Анализ причин ложной работы логических защит шин в сетях 20 кВ при росте емкостных токов
Григорьев Д.А.,
АО «Объединенная энергетическая компания», г. Москва, Россия,
к.т.н. Гусев Ю.П., Колесникова К.В., к.т.н. Смотров Н.Н., к.т.н. Чо Г.Ч.,
Национальный исследовательский университет «МЭИ», г. Москва, Россия.

Аннотация: в сетях 20 кВ широко используются логические защиты шин (ЛЗШ). При однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ) фиксируются случаи ложной работы ЛЗШ. В статье приведены результаты исследования ОЗЗ, выполненного с помощью программы EMTP-RV (Powersys, Франция), выявлены причины ложных срабатываний ЛЗШ. Установлено, что алгоритм блокировки срабатывания ЛЗШ при ОЗЗ может работать неправильно. Рассмотрены меры, направленные на совершенствование ЛЗШ.

Ключевые слова: емкостные токи, логическая защита шин, распределительные сети 20 кВ, низкоомное резистивное заземление нейтрали.

Analysis of the causes for false operation of logical buses protection in 20 kV networks for the case of the capacitive currents growth
Grigoriev D.A.,
JSC «UNECO», Moscow, Russia,
Ph.D. Gusev Y.P., Kolesnikova K.V., Ph.D. Smotrov N.N., Ph.D. Cho G.C.,
National Research University «MPEI», Moscow, Russia.

Abstract: logic busbar protection is widely in use in 20 kV distribution networks. The cases of excessive operation of the LBP single-phase earth faults (SPEF) have been recorded. This article presents the results of the study of the earth faults, carried out using the EMTP-RV program (Powersys, France), the reasons the nuisance tripping of protection are revealed. It has been established that the algorithm for blocking the operation of the protection in the case of earth faults may work incorrectly. The measures aimed at improving the busbar protection are considered.

Keywords: capacitive currents, logical busbar protection, distribution networks 20 kV, low-impedance resistive neutral grounding.


Феррорезонанс в сети 20 кВ, вызванный однофазными замыканиями, и оценка условий срабатывания плавких предохранителей трансформаторов напряжения
Гусев О.Ю., к.т.н. Гусев Ю.П., Южанин А.Е.,
Национальный исследовательский университет «МЭИ», г. Москва, Россия,
Кошкарева Л.А.,
АО «Объединенная энергетическая компания», г. Москва, Россия.

Аннотация: в статье дана оценка термического действия феррорезонансных процессов на обмотки трансформаторов напряжения (ТН) при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ) в распределительных электрических сетях с низкоомным резистивным заземлением нейтрали. Проанализированы условия срабатывания плавких предо¬хранителей ТН. Исследование выполнено с использованием программного комплекса EMTP-RV (Powersys, Франция). Процессы в сердечниках ТН анализировались на основе математической модели начальных кривых намагничивания магнитопровода ТН. Установлено, что опасность повреждения ТН или сокращения срока их службы под влиянием феррорезонансных бросков намагничивающих токов, возникающих при отключении ОЗЗ в электрических сетях с низкоомным резистивным заземлением нейтрали, незначительна. Опасность повреждения ТН увеличивается при разземлении сети, например, в послеаварийных или ремонтных режимах.

Ключевые слова: феррорезонанс, распределительная сеть с низкоомным резистивным заземлением нейтрали, трансформатор напряжения, однофазное замыкание на землю.

Ferroresonance in the 20 kV network caused by single-phase short circuits and evaluation of the operating conditions of fuses of voltage transformers
Gusev O.Y., Ph.D. Gusev Y.P., Yuzhanin А.Е.
National Research University «MPEI», Moskow, Russia,
Koshkareva L.A.,
JSC «UNECO», Moskow, Russia.

