Однофазное короткое замыкание (ОКЗ) на землю в сети с изолированной нейтралью возникает вследствие электрического соединения токоведущих частей элементов электрической сети (например, воздушной линии) с заземленными частями. Вследствие ОКЗ на землю возникает ток емкостного характера, замыкающийся на землю через емкости неповрежденных фаз электрической сети. Его значение невелико, в сравнении с токами коротких замыканий в сетях с заземленной нейтралью и электрическая сеть при таком повреждении не отключается [1]. Протекание этого тока вызывает преждевременный износ изоляции элементов электрической сети, что неминуемо влечет за собой финансовые и материальные убытки для организации, эксплуатирующей электрическую сеть [4]. Процессы, происходящие при возникновении ОКЗ на землю в сети с изолированной нейтралью, можно понять, изучив векторные диаграммы сети с изолированной нейтралью в нормальном и аварийном режимах работы (рисунок 1).

Рис. 1. Векторные диаграммы сети с изолированной нейтралью в нормальном режиме (слева) и аварийном режиме (справа)

Поэтому, при возникновении ОКЗ на землю в сети с изолированной нейтралью его необходимо найти и ликвидировать [2].

Наиболее распространенной методологией поиска ОКЗ на землю выступает следующий алгоритм: производится поочередное отключение присоединений (например, воздушных линий), запитанных от секции шин подстанции, где трансформатор напряжения показывает наличие повреждения, а также присоединения участков электрической сети, которая электрически связана с этой секцией шин. В случае, если после отключения линии сигнал «земля» пропал, то выступает свидетельством о том, что замыкание на «землю» было на данном присоединении. Присоединение можно ввести в работу только после выяснения причины возникновения однофазного замыкания.

Данная методология поиска ОКЗ на землю в сети с изолированной нейтралью обладает достаточной простотой, но при этом, трудоемка и к тому же, затратная по времени.

В связи с этим предлагается разработка средств цифрового обеспечения поиска мест ОКЗ на землю в сети с изолированной нейтралью.

В работе [3] предлагается концепция комплекса цифрового обеспечения поиска ОКЗ на землю в сети с изолированной нейтралью. Комплекс базируется на компьютерной модели электрической сети с изолированной нейтралью, с помощью которой можно определить сопротивление нулевой последовательности, а по этому параметру можно определить расстояние до места ОКЗ на землю (рисунок 2).

Рис. 2. Упрощенная функциональная схема комплекса

Комплекс должен иметь в своем составе блок приема, который подключается к выводам пониженного напряжения трансформатора напряжения, который сигнализирует о присутствии ОКЗ на землю в сети с изолированной нейтралью. Результаты замеров поступают в программное обеспечение, основой которого выступает компьютерная модель электрической сети с изолированной нейтралью, при помощи которой, используя значение сопротивления нулевой последовательности, определяется расстояние до места возникновения ОКЗ на землю в сети с изолированной нейтралью. Значение расстояния до места возникновения ОКЗ на землю в сети с изолированной нейтралью передается на интерфейс комплекса, затем принимается решение по отключению того или иного присоединения для ликвидации последствий ОКЗ на землю в сети с изолированной нейтралью. На рисунке 3 показан алгоритм работы с комплексом.

Рис. 3. Алгоритм работы с комплексом

Таким образом, данный инструмент позволит быстро и точно определить место ОКЗ, тем самым его применение позволит сэкономить трудовые, финансовые и материальные ресурсы для организации, занятой эксплуатацией сетей с изолированной нейтралью.

Литература:

1. Кустов, А. Н. Анализ переходных режимов при однофазных коротких замыканиях в электрических сетях с изолированной и компенсированной нейтралью / А. Н. Кустов, Е. П. Зацепин, В. И. Зацепина // Вести высших учебных заведений Черноземья. — 2020. — № 3–4(61–62). — С. 23–29.
2. Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования: учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по специальностям «Электр. станции», «Электроэнергет. системы и сети», «Электроснабжение», «Релейн. защита и автоматизация электроэнергет. систем» направления подгот. дипломир. специалистов «Электроэнергетика» / [И. П. Крючков и др.]; под ред. И. П. Крючкова и В. А. Старшинова. — 2-е изд., стер.. — Москва: Academia, 2006.
3. Кротков Е. А. Математическое имитационное моделирование однофазного замыкания на землю воздушной линии 35 кВ с изолированной / Е. А. Кротков, Е. Д. Цветков. — текст: непосредственный // молодой ученый. — 2022 — № 37 (432). — С. 1–6. URL: https://moluch.ru/archive/432/94895/
4. Причины возникновения коротких и однофазных замыканий на землю в сетях горных предприятий / М. Л. Медведева, С. В. Кузьмин, И. С. Кузьмин, В. Д. Шманев // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2017. — № 5. — С. 65–73.