Определение токов коротких замыканий в сельской электрической сети 10 кВ, секционируемой реклоузерами для осуществления дистанционного контроля их срабатывания

Автор: Виноградов Александр Владимирович, Капитонов Александр Иванович, Лансберг Александр Александрович, Сорокин Николай Сергеевич, Фомин Игорь Николаевич

Журнал: Вестник аграрной науки Дона @don-agrarian-science

Рубрика: Технологии, средства механизации и энергетическое оборудование

Статья в выпуске: 1 (53), 2021 года.

Бесплатный доступ

Большинство сельских электрических сетей 6-10 кВ на сегодняшний день выполнены кольцевыми, работающими в нормально разомкнутом режиме и секционируемыми с помощью разъединителей, что не позволяет осуществлять автоматическое управление конфигурацией таких сетей при изменении ситуации в них, например, при появлении короткого замыкания на одном из участков сети. Это приводит к неоправданно большим, от 1,5 до 10 часов и более, перерывам в электроснабжении потребителей, что при электроснабжении сельскохозяйственных потребителей вызывает нарушение технологических процессов, снижение продуктивности животных и птицы, недовыпуск и порчу сельскохозяйственной продукции. Реализация принципов автоматического управления конфигурацией сельских распределительных электрических сетей позволяет сократить количество и время перерывов в электроснабжении, но требует внедрения в электрические сети «интеллектуальных» коммутационных аппаратов, например, всё более часто применяемых в сельских электрических сетях реклоузеров. Одним из принципов управления конфигурацией является наблюдаемость сети, которая обеспечивается техническими средствами мониторинга, контроля и учёта параметров режимов работы электрических сетей. Обеспечение наблюдаемости сети требует знания параметров режимов её работы, знания численных значений токов и напряжений, характеризующих тот или иной режим работы сети. Знание, в частности, значений токов коротких замыканий в сети позволяет дистанционно определять участок, на котором произошло короткое замыкание, правильно настроить средства релейной защиты и автоматики, применяемые в сети. Существует ряд способов, позволяющих, зная значения токов коротких замыканий в различных точках сети и последовательность их появления и исчезновения, дистанционно, без использования специальных каналов связи, определять результаты работы коммутационных аппаратов, установленных в сети. Это позволяет реализовывать принцип наблюдаемости сети даже при отсутствии средств связи или при их отказе, отключении по какой-либо причине. В статье рассмотрена реальная распределительная электрическая сеть, для которой выполнен расчет токов двухфазных и трехфазных коротких замыканий в заданных точках и заданных ситуациях.

Еще

Электрические сети 10 кв, дистанционный контроль, реклоузер, наблюдаемость сети, управление конфигурацией сети, расчёт тока кз

Короткий адрес: https://sciup.org/140261883

IDR: 140261883

Текст краткого сообщения Определение токов коротких замыканий в сельской электрической сети 10 кВ, секционируемой реклоузерами для осуществления дистанционного контроля их срабатывания

