Computer simulation of the zero wire breakage mode in a 0.4 kV radial rural electric grid
УДК 001.57:621.315.1:621.3.027.2
Шифр специальности ВАК 2.4.3., 4.3.2.
Авторы: А.А. Лансберг, https://orcid.org/0000-0002-2834-6092, lansbergaa@vk.com, А.В. Виноградов, д. т. н., https://orcid.org/0000-0002-8845-9718, winaleksandr@gmail.com, ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ»
Ключевые слова: электрическая сеть 0,4 кВ; обрыв нулевого провода; несимметрия напряжений; компьютерная модель; повторные заземления
Аннотация: В сельских электрических сетях 0,4 кВ одним из наиболее частых повреждений является обрыв нулевого провода, который может быть вызван механическими повреждениями, дефектами монтажа и климатическими воздействиями. Для выявления обрыва нулевого провода и отключения участка линии с ним могут использоваться средства сетевого секционирования линий электропередачи 0,4 кВ, оснащенные алгоритмами распознавания данного режима. В блоки управления средств секционирования также должны быть внесены параметры режима электрической сети, характеризующие обрыв нулевого проводника. Для проведения исследования использовали компьютерную модель сельской электрической сети 0,4 кВ в программном комплексе MATLAB Simulink. Прототипом модели является радиальная линия электропередачи 0,4 кВ протяженностью 800 м, питающаяся от трансформатора ТМ-250 10/0,4 кВ. В ходе исследования параметры нагрузочных режимов работы сети сравнивали с параметрами режимов с обрывами нулевого провода в разных точках сети, выявляли характерные особенности последних. Установлено, что при обрыве нулевого провода происходит изменение токов фаз до 14 % по причине несимметрии, ток в нулевом проводе при его обрыве между повторными заземлениями отсутствует. Возрастание несимметрии фазных напряжений при обрыве нулевого провода приводит к увеличению значения коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности в 1,3–1,5 раза. Установленные в ходе компьютерного моделирования зависимости могут использоваться в устройствах сетевого секционирования линий электропередачи 0,4 кВ для идентификации аварийных режимов, вызванных обрывами нулевого провода.
Authors: A.A. Lansberg, lansbergaa@vk.com, A.V. Vinogradov, Dr. Sci. (Technical), winaleksandr@gmail.com, Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM»
Keywords: Electrical network 0.4 kV; zero wire breakage; voltage asymmetry; computer model; repeated grounding.
Abstract: Relevance. In rural 0.4 kV electrical networks, one of the most frequent damages is a breakage of the ground wire, which can be caused by mechanical damage, installation defects and climatic influences. To detect the breakage of the zero wire and disconnect a section of the line with it, network partitioning tools for 0.4 kV power transmission lines equipped with recognition algorithms for this mode can be used. Also, the control units of the partitioning facilities must include the parameters of the electrical network mode that characterize the breakage of the zero conductor. To conduct the study, a computer model of a rural 0.4 kV electrical network was used in the MATLAB Simulink software package. The prototype of the model is a 0.4 kV radial transmission line with a length of 800 meters, powered by a TM-250 — 10/0.4 kV transformer. During the study, the parameters of the load modes of the network were compared with the parameters of modes with zero wire breaks at different points of the network, and the characteristic features of the latter were identified. It was found that when the zero wire is broken, the phase currents change up to 14% due to asymmetry. It is established that there is no current in the zero wire when it breaks between repeated earths. An increase in the asymmetry of phase voltages when the zero wire is broken leads to an increase in the value of the voltage asymmetry coefficient in the zero sequence by 1.3-1.5 times. The dependencies established during computer modeling can be used in devices for network partitioning of 0.4 kV power transmission lines to identify emergency modes caused by zero wire breaks.
Для цитирования: Лансберг А.А., Виноградов А.В. Компьютерное моделирование режима обрыва нулевого провода в радиальной сельской электрической сети 0,4 кВ // Энергия единой сети. 2025. № 1. С. 26–33.
