Вестник МГТУ, 2023, Т. 26, № 4.

Вестник МГТУ. 2023. Т. 26, № 4. С. 457-471. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2023-26-4-457-471 УДК 621.316.15 Информация о статье Поступила в редакцию 08.09.2023; получена после доработки 25.09.2023; принята к публикации 26.09.2023 Ключевые слова: однофазные замыкания на землю, воздушная линия, напряжение нулевой последовательности, измерительный трансформатор напряжения, параметры аварийного режима, алгоритм расчета Для цитирования Метод расчета места однофазного замыкания на землю на фидере древовидной структуры по ограниченной информации о распределении напряжений нулевой последовательности А. И. Федотов, Г. В. Вагапов , Р. Э. Абдуллазянов, Е. А. Федотов *Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия; e-mail: vagapov@list.ru Реферат Ограничение зоны топографического поиска места однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) воздушных линий электропередачи (ВЛ) в электрических сетях с изолированной нейтралью напряжением 6-10-35 кВ является одной из ключевых задач в области повышения надежности и бесперебойности электроснабжения потребителей электроэнергии. Вовремя не устраненное ОЗЗ может привести к выходу из строя электрооборудования. В засушливый период токи замыкания могут инициировать низовой пожар, что требует превентивного отключения линий электропередачи с последующим экономическим ущербом для электроснабжающих организаций. В статье предлагается использование параметров аварийного режима, а именно напряжений нулевой последовательности, в целях определения расчетным образом мест повреждения. Необходимость дополнительной установкина концевыхподстанцияхизмерительных трансформаторов напряжения (ТН) сопряжена с финансовыми затратами. В связи с этим рассматривается возможность их ограниченного применения. Показано, что в этом случае может быть локализован аварийный участок с точностью до отпайки, если на ней отсутствуют измерительные ТН. Для расчетов места ОЗЗ используется математическая модель линий с распределенными параметрами. В качестве полезных рассматриваются сигналы на высших гармониках (ВГ), которые генерируются в электрической сети дуговыми замыканиями. Натурные эксперименты показывают наличие ВГ и при электрических контактах проводов с металлоконструкциями. Высокая частота сигнала обусловливает значимое изменение напряжения по длине линии, что повышает точность расчетов. Применение напряжений нулевой последовательности способствует отстройке от влияния нагрузки подстанций. Разработан алгоритм выполнения расчетов по определению места/участка с ОЗЗ на фидере древовидной структуры. Федотов А. И. и др. Метод расчета местаОЗЗ на фидере древовидной структурыпо ограниченной информации о распределении напряжений нулевой последовательности. Вестник МГТУ. 2023. Т. 26, № 4. С. 457-471. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2023-26-4-457-471 . The single phase-to-ground fault location calculation method based on limited information on the distribution of zero-sequence voltages on the tree-structured feeder Alexander I. Fedotov, Georgii V. Vagapov*, Rustem E. Abdullazyanov, Evgeny A. Fedotov *Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia; e-mail : vagapov@list.ru Abstract One of the key goals in the overhead power lines at the isolated neutral system 6-10-35 kV is topographic search area limitation for a single phase-to-ground (SPG) fault. This will ensure reliability improvement warranty and continuity of power supply. No fault founded in time can lead to failure of electrical equipment. Faults can initiate a ground fire in dry-weather period, which requires preventive shutdown of power lines with subsequent economic damage to power supply organizations. The paper proposes the use of emergency mode parameters, namely, zero-sequence voltages, in order to determine the faults locations in a calculated way. The need for additional installation of measuring voltage transformers at terminal substations is associated with some financial costs. In this regard, the possibility of their limited use is being considered. It has been shown that in this case the emergency section can be localized with accuracy down to the tap if there are no measuring voltage transformers on it. To calculate the SPG location, a mathematical model of lines with distributed parameters has been used. Signals at higher harmonics (HH) generated in the electrical network by arc faults, are considered useful. Full-scale experiments show the HH presence also during electrical contacts of wires with metal structures. The high frequency of the signal causes a significant change in voltage along the length of the line, which increases the accuracy of calculations. The use of zero sequence voltages promotes detuning from the influence of substation load. An algorithm has been developed for performing calculations to determine the location/area with a ground protection zone on a tree-structure feeder. Fedotov, A. I. et al. 2023. The single phase-to-ground fault location calculation method based on limited information on the distribution of zero-sequence voltages on the tree-structured feeder. Vestnik ofMSTU, 26(4), pp. 457-471. (In Russ.) DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2023- 26-4-457-471. Article info Received 08.09.2023; received in revised form 25.09.2023; accepted 26.09.2023 Key words: single phase-to-ground faults, overhead line, zero sequence voltage, measuring voltage transformer, emergency mode parameters, calculation algorithm For citation 457