Введение. Электрические сети 6–20 кВ являются наиболее протяжёнными распределительными электрическими сетями, суммарная протяжённость линий напряжением 6–20 кВ, находящихся на балансе Россети, составляет согласно информации, приведённой в положении ОАО «Россети» о единой технической политике в электросетевом комплексе, более 947 тысяч километров. Большинство из них – ЛЭП 10 кВ. В сельской местности линии электропередачи (ЛЭП) 10 кВ могут иметь длину по магистрали порой более 50 км. При этом средняя длина ЛЭП 10 кВ, например, для разных районов Орловской области составляет 13–23 км. Аварийность данного класса сетей также довольно высока. Согласно тем же данным поток отказов для данных линий (на 100 км) может быть от 14 до 31 отказов в год [1]. Большинство сельских электрических сетей 10 кВ на сегодняшний день выполнены кольцевыми, работающими в нормально разомкнутом режиме и секционируемыми с помощью разъединителей, что не позволяет осуществлять автоматическое управление конфигурацией таких сетей при изменении ситуации в них, например, при появлении короткого замыкания на одном из участков сети. Это приводит к неоправданно большим, от 1,5 до 10 часов и более, перерывам в электроснабжении потребителей, что при электроснабжении сельскохозяйственных потребителей вызывает нарушение технологических процессов, снижение продуктивности животных и птицы, недовыпуск и порчу сельскохозяйственной продукции. Одним из направлений повышения надёжности электроснабжения сельских потребителей является совершенствование конфигурации электрических сетей 10 кВ, в том числе внедрение способов и технических средств, позволяющих автоматически управлять конфигурацией сети. При этом выделяются повреждённые участки, а на неповреждённые подаётся питание от резервных источников электроснабжения. Реализация принципов автоматического управления конфигурацией сельских распределительных электрических сетей позволяет сократить количество и время перерывов в электроснабжении, но требует внедрения в электрические сети «интеллектуальных» коммутационных аппаратов, позволяющих обеспечить необходимые переключения автоматически при изменении параметров режимов работы сети.

К таким техническим средствам, в частности, относятся реклоузеры – устройства, реализующие функции сетевого секционирования и резервирования электрической сети, что позволяет значительно повысить надежность электроснабжения потребителей. Реклоузер предназначен для коммутации воздушных линий электропередачи среднего класса напряжения 2,4–38 кВ и содержит вакуумный высоковольтный выключатель, контактные выводы которого выполнены в виде токовых вводов реклоузера, трансформаторы тока проходного типа, закрепленные на токовых вводах, и другие элементы [2–5].

Одним из принципов управления конфигурацией является наблюдаемость сети, которая обеспечивается техническими средствами мониторинга, контроля и учёта параметров режимов работы электрических сетей. Обеспечение наблюдаемости сети требует знания параметров режимов её работы, численных значений токов и напряжений, характеризующих тот или иной режим работы сети. Знание, в частности, значений токов коротких замыканий в сети позволяет дистанционно определять участок, на котором произошло короткое замыкание, правильно настроить средства релейной защиты и автоматики, применяемые в сети. Существует ряд способов, позволяющих, зная значения токов коротких замыканий в различных точках сети и последовательность их появления и исчезновения, дистанционно, с помощью средств мониторинга, устанавливаемых на подстанции, без использования специальных каналов связи, определять результаты работы коммутационных аппаратов, установленных в сети. Такой подход обеспечивает наблюдаемость сети даже при отсутствии средств связи или при их отказе, отключении по какой-либо причине.

Реклоузер оснащается, как правило, микропроцессорным блоком управления, который обеспечивает возможность передачи данных по различным каналам связи о работе устройства в единый информационный центр управления электрическими сетями, при этом также имеется возможность организовать связанную работу блока автоматизации подстанции и реклоузеров, установленных в отходящих от подстанции линиях электропередачи [6, 7]. Это, в свою очередь, позволяет производить мониторинг параметров режимов работы сети и адаптивное управление сетью. В то же время нельзя гарантировать надёжности связи между устройствами, установленными в сети, и блоком автоматизации подстанции, так как связь может быть отключена при чрезвычайных обстоятельствах, могут наблюдаться её нарушения вследствие климатических воздействий, воздействий техногенного характера. Передаваемые данные могут быть искажены в результате взлома злоумышленниками. Поэтому разрабатываются средства бесканального дистанционного контроля коммутационных аппаратов, основанные на использовании таких информационных признаков параметров режимов работы сети, как изменение тока и напряжения в сети, в том числе наличие, значение и форма бросков тока, последовательность их появления и исчезновения и многие другие [8]. Способы подробно рассмотрены в патентах № 2304339, № 2215356, № 2335057 и других.

