Переходные процессы при замыканиях на землю в сети с изолированной или компенсированной нейтралью

ВВЕДЕНИЕ 7
1 СПОСОБЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6-35 КВ. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И МОДЕРНИЗАЦИИ СЕТЕЙ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ 9
1.1 Способы заземления нейтрали в сетях среднего напряжения в мировой практике 9
1.2 Режим изолированной нейтрали 11
1.2.1 Достоинства сетей с изолированной нейтралью 12
1.2.2 Недостатки сетей с изолированной нейтралью 13
1.3 Режим заземления нейтрали в сети 6–35 кв через дугогасящий реактор 16
1.3.1 Достоинства сетей с компенсированной нейтралью 18
1.3.2 Недостатки сетей с компенсированной нейтралью 19
1.4 Режим заземления нейтрали в сети 6–35 кВ через резистор 20
1.4.1 Преимущества и недостатки сетей с резистивным заземлением нейтрали 24
1.5 Условия развития электрических сетей 26
1.6 Задачи и направления реализации перспективы развития 30
2 Переходные процессы при замыканиях на землю в сети с изолированной или компенсированной нейтралью 32
2.1 Переходные процессы в сети с изолированной нейтралью 32
2.2 Переходные процессы в сети с компенсированной и комбинированной нейтралью 37
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ОДНОФАЗНОМ ЗАМЫКАНИИ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ 10 кВ С КОМПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ «LTspice». ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ КРАТНОСТИ ЧАСТОТ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ОТ МЕСТА ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ 45
3.1 Моделирование переходного процесса для КЛ длиной 5 км с однофазным замыканием на землю в точке 1 46
3.2 Моделирование переходного процесса для КЛ длиной 5 км с однофазным замыканием на землю в точке 2 47
3.3 Моделирование переходного процесса для КЛ длиной 5 км с однофазным замыканием на землю в точке 3 49
3.4 Моделирование переходного процесса для КЛ длиной 5 км с однофазным замыканием на землю в точке 4 50
3.5 Моделирование переходного процесса для КЛ длиной 5 км с однофазным замыканием на землю в точке 5 52
4 ЗАЩИТА ЛИНИЙ ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ С ИЗОЛИРОВАННОЙ ИЛИ КОМПЕНСИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ 54
4.1 Виды повреждений при ОЗЗ 54
4.2 Основные типы защит от ОЗЗ 56
4.3 Работа защит в сетях с изолированной нейтралью 57
4.4 Выбор уставок срабатывания релейных защит от ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью 58
4.5 Общее состояние проблемы организации РЗЗЗ в сетях с компенсированной нейтралью 59

