РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ РЕЖИМА ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ИНТЕРАКТИВНОЙ СРЕДЕ SIMULINK

CALCULATION PARAMETERS OF SIMULATION MODEL OF IN MODE SINGLE-PHASE GROUND FAULT IN AN INTERACTIVE ENVIRONMENT SIMULINK

Anastasia Dubkova

student of Power supply of industrial enterprises, Omsk State Technical University,

Russia, Omsk

Stanislav Dolinger

candidate of Science, assistant professor of Power supply of industrial enterprises,

Omsk State Technical University,

Russia, Omsk

АННОТАЦИЯ

Цель данной статьи разработка имитационной модели распределительной сети в режиме однофазного замыкания на землю и расчет ее основных параметров. В качестве среды моделирования была использована библиотека Simulink программного комплекса MATLAB. Рассмотрена разработанная схема модели и представлен расчет ее основных параметров. Использование данной модели позволит изучить возникающие переходные процессы в режиме однофазного замыкания на землю.

ABSTRACT

The purpose of this paper to develop a simulation model of the distribution network in the mode of a single-phase ground fault and the calculation of its basic parameters. The library Simulink MATLAB software package was used as the simulation environment. We consider the model developed by the scheme and presented its calculation of the basic parameters. Using this model allows to study the resulting transients in single-phase ground fault mode.

Ключевые слова: имитационная модель; однофазное замыкание на землю; Simulink.

Keywords: simulation model; single-phase ground fault; Simulink.

В распределительных сетях напряжением 6–35 кВ одним из самых распространенным видом повреждения является однофазное замыкание на землю (ОЗЗ), составляющие порядка 80 % от общего числа повреждений. Кроме того, при значительных токах, однофазное замыкание на землю может развиться в многофазное короткое замыкание. Одним из способов повышения надежности эксплуатации распределительных сетей напряжением 6–35 кВ является заземление нейтрали через дугогасящий реактор, главным преимуществом которого в эксплуатации является длительная работа с ОЗЗ без отключения потребителей.

Сложность реализации данного режима работы нейтрали обусловлено тем, что емкостный ток изменяется в зависимости от конфигурации сети, резонанс можно поддерживать только автоматически, применяя плавно регулируемые дугогасящие реакторы (плунжерного типа) и автоматическую систему управления. В практике эксплуатации встречается неправильное использование компенсации емкостных токов т. к., не выполняются указания и рекомендации по компенсации емкостных токов, изложенные в [1; 2; 3]. Тем самым преимущества компенсации сводятся на нет. Это дает повод некоторым специалистам делать выводы о недостатках компенсации и даже о ее вредности (большой уровень дуговых перенапряжений и возможность перехода однофазных замыканий в междуфазные при большой расстройке).

Для повышения эффективности работы распределительной сети с компенсированной нейтралью и устранить недостатки компенсации рекомендуется использовать плавно регулируемые реакторы с автоматической подстройкой. Большое внимание необходимо уделить системе управления дугогасящим реактором т. к. от нее зависит правильность определения тока компенсации для различных конфигураций электрической сети. Оценить различные системы управления возможно используя имитационное моделирование. Моделирование распределительной сети с компенсированной нейтралью позволяет изучить возникающие переходные процессы при различных режимах работы и произвести анализ влияния характера переходных процессов на работоспособность систем автоматической подстройки.

В качестве среды моделирования была использована библиотека Simulink программного комплекса MatLab. В которой была реализована двухчастотная схема замещения (рисунок 1) распределительной сети при однофазном замыкании на землю [4].

Рисунок 1. Двухчастотная схема замещения радиальной сети 6–35 кВ

В соответствии с данной схемой замещения, использую элементы библиотеки Simulink, была разработана имитационная модель (рисунок 2).

Рассмотрим более подробно расчет основных параметров модели распределительной сети в режиме однофазного замыкания на землю. Для определения среднего значения емкости фазы относительно земли воздушной линий воспользуемся выражением [5]

     (1)

где:  – коэффициент, зависящий от наличия грозозащитного троса;

 – коэффициент, зависящий от количества цепей линии, подвешиваемых на одной опоре;

 – коэффициент, зависящий от расположения проводов на опоре;

 – радиус фазного провода, мм;

P – сумма междуфазных расстояний между каждыми фазами (если линия двухцепная – только одной цепи), м;

 – коэффициенты, зависящие от напряжения линии (при U = 6 – 10 кВ ; ; при U = 35 кВ ) [5].

Рисунок 2. Имитационная модель в интерактивной среде Simulink

Коэффициент  принимает следующие значения: при отсутствии троса ; при одноцепной линии и наличии троса ; при двухцепной линии и наличии троса . Коэффициент  принимает следующие значения: при одноцепной линии ; при двухцепной линии .

Среднее значение емкости фазы относительно земли для кабельной линии найдем по следующему выражению [5]

,                                                                  (2)

где:  – коэффициент исполнения кабеля;

– коэффициент формы жилы;

 – коэффициент номинального напряжения кабеля;

F – сечение жилы, мм².

Для нахождения параметров схемы замещения рассмотрим конкретный пример.

Даны 5 воздушных (АС 70/11; АС 95/16; АС 120/19; АС 150/19; АС 185/24) и 5 кабельных (ПвВ 70/11; ПвВ 95/16; ПвВ 120/19; ПвВ 150/19; ПвВ 185/24) [6] линий электропередач напряжением 35 кВ и длиной от 10 до 100 км. Полученные результаты запишем в таблицу 1.

Таблица 1.

Параметры линий в имитационной модели

Список литературы:

1. Зацепин Е.П. Особенности расчета емкостных токов замыкания на землю // Вести высш. учеб. заведений Черноземья. – 2010. – № 4. – С. 22–24.
2. Мурзина Е.А. Исследование переходных процессов при замыканиях на землю в электрических сетях 6–10 кВ.
3. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭ и ПТБ).
4. ПУЭ Правила устройства электроустановок, 7 издание.
5. Силовые кабели и кабельные системы 6–220 кВ – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://estralin.com/files/catalogues/Kabel.pdf (Дата обращения 10.10.2016).
6. Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6–35 кВ.