ENGINEERING ANALYSIS OF THE THREE-PHASE SHORT CIRCUIT MODE IN THE 10 KV ELECTRIC NETWORK TAKING INTO ACCOUNT THE INFLUENCE OF LOAD CURRENTS

The load current affects the value of the short-circuit current in the electric network and, consequently, the voltage value. In some cases, this influence must be taken into account for the correct choice of switching devices, remote monitoring the operating modes of electric networks, and determining the modes. It is possible to disconnect loads connected through magnetic starters and contactors. Failure to consider the influence of the load current can lead to an incorrect interpretation of the identified grid operating modes during remote monitoring and, as a result, incorrect dispatcher's decisions. In addition, it is also insufficient to specify the choice of switching devices in the 10 kV feed network. The article describes a method for analyzing the three-phase short circuit mode in a 10 kV feed network, taking into account the influence of load currents. The method is exemplified by the case of an actual electric network - the 10 kV ring feed network containing reclosers and receiving power from different sections of low-voltage buses of the "Kulikovskaya" 110/35/10 kV substation, belonging to the Branch of PJSC «DGC of Centef'-"Orelenergo." For this network, the values of the three-phase short-circuit currents at points with different distances from the substation buses have been determined. The authors have figured out the values of the load currents and their shares in the total short-circuit current. The voltage values at different points of the network in the case of short circuits have also been determined. The research proves that the effect of the load current on the total short-circuit current should be taken into account for the case of remote short circuits.

1. Xiren Miao, Yanping Chan, Ronghua Qiu et al. Research on early detection and identification of short circuit fault based on terminal voltage in low voltage distribution system. 2016 IEEE International Conference on Power and Renewable Energy (ICPRE), 21-23 Oct. 2016, https://doi.org/10.1109/ICPRE.2016.7871206

2. Guo Y., Miao X. Short circuit fault current detection and rapid breaking actuator technologies of low voltage distribution system. Low Voltage Apparatus. 2013; 7: 18-22.

3. Wu S., Bao G. Early detection technology of short circuit fault based on TMS320F2812. Low Voltage Apparatus. 2013; 6: 21-24, 29.

4. Wu X., Miao X. Research on early detection of short-circuit fault in multi-level low voltage system. Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy, 2015; 9; 38-43.

5. Miao X., Wu X. Early detection and prediction for short-circuit current in a multilevel low voltage system. Transactions of China Electrotechnical Society, 2014; 11: 177-184.

6. Виноградов А.В., Астахов С.М., Сорокин Н.С. Дистанционный контроль отключения выключателей в распределительных сетях // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2008. № 12. С. 44-46.

7. Morrez J., Haan S.W.H. Short-circuit current of wind turbines with doubly fed induction generator. IEEE Transactions on Energy Conversion. 2007; 22 (1): 174-180. https://doi.org/10.1109/TEC2006.889615

8. Ma J., Zhang W., Lui J. et al. Research on short circuit current characteristics of doubly-fed wind power generator considering converter regulation. Electric Power Components and Systems. 2018; 45 (19): 2118-2130. https://doi.org/10.1080/15325008.2017.1400605

9. Zhou H.L., Yang G., Li. D.Y. Short circuit current analysis of DFIG wind turbines with crowbar protection. In Proc. IEEE International Conference on Electrical Machines and Systems, 2009. https://doi.org/10.1109/ICEMS.2009.5382825

10. Xiong X., Qi X., Ouyang J. Effect of doubly-fed wind turbines short-circuit current on second harmonic escapement of transformer protection. Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering, 2014; 13: 2201-2209.

11. Шулаков Н.В., Судаков А.И., Чабанов Е.А. Новые подходы к получению исходной информации и методам идентификации переходных процессов мощньгх синхронных машин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2013. № 8. С. 114-127.

12. Чабанов Е.А. и др. Вероятностно-статистические методы идентификации синусоидально возрастающих переходных процессов синхронных машин / Е.А. Чабанов, А.И. Судаков, А.М. Турпак, В.А. Лоскутников // Фундаментальные исследования. 2014. № 12-10. С. 2135-2141.

13. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Размук В.А. и др. Результаты энергетического обследования сельскохозяйственных предприятий // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2014. № 85. С. 89-93.

14. Виноградов А.В. Совершенствование автоматического резервирования на двухтрансформаторных подстанциях: Монография. Орел.: Изд-во Орел ГАУ, 2007. 172 с.

15. Виноградов А.В. Разработка принципов управления конфигурацией сельских электрических сетей и технических средств их реализации: Дис. д-ра техн. наук. Москва, 2021. 527 с.

16. Левин П.Н., Добрынин П.А., Середкин О.А. Секционирование распределительных сетей с помощью реклоузеров, с целью повышения уровня надежности электрических сетей // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. 2020. № 1 (38). С. 143-146.

17. Thomas R., Zyl S. van, Naidoo R.M. et al. Recloser based energy exposure assessment of a distribution network. Journal of energy in southern Africa. 2019; 30 (4). http://doi.org/10.17159/2413-3051/2019/v30i4a2486

18. Wright L., Ayers L. Mitigation of undesired operation of recloser controls due to distribution line inrush. IEEE Transactions on Industry Applications. 2017; 53 (1): 80-87. http://doi.org/10.1109/TIA.2016.2613975

19. Фомин И.Н., Беликов Р.П. Контроль отключения высоковольтных выключателей в секционированной линии электропередачи // Вести высших учебных заведений Черноземья. 2019. № 2 (56). С. 48-59.

20. Виноградов А.В., Фомин И.Н., Капитонов А.И. и др. Определение токов коротких замыканий в сельской электрической сети 10 кВ, секционируемой реклоузерами для осуществления дистанционного контроля их срабатывания // Вестник аграрной науки Дона. 2021. № 1 (53). С. 34-43.

21. Макаров Е.Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ: Под ред. И.Т. Горюнова, А.А. Любимова. М.: Папирус ПРО, 2003-2005.

22. Виноградов А.В., Фомин И.Н., Лансберг А.А. Определение электрических нагрузок трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ кольцевой электрической сети 10 кВ, содержащей реклоузеры // Физика и современные технологии в АПК: Материалы XII Всероссийской (с международным участием) молодежной конференции молодых ученых, студентов и школьников / Орловский государственный аграрный университет им. Н.В. Парахина. М.: Издательство Картуш, 2021. С. 273-278.