Abstract: the article deals with evaluates the thermal effect of ferroresonance processes on the windings of voltage transformers during single-phase earth faults in distribution electrical networks with low-resistance resistive neutral grounding. The conditions of operation of fuses of a voltage transformer are analyzed. The research was performed using the EMTP-RV software package (Powersys, France). The processes in the cores of the voltage transformer were analyzed on the basis of a mathematical model of the initial magnetization curves of the magnetic circuit of the voltage transformer. It is established that the risk of damage to voltage transformers or shortening their service life under the influence of ferroresonance surges of magnetizing currents that occur when disconnecting single-phase earth faults in electrical networks with a low-resistance resistive-grounded neutral is insignificant. The risk of damage to voltage transformers increases when the network is grounded, for example, in emergency or repair modes.

Keywords: ferroresonance, distribution network with low-impedance resistive neutral grounding, voltage transformer, single-phase earth fault.


Режимы и автоматика Минигрид, работающих в составе распределительных электрических сетей ЕЭС
д.т.н. Фишов А.Г., Ивкин Е.С.,
Новосибирский государственный технический университет (НГТУ НЭТИ), г. Новосибирск, Россия,
Гилев О.В.,
ООО «Генерация Сибири», г. Новосибирск, Россия,
Какоша Ю.В.,
ООО «НСК-Проект», г. Новосибирск, Россия.

Аннотация: в статье обсуждаются направления развития распределенной малой генерации, обосновывается особое значение направления развития через создание Минигрид (самобалансирующихся локальных систем энергоснабжения малой мощности, способных работать как автономно, так и параллельно с внешней энергосистемой под управлением специализированной системной автоматики). Представлены особенности режимов Минигрид, технология управления и автоматика, обеспечивающие высокую надежность энергоснабжения и экономическую эффективность использования генерирующего оборудования Минигрид. Проанализирован опыт по объединению локальной интеллектуальной энергосистемы (ЛИЭС) жилмассива с когенерационной электростанцией, установленной электрической мощностью генераторов 10 МВт и тепловой 59 МВт, с ЕЭС России по сетям 10 кВ в г. Новосибирск с применением автоматики управления нормальными и послеаварийными режимами, получившей дальнейшее развитие в рамках НИОКР «Разработка целевой модели (прототипа) Mini/MicroGrid». Выполнение указанной НИОКР позволило усовершенствовать реализованные и разработать новые дополнительные алгоритмы программно-технического комплекса (ПТК) Минигрид, функционирующих на условиях самобаланса, как необходимой составляющей интеграции объектов распределенной энергетики в сети распределительных сетевых компаний.

Ключевые слова: энергосистема малой мощности (Минигрид), параллельная работа, автоматика, противоаварийное управление, режимное управление, программно-технический комплекс Минигрид.

Modes and automation of Minigrid operating as part of the UPS distribution electric networks
D.Sc. Fishov A.G., Ivkin E.S.,
Novosibirsk State Technical University (NSTU NETI), Novosibirsk, Russia,
Gilev O.V.,
«Generatsiya Sibiri» LLC, Novosibirsk, Russia,
Kakosha Y.V.,
«NSC-Proekt» LLC,Novosibirsk, Russia.

Abstract: the paper discusses the directions of development of distributed small-scale generation, it substantiates the special importance of the direction of development through the creation of Minigrid (Self-balancing local power supply systems of small capacity, able to operate both autonomously and in parallel with the external power system under the control of specialized system automation). Features of Minigrid modes, control technology and automation, providing high reliability of power supply and economic efficiency of the use of Minigrid generating equipment are presented. Experience in combining the local intelligent power system (LIPS) of a residential area with cogeneration power plant with installed electric generating capacity of 10 MW and thermal capacity of 59 MW with UРS of Russia through 10 kV networks in Novosibirsk using automatics for control of normal and emergency modes is analyzed. It was further developed within the research and development «Development of target model (prototype) Mini/ MicroGrid».
Performance of the above R&D allowed to improve the implemented and develop new additional algorithms of software and hardware complex MiniGrid, functioning on conditions of self-balance, as a necessary component of integration of distributed power facilities into networks of distribution grid companies.

Keywords: low-power power system (Minigrid), parallel operation, automation, emergency control, mode control, software and hardware complex MiniGrid.


