Разработка способа и алгоритма защиты сельских электрических сетей 0,4 кВ от коротких замыканий с использованием устройства секционирования

Разработка способа и алгоритма защиты сельских электрических сетей 0,4 кВ от коротких замыканий с использованием устройства секционирования

Актуальность. Сельские электрические сети 0,4 кВ характеризуются низкой защищённостью от токов аварийных режимов, особенно удалённого однофазного короткого замыкания, имеющих значения, сопоставимые с токами нагрузки. Защитные аппараты в начале линии электропередачи не срабатывают на эти токи. Повышение защищённости линии электропередачи от указанных режимов можно обеспечить за счёт использования устройств сетевого секционирования, устанавливаемых в рассечку линии. В том числе это устройства для секционирования линий с отпайками – мультиконтактные коммутационные системы. Значения токов и напряжений в точке установки секционирующих устройств отличаются от токов и напряжений в начале линии в разных режимах. Также имеют особенности и значения токов и напряжений при аварийных режимах в отпайки и продолжении магистрали линии. Это позволяет создавать новые, более достоверные способы и алгоритмы защиты электрической сети 0,4 кВ от аварийных режимов, выявления участков, на которых они произошли.

Цель. Разработка способа защиты сельских электрических сетей 0,4 кВ от коротких замыканий с использованием устройства секционирования и алгоритма его реализации.

Методы исследования. В ходе разработки способа защиты сельских электрических сетей 0,4 кВ от коротких замыканий и алгоритма его реализации использовались результаты компьютерного моделирования аварийных режимов работы сельской электрической сети 0,4 кВ. Полученные при моделировании зависимости легли в основу разработки способа. Способ позволяет выявлять вид короткого замыкания и участок линии, на котором оно произошло. При разработке алгоритма защиты сельских электрических сетей 0,4 кВ от коротких замыканий использовались положения ГОСТ 19.701-90 «Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Обозначения условные и правила выполнения».

Результаты. Разработан способ защиты линии электропередачи 0,4 кВ с отпайками от коротких замыканий, выявления вида короткого замыкания и участка линии, на котором оно произошло. Разработан алгоритм реализации указанного способа.

Заключение. Полученные результаты будут использоваться при разработке технических средств секционирования сельских электрических сетей 0,4 кВ и обосновании уставок их срабатывания.

1. Лансберг А.А., Виноградов А.В., Виноградова А.В. Структура парка силовых трансформаторов с высшим напряжением 6-10 кв на примере электросетевой организации филиала ПАО «Россети Центр»-«Орелэнерго», обслуживающей сельские электрические сети // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23, №5. С. 34-45. DOI 10.30724/1998-9903-2021-23-5-34-45. EDN: TEJQYG.

2. Виноградов А.В., Лансберг А.А., Сорокин Н.С. Характеристика электросетевых компаний по количеству и протяженности линий электропередачи, мощности подстанций // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2022. Т. 69. № 2 (47). С. 31-41. DOI 10.22314/2658-4859-2022-69-2-31-41. EDN: AJQSZN.

3. Виноградов А.В., Лансберг А.А., Виноградова А.В. Анализ конфигурации электрических сетей 0,4 кВ Орловской области // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2023. Т. 70, № 4(53). С. 22-29. DOI 10.22314/2658-4859-2023-70-4-22-29. EDN: LHIRSK.

4. Виноградова А.В. Причины отключений в сельских электрических сетях и их структурирование // Агротехника и энергообеспечение. 2024. № 4(45). С. 12-19. EDN: FYMIMZ.

5. Łukasz GRĄKOWSKI, Andrzej Ł. CHOJNACKI, Katarzyna GĘBCZYK, Kornelia BANASIK. Statistical Analysis and Modeling of the Reliability of Overhead Low Voltage Lines. PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, R. 95 NR 12/2019. pp. 261-264. doi:10.15199/48.2019.12.59

6. Ершов А.М., Валеев Р.Г. Методы и средства защиты воздушных линий напряжением 380 В от однофазных коротких замыканий // Электробезопасность. 2016. № 4. С. 33-46. EDN: YOQRNM.

