Диссертация (Совершенствование технологии поиска замыкания на землю воздушных линий 10 кВ в сети с изолированной нейтралью)

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшегообразования «Национальный исследовательский университет «МЭИ»На правах рукописиЛхамсурэн ЭнхсухСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОИСКАЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ 10кВ В СЕТИС ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮСпециальность: 05.14.02 – Электрические станции иэлектроэнергетические системы.диссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководителькандидат технических наук, доцентАрцишевский Я. Л.Москва - 20172СПИСОК СОКРАЩЕНИЙЭНИН – Энергетический институт имени Кржижановского Г. М.УБЖД – Открытое Акционерное Общество «Улан-Баторская железная дорога»ВЛ – Воздушная линияОЗЗ – Однофазное замыкание на землюОМП – Определение места повреждения– Режим однофазного замыкания на землюов- Режим двойного замыкания на землю через высокоомный резистор- Переходное сопротивлениеРЗА – Релейная защита и автоматикаРЗ – Релейная защитаЭЭС – Электроэнергетическая системаЦЭЭС – Центральная электроэнергетическая системаЗЭЭС – Западная электроэнергетическая системаВЭЭС - Восточная электроэнергетическая системаАУЭЭС – «Алтай-Улиастай» электроэнергетическая системаТП – Трансформаторная подстанцияРП – Распределительный пунктЛЭП – Линия электропередачиКЛ – Кабельная линияАВБ – Аварийно-восстановительная бригадаПАР – Параметр аварийного режимаТТНП- Трансформатор тока нулевой последовательностиТН – Трансформатор напряженияНП – Нулевая последовательностьАРМ – Автоматизированное рабочее местоФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» - Федеральное государственноебюджетное образовательное учреждение высшего образования«Национальный исследовательский университет «МЭИ»3ОГЛАВЛЕНИЕСПИСОК СОКРАЩЕНИЙ .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Глава 1. ОБЗОР, АНАЛИЗ И СРАВНЕНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХМЕТОДОВ И СРЕДСТВ РЗА, ВКЛЮЧАЯ ОМП ПРИ ОЗЗ В СЕТИ ВЛ 10 кВ,ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И АКТУАЛЬНОСТЬРАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИИ ТОПОГРАФИЧЕСКОГО ПОИСКА МЕСТА ОЗЗ1. 1Особенности электроэнергетических систем Монголии, анализэксплуатационных данных о работе сети ВЛ 10 кВ при ОЗЗ и актуальностьразработки новой технологии топографического поиска ОЗЗ с импульснымналоженным током . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151. 2Режимы нейтрали ВЛ 10 кВ и классификация РЗА энергосистем,включая ОМП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . 271. 3Классификация методов и средств ОМП при ОЗЗ в сети ВЛ 10 кВ итехнология ОМП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .351. 4Сигнализация при ОЗЗ в сети ВЛ 10 кВ1. 4. 1 Общая неселективная сигнализация при ОЗЗ в сети ВЛ 10 кВ . . . . . . . . .401. 4.

2 Селективная сигнализация при ОЗЗ в сети ВЛ 10 кВ идистанционные средства ОМП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421. 5.Топографические методы и средства ОМП при ОЗЗ в сети ВЛ 10 кВ1. 5. 1Стационарные указатели поврежденного участки и индикаторы . . . . . . 461. 5. 2Переносные токовые ненаправленные указатели . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . 481. 6Выбор направления исследований, постановка цели изадач диссертации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 511. 7Выводы по первой главе . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Глава 2. РАЗРАБОТКА НОВОГО СПОСОБА ТОПОГРАФИЧЕСКОГОПОИСКА МЕСТА ОЗЗ В СЕТИ ВЛ 10 кВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ42. 1Электрические величины, используемые для действия РЗА,включая ОМП . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572. 2Особенность и подтверждение работоспособности новогоспособа топографического поиска места ОЗЗ с помощью физическогомоделирования .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .592. 3Расчетно-экспериментальное определение значений основныхтехнических параметров технологии ОМП с импульсным наложенным токомпри периодическом замыкании неповрежденной фазы на контур заземленияподстанции через высокоомный резистор (при импульсном периодическомпереводе в режим2. 4) в сети ВЛ 10кВ . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72Характеристика оценки устойчивого обнаружения импульсовналоженного тока в точке контроля на трассе ВЛ 10 кВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .742. 5Сопоставительный анализ существующего и разработанногоспособов поиска ОМП по результатам расчета и моделирования . .