Использование данных способов требует знания уставок срабатывания, установленных в сети и на подстанции коммутационных аппаратов. Выбор же уставок, в свою очередь, требует проведения расчётов, в том числе и токов коротких замыканий в различных точках сети.

Цель исследования заключается в определении значений токов двухфазных и трехфазных коротких замыканий в кольцевой нормально разомкнутой электрической сети 10 кВ, содержащей реклоузеры.

Материал и методы исследования. Объектом исследования является кольцевая электрическая сеть 10 кВ, содержащая реклоузеры и получающая питание от разных секций шин низкого напряжения подстанции «Куликовская» 110/35/10 кВ, находящейся на балансе Филиала ПАО «МРСК Центра»-«Орёлэнерго». Сеть является нормально разомкнутой, что достигается нормально отключенным положением реклоузера REC88. Реклоузеры REC88, REC87 и REC89 выполняют функции пунктов секционирования и резервирования. Головные выключатели ВК на отходящих линиях (фидерах) Ф-1 и

Ф-5 оснащены делительной автоматикой, т.е. при исчезновении напряжения на соответствующих шинах подстанции они отключаются. После этого, в зависимости от того, на каких шинах подстанции исчезло напряжение, включаются REC88 и REC87 или REC88 и REC89, подавая напряжение на резервируемые участки ЛЭП. Работа схемы в замкнутом режиме не предусмотрена. Реализация способов дистанционного контроля работы реклоузеров, а также мониторинга параметров режимов работы рассматриваемой сети включает в себя, в том числе, задачу определения значения тока коротких замыканий в заданных точках. Это позволяет осуществить контроль успешных и неуспешных включений реклоузеров, выявить отключенные участки сети, выполнить другие способы дистанционного контроля согласно патентам № 2304339, № 2215356, № 2335057 и др.

Короткие замыкания в рассматриваемой сети могут возникать в разных ситуациях, то есть при питании сети или её участков как от Ф-1, так и от Ф-2. Возможны случаи включения реклоузеров на короткие замыкания при выполнении функции автоматического включения резерва АВР. На схеме сети (рисунок 2) указаны точки короткого замыкания К1-К8, для которых рассчитываются токи короткого замыкания. Предметом исследования являются режимы двухфазных и трехфазных коротких замыканий в точках К1-К8 в заданных ситуациях. Токи нагрузки на секциях шин 10 кВ ПС «Куликовская» 110/35/10 кВ при расчётах тока короткого замыкания не учитываются, так как рассматривается только сеть 10 кВ после головных выключателей линий Ф-1 и Ф-2 и при этом за базисное принято максимальное напряжение на шинах 10 кВ.

При проведении исследования использовался метод расчета токов КЗ в относительных единицах, использующийся при наличии в расчетной схеме электрической сети нескольких ступеней напряжения. Данный метод характеризуется тем, что изначально задаются условия, представляющие собой входные данные для проведения расчетов, а именно: базисная мощность Sб = 1000 МВА согласно ГОСТ Р 52735-2007 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ», а также базисное напряжение, принимаемое равным Uб = 11 кВ, согласно ГОСТ 29322-

2014 (IEC 60038:2009) «Напряжения стандартные», представляющее собой напряжение ступени, относительно которого производится расчет токов короткого замыкания. Базисное напряжение принимается в расчетах максимально допустимым для рассматриваемой ступени напряжения с целью определения наибольших токов КЗ.

Результаты исследований и их обсуждение. Расчет токов КЗ в рассматриваемой сельской кольцевой электрической сети 10 кВ проводился с учетом сопротивлений цепей схе- мы замещения на стороне 110 кВ, по которым запитана подстанция «Куликовская» 110/35/10 кВ от подстанции «Орловская Районная» 220/110/10 кВ, находящейся на балансовой принадлежности электросетевой организации ФСК «ЕЭС», обеспечивающей транзит мощности от Курской АЭС в энергосистему Орловской области и другие регионы. Сопротивления схемы замещения на стороне 110 кВ подстанции «Куликовская» 110/35/10 кВ и модель рассматриваемой кольцевой сети 10 кВ с реклоузерами представлены на рисунках 1, 2.

