости восстановления напряжения на дуговом промежутке после обрыва дуги;

- наличие высокой вероятности самоликвидации большей части 033 (до 85%), так как при снижении скорости восстановления напряжения на дуговом промежутке становится надежнее деионизация места пробоя и, как следствие, увеличивается напряжение пробоя;

- возможность работы сети с ОЗЗ до принятия мер по отключению поврежденной линии (работа сети в режиме ОЗЗ не рекомендуется);

- существенно меньшие перенапряжения по сравнению с изолированной нейтралью;

- существенное замедление процесса разрушения изоляции и, как следствие, снижение вероятности развития аварии;

- малые электромагнитные помехи в линиях по сравнению с изолированной нейтралью.

Однако необходимо учитывать, что все вышеперечисленные достоинства компенсированной нейтрали обеспечиваются только при резонансной настройке ДГР, которая поддерживается при любом изменении конфигурации и состоянии сети благодаря свойствам реактора и правильной работе автоматики управления. Именно при резонансной настройке реактора такой способ заземления нейтрали является наиболее эффективным: минимизация тока ОЗЗ, максимальное подавление перенапряжений. Уже при расстройке ДГР на 1-1,5% происходит ухудшение эффективности компенсированного заземления нейтрали. Как показывает статистика [25], из 433 плавнорегулируемых реакторов в обследованных сетях всего 51,5% были оснащены работоспособными

автоматическими регуляторами. Данные показатели свидетельствуют о том, что половина эксплуатируемых ДГР работают крайне неэффективно.

При существенных расстройках ДГР возможны процессы, сопровождающиеся биениями, при которых перенапряжения могут достигать существенных значений (порядка 3,4 от фазного напряжения сети), как это показано в результатах натурного эксперимента [29].

Недостатки применения ДГР:

- значительное ухудшение режима при расстройке компенсации ДГР (появление режима биений напряжений, увеличение возможности возникновения перемежающихся дуговых ОЗЗ, увеличение тока замыкания на землю, уменьшение количества самоустраняющихся ОЗЗ);

- сложные условия для обеспечения селективной работы защит от ОЗЗ;

- необходимость в симметрировании фазных напряжений сети минимум до степени 0,75% [29];

- наличие некомпенсированных остаточных токов, обусловленных активной составляющей тока ОЗЗ и токами высших гармоник.

Величина остаточного тока зависит от емкостной составляющей тока ОЗЗ в некотором процентном соотношении. При больших значениях емкостной составляющей тока ОЗЗ остаточный ток может иметь очень большую величину, иногда даже превышающую допустимую нормативными документами, что сводит на нет весь смысл компенсированной нейтрали.

Как вариант решения такой проблемы, возможно применение полной компенсации, при которой помимо описанной выше резонансной компенсации емкостной составляющей тока ОЗЗ производят компенсацию остаточного тока.

Существует несколько вариантов компенсации активной составляющей тока ОЗЗ: с использованием добавочного напряжения, добавочного тока, широтно-импульсной модуляции (ШИМ) тока через вторичную обмотку реактора или с использованием инвертора в цепи вторичной обмотки реактора, позволяющих создавать ток, направленный навстречу активной составляющей остаточного тока. Первые два варианта были предложены Петерсеном и основаны

на базе асинхронного генератора или реактора [27]. Третий вариант предполагает изменения углов отпирания тиристорных ключей.

Компенсации активной составляющей тока ОЗЗ посвящены некоторые работы В.К. Обабкова [28]. В своих работах автор подчеркивает необходимость использования в большинстве случаев ДГР, имеющего резонансную настройку компенсации, и тем более, компенсации активной составляющей. Однако в этих работах не учитывалась вторая составляющая, а именно токи высших гармоник, которые не позволяют обеспечить всегда полное подавление дуговых ОЗЗ и полную ликвидацию электро- и пожароопасных ситуаций.

Компенсация высших гармоник в токе ОЗЗ, при которой используется параллельно подключенные к ДГР пропускающие или запирающие фильтры, была также предложена в 1926 г. Петерсеном.