. . . . . . . . . . 1012. 6Выводы по второй главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .103Глава 3.РАЗРАБОТКА НАУЧНО-ОБОСНОВАННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХТРЕБОВАНИЙ И РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОЗДАНИЮ ПЕРСПЕКТИВНЫХУСТРОЙСТВ И ИХ ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИ ПОИСКЕ ОЗЗ3. 1 Разработка рекомендаций по созданию перспективных устройств иих цифровых технологии поиска ОЗЗ .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1053. 2 Разработка научно-обоснованных технических требованийперспективных устройства при поиске ОЗЗ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1153. 3 Особенности применения управляемой коммутации припериодическом замыканий неповрежденной фазы на контур заземленияТП 10 кВ через высокоомный резистор в сети ВЛ 10 кВ . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . .1233. 4 Выводы по третьей главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1295ЗАКЛЮЧЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134ПРИЛОЖЕНИЕ (А):Принципиальная схема параметры и распределение токов нулевойпоследовательности при ОЗЗ в точкесети ВЛ 10кВ РП «Айраг»Улан-Баторской железной дороги Монголии на основе расчетных данных иприведенных к значениям первичных токов ВЛ 10кВ . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . 144ПРИЛОЖЕНИЕ (Б):Экспериментальные результаты измерений токов на физическоймодели сети ВЛ 10кВ при переводе в режим(включен коммутатор)с опережающей фазой в «неизвестной» точкев пределах значенийпереходного сопротивления0 ÷ 5 кОм. . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154рПРИЛОЖЕНИЕ (В):Экспериментальные результаты измерений токов на физическоймодели сети ВЛ 10кВ при переводе в режимс отстающей фазой в «неизвестной» точкепереходного сопротивления(включен коммутатор)в пределах значений0 ÷ 5 кОм . .. . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 166ПРИЛОЖЕНИЕ (Г):Протокол для проверки блоков физической моделиэкспериментальных работ измерений на физической модели сетиВЛ 10кВ при переводе в режимои. . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1786ВВЕДЕНИЕАктуальность работы. В электроэнергетических системах России,Монголии и других странах на воздушных линиях (ВЛ) 10 кВ, работающих в сетис изолированной нейтралью, одним из наиболее частых видов поврежденийявляется однофазное замыкание на землю (ОЗЗ). Схемы, параметры этих сетейВЛ 10 кВ, природно – климатические условия и особенности возникающих ОЗЗвесьма разнообразны, так что использование для всех случаев какой-то однойединственной технологии определения места повреждения (ОМП) неэффективно.В условиях Монголии, в частности, для обеспечения работы сети её железныхдорог характерно наличие только одной или двух отходящих ВЛ 10 кВ длиной до60 км от каждой секциитрансформаторной подстанции10 кВ (ТП)(распределительного пункта-РП).

Такие особенности имеют сети ВЛ 10 кВ дляобеспечения электроэнергией трубопроводов в России и других странах.В сетях ВЛ 10 кВ Российской Федерации (РФ) успешно используетсяизвестная технология поиска места ОЗЗ по показаниям токовых топографическихпереносных указателей «Поиск», «Волна» и «Квант» фирм «ОРГРЭС» и«Радиус».

Однако для неё характерна недостаточная устойчивость действия приОЗЗ вблизи середины одиночной ВЛ 10 кВ и ближе к шинам ТП (РП) с двумя ВЛ10 кВ, так как в этих зонах не формируются устойчивые признаки места ОЗЗ.Устойчивым признаком, как известно, является большое значение (скачок)показания токового переносного указателя при движении персонала по трассе ВЛ10 кВ.В связи с этим актуален вопрос проведения исследований и разработкитехнологии топографического поиска места ОЗЗ на ВЛ 10 кВ с обеспечением еёдостаточной устойчивости при использовании показаний переносного токовогоненаправленногоуказателядействующегозначениятоканулевойпоследовательности.

При этом устойчивые признаки места ОЗЗ формируются порезультатамконтроляналоженноготока,наличиякоторыйилиотсутствиясоздаётсяссозданногопомощьюимпульсногопринудительного7периодического кратковременного замыкания одной из неповрежденных фаз ВЛ10 кВ на землю через высокоомный резистор и коммутатор.Степень разработанности. Как известно, в технике ОМП используютсядистанционныеитопографическиесредства.Дистанционныеоцениваютрастояние от подстанции 10 кВ до места повреждения, а топографическиепомогают работникам ремонтной бригады ориентироваться на трассе ВЛ 10 кВ впроцессе поиска места повреждения. В данной работе разрабатывается варианттопографических средств ОМП.

В теории и технике релейной защиты иавтоматики (РЗА) искусственное формирование электрических токов при ОЗЗ спомощьюрезистораизвестнос1930-хгодов,причёмвпроцессефункционирования предусматривалась манипуляция значения сопротивлениярезистора.Во второй половине прошлого века были разработаны два видатопографических переносных указателей для поиска ОЗЗ:-токовые;-направленные.Токовые указатели реагируют на токи промышленной частоты или навысшие гармонические составляющие в токах нулевой последовательности,растекающиеся от места ОЗЗ, они весьма эффективны и находят широкоеприменение в достаточно развитых сетях ВЛ 10 кВ со значительным количествомотходящих присоединений и, соответственно, - значительными значениями токовнулевой последовательности.

При этом направленные указатели не нашлиприменения из-за неудовлетворительного опыта эксплуатации.Привыборезначенийпараметровэлектрическихвеличинконтролировалась термоустойчивость резистора. Однократный ограниченный вовремени перевод исходного естественного ОЗЗ в режим двойного двухместногозамыкания на землю через высокоомный резистор для действия односторонногодистанционного средства ОМП ВЛ 10 кВ исследован Чекарьковым Д.

М.в ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» (в 1980-е годы).8В последствии, в начале 21-го века технология с однократным переводом врежим двойного замыкания на землю использована в ООО «ИЦ «Бреслер»(ООО «Релематика») для действия РЗА и стационарных токовых указателей,включённых на токи фаз.Вкладвразработкутеорииипрактикиизучениясоотношенийэлектрических величин в установившихся и переходных процессах при ОЗЗ всетях с различными способами заземления нейтрали и основанных на этихсоотношениях средств РЗА, включая ОМП, внесли российские инженеры иученые Белотелов А.