ВИЗНАЧЕННЯ ВІДСТАНІ ДО МІСЦЬ ОДНОФАЗНИХ ЗАМИКАНЬ НА ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЯХ
Results of developing a method of determining the distance to the phase-to-ground and the resistance value in the place of circuit overhead lines in networks with isolated unbranched her trawls. The method is based on the ratio of the voltage drop on the plot line phase voltage and phase-circuit bet...
Збережено в:
| Дата: | 2016 |
|---|---|
| Автори та афіліації: |
|
| Ключові слова: | keywords |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2016
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/883 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Technical Electrodynamics |
| Завантажити файл: |
|
Репозитарії
Technical Electrodynamics| _version_ | 1870202652197912576 |
|---|---|
| author | Гребченко, М.В. Максимчук, В.Ф. Пилипенко, Ю.В. |
| author_facet | Гребченко, М.В. Максимчук, В.Ф. Пилипенко, Ю.В. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "М.В. Гребченко",
"institution": "Національний університет біоресурсів і природокористування, вул. Героїв Оборони, 15, Київ, 03041, Україна"
},
{
"author": "В.Ф. Максимчук",
"institution": "ПАТ Укрзалізниця, вул. Тверська, 5, Київ-150, 03680, Україна"
},
{
"author": "Ю.В. Пилипенко",
"institution": "Інститут електродинаміки НАН України, пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна"
}
] |
| author_sort | Гребченко, М.В. |
| baseUrl_str | https://techned.org.ua/index.php/techned/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-12-25T16:30:14Z |
| description | Results of developing a method of determining the distance to the phase-to-ground and the resistance value in the place of circuit overhead lines in networks with isolated unbranched her trawls. The method is based on the ratio of the voltage drop on the plot line phase voltage and phase-circuit between the point and the ground. This takes account of the current vector, which runs through the site closure. In the practice of the method between each phase and earth are containers that are automatically disabled when a phase-to-ground. Mathematical modeling and industrial loopback test. References 6, figures 3. |
| doi_str_mv | 10.15407/techned2016.04.083 |
| first_indexed | 2026-06-16T01:13:44Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 4 83
УДК 621.315.17
ВИЗНАЧЕННЯ ВІДСТАНІ ДО МІСЦЬ ОДНОФАЗНИХ ЗАМИКАНЬ НА ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЯХ
М.В.Гребченко1, докт.техн.наук, В.Ф.Максимчук2, Ю.В.Пилипенко3, канд.техн.наук
1Національний університет біоресурсів і природокористування,
вул. Героїв Оборони, 15, Київ, 03041, Україна e-mail: grebchenko@nubip.edu.ua
2ПАТ Укрзалізниця,
вул. Тверська, 5, Київ-150, 03680, Україна.
3Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна
Розроблено метод визначення відстані до місця замикання фази на землю та значення опору в місці замикання
повітряних ліній у нерозгалужених мережах з ізольованою нейтраллю. В основу методу покладено співвідно-
шення падіння напруги на дільниці фази лінії та напруги між точкою замикання фази й землею та розрахунок
вектора струму, який проходить через місце замикання. При практичній реалізації методу між кожною фа-
зою і землею включаються ємності, які автоматично відключаються у разі виникнення замикання фази на зем-
лю. Проведено математичне моделювання режимів замикання та промислові випробування. Бібл. 6, рис. 3.
Ключові слова: метод, повітряна лінія, замикання на землю, моделювання, експеримент.
Замикання однієї фази на землю є одним з розповсюджених пошкоджень повітряних ліній незалежно
від рівня напруги та режиму заземлення нейтралі. Але у мережі з заземленою нейтраллю не виникає значних
проблем у разі визначення місця виникнення пошкодження [2]. В основному це пов’язано з тим, що значення
струмів пошкодження на декілька порядків перевищують значення струмів нормального режиму. Навіть у ка-
бельних мережах з ізольованою нейтраллю у більшості випадків проблема пошуку місця замикання знаходить
рішення завдяки тому, що струми нульової послідовності пошкодженої лінії значно перевищують ці самі стру-
ми у нормальному режимі [1]. Інформативною складовою також є наявність у струмі нульової послідовності
вищих гармонік [3]. Найскладніше визначати місце замикання у повітряних лініях з ізольованою нейтраллю.