Однако необходимо понимать, что полное отсутствие остаточного тока крайне нежелательно по ряду причин: длительное сохранение опасных потенциалов, так как свободные колебания не затухают; отсутствие сигналов для селективной работы защит от ОЗЗ.

Конструктивно ДГР делятся на несколько типов (рисунок 1.2):

- реакторы со ступенчатым регулированием (ЗРОМ, РЗДСОМ, GEUF, Trench), регулирование которых осуществляется вручную при выведенном из эксплуатации реакторе путем переключения отпаек;

- плунжерные реакторы с регулируемым зазором (РЗДПОМ производства ПК «ХК Электрозавод», ЦРМЗ «Мосэнерго», РДМР и др. или аналогичные западного производства ZTC, GEUF, Trench, ASR и т.п.), регулирование которых осуществляется автоматически в рабочем режиме путем регулирования воздушного зазора;

- реакторы с подмагничиванием: с продольным подмагничиванием, с поперечным подмагничиванием, с продольно-поперечным подмагничиванием (РДП, КДР, РУОМ, РЗДУОМ, РОУ, ЦКБ «Энергоремонт»), регулирование которых осуществляется изменением постоянного тока подмагничивания.

Трансф. завод им. К. Либкнехта

Рисунок 1.2 - Технические средства компенсации

По данным ОРГРЭС [25] в России в сетях 6-35 кВ с компенсацией емкостного тока применяется 1986 ступенчатых дугогасящих реакторов (75,5% от общего числа ДГР) и 433 плавнорегулируемых реакторов (24,5%).

Большинство плавнорегулируемых реакторов (403 шт. или ~93,1%) составляют плунжерные реакторы. Чуть менее 7% плавнорегулируемых реакторов - это дугогасящие реакторы с подмагничиванием.

Все типы ДГР являются нелинейным элементом, так как содержат в своей конструкции сердечник из стали. При насыщении сердечника форма тока реактора изменяется, что обусловливает наличие высших гармоник в токе ДГР (преимущественно 3-й) [30].

Наименьший уровень высших гармоник имеют плунжерные реакторы (при регулировании в заданном ограниченном рабочем диапазоне токов) и реакторы со ступенчатым регулированием. Применение ДГР с подмагничиванием обусловливает повышенный уровень высших гармоник в токе ДГР, так как дополнительной причиной их появления является дополнительно создаваемый постоянный поток.

1.2 Аналитический обзор принципов защиты компенсированных сетей 635 кВ от однофазных замыканий на землю

По действующим правилам для общепромышленных предприятий допускается работа сети при возникновении ОЗЗ не более 2-х часов [15]. С учетом неудовлетворительного состояния электрических сетей и высоковольтного оборудования, а также тенденции к использованию кабелей из сшитого полиэтилена применение мер только по снижению перенапряжений при замыканиях на землю не будет приносить должного результата. В первом случае это объясняется наличием большого количества триингов (дефектов), и как следствие, ослабленной изоляцией. Во втором случае изоляция не может восстанавливать свою диэлектрическую прочность, поэтому перенапряжения могут приводить к электрическим пробоям, а они, в свою очередь, к установившемся замыканиям на землю. Поэтому влияние ОЗЗ на изоляцию сети должно оцениваться не только уровнем перенапряжений, но и многократностью их воздействия [50] и тем более длительностью их воздействия. Поэтому необходимо сводить к минимуму существование режима ОЗЗ. Для этого целесообразно использовать работу защит от ОЗЗ на отключение, что невозможно без применения селективных устройств, обеспечивающих достоверное определение поврежденной линии.

Особым случаем являются компенсированные сети, обслуживающие горнорудные предприятия. Некоторые горнодобывающие предприятия, например, Верхнекамского калийного месторождения, имеют электрически связанную сеть поверхностного и подземного комплексов, так как на 11111 установлены двухобмоточные трансформаторы. Из-за большой протяженности линий и разветвленности такой сети применяется компенсация емкостных токов замыкания на землю. Для поверхностного комплекса таких предприятий распространяются общепромышленные правила. Для подземного комплекса регламентируются отдельные нормы [52], согласно которым все линии должны быть оснащены селективной защитой от ОЗЗ, действующей на отключение без

выдержки времени. Кроме того, должна предусматриваться резервная защита от 033, отключающая секцию шин с выдержкой времени, для обеспечения так называемой продольной селективности.