Элементы искусственного интеллекта в управлении компенсацией емкостного тока однофазного замыкания на землю
к.т.н. Дементий Ю.А.,
ООО «Релематика», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: в статье рассматривается вопрос применимости элементов искусственного интеллекта в задаче управления компенсацией емкостного тока. Формулируются основные принципы построения интеллектуальных систем компенсации и требования к ним. Наиболее эффективным и практически применимым подходом является использование инструментария искусственного интеллекта для обработки результатов измерений с переходом к статистической интерпретации и оценке достоверности. Оценивается влияние алгоритмов повышения надежности на точность и время регулирования. Приводятся примеры обработки результатов измерения рас¬стройки во время управления дугогасящими реакторами плунжерного типа.

Ключевые слова: статистическая обработка, машинное обучение, компенсация емкостного тока, дугогасящий реактор.

Training elements of artificial intelligence for controlling the compensation of the capacitive current of the one phase earth fault
Ph.D. Dementiy Y.A.,
Relematika LLC, Cheboksary, Russia.

Abstract: In the paper the question of applicability of elements of artificial intelligence for the task of control of capacitive current compensation is discussed. The basic principles of construction of intelligent compensation systems and requirements applied to them are formulated. The most effective and practically applicable approach is the use of artificial intelligence tools for processing measurement results with a transition to their statistical interpretation and assessment of their reliability. The influence of reliability improvement algorithms on the accuracy and regulation time is evaluated. Examples of processing the results of measuring the detuning during control of arc-suppression reactors are given.

Keywords: statistical processing, machine learning, capacitive current compensation, Petersen coil.


Определение остаточных магнитных индукций в тороидальных сердечниках трансформаторов тока класса Р для релейной защиты
к.т.н. Дегтярев А.А., д.т.н. Кужеков С.Л.,
ООО НПФ «Квазар», г. Новочеркасск, Россия,
к.т.н. Дони Н.А., к.т.н. Шурупов А.А.,
ООО НПП «ЭКРА», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: выполнен анализ существующих подходов к определению коэффициента остаточной магнитной индукции в тороидальных сердечниках трансформаторов тока (ТТ) для релейной защиты (РЗ). Разработана методика и выполнен расчет параметров физической модели ТТ класса P. Изготовлены пять образцов физической модели ТТ класса P. Выполнена верификация изготовленных физических моделей ТТ класса Р. Проведены испытания по определению максимальных значений оста¬точных магнитных индукций для образцов физических моделей ТТ. Установлены закономерности влияния нагрузочных токов на затухание во времени остаточной индукции в сердечниках ТТ.

Ключевые слова: трансформатор тока, класс P, характеристика намагничивания, магнитная индукция, потокосцепление, остаточная магнитная индукция, магнитная индукция насыщения, измерение, метод измерения.

Determination of remanent magnetic inductions in toroidal cores of class P current transformers for relay protection
Ph.D. Degtyarev A.A., D.Sc. Kuzhekov S.L.,
NPF Kvazar, Novocherkassk, Russia,
Ph.D. Doni N.A., Ph.D. Shurupov A.A.,
EKRA RPE Ltd, Cheboksary, Russia.

Abstract: the analysis of existing approaches to determining the remanent magnetic induction coefficient in toroidal cores of current transformers for relay protection is carried out. A technique has been developed and the parameters of the physical model of a class P current transformer have been calculated. Five samples of the physical model of class P current transformers were made. Verification of the manufactured physical models of class P current transformers has been performed. Tests were carried out to determine the maximum values of remanent magnetic inductions for samples of physical models of current transformers. The regularities of the influence of load currents on the attenuation of remanent induction in the cores of current transformers are established.

Keywords: current transformer, class P, magnetization characteristic, magnetic induction, flux linkage, remanent magnetic induction, saturation magnetic induction, measurement, measurement method.


Экспериментальные исследования и моделирование коммутационных перенапряжений и средств защиты присоединений с трансформаторами 6-35 кВ
к.т.н. Емельянов Н.И., Ильиных М.В.,
ООО «Болид», г. Новосибирск, Россия,
Кириленко М.Л.,
ЗФ ПАО «ГМК «Норильский никель», г. Норильск, Россия.