Крім величини струму на розв’язання цієї задачі у більшості випадків впливає наявність перехідного опору у
місті замикання, а також наявність навантаження лінії й несиметрія напруг фаз джерела живлення або вплив
напруги ліній, що близько проходять. Прийнятну точність для повітряних ліній з ізольованою нейтраллю забез-
печують методи, засновані на короткочасному відключенні пошкодженої лінії [5]. Для відповідальних спожи-
вачів таке рішення не може використовуватися. Достатню точність забезпечує метод короткочасного з’єднання
нейтралі лінії з замиканням фази із землею [4]. Недоліками цього методу є небезпека переходу замикання у ба-
гатофазне коротке замикання та деякі інші.
Мета роботи полягає у розробці методу визначення місця замикання фази на землю на повітряних ліні-
ях у нерозгалуженій мережі з ізольованою нейтраллю без створення небезпечних режимів.
Виникнення замикань на землю призводить до появи струмів нульової послідовності. Значна кількість
методів визначення місця замикання на землю засновується на вимірюванні цих струмів. У зв’язку з тим, що у
повітряних ліній напругою до 110 кВ незначна ємність фаз, струми нульової послідовності невеликі, забезпечи-
ти необхідну точність їхнього вимірювання дуже важко. На величину струмів також впливає кількість ліній, які
підключені до збірних шин.
Для збільшення струмів нульової послідовності або для їхнього створення у разі підключення до шин
однієї лінії авторами пропонується включити на початку лінії ємності між кожною фазою і землею. Завдяки
використанню реактивного опору виключаються активні втрати електричної енергії.
Основа алгоритму визначення місця замикання полягає у тому, що при величині опору всієї лінії Лz
визначається опір дільниці лінії від початку лінії (місце встановлення трансформаторів струму) до місця зами-
кання ∗∗∗ += ЛЛЛ jxrz . Потім необхідно розділити отримане значення ∗
Лz на питомі параметри лінії й таким чи-
ном визначити відстань lз до місця замикання.
Опір ∗
Лz розраховується шляхом ділення падіння напруги на цьому опорі ∗
ЛU& на струм лінії у пошко-
дженій фазі
AI& . Схема заміщення, яка відповідає цьому випадку, наведена на рис. 1 (активні опори ємностей не
враховані). Відповідно до цієї схеми на підставі закону Кірхгофу рівняння для напруги пошкодженої фази лінії
на початку лінії (без врахування зміни значення струму İА впродовж лінії через наявністі на ній розподіленого
навантаження) запишеться так:
ззлAA RIzIU ⋅+⋅= ∗ &&&
0
. (1)
У рівнянні (1) є дві невідомі величини: ∗
лz та Rз. Але завдяки тому, що у рівняння входять комплексні величи-
ни, воно може бути розв’язано.
© Гребченко М.В., Максимчук В.Ф., Пилипенко Ю.В., 2016
84 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 4
Для розв’язання рівняння (1) необхідно знати не тільки напругу
0AU& та струм İА , які безпосередньо
вимірюються за допомогою вимірювального трансформатора напруги та вимірювального трансформатора стру-
му, а ще й струм İз , який проходить через перехідний опір Rз у місці замикання. Цілком зрозуміло, що безпосе-
редньо струм İз неможливо вимірювати.
Згідно з класичним підходом вважається, що через місце замикання проходить струм нульової послідо-
вності 3İ0 [6], який може бути визначений шляхом під-
сумовування векторів струмів трьох фаз
CBA IIII &&&& ++=03 (2)
Але з іншого боку це не зовсім відповідає дійсності.
Необхідно уточнити (2). Розглянемо складові струму
замикання за допомогою схеми заміщення, наведеної на
рис. 1 (без врахування впливу власної ємності фази А
лінії), де місця вимірювання струмів фаз відповідають
місцям встановлення трансформаторів струму.
Вектор струму фази А складається з наступних
складових: векторів струмів BI∗& та CI
∗& , що обумовлені
зосередженими (додатковими) ємностями відповідно СВ
та СС; векторів струмів İВcob та İСcob , що обумовлені
власними ємностями фаз В та С лінії по відношенню до землі, та вектора струму навантаження фази İнав.А .