Многие известные специалисты считают, что задача разработки и применения селективной защиты от ОЗЗ в сетях 6-35 кВ с компенсированной нейтралью до сих пор остается нерешенной и весьма актуальной, несмотря на большое разнообразие устройств РЗА, длительные и настойчивые усилия разработчиков и ученых [2, 6-11]. Связано это, в первую очередь, с описанными выше специфическими особенностями такого режима заземления нейтрали.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Костарев, Илья Андреевич, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТОРЫ

1. Положение о единой технической политике ОАО «Холдинг МРСК» в распределительном сетевом комплексе. - М. : ОАО «Холдинг МРСК», 2011. -102 с.

2. Шуин В.А., Гусенков A.B. Зашиты от, замыканий на землю в электрических сетях 6-10 kB. - М.: НТФ «Энергопрогресс», 2001. - 104 с.

3. Шалин А.И. Релейная защита от замыканий на землю в сетях 6.35 кВ с резистивным заземлением нейтрали // Режимы заземления нейтрали сетей 3-610-35 кВ : Доклады научно-технической конференции. - Новосибирск: ГЦРО, 2004.-С. 160-167.

4. Цапенко Е.Ф. Замыкания на землю в сетях 6-35 кВ. — М.: Энергоатомиздат, 1986.- 128 с.

5. Лихачёв Ф.А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и компенсацией емкостных токов. - М. - Д.: Энергия, 1971. - 152 с.

6. Шабад М.А. Защита от однофазных замыканий на землю в сетях 6-35 кВ. — С.-Пб., изд-во ПЭИпк, 2003. - 53 с.

7. Борухман В.А. Об эксплуатации селективных защит от замыканий на землю в сетях 6-10кВ и мероприятия по их совершенствованию // Энергетик, 2000. - №1. - С. 20-22.

8. Рыжкова E.H. Развитие теории переходных процессов при замыканиях на землю. Разработка методов и средств повышения надежности работы электрических сетей с изолированной и компенсированной нейтралью : дис. д-ра техн. наук / E.H. Рыжкова ; Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова. - Павлодар, 2008. - 226 с.

9. Григорьев A.B. Защита от однофазных замыканий на землю в компенсированных сетях, реагирующая на наложенный ток. - М., изд-во МЭИ, 1967.-20 с.

10. Олейник С.И. Разработка защиты от однофазных замыканий, селективной в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью : дис. к-та техн. наук /

С.И. Олейник ; Омский государственный технический университет. — Омск, 2004. - 129 с.

И. Динь В.Т. Разработка направленной защиты от однофазных замыканий на землю в распределительных сетях напряжением 6-10 кВ горных предприятий Вьетнама : дис. к-та техн. наук / В.Т. Динь ; Московский государственный горный университет. -Москва, 2004. - 200 с.

12. Костарев И.А., Сапунков M.JL, Худяков A.A. Исследование и оценка возможности применения защиты от однофазных замыканий, основанной на

| контроле пульсирующей мощности, в компенсированных сетях горных

предприятий // Горное оборудование и электромеханика. - 2012. - №11. - С. 814.

13. Режимы заземления нейтрали в электрических системах: учебное пособие / P.A. Вайнштейн, Н.В. Коломиец, В.В. Шестакова. - Томск: Изд-во ТПУ, 2006. -118 с.

14. Короткевич М.А. Основные направления совершенствования эксплуатации электрических сетей / М.А. Короткевич - Мн.: ЗАО «Техно-перспектива», 2003. -373 с.

15. Правила устройства электроустановок (ПУЭ), изд. 7,2003. - 330 с.

16. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей . — М.: Изд-во НЦ ЭНАС , 2003. - 304 с.

