Забезпечення селективності роботи захистів від однофазних замикань на землю в складних електричних мережах

Abstract

Однією з актуальних проблем в складній електричній мережі з ізольованою (компенсованою) нейтраллю є селективне визначення пошкодженого елемента за однофазного замикання на землю (ОЗЗ). Для селективної та надійної роботи захистів від однофазних замикань на землю в складних мережах з ізольованою (компенсованою) нейтраллю крім інформації про струм нульової послідовності приєднання, інформації про фазні напруги та напругу нульової послідовності електричної мережі, потрібна інформація про спрацювання пристроїв захисту від ОЗЗ суміжних елементів. В Україні для захисту електричних мереж з ізольованою та компенсованою нейтраллю від однофазних замикань на землю широко застосовують пристрої "Альтра", розроблені Інститутом Мікропроцесорних Систем Керування Об'єктами Електроенергетики. Це сучасні прилади, що забезпечують комплексний контроль ізоляції кожного з приєднань секції шин 6-35 кВ, формують сигнали на вимкнення аварійного приєднання секції шин після виникнення на ньому ОЗЗ, а також реєструють та запам'ятовують цифрограми аналогових та бінарних сигналів електроустановок в нормальних режимах та під час аварійних процесів. Як показав досвід експлуатації, узгодити роботу пристроїв захистів від ОЗЗ послідовних ділянок електричної мережі тільки за струмом та напругою нульової послідовності немає можливості. Для забезпечення селективної роботи пристроїв релейного захисту від ОЗЗ в такій мережі їх роботу необхідно узгоджувати за часом та напрямком. В деяких електричних мережах напругою 20 кВ, що останнім часом почали впроваджувати в електроенергетичних системах України, де передбачена можливість змінювати напрям живлення окремих розподільчих пунктів (РП), не завжди можна забезпечити селективність роботи пристроїв захисту від ОЗЗ лише вибором часу спрацювання та спрямуванням. Селективну роботи пристроїв захисту від ОЗЗ в таких мережах можна забезпечити за рахунок блокування їх роботи під час виникнення ОЗЗ на кабелях живлення. Таке блокування можна здійснити, використовуючи бінарні сигнали від пристроїв захисту суміжних елементів.

One of the current issues in a complex electrical network with isolated (compensated) neutral is the selective identification of the damaged element during a single-phase-to-ground fault (SPGF). In order to achieve selective and reliable operation of protections against SPGFs in complex networks with isolated (compensated) neutral, besides information about the zero-sequence current and connection, information about phase voltages, zero-sequence voltage of the electrical network, and the operation of protection devices against adjacent SPGFs is necessary. In Ukraine, devices called "Altra" developed by the Institute of Microprocessor Systems for Object Control in Power Engineering are widely used for the protection of electrical networks with isolated and compensated neutral against SPGFs. These modern devices provide comprehensive insulation monitoring of each connection of the bus section at 6-35 kV, generate signals for disconnecting the faulty connection of the bus section after the occurrence of SPGF on it, and also record and store digitized analog and binary signals of power installations in normal and emergency conditions. As operational experience has shown, it is not possible to coordinate the operation of SPGF protection devices in consecutive sections of the electrical network based solely on zero-sequence current and voltage. To ensure the selective operation of relay protection devices against SPGFs in such a network, their operation needs to be coordinated in terms of time and direction. In some 20 kV voltage electrical networks recently introduced in the power systems of Ukraine, where the possibility of changing the power supply direction to individual distribution points (DPs) is provided, it is not always possible to ensure the selectivity of SPGF protection devices solely by selecting the operation time and direction. Selective operation of SPGF protection devices in such networks can be achieved by blocking their operation during SPGFs on power cables. Such blocking can be implemented using binary signals from protection devices of adjacent elements.