Рисунок 1 – Схема замещения прямой (1) и обратной (2) последовательностей электрических цепей, осуществляющих питание подстанции «Куликовская» 110/35/10 кВ

Сопротивление системы, осуществляющей питание подстанции «Куликовская» 110/35/10 кВ, определяется по формуле (1) со- гласно ГОСТ Р 52735-2007 «Короткие замыка-

_ Хб _     S6    _      1000^10 6

с - S k - \37л: р7кзип - Va^ii5^i0 3 ^i6,6^i0 3

где S б – базисная мощность, 1000 МВА;

S к – мощность КЗ на шинах источника питания, МВА;

U ср – среднее напряжение в месте установки элемента, для номинального напряжения 110 кВ используем допустимое напряжение системы 115 кВ, по ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009) «Напряжения стандартные»;

Iкз.ип – ток трехфазного КЗ на шинах подстанции «Орловская Районная» 220/110/10 кВ, со- ния в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ»:

= 0,302 (о.е.),

ставляющий по данным филиала ПАО «МРСК Центра»-«Орелэнерго» 16,6 кА.

На подстанции установлены трехобмоточные трансформаторы ТДТН-10000 кВА, сопротивление в процентах одного из которых можно определить по системе уравнений (2)– (4), исходя из технических характеристик трансформатора [9]:

% твн % = 0,5(и квн нн % + и квн сн % - и ксн нн %) = 0,5(10,5 + 17,5 - 6,5) = 10,75 %,     (2)

W% = 0,5(п квн сн % + « ксн - нн % — ^ квн - нн %) = 0,5(10,5 + 6,5 - 17,5) => 0% ,      (3)

W% = 0,5(П квн - нн % + М ксн нн % - М квн нн %) = 0,5(17,5 + 6,5 - 10,5) = 6,75% ,     (4)

где u кВН-НН% – напряжение короткого замыкания между обмотками ВН и НН, 17,5% [9];

u кCН-НН% – напряжение короткого замыкания между обмотками CН и НН, % [9];

u кВН-CН% – напряжение короткого замыкания между обмотками ВН и CН, % [9].

Рисунок 2 – Рассматриваемая кольцевая электрическая сеть 10 кВ с реклоузерами и расчетными точками КЗ

Сопротивление обмоток ВН и НН транс- форматора ТДТН-10000, требуемое для расчета токов КЗ в кольцевой сети, определим по фор- муле (5):

Х,— • —,        (5)

б      100 ^ номТ,                    ' '

где xT% – сопротивление обмотки трансформа- тора, в %;

S номТ – номинальная мощность трансформатора, 10 МВА. Таким образом, сопротивление обмоток:

_ 10,75 Х тВН = Ч0Ғ _ 6,75 Х тНН = 100

1000-10 6

10-10 6 1000-10 6

10-10 6

10,75 (о.е.);

6,75 (о.е.).

Активным сопротивлением питающих подстанцию линий L1 и L2 пренебрегают в соответствии с ГОСТ Р 52735-2007 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ». В расчете используется удельное индуктивное сопротивление, которое для провода АС-185/29, которым выполнены линии 110 кВ, питающие подстанцию «Куликовская» 110/35/10 кВ, составляет 0,413 Ом/км. С учетом этого сопротивление линии в относительных единицах определяется по формуле (6):

X L = Х у д L ^,         (6)

где L – длина линии, км;

U ср – среднее напряжение в месте установки данного элемента, кВ;

x – удельное индуктивное сопротивление линии, Ом/км.

Сопротивление линии № 1 составляет:

X L1 = 0,413 ^17,1^ (1000^ = 0,534 ( о . е .) .