17. РД 34.20.179 (ТИ 34-70-070-87) Типовая инструкция по компенсации ёмкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ. - М.: СПО Союзтехэнерго, 1988. - 26 с.

18. Пиотровский J1.M. Электрические машины. - Л., «Энергия», 1972г. - 1192 с.

19. Шалин А.И. Замыкания на землю в сетях 6-35 кВ. Направленные защиты. Характеристики, особенности применения // Новости Электротехники. 2005. -№6 (36).

20. Журавлев В. Итоги семинара в Великих Лугах // Новости ЭлектроТехники. 2007. - № 5 (47).

21. Шалин А.И. Замыкания на землиц в линиях электропередачи 6-35 кВ.

Особенности возникновения и приборы защиты // Новости ЭлектроТехники. 2005.-№1 (31).

22. Бухтояров В.Ф., Маврицын А.М. Защита от замыканий на землю электроустановок карьеров. - М.: Недра, 1986. -, 184 с.

23. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. -М.: СПО ОРГРЭС, 2003. - 172 с.

24. Козлов В.Н., Петров М.И. Дугогасящие реакторы в сетях среднего напряжения. Компенсация емкостных токов замыкания на землю // Новости ЭлектроТехники. 2012. - № 2(74).

i

25. Миронов В.А., Кричко И.А. Особенности применения дугогасящих реакторов // Новости ЭлектроТехники. 2007. - № 1(43).

26. Petersen W. Neutralizing of ground fault current and suppression of ground fault arcs through the ground fault reactor. - E.T.Z., 1919.

27. Вильгейм P., Уотерс M. Заземление нейтрали в высоковольтных системах. -M. : Госэнергоиздат, 1959.— 414 с.

28. Майборода В.Н., Обабков В.К. Внедрение устройств полного подавления

дуговых замыканий на землю в сети СН 6 кВ Тюменской ТЭЦ-1 на основе

резонансного заземления нейтрали // УралВНИПИЭНЕРГОПРОМ, г.

i

Екатеринбург, Россия, ООО ВП "Наука, техника, бизнес в энергетике", 2003. — С. 28-37.

29. Кудряшов Д.С. Повышение эффективности работы компенсированных нейтралей электрических сетей среднего напряжения как рецепторов : дис. к-та техн. наук / Д.С. Кудряшов; Новосибирская государственная академия водного транспорта. - Новосибирск, 2011. - 142 с.

30. Круг К.А. Основы электротехники. - M-JL, Госэнергоиздат, 1946. - 469 с.

31. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. — М.: Энергоатомиздат, 1998. - 799 с.

i

32. Кадомская К.П. Перенапряжения в сетях среднего и высокого напряжения. Проблемы внедрения нового силового оборудования // Новости ЭлектроТехники. 2009.-№2(56).

33. Защита сетей 6-35 kB от перенапряжений, /^алилов Ф. X., Евдокунин Г. А., Поляков В. С. и др. Под ред. Халилова Ф. X., Евдокунина Г. А., Таджибаева А. И. - СПб.: Петербургский энергетический институт повышения квалификации Министерства энергетики Российской Федерации, 2001. - 259 с.

34. Евдокунин Г. А., Гудилин С. В., Корепанов А. А. Выбор способа заземления нейтрали в сетях 6-10 кВ // Электричество, 1998. - № 12. - С. 8-22.

I

35. Манилов А., Варна А. ОЗЗ в сетях 6-10 кВ с комбинированным заземлением нейтрали. Способ обеспечения чувствительности защит // Новости ЭлектроТехники. 2012. - №6 (78).

36. СТО ГАЗПРОМ 2-1.11-070-2006. Методические указания по выбору режима заземления нейтрали в сетях напряжением 6-10 кВ дочерних обществ и организаций ОАО «Газпром». - ОАО «Газпром», 2006.

37. Пашковский С.Н. Исследование и разработка защиты от замыканий на землю в сети с комбинированным заземлением нейтрали: дис. к-та тех. наук /

С.Н. Пашковский; Национальный исследовательский Томский

i

политехнический университет. - Новосибирск, 2010. - 208 С.

