Физическое моделирование разных видов двухфазных коротких замыканий в сельской электрической сети 0,4 кВ

Двухфазные и двухфазные на нулевой проводник короткие замыкания в сельских электрических сетях возникают при схлестывании неизолированных проводов или повреждении изолированных проводов. Выявление параметров данных режимов на практике невозможно, поэтому их следует определять расчетным методом. Однако в нормативных документах и в источниках литературы не представлены зависимости, позволяющие идентифицировать данные режимы на всем протяжении линии электропередачи, в том числе в точке установки устройств секционирования. С целью определения электрических параметров, характерных для режимов двухфазного и двухфазного на нулевой проводник коротких замыканий в сельских электрических сетях 0,4 кВ, проведено исследование с помощью метода физического моделирования. Физическая модель сельской электрической сети содержала трансформатор ТТ-0,16-380/38 Y/Y_н-0. Соотношение междуфазного и фазного напряжений – 38/22 В. Использовали нихромовую проволоку из сплава Х20Н80 сечением 0,5 мм², сопротивлением 5,6 Ом/м. Сопротивление заземления нейтрали трансформатора приняли как 4 Ом, для двух повторных заземлений нулевого провода – 30 Ом. В результате выявлено, что при двухфазном коротком замыкании в сети 0,4 кВ токи в поврежденных фазах равны, а соотношение напряжений на неповрежденной и поврежденных фазах составило 1,3…1,9. При двухфазном коротком замыкании на нулевой проводник в одной из фаз значение тока равно алгебраической сумме тока нейтрали и тока, протекающего в другой фазе. При этом соотношение напряжений неповрежденной фазы к поврежденным фазам изменяется в зависимости от приближения к точке замыкания. Выявленные зависимости можно использовать для идентификации данных режимов микроконтроллерными блоками управления секционирующих устройств, что позволит диспетчеру сети получать информацию об их возникновении и сократить время на поиск и выявление причин повреждений.

1. Mohammed T., Allali M., Boumediene B., Toufik T. Electrical Network’s Modeling & Simulation Tools: The State of the Art. Journal of Electrical and Control Engineering. 2013;3:1-12 https://www.researchgate.net/publication/258120777_Electrical_Network's_Modeling_Simulation_Tools_The_State_of_the_Art

2. Комаров В.И., Кит Ю.В., Стэць Р.Е. Использование компьютерного моделирования для анализа электробезопасности в электрических сетях до 1 кВ // Актуальные научные исследования в современном мире. 2019. № 2-1 (46). С. 37-41. EDN: YZAQXR

3. Рахимов О.С., Мирзоев Д.Н. Моделирование низковольтных сельских электрических сетей 10/0,4 кВ // Вестник ПИТТУ имени академика М.С. Осими. 2018. № 4 (9). С. 37-42. EDN: FHEINT

4. Приходько В.М., Приходько И.В., Лучкин В.Ю. Особенности расчетов токов короткого замыкания с учетом сопротивления электрической дуги в судовых электроэнергетических системах // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2016. № 5 (39). С. 185-195. EDN: WVOQUL

5. Попов М.Г., Лапидус А.А., Соловьева С.Н. Особенности выбора расчетного вида короткого замыкания при определении чувствительности защитных аппаратов в сетях 0,4 кВ // Релейная защита и автоматизация. 2022. № 2 (47). С. 11-15. EDN: WJWHQB

6. Попов М.Г., Соловьева С.Н., Лапидус А.А. и др. Повышение эффективности защит дальнего резервирования в распределительных сетях электроснабжения до 1 кВ // Вестник Чувашского университета. 2020. № 1. С. 155-166. EDN: USEGSY

7. Фоминич Э.Н., Колесник И.В., Тишков А.А., Курьяков Е.А. Система контроля состояния электрической изоляции в сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью // Электроэнергия. Передача и распределение. 2018. № 3 (48). С. 102-106. EDN: XQNIFF

8. Савицкий Л.В. Способ повышения уровня электробезопасности в трехфазных электрических сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью // Вестник Забайкальского государственного университета. 2013. № 4 (95). С. 84-89. EDN: SECKIR

9. Попов Н.М., Молодов И.А. Анализ переходных процессов в электрических сетях 0,38 кВ при однофазном коротком замыкании // Достижения науки и техники АПК. 2011. № 8. С. 71-73. EDN: OBGJZT

10. Смирнов Е.С., Мамедов Т.А., Загинайлов В.И. Сравнение токов однофазного короткого замыкания в сетях с глухозаземленной нейтралью // Агротехника и энергообеспечение. 2023. № 2 (39). С. 14-21. EDN: RBHCRV

11. Сорокин Н.С., Виноградова А.В. Расчет трехфазных и однофазных коротких замыканий в электрических сетях 0,4 кВ для проверки чувствительности защитных аппаратов // Агротехника и энергообеспечение. 2020. № 4 (29). С. 25-34. EDN: MKNXTA

12. Ершов А.М., Хлопова А.В. Физическая модель электрической сети напряжением 10/0,38 кВ // Электробезопасность. 2016. № 2. С. 13-21. EDN: WKGNUN

13. Валеев Р.Г., Млоток А.В., Ершов А.М., Сидоров А.И. Моделирование электрической сети напряжением 380 В с воздушными линиями в программной среде MATLAB-Simulink // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2013. № 9-10. С. 116-128. EDN: RUHUEV

14. Лансберг А.А., Виноградов А.В., Панфилов А.А. Оценка достоверности математической модели сельской электрической сети 0,4 кВ в MATLAB Simulink на примере исследования установившегося режима однофазного короткого замыкания // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2023. Т. 25, № 6. С. 14-28. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2023-25-6-14-28

15. Млоток А.В., Ершов А.М., Валеев Р.Г., Сидоров А.И. Опытная электрическая сеть напряжением 380 В // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2014. № 2 (19). С. 96-107. EDN: SNZESB

16. Егорушкин И.О., Костюченко Л.П. Выбор автоматических выключателей для защиты сельских электрических сетей 0,4 кВ с учетом допустимого времени отключения // Вестник КрасГАУ. 2007. № 5. С. 191-196. EDN: IARSNX

17. Егорушкин И.О., Костюченко Л.П., Кунгс Я.А. Учет допустимого времени отключения при выборе автоматических выключателей для защиты сельских электрических сетей 0,4 кВ // Промышленная энергетика. 2009. № 2. С. 25-30. EDN: KGBEHL

18. Лансберг А.А., Виноградов А.В. Разработка физической модели сельской электрической сети 0,4 кВ // Техника и оборудование для села. 2024. № 8 (326). С. 39-43. EDN: YRWLCA

19. Лансберг А.А., Букреев А.В. Компьютерное моделирование режимов несимметричных коротких замыканий в сельской электрической сети 0,4 кВ // Вестник НГИЭИ. 2025. № 1 (164). С. 45-57. EDN: NENRPD

20. Виноградов А.В., Лансберг А.А., Виноградова А.В. Анализ конфигурации электрических сетей 0,4 кВ Орловской области // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2023. Т. 70, № 4 (53). С. 22-29. EDN: LHIRSK

21. Виноградов А.В., Лансберг А.А., Сорокин Н.С. Характеристика электросетевых компаний по количеству и протяженности линий электропередачи, мощности подстанций // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2022. Т. 69, № 2 (47). С. 31-41. EDN: AJQSZN