Аналогично сопротивление линии № 2:

1000•10 6

X L2 = 0,413 • 15,14 •              2 = 0,473 ( о . е .).

(115 • 10 3 ) 2

Сопротивление параллельных линий L 1 и L 2 определим по формуле (7):

X l^kb = ;^ = 0,251 ( о . е .).    (7)

Значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ на шинах 10 кВ подстанции «Куликовская» 110/35/10 кВ определим по формуле (8) согласно ГОСТ Р 52735-2007 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расче- та в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ»:

/ п 0 = fX кА, л рез ( б )

где E`` – сверхпереходная ЭДС, значение кото- рой при отсутствии в расчетной схеме генераторов равно 1;

x рез(б) – результирующее сопротивление до точки КЗ, о.е.;

I б – базисный ток, кА, определяемый по формуле (9):

' б   .3- =ГО= 52'49 <КА>-  (9)

Таким образом, ток трехфазного КЗ в точке К 1 в случае, если сеть запитана от Ф-1, и в точке К 7 – если от Ф-5:

J К 1( К 7) _ 52,49^10 3 п 0           18,053

= 2,906 кА.

Для того чтобы определить токи трехфаз- ного короткого замыкания в точках К2–К6, К8, требуется знать сопротивления проводников участков линий электропередачи 10 кВ. При этом формула (6), по которой ранее производился расчет, примет вид (10) в связи с тем, что отношение индуктивного сопротивления линии к активному в этом случае меньше чем в 3 раза:

Z L = Z , g -L--^ . (10) где z – удельное полное сопротивление линии, Ом/км, определяемое по формуле (11):

z yg =

уд + Х уд .          (11)

где x – удельное индуктивное сопротивление линии, Ом/км;

r – удельное активное сопротивление линии, Ом/км.

Удельные активные и индуктивные сопротивления для проводников и кабелей, используемых в рассматриваемой электрической сети 10 кВ, были определены по данным ГОСТ 31946-2012 «Провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередачи. Общие технические условия» и источника [10]; их значения, а также рассчитанные по формулам (10), (11) удельные полные сопротивления и сопротивления в относительных единицах для ступени напряжения, на которой установлены данные проводники, приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Марки, сечения и сопротивления проводников, используемых в рассматриваемой кольцевой электрической сети 10 кВ, содержащей реклоузеры

Фидер № 1

Участок линии

1–93

93–96

96–139

139–140

140–141, 143–144, 145–146, 148–150

141–143, 144–145, 146–148

149 – 7-1, 7-3, 7-4, 7-5 – 7-6

1

2

3

4

5

6

7

8

Марки и сечение провода

AC-70

3СИП-3 1×50

АС-70

3СИП-3 1×95

АСБп 3×120

АС-35

АСБп 3×120

Длина, км

6,371

0,174

3,185

0,005

1,28

0,342

0,538

rуд, Oм/км

0,46

0,72

0,46

0,363

0,253

0,777

0,253

xуд, Oм/км

0,275

0,299

0,275

0,284

0,081

0,301

0,081

zуд, Oм/км

0,536

0,78

0,536

0,461

0,266

0,833

0,266

xб, о.е.

28,2

1,122

14,11

0,02

2,814

2,354

1,183

Участок линии

149-150

7-1 – 7-3, 7-4 – 7-5, 7-6, 7-18

7-18   –

27-1

27-1 – 27-3

27-3   –

27-4

152-153, 155-156, 157-158

150-152, 153-155,

156-157, 158-159

Марки и сечение провода

АС-35

АС-35

АСБп 3×120

АС-35

АСБп 3×120

АСБп 3×120

АС-35

Длина, км

0,065

0,975

0,175

0,13

0,423

0,96

0,39

rуд, Oм/км

0,777

0,777

0,253

0,777

0,253

0,253

0,777

xуд, Oм/км

0,301

0,301

0,081

0,301

0,081

0,081

0,301

zуд, Oм/км

0,833

0,833

0,266

0,833

0,266

0,266

0,833

xб, о.е.

