CC BY
53
УДК 621.31
B.B. Барское, V. V. Barskox■ e-mail: [email protected] A.H. Кириченко, A.N. Kiiichenko, e-mail: [email protected] A.B. Щекочихии, A.V, Schekochikhin, e-mail: [email protected] Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия Omsk State Technical University, Omsk, Russia
НАПРЯЖЕНИЯ HE СИММЕТРИИ В КАБЕЛЬНЫХ СЕТЯХ бкВ
ASYMMETRY TENSION IN CABLE NETWORKS 6kB
В статье приведены некоторые результаты замеров напряжении веснмметрнв н напряжений смещения нейтрали в сета бкВ действующего промышленного предприятия.
This article discusses some of the results of measurements of voltage imbalance and voltage б feV network neutral bias of industrial enterpri.se.
Ключевые слова: напряжение несимметрии, напряжение смещения нейтрали, степень несимметрии, степень расстройки компенсация
Keywords: voltage asymmetry, neutral bias voltage, the degree of asymmetry, the degree of detuning
Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), электрические сети России напряжением 3-3 5кВ, относятся к сетям с малыми токами однофазного замыкания на «землю» (ОЗЗ). Режимы работы нейтрали, обеспечивающие малые токи ОЗЗ, в отечественных сетях используются около 60 лет [1]. Это режимы изолированной и компенсированной нейтрали. Предусмотрен также режим с заземлением нейтрали через резистор, который пока применяется редко.
Перечисленные способы организации рабочего заземления, имеют свои преимущества и недостатки. Они известны, основные из них изложены, например, в [1] Одним из недостатков нейтрали, заземленной через дугогасящий реактор, является невозможность полной компенсации емкостного тока ОЗЗ (даже при плавном регулировании индуктивности реактора). Из-за несимметрии собственных емкостей фаз воздушных ЛЭП, особенно двухцеп-ных. несимметрия напряжения может достигать 5-7%. При этом априорно считается, что кабельные сети 6-1 ОкВ «свободны» от этого недостатка. Последнее представляется естественным из-за симметричной конструкции трехжилъных кабелей, которые образуют сеть и из-за симметричной нагрузки. Часто для решения подобных задач используются различные модели идентификации параметров электротехнических устройств и алгоритмы параметрического синтеза этих моделей, изложенные, например, в [3]. Проверить так ли на самом деле обстоит дело в реальных кабельных сетях, во зможно только экспериментально По этой причине натурные замеры всегда представляют большой интерес.
Надо иметь в виду, что вопрос симметрии касается не только компенсации емкостного тока за^плкання на «землю», снижения скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе после гашения заземляющей дуги, снижения перенапряжений при ее повторных зажиганиях и т.д. Этот вопрос представляет интерес и с точки зрения работоспособности релейных защит от ОЗЗ различных типов.
181
В настоящее время продолжает действовать ТИ 34-70-070-87 «Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях б-З 5 кВ» {РД 34.20.179). Согласно инструкции, в сетях с компенсацией емкостного тока, степень несимметрии фазных напряжений не должна превышать 0,75% фазного напряжения. Степень несимметрии является характеристикой сети с изолированной нейтралью (ДПР отключен) Поясним. При работе сети с изолированной нейтралью и отсутствии замыкания на землю на нейтрали сети появляется напряжение несимметрии, вызванное несимметрией емкостей фаз относительно «земли», которое определяется по формуле:
Икс =
Ш'л + + аСс) СА+См+Сс
где йл — вектор напряжения фазы А, В; Сл, СБ, Сс — емкости фаз относительно земли, мкФ, а - фазный множитель.
Степенью несимметрии является отношение напряжения несимметрии к фазному напряжению в процентах:
Ъс =
О» ил
Емкости фаз относительно земли приведены в РД 34.20.179 для всех типовых опор воздушных ЛЭП. Там же приведена методика их определения, а в [2] приведены допущения, при которых она может применяться. К кабельным сетям она не применима.
Обратимся к результатам экспериментальных измерений. Измерения проводились на 4-х секциях шин двух: подстанций одного из предприятий нефтехимической отрасли города Омска. На одной подстанции установлены реакторы типа ЗРОМ-175/6, включенные через нейтрал еобразующие трансформаторы ТМА-320/6, на другой - типа ЗРОМ-350/6, включенные через трансформаторы ТМ-4М/6. Все присоединения распредустройств кабельные.
