Аннотация
Одной из серьёзных проблем в кабельных электрических сетях напряжением 6(10) кВ являются однофазные замыкания на землю (ОЗЗ). ОЗЗ, в свою очередь, при длительном существовании может привести к междуфазным коротким замыканиям (КЗ) и отключению линии электропередачи. Однако до момента перехода режима ОЗЗ в междуфазное КЗ на кабель будет воздействовать повышенная температура вследствие дополнительного нагрева кабеля токами высших гармоник (ВГ). Дополнительный нагрев токами высших гармоник в установившемся режиме ОЗЗ может привести к превышению температуры кабеля сверх нормативного для разных типов изоляции. В то же время определение и учёт в традиционных тепловых моделях токов высших гармоник сопряжены с трудностями: существующие модели либо слишком просты и не могут учесть токи ВГ, либо сложны и требуют задания значительного числа начальных условий (например, конечно-элементный анализ). Традиционный подход, основанный на среднеквадратичных значениях токов отдельных гармоник, является сложноприменимым из-за трудностей распознавания гармоник в сетях с изолированной нейтралью. В данной работе авторы предлагают новый подход к учёту дополнительного нагрева, где в качестве основы для математической модели дополнительного нагрева кабеля токами ВГ предлагается использовать аппарат вейвлет-анализа, а именно вейвлет-коэффициенты высокочастотного диапазона. Преимуществом предлагаемого подхода является значительное сокращение вычислительных ресурсов. Это создает практическую возможность использовать диагностические признаки ОЗЗ не только для локализации повреждения, но и для оперативной оценки теплового состояния линии в режиме реального времени.
Ключевые слова
однофазное замыкание на землю, высшие гармоники, нагрев кабеля, вейвлет-анализ, моделирование тепловых процессов
1. Построение модели цифрового двойника подземного электрического кабеля: тепловая часть задачи / Ю.Д. Кутумов, В.Е. Мизонов, А.И. Тихонов, Т.Ю. Шадрикова // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2021. № 3. С. 59-65. doi: 10.17588/2072-2672.2021.3.059-065
2. Кутумов Ю.Д., Шадрикова Т.Ю., Шуин В.А. Нагрев кабельной ЛЭП токами высших гармоник при замыканиях на землю в компенсированных сетях 6-10 кВ // Электроэнергетика глазами молодежи: материалы ХII Международной научно-технической конференции, Нижний Новгород, 16-19 мая 2022 года. Том Часть I. Нижний Новгород: Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2022. С. 131-134.
3. Зайцев Е.С., Лебедев В.Д. Алгоритм оценки температуры жил трёхфазных высоковольтных кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена // Электрические станции. 2016. № 9(1022). C. 34-38.
4. Малышев А.В., Кривошеев Н.В., Маршнер В.К. Мониторинг силовых кабельных линий с системой RTTR и его влияние на оптимизацию пропускной способности кабельной сети // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2008. № 2. С. 22-24.
5. Ткаченко В.А., Кропотин О.В., Шепелев А.О. Математическая модель кабельной линии электропередачи с изоляцией из сшитого полиэтилена при подземной прокладке // Омский научный вестник. 2018. № 6(162). С. 137-141. doi: 10.25206/1813-8225-2018-162-137-141
6. Ячеечная модель переходных тепловых процессов в подземном электрическом кабеле и окружающем грунте / Ю. Д. Кутумов, В. Е. Мизонов, Т. Ю. Шадрикова, А. И. Тихонов // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2021. № 2. С. 55-61. doi: 10.17588/2072-2672.2021.2.055-061
7. Ширковец А.И. Исследование параметров высших гармоник в токе замыкания на землю и оценка их влияния на гашение однофазной дуги // Релейная защита и автоматизация. 2011. № 4(5). С. 14-19.
8. Применение имитационного моделирования для оценки уровня нестабильности высших гармоник в токе однофазного замыкания на землю в компенсированных кабельных сетях 6-10 кВ / В.А. Шуин, Т.Ю. Винокурова, О.А. Добрягина, Е.С. Шагурина // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2014. № 6. С. 31-38.
9. Методы распознавания высших гармоник на фоне доминирующего гармонического шума для целей защиты от однофазного замыкания на землю / А.В. Солдатов, М.Н. Кудряшова, В.И. Антонов, Н.Г. Иванов, М.О. Иванов // Электрические станции. 2021. № 7. С. 27-34.
10. Парамзин А.О. Разработка способа селективного определения линии с однофазным замыканием на землю для промышленных сетей 6-35 кВ с изолированной нейтралью при преобладании несинусоидальной нагрузки // Омский научный вестник. 2023. № 4(188). С. 100-108. doi: 10.25206/1813-8225-2023-188-100-108
11. Гиршин С.С. Электроэнергетические системы и сети: учебное пособие. Омск: Полиграфический центр КАН, 2012. 129 с.
12. Шепелев А.О., Осипов Д.С., Ткаченко В.А. Разработка поправочных коэффициентов для выбора сечений кабеля при прокладке в полимерном кабельном канале // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2024. №3(335). С. 7-16. doi: 10.18799/24131830/2024/3/4209
13. Парамзин А.О. Модернизация метода относительного замера высших гармоник для определения присоединения с однофазным замыканием на землю в сетях 6 (10) кВ: дис. … канд. техн. наук. 2.4.3 / Парамзин Александр Олегович. Омск, 2025.
Осипов Д.С., Парамзин А.О., Шепелев А.О. Оценка нагрева кабельной линии электропередачи в режиме однофазного замыкания на землю при наличии высших гармонических составляющих// Электротехнические системы и комплексы. 2026. № 1(70). С. 50-55. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2026-1(70)-50-55
© Осипов Д.С., Парамзин А.О., Шепелев А.О. 2026 Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License