Аннотация: рассмотрены негативные стороны применения вакуумных выключателей (ВВ), связанные с возникновением высокочастотных импульсных коммутационных перенапряжений, необходимость проведения экспериментальных и расчетных исследований для обеспечения длительной надежной работы высоковольтного оборудования в сети с ВВ. Показана практическая важность экспериментального определения характеристик конкретного выключателя. Представлены подходы к моделированию переходных процессов при коммутациях ВВ присоединений с трансформаторами, результаты расчетных исследований влияния параметров ВВ и самого присоединения на характер процессов и величины коммутационных перенапряжений. Приведен анализ применения различных схем защиты трансформаторов от коммутационных перенапряжений с использованием ограничителя перенапряжений нелинейного (ОПН) и RC-цепей.

Ключевые слова: вакуумные выключатели, коммутационные перенапряжения, расчеты переходных процессов, электрическая прочность, защита трансформаторов, ограничители перенапряжений нелинейные, RС-цепь.

Experimental investigations and modeling of switching overvoltages and protection devices for feeders with 6-35 kV transformers
Ph.D. Emelyanov N.I., Ilinykh M.V.,
Bolid LLC, Novosibirsk, Russia,
Kirilenko M.L.,
ZF PJSC «MMC «Norilsk Nickel», Norilsk, Russia.

Abstract: the negative aspects of the use of vacuum circuit breakers associated with the occurrence of high-frequency impulse switching overvoltages and the need for experimental and computational investigations to ensure long-term reliable operation of high-voltage equipment in a network with vacuum circuit breakers are considered in the paper. The practical importance of the experimental determination of the characteristics for a particular circuit breaker is shown. Approaches to modeling transient processes when switching power transformers by vacuum circuit breakers and the results of computational studies of the influence of feeder and vacuum circuit breaker parameters on the transients nature and the magnitude of switching overvoltages are presented. The analysis of the application of various transformer protection schemes against switching overvoltages by using surge arresters and RC-circuits is given.

Keywords: vacuum circuit breakers, switching overvoltages, transient process calculations, electric strength, transformer protection, surge arrester, RС-circuit.


О предотвращении отключений ветроэнергетических установок при нормативных возмущениях в прилегающей сети
Симонов А.В.,
ООО «РТСофт-СГ», г. Екатеринбург, Россия,
д.т.н. Илюшин П.В.,
Институт энергетических исследований Российской академии наук, г. Москва, Россия.

Аннотация: в соответствии со Схемой и программой развития ЕЭС России суммарная установленная мощность ветровых электростанций (ВЭС) к 2025 г. составит 3,4 ГВт. На 2025-2035 гг. запланирован дополнительный ввод в эксплуатацию на ВЭС около 3,2 ГВт генерирующих мощностей. В России широкое применение находят ветроэнергетические установки (ВЭУ) либо зарубежных заводов-изготовителей, либо собранные в России по лицензии из импортируемых комплектующих, с частичной локализацией производства отдельных элементов на российских предприятиях. Эти ВЭУ соответствуют техническим требованиям зарубежных нормативно-технических документов (НТД) тех стран, где они разработаны и произведены. Выполнен сравнительный анализ технических требований сетевых кодексов различных стран мира и российских НТД к устойчивой работе ВЭУ в составе энергосистем при типовых (нормативных) возмущениях. Показано, что отключения ВЭУ недопустимы при кратковременных провалах напряжения заданной глубины и длительности. Результатами расчетов электромеханических переходных процессов доказано, что большая часть ВЭУ зарубежных заводов-изготовителей без изменения заводских настроек не соответствует техническим требованиям российских НТД. Обоснована необходимость корректировки заводских настроек функции LVRT в инверторах ВЭУ с целью их приведения в соответствие с техническими требованиями российских НТД при их поставке на ВЭС в Россию.

Ключевые слова: ветроэнергетическая установка, нормативное возмущение, технические требования, кратковременный провал напряжения, функция Low Voltage Ride Through (LVRT), инвертор, релейная защита.

