Principles of implementing adaptive earth fault current protection in 6–10 kV uncompensated cable networks

Abstract

Авторское резюмеСостояние вопроса: В кабельных сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью и с заземлением нейтрали через высокоомный резистор для защиты от однофазных замыканий на землю наиболее широкое применение получили максимальные токовые защиты нулевой последовательности. Недостатками указанных защит являются низкая селективность и устойчивость их функционирования, обусловленная влиянием переходных процессов при дуговых замыканиях на землю, а также не всегда достаточная чувствительность к замыканиям через переходное сопротивление. В связи с этим актуальна разработка новых принципов выполнения токовых защит от замыканий на землю в кабельных сетях 6-10 кВ. Материалы и методы: При разработке принципов выполнения и алгоритмов адаптивной токовой защиты от замыканий на землю использованы результаты, полученные на основе исследований переходных процессов при замыканиях на землю на основе аналитической модели для двухчастотной схемы замещения кабельной сети 6-10 кВ, а также полные имитационные модели в системе Matlab, учитывающие основные особенности конфигурации и распределенный характер параметров кабельных линий сетей 6-10 кВ, работающих с изолированной нейтралью или с заземлением нейтрали через высокоомный резистор. Результаты: Предложен принцип выполнения адаптивной токовой защиты от замыканий на землю в кабельных сетях 6-10 кВ, работающих с изолированной нейтралью или с заземлением нейтрали через высокоомный резистор, основанный на использовании соотношений составляющих основной частоты и высших гармонических составляющих в диапазоне частот до 1,5-2 кГц тока нулевой последовательности и производной напряжения нулевой последовательности. Выводы: Предложенный принцип выполнения токовой защиты от замыканий на землю в некомпенсированных кабельных сетях 6-10 кВ позволяет значительно расширить область ее возможного применения и обеспечить адаптивность алгоритма ее функционирования к влиянию основных переменных факторов -переходных процессов при дуговых замыканиях и переходного сопротивления в месте повреждения. Достоверность полученных результатов подтверждают результаты исследований эффективности функционирования адаптивной токовой защиты от замыканий на землю, проведенных на математических моделях в системе Matlab, имитирующих переходные и установившиеся режимы при устойчивых и дуговых замыканиях на землю в кабельных сетях 6-10 кВ с различными режимами заземления нейтрали и алгоритм функционирования предложенной адаптивной токовой защиты от данного вида повреждений.Ключевые слова: некомпенсированные кабельные сети 6-10 кВ, однофазные замыкания на землю, токовые защиты от замыканий на землю, адаптивная токовая защита.