Математическое имитационное моделирование однофазного замыкания на землю воздушной линии 35 кВ с изолированной нейтралью | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 декабря, печатный экземпляр отправим 1 января.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Кротков, Е. А. Математическое имитационное моделирование однофазного замыкания на землю воздушной линии 35 кВ с изолированной нейтралью / Е. А. Кротков, Е. Д. Цветков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 37 (432). — С. 1-6. — URL: https://moluch.ru/archive/432/94895/ (дата обращения: 16.12.2024).



Ключевые слова: однофазные замыкания на землю, кабельные линии, электроснабжение.

На воздушных линиях с рабочим напряжением 35 кВ, работающих в схеме с изолированной нейтралью при повреждении провода одной фазы, падения, нарушения изоляции возникает однофазное замыкание на землю (ОЗЗ). Так как данный режим работы системы не является аварийным в сетях с изолированной нейтралью, то отключение поврежденной линии не происходит. Тем не менее, этот режим сказывается на работе потребителей, подключенных к сети. Проблемным также является поиск места ОЗЗ, наиболее распространенный дистанционный метод поиска хоть и прост, но не обладает большой точностью, поэтому для облегчения поиска места ОЗЗ следует искать новые подходы.

Одно из наиболее активно развиваемых направлений технической науки на сегодняшний день — математическое имитационное моделирование (МИМ). Таким образом, можно совместить традиционные методики поиска мест замыкания на землю кабельных линий с методами МИМ.

В данной работе выполняется МИМ ОЗЗ воздушной линии (ВЛ) номинальным напряжением 35 кВ, длиной 10 км. Сечение провода — 120 мм 2 . МИМ показана на рис. 1.

Математическая имитационная модель для определения параметров ОЗЗ ВЛ

Рис. 1. Математическая имитационная модель для определения параметров ОЗЗ ВЛ

Модель представляет собой ряд взаимосвязанных математических блоков. В качестве исходных данных используются первые 4 блока: фазное напряжение ВЛ, представляемое блоком синусоидального сигнала, емкость между жилами ВЛ, ее длина и удельная емкость ВЛ, представляемые блоками константы. 5, 6, 7 и 8 блоки представляют собой уравнения, которые описывают параметры режима однофазного короткого замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью: уравнение тока однофазного замыкания на землю, сопротивление нулевой последовательности при однофазном КЗ на землю, емкостной ток линии и сопротивление нулевой последовательности в нормальном режиме работы, выражения приведены ниже: (1), (2), (3), (4):

(1)

где — средненоминальное напряжение ВЛ, кВ; — длина ВЛ, км; — погонная емкость между жилами ВЛ, мкФ/км.

(2)

где — номинальное напряжение ВЛ, кВ; — циклическая частота тока, рад/с; — погонная емкость ВЛ; мкФ/км.

(3)

(4)

Емкостной ток ВЛ как правило незначителен и не оказывает никакого влияния на изоляцию ВЛ и на режим работы сети (рис. 2), это видно из результатов моделирования.

Емкостной ток между фазой А ВЛ и землей в нормальном режиме работы

Рис. 2. Емкостной ток между фазой А ВЛ и землей в нормальном режиме работы

Такое значение емкостного тока обусловлено сопротивлением нулевой последовательности, которое в нормальном режиме работы ВЛ имеет большое значение (рис. 3), что также хорошо заметно из результатов моделирования.

Сопротивление нулевой последовательности ВЛ в нормальном режиме работы

Рис. 3. Сопротивление нулевой последовательности ВЛ в нормальном режиме работы

В случае замыкания одной из фаз на землю, значение емкостного тока значительно возрастает (рис. 4), что обусловлено резким падением значения сопротивления нулевой последовательности (рис. 5).

Емкостной ток между фазой А ВЛ и землей при замыкании на землю

Рис. 4. Емкостной ток между фазой А ВЛ и землей при замыкании на землю

Сопротивление нулевой последовательности ВЛ при замыкании на землю

Рис. 5. Сопротивление нулевой последовательности ВЛ при замыкании на землю

Таким образом, модель показывает четкую взаимосвязь между параметрами тока однофазного замыкания на землю и сопротивлением нулевой последовательности. Из этого следует, что сопротивление нулевой последовательности, изменяющее свое значение в зависимости от емкостного тока можно использовать в качестве диагностического параметра. Известно, что чем дальше точка ОЗЗ от места замера, тем меньше значение тока ОЗЗ, а значит, по мере приближения к этой точке сопротивление будет уменьшаться. Значит, используя за основу компьютерную модель для определения параметров ОЗЗ наложенную, например, на дистанционный метод обнаружения места ОЗЗ можно получить мощный цифровизированный инструмент, обладающий большей точностью чем традиционный дистанционный метод.

Литература:

  1. Макаров, И. Д. Имитационное моделирование однофазного замыкания в распределительных сетях с изолированной нейтралью / И. Д. Макаров // Студенческий вестник. — 2020. — № 20–13(118). — С. 86–87. — EDN SGGKCU.
  2. Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям «Электрические станции», «Электроэнергетические системы и сети», «Электроснабжение», «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем» направления подготовки дипломированных специалистов «Электроэнергетика» / [И. П. Крючков и др.]; под ред.: И. П. Крючкова и В. А. Старшинова. — 3-е изд., стер.. — Москва: Академия, 2008. — (Высшее профессиональное образование. Энергетика). — ISBN 978–5-7695–5281–6. — EDN QMKEHF.
Основные термины (генерируются автоматически): нулевая последовательность, земля, нормальный режим работы, емкостный ток, изолированная нейтраль, однофазное замыкание, сопротивление, номинальное напряжение, погонная емкость, результат моделирования.