Preventing disconnection of wind power plants in cases of acceptable disturbances in the adjacent grid
Simonov A.V.,
RTSoft-Smart Grid LLC, Ekaterinburg, Russia,
D.Sc. Ilyushin P.V.,
Energy Research Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia.

Abstract: Russia’s Unified Energy System (UES) Development Roadmap projects wind farms (WF) to reach a total installed capacity of 3.4 GW by 2025. 3.2 GW of WF generating capacity is planned for commissioning in 2025-2035. Russia mostly uses wind power plants (WPP) made by foreign manufacturers or assembled in Russia by a licensed facility from imported components, although the manufacturing of some components is now localized in Russia. These WPPs are designed to meet the regulations of the countries where they were designed and manufactured. This paper compares the grid codes of various countries against Russian regulations with the respect to stable WPP operation in connection to power systems sustaining acceptable disturbances. It shows that disconnecting WPPs is not an acceptable solution where voltage sags of specified extent are short. Calculations of electromechanical transients show that unless factory settings are changed, most imported WPPs fail to meet the requirements of Russian regulations. The paper further shows why factory settings of LVRT in WPP inverters must be changed if WPPs imported to Russia are to be consistent with the applicable Russian regulations.

Keywords: wind power plant, acceptable disturbance, technical requirements, short voltage sag, Low Voltage Ride Through (LVRT), inverter, relay protection.


Разработка защиты участков межсекционных связей КРУЭ 35 кВ ГТУ-ТЭС-200 от замыканий на землю и повышение надежности работы защиты при перемежающихся дуговых замыканиях
Рычков А.В.,
Пермское региональное управление ООО «ЛУКОЙЛ- ЭНЕРГОСЕТИ», г. Пермь, Россия,
Валов В.Н.,
ООО «Болид», г. Новосибирск, Россия.

Аннотация: в статье изложены вопросы, связанные с повышением надежности работы защиты от замыканий на землю в сети с комбинированным заземлением нейтрали. На основе анализа случаев работы релейной защиты и автоматики (РЗА) разработан алгоритм работы защиты, исключающий влияние перемежающейся дуги на время действия защиты. Рассмотрен вопрос организации защиты участков межсекционных связей от замыканий на землю.

Ключевые слова: релейная защита, замыкание на землю, перемежающееся дуговое замыкание, защита межсекционных связей.


Практическая реализация автоматической настройки дугогасящих реакторов для сетей 6-35 кВ на основе метода наложения тока непромышленной частоты
к.т.н. Пашковский С.Н., Чернов Н.Ю.,
ООО НПП «ЭКРА», г. Чебоксары, Россия,
д.т.н. Вайнштейн Р.А.,
Томский политехниче¬ский университет, г. Томск, Россия.

Аннотация: в статье рассмотрены варианты реализации устройств для непрерывно¬го измерения степени расстройки компенсации и автоматической настройки дугогасящих реакторов в электрических сетях 6-35 кВ на основе метода наложения на первичные цепи тока непромышленной частоты. Приводится описание и сравнение трех вариантов реализации этого метода и рекомендации о целесообразной области применения каждого из них. Разработанные устройства технически согласованы с дугогасящими реакторами, индуктивность которых регулируется изменением воздушного зазора магнитопровода. Приводятся результаты лабораторных испытаний и сведения об опыте эксплуатации в электрических сетях.

Ключевые слова: компенсация емкостного тока, расстройка компенсации, наложение тока непромышленной частоты, контур нулевой последовательности, добротность.


Обеспечение электробезопасности при комбинированном и резистивном заземлении нейтрали в кабельной сети 10 кВ
Болотин В.А.,
ОАО «МРСК Урала», г. Екатеринбург, Россия,
д.т.н. Челазнов А.А.,
АО «ОЭК», г. Москва, Россия,
к.т.н. Ширковец А.И.,
ООО «Болид», г. Новосибирск, Россия.