38. Титенков С.С., Пугачев A.A. Режимы заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ и организация релейной защиты от однофазных замыканий на землю // Энергоэксперт. 2010. - № 2.

39. Шалин А.И., Кондранина Е.А. Защиты от замыканий на землю в сетях 6-35 кВ. Расчет уставок направленных защит // Новости ЭлектроТехники. 2006. -№ 6(42).

40. Шалин А.И., Хабаров A.M. Защиты от замыканий на землю в сетях 6-35 кВ. Небалансы // Новости ЭлектроТехники. 2006. - № 3(39).

I

41. Обабков В.К. Сравнительный анализ и оптимизация режимов заземления нейтрали в сетях собственных нужд блочных электростанций // Электро. 2001. -№4.

42. Ильиных М.В., Сарин Л.И. Комплексный подход к выбору средств ограничения перенапряжений в сетях 6-10 кВ крупных промышленных предприятий целлюлозо-бумажной и металлургической промышленности //

Электрические сети и системы. 2008. - №4. - с. 19-24.

43. Коновалов Е.Ф. Компенсация емкостного тока в России и Германии / Е.Ф.

Коновалов, Т.В. Захарова, Т. Хофман // Энергетик. 2004. - №4. - С. 410.

i

44. Рыжкова E.H. Управление защитным резистором в сетях с комбинированным заземлением нейтрали для ограничения дуговых перенапряжений / E.H. Рыжкова // Энергетика, экология, энергосбережение: Материалы 1 международной научно-технической конф., 2-4 июня 2005. / Изд-во ВКГТУ. - Усть-Каменогорск, 2005. - С.215-216.

45. Способ ограничения дуговых перенапряжений в сетях с компенсацией емкостных токов замыкания на землю: пат. №18942 PK / В.П. Рыжков, E.H. Рыжкова; опубл. 15.11.2007; бюл. №11.

46. Вепринцев В.И. Основы теории цепей. - Красноярск : ИПК СФУ, 2008. -150 с.

47. Костарев И.А., Сапунков M.JI. Оценка влияния несинусоидальности тока компенсирующего реактора на устойчивость функционирования защиты от замыканий на землю в сетях 6-35 кВ нефтеперерабатывающих предприятий // Нефтяное хозяйство. 2013. - №6. - С. 126-128.

48. Екимуков С.С., Кадомская К.П. Обеспечение надежности эксплуатации кабельных распределительных сетей 6-10 кВ, оснащенных современным оборудованием. - Научный журнал «Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока», спец. выпуск №1, г. Новосибирск, 2008.

49. Обабков В.К. Синтез адаптивных систем управления резонансными объектами. - Киев: Наукова думка, 1993. -256 с.

50. Для дальнейших действий необходим регламент. Обзор материалов совещания по инженерным аспектам выбора режима заземления нейтрали сетей 6-35 кВ // Энергоэксперт. 2008. - №1. - С. 24-31.

51. Глухов O.A., Иванов Е.А., Мельников Д.А., Озолинын П. Пофидерный контроль изоляции: пришло время новых решений // Новости Электротехники. 2004.-№3(27).

52. РД 06-572-03 Инструкция по безопасной эксплуатации электроустановок в

горнорудной промышленности.

53. Соколова Г.В. Разработка защиты от замыканий на землю с использованием волновых переходных процессов // Вопросы оптимального развития энергосистем и новые технические средства их защиты. - М., Наука, 1970. - с. 74-89.

54. Попов И.Н., Лачугин В.Ф., Соколова Г.В. Релейная защита, основанная на контроле переходных процессов. — М., Энергоатомиздат, 1986. - 248 с.

55. ДударевЛ.Е., Зубков В.В. Некоторые особенности переходных процессов при замыкании фазы на землю в сетях 6 35 кВ и использование их для средств

I

релейной защиты // Электрические станции, 1978. - №6. - с.68-71.

56. Федосеев A.M. Релейная защита электрических систем. — М., Энергия, 1976. - 528 с.

57. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. — М., Высшая школа, 2006. - 640 с.