0,447

6,712

0,385

0,895

0,93

2,11

2,685

Фидер №5

Участок линии

1-124

124-136

136 – 8-1

8-1 – 10-20

124 – 1-19а

Марки   и

сечение провода

3СИП-3 1×70

3СИП-3 1×70

АС-50

АС-70

3СИП-3 1×70

Длина, км

7,8

0,819

0,06

1,1

0,88

rуд, Oм/км

0,493

0,493

0,592

0,46

0,493

xуд, Oм/км

0,291

0,291

0,292

0,275

0,291

zуд, Oм/км

0,572

0,572

0,66

0,536

0,572

xб, о.е.

36,873

3,872

0,327

4,873

4,16

Участок линии

1-19а – 1-21

1-21 – 1-23

1-23 – 125

1-23 – 5-1

5-1 – 53

1-25 – 1-26

1-26 – 1-49

Марки и сечение провода

3СИП-3 1×70

АПвПуг-10 3×120

3СИП-3 1×70

АПвПуг-10 3×120

АС-35

АПвПуг-10 3×120

3СИП-3 1×70

Длина, км

0,088

0,707

0,122

0,227

0,047

0,32

1,118

rуд, Oм/км

0,493

0,253

0,493

0,253

0,777

0,253

0,493

xуд, Oм/км

0,291

0,084

0,291

0,084

0,301

0,084

0,291

zуд, Oм/км

0,572

0,267

0,572

0,267

0,833

0,267

0,572

xб, о.е.

0,416

1,56

1,56

0,501

0,324

0,706

5,285

Таким образом, полученные значения сопротивлений проводников в относительных единицах позволили определить по формуле (9) токи трехфазного металлического замыкания в точках К2, К4, К6, а также в наиболее удаленных от первой и второй секций шин подстанции точках К3, К5, К8, что необходимо для настройки уставок защиты выключателей линий Ф-1 и Ф-5 и защиты реклоузеров. Полученные чис- ленные значения токов трехфазного КЗ приведены в таблице 2.

Для настройки уставок максимальной токовой защиты (МТЗ) выключателей ВК линий Ф-1 и Ф-5 и реклоузеров требуется знать также токи двухфазного короткого замыкания в заданных точках.

Для расчета токов двухфазных КЗ так же, как и при расчете трехфазных, будем использо- вать метод симметричных составляющих. При этом предварительно необходимо, кроме ранее рассчитанных сопротивлений прямой последовательности, определить сопротивления обратной последовательности.

Схема замещения обратной последовательности учитывает все элементы исходной расчетной схемы прямой последовательности, представленной на рисунке 1 (1). Сопротивления обратной последовательности трансформаторов воздушных линий следует принимать равными сопротивлениям прямой последовательности согласно ГОСТ Р 52735-2007 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ». Таким образом, для сопротивлений обратной последовательности справедливо равенство (12), расчетная схема обратной последовательности представлена на рисунке 1 (2):

Х 1 рез = х 2 рез.

Ток двухфазного короткого замыкания при расчете по методу симметричных составляющих определим по формуле (13):

' КГ ^^^^' б ,      (13)

где E – эквивалентная ЭДС учитываемых источников энергии, в роли которых выступает подстанция «Районная» 220/110/10 кВ, принимаем равным 1;

x 1эк – эквивалентное индуктивное сопротивление прямой последовательности относительно точки несимметричного КЗ;

x 2эк – эквивалентное индуктивное сопротивление обратной последовательности относительно точки несимметричного КЗ.

Например, с учетом известных значений в относительных единицах цепей сопротивлений прямой и обратной последовательности ток двухфазного КЗ в точке К1 (К7):

' (2)      = 1 '5 2 ,49 ,1 0 3    = 1        (кА)

  • К 1 ( К 7)     18,053 + 18,053       ,      ' '

В других расчетных точках рассматриваемой электрической сети данный параметр определяется аналогично.