Вектор струму, що проходить через місце замикання, на підставі аналізу схеми заміщення і розподілу
струмів (рис. 1) дорівнює
З В C Bcob CcobI I I I I∗ ∗= + + +& & & & & (3)
При цьому струми фаз визначаються наступним чином:
İА = İнав.А + ВI
∗& + CI
∗& +İВcob+İСcob , İВ = İнав.В - İВcob , İС = İнав.С - İСcob (4-6)
Підставимо (4) – (6) у (2)
3İ0 = İнав.А + İнав.В + İнав.С + * *
B CI I+ . (7)
Навантаження лінії не зв’язане з землею, а тому не створює струмів нульової послідовності і сума
струмів навантаження фаз в (7) дорівнює нулю. Тоді з (7) отримаємо
3İ0 = ВI
∗& + CI
∗& . (8)
Порівняння (8) з (3) показує, що для визначення струму, що проходить через перехідний опір Rз , до
струму 3İ0 необхідно додати струми İВcob та İСcob, тобто рівняння (3) слід записати у такому вигляді:
İЗ = 3İ0 + İВcob + İСcob . (9)
Ємнісні струми, що обумовлені власною ємністю фаз В і С по відношенню до землі, визначаються з
урахуванням реальних напруг відповідних фаз, які збільшуються при замиканні однієї з фаз
İВcob =
0BU& ·(-jωCBcob), İCcob =
0CU& ·(-jωCCcob).
Розглянемо один з варіантів розв’язання рівняння (1). При цьому вра-
ховується, що перехідний опір Rз − активний, а тому напрямок напруги на
ньому збігається з напрямком вектору струму İЗ. Напрямок падіння напруги на
опорі лінії визначається напрямком вектору струму фази А, а також кутом лінії
φЛ. Значення кута φЛ може бути однаковим впродовж всієї лінії, або
змінюватися на окремих ділянках. У будь-якому випадку цей кут визначається
з виразу /Л Л Лtg X Rϕ = .
Зобразимо на комплексній площині (рис. 2) векторну діаграму, що від-
повідає рівнянню (1) та рис.1. Розрахунок відстані до точки замикання полягає
у визначенні кутів трикутника ОДЕ, з якого знаходиться сторона ОД і далі опір
дільниці лінії до точки замикання. У разі необхідності перехідний опір у місці
замикання знаходиться з (1): 0( ) /З A A ЗЛR U I z I∗= −& & & .
На рис. 3 наведено результати розрахунків на математичній моделі похибки Δb визначення місця зами-
кання на землю при різних режимах роботи лінії у залежності від відстані l при опорі у місці замикання RЗ = 10
Ом: 1 − ізольована нейтраль (існуюча схема); 2 − нейтраль ізольована, включені ємності 0,64 мкФ; 3 − нейтраль
ізольована, включені ємності 2·0,64 мкФ; 4 − заземлена нейтраль. Аналіз результатів показує, що у разі викорис-
тання ємностей 2·0,64 мкФ похибка не перевищує 1%. У разі наявності несиметрії напруг фаз по відношенню до
землі використання ємностей забезпечує майже симетричні напруги фаз.
Випробування у промислових умовах проведені на повітряній лінії 10 кВ довжиною більш 30 км: вико-
нувалися металеві замикання на землю на різній відстані, фіксувалися параметри режимів і на цій підставі роз-
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 4 85
раховувалися відстані до місця замикання. Похибка визначення відстані
у восьми проведених дослідах не перевищила 4% (у разі підбору значен-
ня напруги компенсації).
Висновки. Запропоновано метод визначення відстані до точки
замикання на землю для повітряних ліній у нерозгалуженій мережі з ізо-
льованою нейтраллю. Метод заснований на використанні параметрів ре-
жиму (струми та напруги фаз по відношенню до землі) і не потребує від-
ключення лінії. Точність визначення місця замикання на землю значно
підвищується при наявності ємностей, що підключені до кожної фази та
землі. Підключення ємностей позитивно впливає на вирівнювання зна-
чень напруг фаз лінії у нормальному режимі. За наявності розгалуженої
мережі ці ємності можна не використовувати.
1. Баран П.М., Кідиба В.П., Равлик О.М. Визначення виду та місця пошкодження на лініях з відгалуженням // Електроенер-
гетичні та електромеханічні системи. – 2008. – № 615. – С. 8-13.
2. Гребченко М.В., Бельчев І.В. Спосіб визначення відстані до місця виникнення локального дефекту ізоляції та опору цього
дефекту у розподільних мережах. Патент України. № 100180. G01R31/08, 2012.
3. Кузнецов А.П. Определение мест повреждения на воздушных линях электропередачи. – М: Энергоатомиздат, 1989. – 94 с.
4. Стогній Б.С., Сопель М.Ф., Стасюк О.І., Тутик В.Л., Щербакова І.О., Железняк А.Л., Гончарова Л.Л., Подлєсних Є.Г.