Измерения напряжения на нейтрали сети (напряжение несимметрии - режим изолированной нейтрали сети (ДГР отключен), напряжение смещения нейтрали - нейтраль заземлена через реактор) производились посредством кратковременного касания нейтрали трансформатора дугогасящего реактора концом изолирующей штанги, соединенной с емкостным делителем напряжения.
Для получения достоверной информации о величине и гармоническом составе напряжения нейтрали сети выполнялось осциллографирование сигнала напряжения Дело в том, что при измерении напряжения нейтрали приборами электромагнитного типа, измеряющих действующие значения величин, возможно получение недостоверных результатов, поскольку сигнал может быть значительно искажен высшими гармоникадш.
Осциллографирование сигнала напряжения производилось с помощью цифрового осциллографа типа ОЬ750.
Действующие значения первой гармоники напряжения на нейтрали при отключенном ДГР на секциях шин подстанций составили 3,98 В; 50,29 В; 2,93 В и 8,30 В Для данных значений напряжений несимметрии, степень несимметрии напряжений равна соответственно 0,11%; 1,45%; 0,085% и 0,24%. Как видно, одно из значений степени несимметрии напряжения (1.45%), практически в 2 раза превышает допустимое (0,75%), регламентируемое РД 34.20.179.
Более подробно остановимся на измерениях, произведенных на этой секции шин. В табл. 1. приведены действующие значения напряжений несимметрии и напряжений смещения нейтрали при различных регулировках ДГР.
Результаты замеров напряжений несимметрнн (ДГР отключен) н напряжений смещения нейтрали исследуемой секции шин
Таблица 1
№ п/п Положение ДГР Действующее значение основной гармоники, В Девствующее значение 3-ей гармоники, В
1 ДГР отключен 50.29 15,88
2 1-е положение ДГР 25,03 16,97
3 2-е положение ДГР 21,31 16,91
4 3-е положение ДГР 18.36 17,40
5 4-е положение ДГР 16,11 17,78
6 5-е положение ДГР 14.53 17,93
Приведенные в таблице 1 результаты измерений, позволяют определить напряжение смещения нейтрали с подключенным дугогасящим реактором при различной степени расстройки компенсации. Степень расстройки компенсации, согласно РД 34.20.179, определяется по формуле:
1С 1К
д =
I.
К
где 1с- емкостной ток замыкания на «землю»; 1к- ток компенсации дугогасящего реактора. Модуль вектора напряжения смещения нейтрали равен
ип =
и,
НС
где в. — — — коэффициент успокоения сети, равный отношению активной составляющей 1с
тока замыкания на землю к полному емкостному току сети. Для кабельных сетей, согласно РД 34.20.179,^=2-4%.
Допустим, что реактор настроен на ток компенсации, равный емкостному току замыкания на землю (резонансная настройка) В этом случае степень расстройки компенсации отсутствует, т.е. = 0, а модуль вектора напряжения смещения нейтрали будет равен:
"о
и,
НС
52,29
V*?2 + А2 7(0,02... 0,04)2
(2614,5 ... 1307,3) В.
Это составляет (75,5...37,7)% фазного напряжения.
Если реактор настроен с предельно допустимой перекомпенсацией, при которой степень расстройки г? =5%, модуль вектора напряжения смешения нейтрали будет равен:
ип =
и
НС
52,29
№ + &г 70,052 + (0,02...0,04)2
Т.е. (28,0.. .23,6)% фазного напряжения.
= (970,1 ... 817,0) В.
Как видно, из-за значительной несиммегрии фазных напряжений, напряжения смещения нейтрали в обоих случаях соизмеримы с фазным напряжением сети и превышают допустимое РД 34.20.179 значение в 15%.
Библиографический список
1. Барсков В В. Эволюция рабочего заземления отечественных сетей среднего напряжения / В.В. Барсков, П.В. Барскова И Современные технологии в энергетике: межвуз. темат. сб. науч. тр. -Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013. — 384 с.
2. Барсков В.В Анализ выражения для определения удельной емкостной проводи-мосги линии электропередач / В.В Барсков. В А. Бурчевский, A.B. Щекочихин, JIВ Владимиров. В.И. Суриков Н Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2009. -№ 2. - С.282-285.
3. Кириченко А.Н., Назаров P.C. Алгоритмы цифровой обработки сигналов для решения задачи идентификации частотных характеристик системы электроснабжения / А.Н. Кириченко. P.C. Назаров // Культура, наука, образование: проблемы и перспективы: материалы Ш Всероссийской научно-практической конференции. - Нижневартовск: Изд-во Ниж-неварг. гос. ун-та, 2014. -Ч Ш. - С. 58-60.
