УДК 621.316
А.В. Петров, магистр 5-ого курса,
Науч. рук. В.К. Лебедев, канд. техн. наук, доц., асп. А.В. Ковязин
Донецкий национальный технический университет
ул. Артёма 58, г.Донецк, Украина, 83001
lebvk@ua.fm
Математическая модель для анализа переходных процессов в сетях 6-10 кВ при замыкании фазы на землю
Сети среднего класса напряжения 6-10 кВ промышленных предприятий работают в режиме с изолированной, компенсированной или резистивно-заземленной нейтралью. При этом наиболее частым видом повреждений в таких сетях являются однофазные замыкания на землю – глухие или через перемежающуюся дугу. Последние представляют наибольшую опасность, т.к. кроме термического воздействия дуги возникают перенапряжения, под воздействием которых однофазные замыкания могут переходить в междуфазные короткие замыкания с последующим отключением или выходом из строя электрооборудования. Поэтому актуальным является анализ работы различных типов релейных защит и средств ограничения перенапряжений при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ) с помощью математических моделей.
В настоящее время большинство используемых для этих целей математических моделей основаны на явных методах численного интегрирования дифференциальных уравнений элементов сети, которые во многих случаях приводят к нарушению численной устойчивости, что не позволяет исследовать многие практически важные случаи переходных процессов при ОЗЗ.
В работе рассматривается разработанная математической модель распределительной сети для анализа работы различных типов релейных защит и средств ограничения перенапряжений при ОЗЗ, основанной на использовании дискретных схем замещения ее отдельных элементов для обеспечения численной устойчивости и автоматизации записи дифференциальных уравнений.
Модель содержит активные и индуктивные сопротивления элементов, а также емкостное и активное сопротивления изоляции сети. Каждая ветвь схемы замещения представлена обобщенной ветвью. Учитывается наличие емкостей между фазами сети, а также возможность установки ограничителей перенапряжений (ОПН) в любой точке схемы и резистивное заземление нейтрали. Замыкание на землю моделируется путем обнуления сопротивления изоляции поврежденной ветви в заданный момент времени (глухое замыкание) и последующего погасания дуги с восстановлением сопротивления изоляции до исходного значения и дальнейшего пробоя дугового промежутка при заданном значении восстанавливающегося напряжения поврежденной фазы.
В модели получила дальнейшее развитие методика учета нелинейных характеристик ОПН и трансформаторов напряжения, которые оказывают большое влияние на характер протекания переходных процессов при ОЗЗ, а также впервые получены зависимости перенапряжений на выводах асинхронного двигателя от удаленности источника питания при дуговом ОЗЗ.