58. Шабад М.А. Обзор режимов заземления нейтрали и защиты от замыканий на землю в сетях 6-35 кВ России // Энергетик. 1999. - №3.

59. Siprotec 7SJ63. Многофункциональное реле защиты с функциями местного управления. — Siemens, 2009.

60. Техническое руководство устройств MiCOM PI25, PI26, PI27. Руководство пользователя. - Areva, 2011.

61. Сарбеева O.A., Шуин В.А. Влияние переходных процессов на устойчивость функционирования микропроцессорных токовых направленных защит от замыкания на землю в сетях 6-35 кВ // Энергия-2011: материалы регион. НТК. -Москва: Изд-во ИГЭУ, 2011.

62. Борухман В.А. Об эксплуатации селективных защит от замыканий на землю в сетях 6-10 кВ и мероприятия по их совершенствованию // Энергетик. 2000. -№1.

63. Винокурова Т.Ю., Шуин В.А., Шагурина Е.С. Модель компенсированной сети 6-10 кВ для исследования режимов функционирования защит от замыканий на землю на основе высших гармоник // Энергия-2012: материалы

регион. НТК. - Москва: Изд-во ИГЭУ, 2012.

64. Сирота И.М. Сигнализация замыканий на землю в компенсированной сети, основанная на использовании тока второй гармоники // Сигнализация замыканий на землю в компенсированных сетях. Под ред. Иоэльсона В.И. - М.-JL, Госэнергоиздат, 1962. - с. 67-76.

65. Суранов А .Я. Lab VIEW 7 : справочник по функциям. - М., ДМК Пресс, 2005.-512 с.

66. Вайнштейн P.A., Головко С.И., Григорьев B.C. Защита от замыканий на землю в компенсированных сетях 6-10 кВ // Электрические станции. 1998. -№7. - с. 26-30.

/

67. Устройство для защиты от замыканий на землю в сетях с компенсацией емкостного тока: пат. РФ № 2402130 / Вайнштейн P.A., С.Н. Пашковский, Юдин С.М., опубл. 20.10.2010; бюл. № 29.

68. Вайнштейн P.A., С.Н. Пашковский, Юдин С.М. Выявление качественных признаков поврежденного элемента в электроустановках с компенсацией емкостного тока и с комбинированным заземлением нейтрали при дуговых замыканиях // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2008.-№1.-с. 102-107.

69. Худяков A.A., Сапунков M.JI. Влияние асимметрии проводимостей фаз линий на землю в сетях 6-10 кВ на селективность определения поврежденной линии при однофазных замыканиях // Электротехника. 2011. - №5. - С. 2-5.

70. Сапунков M.JL, Худяков' A.A. Исследование на физической модели распределительной сети характеристик защиты от однофазных замыканий на землю, основанной на контроле пульсирующей мощности // XVI Бенардосовские чтения: мат. междунар'. науч.-техн. конф., Иваново, 1-3 июня 2011.

71. Цапенко Е.Ф., Камаль Ю. Контроль симметричных составляющих линейных напряжений сетей 6-10 кВ //Известия вузов. Энергетика. 1991. - №5. - с. 47-50.

72. Кузнецов В.Г., Каплычный H.H., Третьяк В.Т. Определение несимметрии и

неуравновешенности в трехфазных сетях с нулевым проводом//Проблемы технической электродинамики. 1975. - вып. 3. - с. 85-89.

73. Худяков A.A. Разработка и исследование принципа защиты от однофазных замыканий на землю, основанного на контроле пульсирующей мощности : дис. к-та техн. наук / A.A. Худяков ; Пермский национальный исследовательский политехнический университет. — Пермь, 2012. - 146 с.

74. ГОСТ Р 51317.4.30-2008. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии. - М.: Стандартинформ, 2009. - 68 с.

75. Басараб М.А. Цифровая обработка сигналов на основе теоремы Уиттекера-Котельникова-Шеннона / Басараб М.А., Зелкин Е.Г., Кравченко В.Ф., Яковлев В.П. - М.: Радиотехника, 2004. - 72 с.