Аннотация: проанализированы вопросы обеспечения электробезопасности при переводе кабельных сетей 10 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью на комбинированный или резистивный режим заземления нейтрали. Решение задачи для распределительной городской сети обосновано с двух позиций: нормирование сопротивления заземляющего устройства (ЗУ) и обеспечение допустимого напряжения прикосновения. Переход на комбинированное заземление нейтрали не приводит к повышению опасных напряжений на контуре ЗУ. Если выполняется перевод сети на низкоомное резистивное заземление нейтрали, напряжение прикосновения не превышает нормируемые ГОСТ 50571.4.44-2019 значения при отключении ОЗЗ за время не более 0,7 с при токах резистора до 500 А.

Ключевые слова: электробезопасность, кабельная сеть, комбинированное и резистивное заземление нейтрали, напряжение на заземляющем устройстве.


Система определения места повреждения воздушных линий электропередачи 6-35 кВ. Опыт применения в АО «Россети Тюмень»
Лопатин В.В.,
АО «Россети Тюмень», г. Сургут, Россия.

Аннотация: в статье представлена система определения поврежденного участка сети 6-35 кВ, реализованная АО «Россети Тюмень» совместно с ООО «Релематика», позволяющая повысить показатели надежности электроснабжения. Указывается актуальность разработки, ее уникальность, подробно описывается назначение и принцип работы каждого из элементов системы, приводится заключение о работе системы на объекте АО «Россети Тюмень».

Ключевые слова: геоинформационная система ОМП, индикатор повреждения, трансмиттер, устройство шунтирования замыкания, система ОМП.


Опыт периодических испытаний цифровых защит с поддержкой IEC 61850-8-1 и IEC 61850-9-2
Шалимов А.С.,
ООО «НПП «Динамика», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: рассматриваются особенности испытаний интеллектуальных электронных устройств релейной защиты и автоматики цифровых энергообъектов на начальных этапах эксплуатации – пусконаладочных работах и при первом профилактическом контроле с учетом опыта применения цифровых испытательных систем.

Ключевые слова: IEC 61850, шина процесса, тестирование, эксплуатационная эффективность.


Определение тока однофазного замыкания на землю на основе натурного эксперимента с осциллографированием
Валов В.Н., к.т.н. Ширковец А.И., Ильиных М.В.,
ООО «Болид», г. Новосибирск, Россия,
Хадыев И.Г.,
АО «ОЭМК им. А.А. Угарова», г. Старый Оскол, Россия,
Макарьев А.О.,
ЗФ ПАО «ГМК «Норильский никель», г. Норильск, Россия.

Аннотация: в статье рассмотрены методы и средства натурного определения тока однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) с осциллографированием сигналов, приведено нормативное обоснование измерений, проанализированы особенности их выполнения в действующих электрических сетях. Представлены реальные примеры анализа результатов и обработки осциллограмм. Рассмотрены варианты схемы подключения первичных датчиков и даны технические требования к измерительному оборудованию. Отмечено, что правильная постановка и выполнение испытаний минимизирует риск возникновения нештатных ситуаций в процессе работ, а отработанная технология измерений дает точный результат. На основании полученных при натурных измерениях данных становится возможным проверить работоспособность и настройку дугогасящего реактора (ДГР), выполнить уточненные расчеты и выбрать оборудование для заземления нейтрали обследованной электрической сети.

Ключевые слова: электрические сети 6-35 кВ, режим заземления нейтрали, определение тока замыкания на землю, «прямой» и «косвенный» методы измерения, делители напряжения, однополюсный выключатель, гармонический анализ


Диагностика состояния кабельных линий неразрушающими методами в АО «ЕЭСК»
Уракова Е.Н.,
АО «ЕЭСК», г. Екатеринбург, Россия.

Аннотация: произведено сравнение контроля технического состояния кабельных линий (КЛ) двумя методами: стандартными и неразрушающими. Дана оценка влияния испытаний на КЛ с бумажной пропитанной изоляцией (БПИ) и с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Проанализированы результаты диагностики технического состояния КЛ неразрушающими методами. Дана оценка взаимосвязи между временем до технологического нарушения и параметров частичного разряда в месте повреждения.

Ключевые слова: частичный разряд, кабельные линии, неразрушающие методы, технологические нарушения.