Комп’ютерна система моніторингу і визначення місця аварії силових мереж СЦБ. Патент України № 41967, МПК G06F
11/00/; 2009.
5.Фигурнов Е.П., Бодров П.А. Определение места однофазного замыкания на землю в высоковольтных линиях электроснаб-
жения автоблокировки железных дорог // Релейная защита и автоматика энергосистем. – ВВЦ. Москва, 2004. – С. 88-93.
6. Чернобровов Н.В. Релейная защита. – М.: Энергия, 1971. – 624 c.
УДК 621.315.17
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДАЛЕННОСТИ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЯХ
Н.В.Гребченко1, докт.техн.наук, В.Ф.Максимчук2, Ю.В.Пилипенко3, канд.техн.наук
1Национальный университет биоресурсов и природопользования, ул. Героев Обороны, 15, Киев, 03041, Украина
2ПАТ Укрзализныця, ул. Тверская, 5, Киев-150, 03680, Украина
Институт электродинамики НАН Украины, пр.Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина
Приведены результаты разработки метода определения расстояния до места замыкания фазы на землю и значения со-
противления в месте замыкания воздушных линий в неразветвленных сетях с изолированной нейтралью. В основу метода
положено соотношение падения напряжения на участке фазы линии и напряжения между точкой замыкания фазы и зем-
лей. При этом выполняется расчет вектора тока, который проходит через место замыкания. При практической реализа-
ции метода между каждой фазой и землей включаются емкости, которые автоматически отключаются при возникнове-
нии замыкания фазы на землю. Проведено математическое моделирование режимов замыкания и промышленные испыта-
ния. Библ. 6, рис. 3.
Ключевые слова: метод, воздушная линия, замыкание на землю, моделирование, эксперимент
DETERMINATION OF THE DISTANCE TO THE SINGLE-PHASE CIRCUITS ON OVERHEAD LINES
N.V.Grebchenko1, V.F. Maximchuk2, J.V.Pilipenko3
1National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine,
Heroyiv Oborony st., 15, Kyiv 03041, Ukraine. e-mail: grebchenko@nubip.edu.ua
2Ukrzaliznytsia,
Tverska str., 5, MSP Kyiv-150, 03680, Ukraine.
3Institute of Electrodynamics National Academy of Sciences of Ukraine,
Pr. Peremogy, 56, Kyiv-57, 03680, Ukraine.
Results of developing a method of determining the distance to the phase-to-ground and the resistance value in the place of circuit
overhead lines in networks with isolated unbranched her trawls. The method is based on the ratio of the voltage drop on the plot line
phase voltage and phase-circuit between the point and the ground. This takes account of the current vector, which runs through the
site closure. In the practice of the method between each phase and earth are containers that are automatically disabled when a
phase-to-ground. Mathematical modeling and industrial loopback test. References 6, figures 3.
Key words: method, air line, ground fault, simulation, experiment
1. Baran P.M., Кidyba V.P., Ravlyk O.M. Determining the type and location of the damage on the lines with a branch // Elektroener-
getychni ta Elektromechanichni systemy. – 2008. – No 615. – Pp. 8-13. (Ukr.)
2. Grebchenko M.V., Belchev I.V The method of determining the distance to the place of occurrence of local defect isolation and
resistance of this defect in the distribution networks. Patent Ukraine. No 100180, G01R31/08; 2012(Ukr).
3. Kuznetsov A.P. Fault location on overhead power lines. – Moskva: Energoatomizdat, 1989. – 94 p. (Rus.)
4. Stognii B.S., Sopel M.F., Stasuik O.I., Tutik V.L., Shcherbakova O.I., Zhelezniak A.L., Goncharova L.L., Podlesnych E.G. The
computer system of monitoring and the accident power networks. Patent Ukraine. No 41967, G06F 11/00 SCB, 2009. (Ukr.)
5. Figurnov E.P., Bodrov P.A. Determination of the place of single-phase ground fault in the high voltage power lines of automatic
block system of railways // Protection and automation of power systems. – VVC. Moskva, 2004. – Pp. 88-93. (Rus.)
