Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДУГОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6-35 КВ

Авторы:
Город:
Златоуст
ВУЗ:
Дата:
03 февраля 2016г.

Однофазные замыкания на землю (ОЗЗ) в электрических сетях 6-35кВ, являющиеся основной причиной нарушений электроснабжения потребителей, с точки зрения защиты можно разделить на несколько основных категорий:

–   кратковременные пробои;

–   дуговые ОЗЗ;

–   бездуговые ОЗЗ;

–   ОЗЗ через большие переходные сопротивления;

–   обрывы воздушных ЛЭП, не сопровождающиеся длительными ОЗЗ.

   Дуговые замыкания на землю наблюдаются при пробоях и перекрытиях фазной изоляции и могут приводить к аварийным перерывам в электроснабжении современных потребителей [2, 3]. Дуговые замыкания сопровождаются высокочастотными перенапряжениями. Аварийные переходные процессы в электрических сетях вследствие дуговых замыканий являются трудно формализуемыми и определяются большим числом факторов, причем эти факторы имеют как переменный во времени, так и вероятностный характер. Эти процессы являются следствием возникновения повреждений оборудования и последующего их отключения, перекрытия и пробоя изоляции,

Дуговые замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ – это, как правило, быстропротекающий и не периодически повторяющийся процесс, исследование которого представляет сложность в реальных электрических сетях. Поэтому с целью исследования  дуговых замыканий предлагается их моделирование с последующим анализом полученных результатов.

Исследование процессов, происходящих в электрических сетях, предполагает определение пределов изменения основных параметров элементов электрической сети, а также изменение характера зависимостей этих параметров. Для анализа процессов, происходящих в электрических сетях 6-35 кВ в режиме дугового замыкания на землю с разными режимами заземления нейтрали источника питания, была составлена обобщенная эквивалентная схема замещения трехфазной сети и на ее основе построена модель электрической сети в режиме Matlab с пакетом расширения SIMULINK.

Горение дуги в данной модели было реализовано созданием блока управления горением дуги, при этом использовались как блоки основной библиотеки Simulink, так и блоки SimPowerSystems (Рисунок 1, 2).


Рис.1. Модель электрической сети с изолированной нейтралью

 

Согласно [1], дуга может погаснуть при любом переходе через нуль свободной составляющей тока замыкания, следовательно, для возникновения максимальных перенапряжений не требуется повторных зажиганий дуги. В сети с изолированной нейтралью (Рисунок 3) величины перенапряжений максимальны за счет высокой скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе и достигают 2,13Uном.


Рис.2. Модель электрической сети с резистивно заземленной нейтралью


Рис.3. Линейные напряжения при ОЗЗ в сети с изолированной нейтралью

 

В сети с резистивной нейтралью (Рисунок 4) наблюдается самый низкий уровень перенапряжения (1,18Uном), отсутствуют высокочастотные пульсации. При дуговом ОЗЗ резистор обеспечивает стекание избыточного заряда с фаз сети для того, чтобы к моменту следующего пробоя напряжение на нейтрали снизилось до нуля. Тем самым резистор ограничивает перенапряжения при первом пробое. При металлическом ОЗЗ резистор увеличивает селективность работы простых токовых защит путем увеличения тока поврежденного присоединения и создания активной составляющей тока.

Отсутствие высокочастотных пульсаций исключает возможность феррорезонансных явлений.

 


Рис.4. Линейные напряжения при ОЗЗ в сети с резистивной нейтралью

 

Напряжение дуги в сети с изолированной нейтралью (Рисунок 5) становится постоянным пульсирующим с наложением среднечастотных колебаний, которые постепенно угасают, через 50 мс амплитуда колебаний входит в 5% коридор. Процессы подобного характера являются основной причиной выхода из строя трансформаторов напряжения.


Рис.5. Напряжение дуги в сети с изолированной нейтралью

 

Пульсации в сетях с резистивным режимом заземления нейтрали имеют меньшую частоту и время затухания. Так, результаты моделирования сети с резистивной нейтралью (Рисунок 6) показали, что частота пульсаций составляет порядка 400 Гц и входит в 5% коридор за 20 мс.

 



Рис.6. Напряжение дуги в сети с резистивно заземленной нейтралью

 

Результаты математического моделирования, выполненные в программе Matlab, показали, что применение резистивного способа заземления нейтрали с низкоомным резистором способно уменьшить уровень перенапряжений с 1,7Uном до 1,18Uном при одновременном отсутствии высокочастотных пульсаций при прочих равных условиях работы сети.

 

Список литературы

1.      Беляков, Н.Н. Исследование перенапряжений при дуговых замыканиях на землю в сетях 6 и 10 кВ / Н.Н. Беляков // Электрические станции. – 1957. – № 5. – С. 31-36.

2.      Трофимова, С.Н. Анализ повреждаемости электрооборудования в городских электрических сетях 6–35 кВ /С.Н. Трофимова // Электробезопасность. – 2007. – № 4. – С. 33–41.

3.      Трофимова, С.Н. Анализ повреждаемости электрооборудования в сельских электрических сетях / С.Н. Трофимова // Электробезопасность. – 2007. – № 2–3. – С. 33–43.