РАЗРАБОТКА СПОСОБА НАСТРОЙКИ ДУГОГАСЯЩИХ РЕАКТОРОВ С ПОДМАГНИЧИВАНИЕМ ДЛЯ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННЫМ РЕЖИМОМ НЕЙТРАЛИ

DOI: 10.47026/1810-1909-2024-2-40-53

УДК 621.311.015.38

ББК З27-017

А.Г. ЗИГАНШИН, Г.М. МИХЕЕВ, И.Н. СТЕПАНОВ,
В.Л. ЧЕПАЙКИН, А.А. ДИМИТРИЕВ

Ключевые слова

режимы нейтрали, дугогасящий реактор с подмагничиванием, степень расстройки компенсации, ёмкостный ток, смещение нейтрали, опорное напряжение, несимметрия напряжения, замыкание на землю

Аннотация

В электроэнергетике страны используются разные классы напряжения: от 0,38 кВ до 750 кВ. При этом в зависимости от класса напряжения применяется несколько систем заземления нейтралей обмоток силовых трансформаторов (глухо заземлённая нейтраль, изолированная, с компенсированной нейтралью, эффективно заземлённой). Следует отметить, что эффективная работа электрооборудования в зависимости от класса напряжения напрямую зависит от выбранного режима нейтрали электрической сети. В принципе электрооборудование разного класса напряжения может работать в любом из вышеперечисленных режимов нейтрали обмоток силовых трансформаторов. Однако в зависимости от класса напряжения сети выгодно применять тот режим нейтрали, который даст не только наибольший экономический эффект, но и электробезопасность.

Цель исследования – разработка нового способа для повышения точности настройки дугогасящих реакторов с подмагничиванием, а также устройства на основе предложенного метода.

Материалы и методы. В качестве исходных данных рассмотрены и проанализированы результаты эксплуатации распределительных электрических сетей напряжением 0,4–35 кВ, в том числе и электротехнических комплексов с дугогасящими реакторами АО «Сетевая Компания» Республики Татарстан применительно их настройки для компенсации ёмкостных токов.

Результаты исследования. Рассмотрены вопросы компенсации ёмкостных токов в сетях с изолированной нейтралью 6–35 кВ с приведением различных схем со всеми их достоинствами и недостатками. Особое внимание уделено новому способу и устройству по настройке дугогасящих реакторов с подмагничиванием, которые повышают скорость и точность настройки предложенного устройства за счёт предварительного расчета начального тока подмагничивания на основе вычисления текущей емкости сети с применением анализа разности частотных спектров сигналов до и после возбуждения контура нулевой последовательности сети, полученных с помощью быстрого преобразования в Фурье, с последующей подстройкой дугогасящего реактора. Реактор с подмагничиванием, выполненный с использованием нового способа настройки, и устройство для ее осуществления успешно эксплуатируются на подстанции 110 кВ «Буинск» Республики Татарстан.

Выводы. Точность настройки дугогасящих реакторов с подмагничиванием предложено решать путём измерения и сравнения частотных спектров напряжения нейтрали с применением быстрого преобразования Фурье до и после возмущения контура нулевой последовательности опорным током, кратковременно действующим на нейтраль через сигнальную обмотку дугогасящего реактора. С помощью разности полученных частотных спектров определяют собственную частоту контура нулевой последовательности по максимальной амплитуде, соответствующей частоте свободных колебаний. По найденной частоте при известной индуктивности дугогасящего реактора определяют емкостное сопротивление сети и необходимый ток подмагничивания реактора для настройки его в резонанс.