Полный ток двухфазного КЗ определяется по формуле (14) согласно ГОСТ Р 52735-2007 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ»:

і(2 ) (2)-' к ( з 2) , (14) где m – коэффициент, значение к о торого для тока двухфазного КЗ составляет V3 . Таким образом, для К1 (К7) точек КЗ:

  • І (2 ) ( К 7) = V3 ■ 1,454 = 2,518 (кА).

Данное значение тока двухфазного КЗ и значения тока в других рассматриваемых точках при разных режимах работы рассматриваемой электрической сети представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Значения токов трехфазных и двухфазных КЗ в рассматриваемой электрической сети 10 кВ при разных режимах работы

Режим 1 (Питание от фидера № 1 подстанции «Куликовская» 110/35/10 кВ)

Рассчитываемые токи КЗ

Номер точки

1

2

3

4

5

6

7

8

Трехфазные металлические замыкания, А

2906

854

679

734

657

707

455

600

Двухфазные короткие замыкания, А

2517

740

588

636

569

612

394

520

Режим 2 (Питание от фидера № 5 подстанции «Куликовская» 110/35/10 кВ

Трехфазные металлические замыкания, А

455

730

680

848

765

888

2906

820

Двухфазные короткие замыкания, А

394

632

589

734

663

769

2517

710

Представленные в таблице данные позволяют выявить случаи включения реклоузеров на короткие замыкания. Для этого анализируются значения токов короткого замыкания на линиях Ф-1 и Ф-5. Проиллюстрируем выявление случая включения реклоузера REC89 на двух- фазное короткое замыкание в точке К6. Такая ситуация может возникнуть следующим образом. В нормальном режиме выключатели ВК линий Ф-1 и Ф-5, реклоузеры REC87, REC89 включены, реклоузер REC88 отключен. При возникновении двухфазного короткого замыка- ния в точке К6 отключится с помощью МТЗ головной выключатель ВК линии Ф-5. Этот факт будет зафиксирован по броску тока короткого замыкания со значением, близким к 769 А, блоком автоматизации подстанции (БАП), показанным на рисунке 2 (на рисунке показаны только связи БАП для контроля токов в линиях Ф-1 и Ф-5). После этого будет осуществлено автоматическое повторное включение (АПВ) выключателя ВК линии Ф-5. Если замыкание устойчивое – вновь блоком БАП будет зафиксирован бросок тока со значением, близким к 769 А. После этого выключатель линии Ф-5 будет отключен. В связи с исчезновением напряжения со стороны линии Ф-5, после выдержки времени, согласованной с циклами АПВ ВК линии Ф-5 и реклоузера REC89, включится реклоузер REC88, выполняя функцию АВР. БАП зафиксирует при этом увеличение тока нагрузки на линии Ф-1. При появлении напряжения со стороны линии Ф-1 и его отсутствии со стороны Ф-5 реклоузер REC89 включится. Но, поскольку короткое замыкание не устранилось, его включение произойдёт на короткое замыкание. При этом БАП зафиксирует бросок тока в линии Ф-1, близкий к 612 А. Сопоставление фактов появления бросков тока короткого замыкания с определенной величиной на линиях Ф-5 и Ф-1, их последовательности появления, позволит выявить случай включения реклоузера REC89 на двухфазное короткое замыкание в точке К6.

Безусловно, данный пример не является полным для рассмотрения случаев включения REC89 на короткое замыкание, так как данный реклоузер может включиться на короткое замыкание, произошедшее в любой точке на участке между ВК линии Ф-5 и непосредственно REC89 и ток этого замыкания может составлять от 394 до 612 А. Необходимо учитывать и нагрузку линии Ф-1 и участка линии Ф-5, запитанного через REC88 в момент включения REC89 на короткое замыкание. Однако в настоящей статье задача подробного анализа ситуаций в сети не ставилась, а его основой является выполненный расчёт токов короткого замыкания в сети.

