О компенсации гармонических составляющих в токе замыкания на землю в сетях с компенсированной нейтралью

Г. С. Кулешова; Е. Н. Рыжкова; Д. В. Михеев

doi:10.34831/EP.2022.15.73.003

О компенсации гармонических составляющих в токе замыкания на землю в сетях с компенсированной нейтралью

Г. С. Кулешова, Е. Н. Рыжкова, Д. В. Михеев

Аннотация

Применение дугогасящего реактора (ДГР) не является полноценным способом обеспечения надежности и безопасности электрической сети с изолированной нейтралью в случае возникновения тока однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) при наличии источников высших гармоник (ВГ). Поэтому для компенсации тока замыкания применяются либо специальные устройства, которые, однако, не позволяют осуществлять одновременную компенсацию емкостных токов и ВГ, либо пассивные фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ), обладающие неудовлетворительными технико-экономическими характеристиками. Для улучшения массогабаритных показателей компенсирующей системы "ДГР - ФКУ" в качестве ФКУ предложено использовать гибридный индуктивно-емкостный элемент - каткон (катушка-конденсатор), сочетающий в единой технической структуре функции конденсатора и реактора. Предложена функциональная схема ФКУ на базе каткона, продемонстрированы его преимущества перед стандартными пассивными ФКУ, рассмотрены основные схемы реализации компенсирующей системы "ДГР - ФКУ на основе каткона". Проведено компьютерное моделирование переходных процессов при возникновении ОЗЗ. Полученные результаты моделирования подтверждают работоспособность и эффективность работы компенсирующей системы "ДГР - ФКУ на основе каткона" и адекватность разработанной модели системы.

Ключевые слова

электрические сети с компенсированной нейтралью; однофазное замыкание на землю; ток замыкания на землю; компенсация высших гармоник; дугогасящий реактор; компенсирующее устройство; гибридный индуктивно-емкостный элемент; катушка-конденсатор (каткон)

Полный текст:

PDF

Литература

Компенсация емкостных токов замыкания на землю // URL: https://electricps.ru/ozz-dgr.

Ширковец, А. И. Проблематика замыканий на землю и режима заземления нейтрали в сетях среднего напряжения стран Европы / А. И. Ширковец // Релейная защита и автоматизация. - 2012. - № 3. С. 30 - 39.

Сарин, Л. И. Анализ результатов мониторинга процессов при однофазных замыканиях на землю в сети 6 кВ с дугогасящими реакторами и резисторами в нейтрали / Л. И. Сарин // Энергоэксперт. - 2008. - № 1. - С. 56 - 64.

Кузьмин, А. А. Исследование и разработка устройства предотвращения дуговых перенапряжений при несинусоидальности тока замыкания на землю / А. А. Кузьмин: дисс. ... канд. техн. наук: 05.14.12. - Новосибирск, 2015. - 164 с.

Вильгейм, Р. Заземление нейтрали в высоковольтных системах // Р. Вильгейм, М. Уотерс. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1959. - 403 с.

Булычев, А. В. Компенсация тока ОЗЗ в распределительных сетях 6 - 10 кВ / А. В. Булычев, Ю. А. Дементий, В. Н. Козлов // Новости Электротехники. - 2018. - № 1 (109). - С. 28 - 30.

Технический отчет по работе системы компенсации емкостных токов 2-й секции шин 10 кВ ПС 110/35/10 кВ "Никифоровская" (филиал ПАО "МРСК Центра" - "Тамбовэнерго") // ООО ВП "НТБЭ". - 2017. - 12 с.

Swedish Neutral. Система GFN. Защита от замыканий на землю // URL: https://xn--80aahadjuil7ahuegve1ixe.xn--p1ai/products/smartsolution/gfn.

Рыжкова, Е. Н. Перспективы применения катушки-конденсатора (каткона) для активно-индуктивного заземления нейтрали / Е. Н. Рыжкова, Д. В. Михеев // Промышленная энергетика. - 2020. - № 10. - С. 18 - 27.