Литература

1. А.с. СССР № 898523 A1, МПК H01F 29/14. Электрический реактор с подмагничиванием / Н.Ф. Калин, М.В. Богданов, А.И. Кузьмичев [и др.]; заявитель Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова. № 2144988/24-08; заявл. 19.06.1975; опубл. 15.01.1982, Бюл. № 2. 3 с. EDN JBNIFP.
2. Блинов С.А. Режимы заземления нейтрали в электрических сетях среднего напряжения // Актуальные научные исследования в современном мире. 2020. № 7-2(63). С. 41–45. EDN WUGEDN.
3. Исследование характеристик дугогасящих реакторов применяемых для компенсации емкостных токов замыкания на землю / Т.К. Жабборов, Ф.А. Аскарова, У.Б. Ботиров, А.А. Каримов // Известия Ошского технологического университета. 2021. № 2-1. С. 229–233. EDN NDQTBU.
4. Козлов В.Н., Петров М.И. Дугогасящие реакторы в сетях среднего напряжения // Релейная защита и автоматизация. 2011. № 1(2). С. 36–42. EDN PBHCWH.
5. Куликова Н.А., Титаренко О.Н., Тяпкина В.А. Резистивное заземление нейтрали – способ повышения надежности работы электрических сетей 6–35 кВ // Энергетические установки и технологии. 2018. Т. 4, № 2. С. 32–38. EDN XORVSH.
6. Кустов А.Н., Зацепин Е.П., Зацепина В.И. Анализ переходных режимов при однофазных коротких замыканиях в электрических сетях с изолированной и компенсированной нейтралью // Вести высших учебных заведений Черноземья. 2020. № 3-4(61-62). С. 23–29. DOI: 10.53015/18159958_2020_3_23. EDN JMRKPH.
7. Лихачёв Ф.А. Замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией ёмкостных токов. М.: Энергия, 1971. 152 с.
8. Матвеев Д.А., Хренов С.И. Эффективность управляемых дугогасящих реакторов в электрических сетях 6–35кВ: теоретические аспекты // Электричество. 2015. № 1. С. 34–39. EDN TGTHAD.
9. Медведев В.Г., Базаррагчаа А., Баязитов И.Р. Способ настройки дугогасящего реактора и устройство для его реализации // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2021. № 11. С. 47–51.
10. Патент № 2222857 РФ C1, МПК H02J 3/18. Способ автоматической настройки дугогасящего реактора / А.Г. Долгополов. № 2002112895/09; заявл. 17.05.2002; опубл. 27.01.2004, Бюл. № 1. 10 с. EDN NIXSPG.
11. Патент № 161784 РФ U1, МПК H02J 3/18. Устройство автоматической настройки дугогасящего реактора / Н.В. Данилов, М.И. Петров, Л.А. Петрова, А.В. Скворцов. № 2015151762/07; заявл. 02.12.2015; опубл. 10.05.2016. Бюл. № 13. 6 с. EDN LVOURZ.
12. Патент № 209170 РФ U1, МПК H02J 3/18, G01R 27/26. Устройство настройки дугогасящих реакторов с подмагничиванием для компенсации емкостных токов замыкания / И.Н. Степанов, Н.П. Кадеев, В.Л. Чепайкин [и др.]; заявитель АО «Сетевая компания». № 2021100469; заявл. 12.01.2021; опубл. 03.02.2022, Бюл. № 4. 6 с. EDN BLLKEY.
13. Петров М.И., Степанов И.Н., Маршутин Е.В. Повышение эффективности применения компенсирующих устройств в режиме замыкания // Релейная защита и автоматизация. 2012. № 3(8). С. 24–28. EDN PCDXFB.
14. Целебровский Ю.В. Режимы нейтрали и пути повышения надежности распределительных электрических сетей 6–35 кВ // Электроэнергия. Передача и распределение. 2023. № 4(79). С. 132–135. EDN BIENTW.
15. Ширковец А.И., Валов В.Н., Петров М.И. Задачи автоматического управления режимом компенсации тока замыкания на землю // Релейная защита и автоматизация. 2015. № 2(19). С. 32–38. EDN UABRGZ.

Сведения об авторах

Зиганшин Айрат Габдулхакович – аспирант кафедры электроснабжения и интеллектуальных электроэнергетических систем имени А.А. Федорова, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (ZiganshinAG@gridcom-rt.ru).

Михеев Георгий Михайлович – доктор технических наук, профессор кафедры электроснабжения и интеллектуальных электроэнергетических систем имени А.А. Федорова, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (mikheevg@rambler.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2208-9723).

Степанов Иван Николаевич – кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения и интеллектуальных электроэнергетических систем имени А.А. Федорова, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (ivnik21@gmail.com).

Чепайкин Валерий Леонидович – кандидат технических наук, ведущий инженер-программист, ОАО «Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством» (ВНИИР), Россия, Чебоксары (vl.chepaykin@mail.ru).

Димитриев Антон Анатольевич – аспирант кафедры электроснабжения и интеллектуальных электроэнергетических систем имени А.А. Федорова, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (Meterling21@mail.ru).

Формат цитирования

Зиганшин А.Г., Михеев Г.М., Степанов И.Н., Чепайкин В.Л., Димитриев А.А. Разработка способа настройки дугогасящих реакторов с подмагничиванием для сети с изолированным режимом нейтрали // Вестник Чувашского университета. – 2024. – № 2. – С. 40–53. DOI: 10.47026/1810-1909-2024-2-40-53.

Загрузить полный текст статьи