Выводы. Полученные расчетные значения токов двухфазного и трехфазного КЗ в различных точках сети позволяют осуществить настройку МТЗ и токовых отсечек головных выключателей отходящих от ПС линий и установленных в сети реклоузеров с учётом направления тока, протекающего через реклоузеры. Так- же данные значения могут использоваться как один из информационных признаков, для бес-канального дистанционного контроля результатов работы реклоузеров, других режимов работы рассмотренной электрической сети.

Осуществление дистанционного контроля работы реклоузеров в сети 10 кВ позволяет оперативно реагировать на возникновение различных ситуаций в сети, за счёт чего сокращается время перерывов в электроснабжении потребителей, подключенных к повреждённым участкам. При этом осуществление бесканаль-ного дистанционного контроля позволяет обеспечить повышение достоверности информации, получаемой о результатах работы с помощью средств связи, а также при отсутствии связи является единственным способом контроля результатов работы реклоузеров.

Список литературы Определение токов коротких замыканий в сельской электрической сети 10 кВ, секционируемой реклоузерами для осуществления дистанционного контроля их срабатывания

  • Сравнительный анализ надежности электроснабжения по районам электрических сетей / А.В. Виноградов, А.В. Виноградова, И.Д. Скитёва, А.А. Панфилов // Инновации в сельском хозяйстве. - 2018. - № 3 (28).- С. 39-46.
  • Таврида Электрик. Вакуумный реклоузер PBA/TEL. Техническая информация. - 2014. [Электронный ресурс]. URL: https://www.tavrida.com/ter/support/ documents/5/. - Дата обращения: 17.12.2020.
  • Левин, П.Н. Секционирование распределительных сетей с помощью реклоузеров с целью повышения уровня надежности электрических сетей / П.Н. Левин, П.А. Добрынин, О.А. Середкин // Инженерные системы и сооружения: научный журнал. - 2020. - Т. 1. - № 1 (38). - С. 143-146.
  • Recloser based energy exposure assessment of a distribution network / R. Thomas, S. vanZyl, R.M. Naidoo, R.C. Bansal, N.T. Mbungu, M. Bipath // J. Energy South. Afr. - Nov. 2019. - Vol. 30. - Nо 4. - Cape Town. DOI: 10.17159/2413-3051/2019/v30i4a2486
  • Wright, L. Mitigation of undesired operation of recloser controls due to distribution line inrush / L. Wright and L. Ayers // IEEE Trans. Industry Applications. - 2017. - № 53 (1). - Р. 80-87.1.
  • Гудин, Д.И. Повышение надежности сельских распределительных сетей с применением реклоузеров / Д.И. Гудин, М.Д. Трушин // Уникальные исследования XXI века. - 2015. - № 12 (12). - С. 22-24.
  • Rashid Niaz Azari. Optimal Recloser Setting, Considering Reliability and Power Quality in Distribution Networks / Rashid Niaz Azari, Mohammad Amin Chitsazan, Iman Niazazari // American Journal of Electrical Power and Energy Systems. - 2017. - № 6 (1). - Р. 1-6.
  • Виноградов, А.В. Дистанционный контроль отключения выключателей в распределительных сетях / А.В. Виноградов, С.М. Астахов, Н.С. Сорокин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2008. - № 12. - С. 44-46.
  • ТДТН-10000/110-У1 - Тольяттинский трансформатор [Электронный ресурс]. - URL: https://silovoytransformator.ru/110kv/tdtn-10000-110-u1.html. - Дата обращения: 18.12.2020.
  • Макаров, Е.Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ / под ред. И.Т. Горюнова и А.А. Любимова. - М.: Папирус ПРО, 2003-2005.
Еще
Краткое сообщение