7. Ершов А.М., Валеев Г.С., Валеев Р.Г. Режимы работы электрической сети напряжением 380 В с воздушными линиями // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2016. № 7-8. С. 55-63. EDN: XHXWNL.

8. Ershov A.M., Valeev G.S., Valeev R.G. Protection of overhead lines with voltage of 380 v from the single-phase short circuits // 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2016. Proceedings, Chelyabinsk, 2016. P. 7911457. DOI 10.1109/ICIEAM.2016.7911457. EDN: XNFJLQ.

9. Капустинский А.Ю., Константинова С.В. Повышение чувствительности защит в электрических сетях до 1 кВ путем применения микропроцессорных и полупроводниковых расцепителей // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2021. Т. 64, № 5. С. 393-407. DOI 10.21122/1029-7448-2021-64-5-393-407. EDN: AIJJAW.

10. Ершов А.М., Сидоров А.И., Валеев Р.Г. Защита воздушных линий напряжением 380 В от однофазных коротких замыканий с помощью секционирующих предохранителей // Промышленная энергетика. 2016. № 11. С. 17-22. EDN: XELAQZ.

11. Валеев Р.Г., Тропин С.А., Ерунова А.В., Ермолаева Н.А. Методика расстановки секционирующих плавких предохранителей в сетях до 1000 В // Электробезопасность. 2014. № 4. С. 3-16. EDN: UZNAVF.

12. Валеев Р.Г. Концепция построения защиты электрических сетей напряжением 380 В от однофазных коротких замыканий // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2013. Т. 13, № 1. С. 30-34. EDN: QBUGVZ.

13. Валеев Р.Г. Повышение уровня электробезопасности путем секционирования воздушных линий 0,4 кВ // Электробезопасность. 2014. № 2. С. 34-36. EDN: UZNART.

14. Псарев А.И., Виноградова А.В. Пункт секционирования с функцией АВР для электрических сетей 0,4 кВ: схемы и варианты установки // Агротехника и энергообеспечение. 2024. № 3(44). С. 33-42. EDN: LHCUAC.

15. Псарев А.И., Виноградова А.В. Технико-экономическое обоснование применения секционирующих пунктов в сельских электрических сетях 0,4 кВ // Агротехника и энергообеспечение. 2024. № 3(44). С. 65-74. EDN: QJADJW.

16. Лансберг А.А., Виноградов А.В., Панфилов А.А. Оценка достоверности математической модели сельской электрической сети 0,4 кВ в Matlab Simulink на примере исследования установившегося режима однофазного короткого замыкания // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2023. Т. 25, № 6. С. 14-28. DOI 10.30724/1998-9903-2023-25-6-14-28. EDN: WCTFZT.

17. Лансберг А.А., Букреев А.В. Компьютерное моделирование режимов несимметричных коротких замыканий в сельской электрической сети 0,4 кВ // Вестник НГИЭИ. 2025. № 1(164). С. 45-57. DOI 10.24412/2227-9407-2025-1-45-57. EDN: NENRPD.

18. Валеев Р.Г., Млоток А.В., Ершов А.М., Сидоров А.И. Моделирование электрической сети напряжением 380 В с воздушными линиями в программной среде MATLAB-Simulink // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2013. № 9-10. С. 116-128. EDN: RUHUEV.

19. Ершов А.М., Валеев Р.Г., Сидоров А.И., Млоток А.В. Разработка физической модели электрической сети напряжением 380 В // Электробезопасность. 2014. № 1. С. 3-18. EDN: UZNANN.

20. Млоток А.В., Ершов А.М., Валеев Р.Г, Сидоров А.И. Опытная электрическая сеть напряжением 380 В // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2014. № 2(19). С. 96-107. EDN: SNZESB.