Дослідження варіації параметрів контуру нульової послідовності за однофазних замикань повітряних ліній електропередачі електричних мереж середніх напруг

Abstract

UA: У статті наведено аналітичні дослідження найпоширенішого виду пошкоджень у повітряних лініях електропередачі розподільних мереж середньої напруги з ізольованою або резистивнозаземленою нейтраллю – однофазного замикання на землю. Під час проведення дослідження встановлено обґрунтовані діапазони варіації основних параметрів контуру нульової послідовності на основі нормативних документів і експлуатаційних даних: сумарна ємність фаз відносно землі: 0,01 ≤ CΣ ≤ 9,2 мкФ; тангенс кута діелектричних втрат (коефіцієнт демпфування): 0,02 ≤ tgδ ≤ 3,5; перехідний опір у місці замикання: 1 ≤ Rп ≤ 7 кОм; коефіцієнт Kd (режим заземлення нейтралі) і безрозмірний комплексний показник λ (для резистивного заземлення). Варіація параметрів контуру нульової послідовності суттєво впливає на чутливість і селективність захистів, особливо в умовах високого перехідного опору та сезонних змін стану ізоляції. Доведено, що перехід до резистивно-заземленої нейтралі з правильно вибраним коефіцієнта, який враховує вибір величини опору заземлювального резистора відносно ємнісного опору мережі, дає змогу стабілізувати сигнали нульової послідовності та підвищити селективність захисту порівняно з ізольованою нейтраллю.

EN: The article presents analytical studies of the most common type of damage in overhead power lines of medium voltage distribution networks with an isolated or resistively grounded neutral - single-phase ground fault. The operating signals of current protection against ground faults are formed on the basis of zero-sequence currents and voltages, therefore their sensitivity, selectivity and reliability directly depend on the real parameters of the zero-sequence circuit: the total capacitance of the phases relative to the ground, active conductivity (tgδ coefficient), the neutral grounding mode and the transition resistance at the fault location. During the study, reasonable ranges of variation of the key parameters of the zero-sequence circuit were established based on regulatory documents and operational data: total capacitance of the phases relative to the ground: 0,01 ≤ CΣ ≤ 9,2 μF; tangent of the dielectric loss angle (damping coefficient): 0,02 ≤ tgδ ≤ 3,5; transition resistance at the fault location: 1 ≤ Rп ≤ 7 kΩ; Kd coefficient (neutral grounding mode) and dimensionless complex exponent λ (for resistive grounding). A mathematical analysis of the influence of these parameters on the ground fault current, zero sequence voltage and voltage of intact phases has been performed. It has been shown that with an increase in the transition resistance, the magnitudes of the operating protection signals (proportional to the incompleteness coefficient of the ground fault) significantly decrease. It has been established that the variation of the zero sequence circuit parameters significantly affects the sensitivity and selectivity of protections, especially in conditions of high transition resistance and seasonal changes in the state of insulation. It has been proven that the transition to a resistively grounded neutral with the correct choice of the coefficient, which takes into account the choice of the resistance value of the grounding resistor in relation to the capacitive resistance of the network, allows stabilizing zerosequence signals and increasing the selectivity of protection compared to an isolated neutral.