Бутырин, П. А. Алгоритм определения параметров каткона - элемента оптимизации режимов электрических сетей / П. А. Бутырин, Г. Г. Гусев, Д. В. Михеев, Ф. Н. Шакирзянов // Известия РАН. Энергетика. - 2015. - № 2. - С. 69 - 75.

Reeves, R. Inductor-capacitor hybrid / R. Reeves // Proceedings of the Institution of Electrical Engineers. - 1975. - Vol. 122. - № 11. - pp. 1323-1326.

Kemp, R. J. Self-resonance in foil inductors / R. J. Kemp, P. N. Murgatroyd, N. J. Walker // Electronics Letters. - 1975. - Vol. 11. - № 15. - pp. 337-338.

Бутырин, П. А. Разработка математической модели и анализ особенностей режимов индуктивно-емкостного преобразователя на основе каткона / П. А. Бутырин, Г. Г. Гусев, Д. В. Михеев, В. В. Сиренко, Ф. Н. Шакирзянов // Вестник МЭИ. - 2018. - № 4. - С. 81 - 88.

Патент 176454 РФ, МПК H02J 3/01 (2006.01). Фильтрокомпенсирующее устройство // Бутырин П. А., Гусев Г. Г., Михеев Д. В., Шакирзянов Ф. Н., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО НИУ "МЭИ". № 2017119164; заявл. 01.06.2017, опубл. 19.01.2018. Бюл. № 2.

Кулешова, Г. С. Экспериментальное исследование и компьютерное моделирование фильтрокомпенсирующего устройства на основе гибридного индуктивно-емкостного элемента / Г. С. Кулешова, Д. В. Михеев // Промышленная энергетика. - 2020. - № 12. - С. 9 - 16.

Патент 2714925 Российская Федерация, МПК H02J 3/01 (2006.01). Фильтрокомпенсирующее устройство // Бутырин П. А., Гусев Г. Г., Карпунина М. В., Кваснюк А. А., Михеев Д. В., Шакирзянов Ф. Н., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО НИУ "МЭИ". № 2019128529; заявл. 11.09.2019, опубл. 21.02.2020. Бюл. № 6.

Кулешова, Г. С. Моделирование режимов работы ФКУ на основе гибридного индуктивно-емкостного элемента при изменении параметров электрической сети / Г. С. Кулешова, Д. В. Михеев // Фёдоровские чтения - 2021: LI Международная научно-практическая конференция с элементами научной школы. - 2021. - С. 198 - 204.

Демирчян, К. С. Синтез схем замещения катушки индуктивности с самокомпенсацией реактивной мощности / К. С. Демирчян, Г. Г. Гусев // Известия АН СССР. Сер. Энергетика и транспорт. - 1987. - № 2. - С. 3 - 10.

Захаров, И. В. Развитие теории, разработка методов и средств повышения эффективности индукторов с самокомпенсацией реактивной мощности / И. В. Захаров: автореферат дисс. ... докт. техн. наук: 05.09.10. Алматы, 2007. 41 с.

Михеев, Д. В. Математическое и физическое моделирование электротехнических комплексов на основе каткона (катушки-конденсатора) / Д. В. Михеев: дисс.. канд. техн. наук: 05.09.03. Москва, 2019. 217 с.

Бутырин, П. А. Математическая модель фильтрокомпенсирующего устройства на основе катушки-конденсатора / П. А. Бутырин, Г. Г. Гусев, В. В. Кужман // Известия РАН. Энергетика. - 2014. - № 2. - С. 130 - 135.

Патент 2690689 Российская Федерация, МПК H02J 3/01 (2006.01). Фильтрокомпенсирующее устройство // Бутырин П. А., Гусев Г. Г., Кваснюк А. А., Михеев Д. В., Шакирзянов Ф. Н., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ". № 2018141885; заявл. 28.11.2018, опубл. 05.06.2019. Бюл. № 16.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2022.15.73.003