76. Харкевич A.A. Спектры и анализ. - 4-е изд. - М.: URSS:JIKH, 2007. - 236 с.

77. IEEE Standart С37.111-1999. Common format for trancient data exchange for power systems.

78. Способ защиты трехфазной сети от однофазных замыканий на землю: пат. РФ № 2352044 / Сапунков М.Л., опубл. 10.04.2009; бюл. № 10.

79. Буткевич Г.В. Дуговые процессы при коммутации электрических цепей. -М.: Энергия, 1973. - 264 с.

80. Пашковский С.Н., Понамарев Е.А. Моделирование процессов при перемежающихся дуговых замыканиях // Релейная защита и автоматизация. 2012. - № 3. - С.78-80.

81. Веников В. А., Веников Г.В. Теория подобия и моделирования (применительно к задачам электроэнергетики). Издание 3-е, переработанное и дополненное. - М.: Изд-во Высшая школа, 1984. - 439 с.

82. Шагурина Е.С. Повышение эффективности функционирования в переходных режимах устройств релейной защиты на основе высших гармоник : дис. к-та техн. наук / Е.С. Шагурина ; Ивановский государственный энергетический университет имени В.И.Ленина. — Иваново, 2012. - 164 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А Рекомендуемые значения параметров схемы замещения сети

Согласно п. 1.2.16 ПУЭ и п. 5.11.8 ПТЭ, режим компенсированной нейтрали должен применяться при значениях емкостногЬ тока замыкания на землю в нормальных режимах:

1. в сетях напряжением 3-20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи, и во всех сетях напряжением 35 кВ - более 10 А;

2. в сетях, не имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях электропередачи:

- при напряжении 3-6 кВ - более 30 А;

- при напряжении 10 кВ - более 20 А;

- при напряжении 15-20 кВ - более 15 А;

3. в схемах генераторного напряжения 6-20 кВ блоков генератор-трансформатор — более 5А.

Таким образом, в общем случае емкостной ток 033 будет определяться:

- > 30А - для сетей 3-6 кВ;

> 20А - для сетей 10 кВ; ' I™ >15А-для сетей 15-35 кВ.

Величину тока ОЗЗ обычно рассчитывают по формуле:

1?=Ъифа)Сг , (А.1)

где иф - фазное напряжение источника питания;

со — круговая частота сети;

СЕ - суммарная емкость фазы сети относительно земли.

Исходя из выражения (А.1) с учетом значений емкостного тока 033 для разных напряжений, можно определить значения суммарной емкости сети, как параметр в схеме замещения:

- Сх > 9,18мкФ—для сетей 3-6 кВ;

- > 6,12мкФ- для сетей 10 кВ;

/

- С2 > 4,6л*/сФ- для сетей 15-35 кВ.

Величину суммарной активной проводимости линий сети можно определять исходя из рекомендуемых значений для относительной активной проводимости сети d — gzl соС£ [17]:

gz> 2,9(1 • 10"3- для сетей 3-6 кВ;

I

- > 1,9(1 Л О-3- для сетей 10 кВ;

- ^ > 1,4й? ■ 10~3- для сетей 15-35 кВ.

Согласно [17], относительная активная проводимость сети <А имеет

I

значения 0,02+0,12 для воздушных ЛЭП и 0,02+0,04 для кабельных ЛЭП. Так как величина суммарной активной проводимости фаз линий мала по сравнению с емкостной проводимостью линий, то можно считать относительные активные проводимости фаз линий сети на землю одинаковыми.

Выражения для собственных емкостей поврежденной, неповрежденной и эквивалентной линий сети относительно землю можно записать в виде:

Сга=таС

С1 р = трсх> (А.2)

/

где та,тр - коэффициенты, характеризующие доли собственных емкостей

поврежденной и неповрежденной линий в общей суммарной емкости всех линий распределительной' сети. Эти коэффициенты могут принимать значения от 0,1 до 0,5.