Ключевые слова

электроснабжение, однофазные замыкания на землю, кабельные линии

Похожие статьи

Моделирование переходных процессов при отключении ВЛ 10(6) кВ с помощью ступеней гашения тока

Внедрение реклоузеров для повышения надежности электроснабжения распределительной сети 6–10 кВ в сельской местности

В данной статье рассматриваются вопросы повышения надежности воздушных распределительных сетей среднего напряжения за счет внедрения децентрализованной автоматизации на базе интеллектуальных автоматических пунктов секционирования — реклоузеров.

Системная надежность электрических сетей на базе кабелей из сшитого полиэтилена

В статье автор рассчитал режимную надежность электрической системы, в состав которой входят кабельные линии из сшитого полиэтилена (СПЭ), определил допустимые значения, по результатам анализа были предложены мероприятия по поддержанию устойчивости си...

Технология mesh-сети

Работа посвящена анализу особенностей распространения информации в высокочастотных mesh-сетях. Рассмотрен алгоритм работы кольца с маркерным доступом.

Отказ отключения головного выключателя при переходе двухфазного короткого замыкания в трехфазное

Описан способ отказа отключения головного выключателя при переходе двухфазного короткого замыкания в трехфазное, разработана структурная схема и описана ее работа с изображением выходных сигналов.

Контроль отказа запрета автоматического включения резерва в линии кольцевой сети

Описан способ контроля отказа запрета автоматического включения резерва в линии кольцевой сети, разработана структурная схема и описана ее работа с изображением выходных сигналов.

Контроль отказа запрета автоматического включения резерва в линии кольцевой сети

Описан способ контроля отказа запрета автоматического включения резерва в линии кольцевой сети, разработана структурная схема и описана ее работа с изображением выходных сигналов.

Контроль вида короткого замыкания в линии, питающей трансформаторную подстанцию

Описан способ контроля вида короткого замыкания в линии, питающей трансформаторную подстанцию, разработана структурная схема и описана ее работа с изображением выходных сигналов.

Оценка эффективности ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях мегаполисов с использованием асинхронизированных электромеханических преобразователей частоты

В статье автор оценивает эффективность ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях мегаполисов с использованием асинхронизированных электромеханических преобразователей частоты.

Обзор методов повышения пропускной способности линий электроэнергетических систем

В статье проведён обзор способов повышения пропускной способности линий электропередачи на основе применения высокотемпературных проводов, компенсации реактивной мощности.

Похожие статьи

Моделирование переходных процессов при отключении ВЛ 10(6) кВ с помощью ступеней гашения тока

Внедрение реклоузеров для повышения надежности электроснабжения распределительной сети 6–10 кВ в сельской местности

В данной статье рассматриваются вопросы повышения надежности воздушных распределительных сетей среднего напряжения за счет внедрения децентрализованной автоматизации на базе интеллектуальных автоматических пунктов секционирования — реклоузеров.

Системная надежность электрических сетей на базе кабелей из сшитого полиэтилена

В статье автор рассчитал режимную надежность электрической системы, в состав которой входят кабельные линии из сшитого полиэтилена (СПЭ), определил допустимые значения, по результатам анализа были предложены мероприятия по поддержанию устойчивости си...

Технология mesh-сети

Работа посвящена анализу особенностей распространения информации в высокочастотных mesh-сетях. Рассмотрен алгоритм работы кольца с маркерным доступом.

Отказ отключения головного выключателя при переходе двухфазного короткого замыкания в трехфазное

Описан способ отказа отключения головного выключателя при переходе двухфазного короткого замыкания в трехфазное, разработана структурная схема и описана ее работа с изображением выходных сигналов.

Контроль отказа запрета автоматического включения резерва в линии кольцевой сети

Описан способ контроля отказа запрета автоматического включения резерва в линии кольцевой сети, разработана структурная схема и описана ее работа с изображением выходных сигналов.

Контроль отказа запрета автоматического включения резерва в линии кольцевой сети

Описан способ контроля отказа запрета автоматического включения резерва в линии кольцевой сети, разработана структурная схема и описана ее работа с изображением выходных сигналов.

Контроль вида короткого замыкания в линии, питающей трансформаторную подстанцию

Описан способ контроля вида короткого замыкания в линии, питающей трансформаторную подстанцию, разработана структурная схема и описана ее работа с изображением выходных сигналов.

Оценка эффективности ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях мегаполисов с использованием асинхронизированных электромеханических преобразователей частоты

В статье автор оценивает эффективность ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях мегаполисов с использованием асинхронизированных электромеханических преобразователей частоты.

Обзор методов повышения пропускной способности линий электроэнергетических систем

В статье проведён обзор способов повышения пропускной способности линий электропередачи на основе применения высокотемпературных проводов, компенсации реактивной мощности.

Задать вопрос