Моделирование режимов однофазных замыканий на землю в электрических сетях напряжением 6 кВ открытых горных работ

В программной среде MATLAB Simulink выполнено моделирование режимов однофазных замыканий на землю, наиболее распространенных в электрических сетях открытых горных работ с изолированной (или заземленной через высокоомный резистор) нейтралью питающего трансформатора. Моделирование проведено применительно к электрической сети, включающей следующие элементы: подстанцию с трансформатором 35/6,3 кВ и распределительным устройством; электрическую сеть, состоящую из участка воздушной линии электропередачи и кабельной вставки, подключенной через приключательный пункт; электроприемника в виде экскаватора ЭШ-10/70. Для указанных элементов электрической сети разработаны блоки MATLAB Simulink, позволяющие моделировать режимы однофазных замыканий на землю для различных (возможных) вариантов конфигурации моделируемой сети. Получены осциллограммы переходных процессов и действующие значения токов однофазного замыкания на землю в различных элементах моделируемой сети для замыканий на подстанции и в экскаваторном кабеле. Выполненное на основе изложенных принципов и положений моделирование обеспечивает получение решений для электрических сетей открытых горных работ в части параметров токов однофазных замыканий на землю при обосновании выбора защит от однофазных замыканий на землю и уставок их срабатывания.

Ляхомский А. В., Герасимов А. И., Перфильева Е. Н. Моделирование режимов однофазных замыканий на землю в электрических сетях напряжением 6 кВ открытых горных работ // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 2. – С. 164–178. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-2-0-164-178.

Ляхомский Александр Валентинович¹ — д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой,
Герасимов Анатолий Игоревич¹ — канд. техн. наук, доцент,
Перфильева Евгения Николаевна¹ — доцент,
¹ НИТУ «МИСиС».

Герасимов А.И., e-mail: mggu.eegp@mail.ru.

1. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых». Серия 03. Выпуск 78. — М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2015. — 276 с.

2. Шуин В. А., Ганджаев Д. И., Сарбеева О. А., Шагурина У. С. Особенности использования электрических величин переходного процесса в защитах от замыканий на земл. электрических сетей 6—10 кВ // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. — 2011. — № 1. — С. 32—41.

3. Владимиров Л. В., Вырва А. А., Ощепков В. А., Попов А. П., Суриков В. И. Моделирование режима однофазного замыкания на землю в распределительной электрической сети с изолированной нейтралью // Омский научный вестник. — 2012. — № 1 (107). — С. 197—201.

4. Шуин В. А., Воробьева Е. А., Добрягина О. А., Шадрикова Т. Ю. Принципы выполнения адаптивной токовой защиты от замыканий на землю в некомпенсированных кабельных сетях напряжением 6—10 кВ // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. — 2018. — № 3. — С. 28—37.

5. СТО ДИВГ-059-2017. Релейная защита распределительных сетей 6—10 кВ. Расчет уставок. Методические указания. — СПб.: Изд-во СПб НТЦ Механотроника, 2017. — 68 с.

6. СТО 18-2013. Руководящие указания по выбору режима заземления нейтрали в электрических сетях напряжением 6—35 кВ. — СПб.: Изд-во ОАО «ЛЕНЭНЕРГО», 2013. — 77 с.

7. Gukovskiy Yu., Sychev Yu., Pelenev D. The automatic correction of selective action of relay protection system against single phase earth faults in electrical networks of mining enterprises // International Journal of Applied Engineering Research. 2017. No 5. Рp. 833—838.

8. Иваницкий В. А., Тюленев М. Е. Модель для анализа режимов однофазного замыкания на землю в сетях электроснабжения // Интеллектуальные системы в производстве. — 2013. — № 2 (22). — С. 185—189.

9. Dauda A., Japhet D., Edwin M., Mandu A. Folarin. Modelling and Simulation of Faults in Distribution Network System Using MATLAB Simulink // IOSR Journal of Electrical and Electronics Engineering (IOSR-JEEE). 2018. Vol. 13. Issue 3. Ver. 1. Pp. 43—51.

10. Drandic A., Marusic A., Drandic M., Havska J. Power system neutral point grounding // Jornal of Energy. 2017. Vol. 66. No 1-4. Pp. 52—68.

11. Perelmuter V. Electrotechnical Systems. Simulation with Simulink and SimPowerSystems. CRS Press, 2017. 450 p.

12. Джендубаев А.-З. Р., Алиев И. И. MATLAB, Simulink и SimPowerSystems в электроэнергетике: учебное пособие. — Черкесск: БИЦ СевКавГГТА, 2014. — 136 с.

13. Ravlic S., Marusic A. Simulation models for various neutral earthing. Methods in medium voltage systems // Procedia Engineering. 2015. Vol. 100. Pp. 1182—1191.

14. Дед А. В. Расчет параметров Simulink-модели силового трехфазного трансформатора для исследования длительных несимметричных режимов // Омский научный вестник. — 2017. — № 3. — С. 68—74.

15. Ягуп В. Г. К определению параметров моделей трансформаторов // Свiтлотехнiка та електроенергетика. — 2014. — № 2. — С. 52—63.

16. Герасимов А. И., Заварыкин Б. С. Электроснабжение карьеров: учебное пособие. — Красноярск: СФУ, 2013. — 184 с.