Весь текст будет доступен после покупки

Одной из основных проблем повышения надежности работы сетей средних классов напряжения 6 - 35 кВ является оптимизация режима нейтрали и организация надежной и селективной релейной защиты от замыканий на землю, напрямую связанная с режимом нейтрали.
Нарушение нормального режима работы электроэнергетических систем, как правило, происходят из-за повреждения её элементов, в частности, линий электропередачи (ЛЭП). Причинами повреждений ЛЭП являются воздействия природных и технических факторов. К природным факторам относятся: ветер, гололед, перепад температур, атмосферные перенапряжения, к техническим - короткие замыкания (КЗ), внутренние перенапряжения, нарушения правил технической эксплуатации, однофазные и многофазные замыкания, обрывы проводов и другие повреждения и т.п.
Повреждение ЛЭП приводит к нарушению электроснабжения, снижению качества и повышению потерь электрической энергии. Следует также заметить, что повышение потерь электроэнергии приводит к росту затрат на транспортировку электрической энергии. С учетом ограниченного количества энергоресурсов эти затраты также оказываются значительными.
Для восстановления нормального режима работы необходимо исследовать процессы, происходящие в сетях среднего напряжения и, на основании полученных исследований, разрабатывать комплексы защит от повреждений в данных сетях.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Способы заземления нейтрали в сетях среднего напряжения в мировой практике
Выбор режима заземления нейтрали в сети 6–35 кВ – исключительно важный вопрос при проектировании и эксплуатации. Режим заземления нейтрали в сети 6–35 кВ определяет:
– ток в месте повреждения и перенапряжения на неповрежденных фазах при однофазном замыкании на землю (далее ОЗЗ);
– схему построения релейной защиты от замыканий на землю;
– уровень изоляции электрооборудования;
– выбор ОПН для защиты от перенапряжений;
– бесперебойность электроснабжения;
– допустимое сопротивление контура заземления подстанции;
– безопасность персонала и электрооборудования при однофазных замыканиях.
В сетях среднего напряжения применяются 4 режима заземления нейтрали (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 Режимы заземления нейтрали сетей среднего напряжения
То есть всего в мире в сетях среднего напряжения, в отличие от сетей высокого напряжения, используются четыре возможных варианта заземления нейтральной точки сети:
- изолированная (незаземленная);
- заземленная через дугогасящий реактор (компенсированная);
- заземленная через резистор (низкоомный или высокоомный);
- глухозаземленная (в России не применяется).
Кроме указанных четырех режимов заземления нейтрали в мире применяется также комбинация (параллельное включение) дугогасящего реактора и резистора. Например, такая комбинация встречается в воздушных сетях 20 кВ Германии, где дугогасящий реактор обеспечивает гашение кратковременных однофазных перекрытий изоляции на землю, а низкоомный резистор подключается к нейтрали сети параллельно реактору только кратковременно специальным однофазным силовым выключателем. Резистор в такой схеме служит для селективного определения фидера с устойчивым однофазным замыканием на землю.
Если посмотреть на мировую практику эксплуатации сетей среднего напряжения (табл. 1.1), то хорошо видно, что в отличие от России, где используется режим изолированной нейтрали (примерно 80 % сетей 6–35 кВ) и режим заземления через дугогасящий реактор (примерно 20 % сетей 6–35 кВ), в других странах чаще всего применяется заземление нейтрали через резистор или дугогасящий реактор. Режим заземления нейтрали через резистор сравнительно новый и используется в России в ограниченном числе сетей 6–35 кВ. Впервые режим резистивного заземления нейтрали использовался в России в карьерных сетях 6 кВ в 1978–1983 г. и сетях 6 кВ собственных нужд блочных электростанций примерно в 1987 г. Однако, несмотря на полученный положительный опыт, развития использования резистивного заземления нейтрали в СССР не произошло.
Таблица 1.1 Режим заземления нейтрали в сетях среднего напряжения 3-69 кВ в различных странах мира

В настоящее время в России в сетях 6–35 кВ нормативными документами («Правилами устройства электроустановок») разрешены к применению только три режима заземления нейтрали. Пункт 1.2.16 ПУЭ, введенных в действие с 1 января 2003 г. гласит:
«…работа электрических сетей напряжением 6–35 кВ может предусматриваться как с изолированной нейтралью, так и с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор».
Таким образом, в сетях 6–35 кВ в России разрешены все режимы заземления нейтрали, кроме глухого заземления.
1.2 Режим изолированной нейтрали
Режим изолированной нейтрали используется в России достаточно давно и подавляющее большинство сетей 6–35 кВ (примерно 80 %) работает именно с этим режимом заземления нейтрали.
На рисунке 1.2 приведена типовая двухтрансформаторная подстанция с изолированной нейтралью на стороне 6–10 кВ

Весь текст будет доступен после покупки

1. Вильгейм Р., Уотерс М. Заземление нейтрали высоковольтных систем /Р. Вильгейм, М. Уотерс. - М.: Госэнергоиздат, 1959. - 452с.
2.Гиндуллин Ф.А. Перенапряжения в электрических сетях 6-35 кВ./ Ф.А. Гиндуллин, В.Г. Гольдштейн, А.А. Дульзон, Ф.Х. Халилов - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 264с.
3. Лихачев Ф.А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов / Ф.А. Лихачев. - М.: Энергия, 1971.-152с.
4. Назаров В.В. Защита электрических сетей от однофазных замыканий / В.В.Назаров, 1992. - 124с
5. Платонов В.В. Аппаратура для выявления повреждений в силовых кабельных линиях / В.В. Платонов. - М.: Энергия, 1972. - 160с.
6. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы / С.А. Ульянов. - М.: Энергия, 1970. - 520с.
7. Цапенко Е.Ф. Замыкания на землю в сетях 6 - 35 кВ / Е.Ф. Цапенко. -М.: Энергоатомиздат, 1986. - 128с.
8. Чернобровов Н.В. Релейная защита: Учебное пособие для техникумов / Н.В. Чернобровов - Изд.5-е, перераб. и доп. - М.: Энергия, 1974. - 680с.
9. Шуцкий В.И. Защитное шунтирование однофазных повреждений электроустановок / В.И. Шуцкий, В.О. Жидков, Ю.Н. Ильин - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 152с.
10. Беляков Н.Н. Исследование перенапряжений при дуговых замыканиях на землю в сетях би 10 кВ с изолированной нейтралью / Н.Н. Беляков// Электричество. - 1957. - №5. - С. 31-38.

Весь текст будет доступен после покупки