6. Chernobrovov N.V. Relay protection. – Moskva: Energiia, 1971. – 624 p. (Rus.)
Надійшла 20.01.2016
Остаточний варіант 29.03.2016
Рис. 3
|
| id | techned_org_ua-article-883 |
| institution | Technical Electrodynamics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-16T01:13:44Z |
| publishDate | 2016 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | technedorgua/a3/c92a3484a7a8cdf7cff620156b5eb3a3.pdf |
| spelling | techned_org_ua-article-8832022-12-25T16:30:14Z DETERMINATION OF THE DISTANCE TO THE SINGLE-PHASE CIRCUITS ON OVERHEAD LINES ВИЗНАЧЕННЯ ВІДСТАНІ ДО МІСЦЬ ОДНОФАЗНИХ ЗАМИКАНЬ НА ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЯХ Гребченко, М.В. Максимчук, В.Ф. Пилипенко, Ю.В. method air line ground fault simulation experiment метод повітряна лінія замикання на землю моделювання експеримент Results of developing a method of determining the distance to the phase-to-ground and the resistance value in the place of circuit overhead lines in networks with isolated unbranched her trawls. The method is based on the ratio of the voltage drop on the plot line phase voltage and phase-circuit between the point and the ground. This takes account of the current vector, which runs through the site closure. In the practice of the method between each phase and earth are containers that are automatically disabled when a phase-to-ground. Mathematical modeling and industrial loopback test. References 6, figures 3. Розроблено метод визначення відстані до місця замикання фази на землю та значення опору в місці замикання повітряних ліній у нерозгалужених мережах з ізольованою нейтраллю. В основу методу покладено співвідношення падіння напруги на дільниці фази лінії та напруги між точкою замикання фази й землею та розрахунок вектора струму, який проходить через місце замикання. При практичній реалізації методу між кожною фазою і землею включаються ємності, які автоматично відключаються у разі виникнення замикання фази на землю. Проведено математичне моделювання режимів замикання та промислові випробування. Бібл. 6, рис. 3. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2016-06-21 Article Article application/pdf https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/883 10.15407/techned2016.04.083 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 4 (2016): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 083 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 4 (2016): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 083 2218-1903 1607-7970 10.15407/techned2016.04 uk https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/883/760 Авторське право (c) 2022 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | метод повітряна лінія замикання на землю моделювання експеримент Гребченко, М.В. Максимчук, В.Ф. Пилипенко, Ю.В. ВИЗНАЧЕННЯ ВІДСТАНІ ДО МІСЦЬ ОДНОФАЗНИХ ЗАМИКАНЬ НА ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЯХ |
| title | ВИЗНАЧЕННЯ ВІДСТАНІ ДО МІСЦЬ ОДНОФАЗНИХ ЗАМИКАНЬ НА ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЯХ |
| title_alt | DETERMINATION OF THE DISTANCE TO THE SINGLE-PHASE CIRCUITS ON OVERHEAD LINES |
| title_full | ВИЗНАЧЕННЯ ВІДСТАНІ ДО МІСЦЬ ОДНОФАЗНИХ ЗАМИКАНЬ НА ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЯХ |
| title_fullStr | ВИЗНАЧЕННЯ ВІДСТАНІ ДО МІСЦЬ ОДНОФАЗНИХ ЗАМИКАНЬ НА ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЯХ |
| title_full_unstemmed | ВИЗНАЧЕННЯ ВІДСТАНІ ДО МІСЦЬ ОДНОФАЗНИХ ЗАМИКАНЬ НА ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЯХ |
| title_short | ВИЗНАЧЕННЯ ВІДСТАНІ ДО МІСЦЬ ОДНОФАЗНИХ ЗАМИКАНЬ НА ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЯХ |
| title_sort | визначення відстані до місць однофазних замикань на повітряних лініях |
| topic | метод повітряна лінія замикання на землю моделювання експеримент |
| topic_facet | method air line ground fault simulation experiment метод повітряна лінія замикання на землю моделювання експеримент |
| url | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/883 |
| work_keys_str_mv | AT grebčenkomv determinationofthedistancetothesinglephasecircuitsonoverheadlines AT maksimčukvf determinationofthedistancetothesinglephasecircuitsonoverheadlines AT pilipenkoûv determinationofthedistancetothesinglephasecircuitsonoverheadlines AT grebčenkomv viznačennâvídstanídomíscʹodnofaznihzamikanʹnapovítrânihlíníâh AT maksimčukvf viznačennâvídstanídomíscʹodnofaznihzamikanʹnapovítrânihlíníâh AT pilipenkoûv viznačennâvídstanídomíscʹodnofaznihzamikanʹnapovítrânihlíníâh |