ДГР применяется для компенсации емкостного тока ОЗЗ. Поэтому величина его тока определяется по значениям емкостного тока сети с учетом глубины регулирования самого реактора:

44 = 30(1 + Крег)А- для сетей 3-6 кВ; 1(Р = 20(1 ч- КРЕГ)А - для сетей 10 кВ; , = 15(1 -г- Крег)А - для сетей 15-35 кВ,

где КРЕГ - коэффициент глубины регулирования ДГР, определяемый его типом.

Для ступенчатого реактора типа РЗДСОМ КРЕГ = 2; для плунжерных типа

РДМР КРЕГ=% + 25, типа РЗДПОМ КРЕГ = 5, для реакторов с

подмагничиванием типа РУОМ, ASR, ZTC, TRENCH КРЕГ = 10.

На основании рекомендуемых значений тока ДГР выражения для расчета активного сопротивления Rp и индуктивности реактора Lp, как параметров схемы замещения, можно записать: ,

- LP= —!— 4-1), Ги - для сетей 3-6 кВ;

- Lp —i—4-1),Гн-для сетей 10 кВ;

я 20со КРЕГ h

LP L-4-1),Г«- для сетей 15-35 кВ;

15а КРЕГ

Rp = (0,014- 0,05)^, Ом.

Максимальная длительность работы реактора при наибольшем токе и номинальном напряжении должна составлять не^олее 6 часов. ДГР необходимо устанавливать на питающих подстанциях, связанных с электрической сетью не менее, чем двумя линиями электропередачи с учетом возможного разделения сети. При этом реакторы необходимо размещать таким образом, чтобы в каждой части сети после ее разделения сохранялась возможность резонансной настройки компенсации.

I

Выражения для активных сопротивлений и индуктивностей вторичных обмоток питающего трансформатора и первичных обмоток трансформатора ТрП можно записать в виде [18]:

R =

1 AP^Ul

КЗ пЬм

£ _ 1 Uк,ном где АРКЗ - потери короткого замыкания;

2

(А.З)

с

° ном

2100 Q)SH0M

ииом — номинальное напряжение трансформатора; Зцом ~ номинальная мощность трансформатора; IIк 0/о — напряжение короткого замыкания.

Согласно выражениям (А.З), были выполнены расчеты параметров для ряда типовых питающих трансформаторов и ТрП различной мощности. Результаты расчетов сведены в таблицы А.1 и А.2.

Таблица А.1.

Расчетные параметры питающих трансформаторов

Тип ик,% Ркз, кВт Рлх,кВт 1хх% Яи, Ом ¿я,Гн

ТМН-6300/35/6 7,5 46,5 8 0,8 0,021 0,00068

ТМН-6300/35/10 7,5 46,5 8 0,8 / 0,059 0,0019

ТРДН-16000/110/6 10,5 58 14 0,9 0,004 0,00038

ТРДН-25000/110/10 10,85 120,49 30,75 0,45 0,01 0,00069

Таблица А.2.

Расчетные параметры трансформаторов присоединения ТрП

Тип ик,% Ркз,кВт Рхх,кВт 1хх,% /?77>,Ом ¿77>,ГН

ТМ-250/6 4,5 3,7 0,65 , 1,066 0,011

ТМ-400/6 4,5 5,5 0,8 1,1 0,615 0,007

ТМ-630/6 5,5 7,7 1,25 1 0,35 0,005

ТМ-250/6 4,5 3,7 0,65 1,2 2,96 0,029

ТМ-630/6 6,5 7,7 1,25 1 0,97 0,014

Эквивалентные продольные сопротивления и индуктивности всех линий

сети подбираются таким образом, чтобы частота свободных колебаний в сети при перемежающемся 033 соответствовала значениям в пределах 1000-3000 Гц.

Между фазные емкости линий принимаются равными 25-30% от соответствующих емкостей фаз линий относительно земли [13].

Переходное сопротивление в месте замыкания зависит, в первую очередь, от характера контакта поврежденной фазы с землей. Согласно [19], величина этого сопротивления в некоторых случаях может достигать 100-200 Ом и более, а в отдельных случаях, например при падении оборвавшегося провода воздушной ЛЭП на сухую или мерзлую землю, даже нескольких кОм.