Рассматривается возможность компенсации емкостных токов короткого замыкания с помощью полупроводникового преобразователя в сети среднего напряжения с изолированной нейтралью. Полупроводниковый преобразователь работает параллельно сети среднего напряжения и играет роль управляемого источника тока нулевой последовательности. В случае короткого замыкания преобразователем создается ток для компенсации емкостного тока короткого замыкания. Предложена математическая модель системы в базисе фазных переменных для анализа электрических процессов, происходящих в различных режимах сети. Математическая модель преобразователя представлена с помощью коммутационных функций в виде эквивалентных управляемых источников несинусоидального тока. В качестве примера рассмотрен режим однофазного «металлического» короткого замыкания с компенсацией емкостного тока. Получены аналитические соотношения для токов сети в режиме короткого замыкания с преобразователем.
1. Вайнштейн Р.А., Коломиец Н.В., Шестакова В.В. Режимы заземления нейтрали в электрических системах: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2010. – 108 с.
2. Сирота И.М., Кисленко С.Н., Михайлов А.М. Режимы нейтрали электрических сетей. – Киев: Наукова думка, 1985. – 264 с.
3. Назарычев А.Н., Пугачев А.А., Титенков С.С. Комбинированное заземление нейтрали в сетях 6–35 кВ. Мифы и реальность // Новости электротехники. – 2016. – № 3 (99). – С. 2–5.
4. Патент 252434 Российская Федерация, МПК H 02 J 3/26, H 02 M 7/44. Устройство компенсации тока замыкания на землю в трехфазных электрических сетях (варианты) / Г.М. Мустафа. – № 2012119729/07; заявл. 15.05.2012; опубл. 27.07.2014, Бюл. № 21.
5. Komrska T., Peroutka Z., Matuljak I. A novel least norm-based PWM for a four-leg earth fault compensator // Proceedings IECON 2014 – 40th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. – Dallas, TX, 2014. – P. 1118–1123.
6. Патент 148769 Российская Федерация, МПК H 02 H 9/08, H 02 M 7/44. Устройство для компенсации емкостных токов короткого замыкания в сетях с изолированной нейтралью 6–10 кВ / П.Н. Смирнов, С.А. Харитонов, Е.Б. Преображенский. – № 2014130836/07; заявл. 24.07.2014; опубл. 20.12.2014, Бюл. № 35.
7. Патент 2626011 Российская Федерация, МПК H 02 H 9/08, H 02 M 7/44. Устройство для компенсации емкостных токов короткого замыкания в сетях с изолированной нейтралью 6–10 кВ / П.Н. Смирнов, С.А. Харитонов, Е.Б. Преображенский. – № 2015122324; заявл. 10.06.2015; опубл. 21.07.2017, Бюл. № 21.
8. Smirnov P.N., Kharitonov S.A., Preobrajensky E.B. Symmetrical current components regulator // 15th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices EDM 2014: Proceedings, Erlagol, Altai, Russia, 30 June – 4 July 2014. – Novosibirsk, 2014. – P. 473–476.
9. Smirnov P.N., Kharitonov S.A., Preobrajensky E.B. Compensation of ground fault capacitive current in ungrounded distribution networks by static semi-conductor converter // 17th International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices EDM 2016: Proceedings, Erlagol, Altai, Russia, 30 June – 4 July 2014. – Novosibirsk, 2014. – P. 573–576.
10. Основы теории цепей / Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, С.В. Страхов. – 5-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 528 с.
11. Левинштейн М.Л. Операционное исчисление в задачах электротехники. – Изд. 2-е, доп. – Л.: Энергия, 1972. – 360 с.
12. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. В 2 т. Т. 1: учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоиздат, 1981. – 536 с.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы» (Соглашение о предоставлении субсидии № 14.577.21.0198, уникальный идентификатор ПНИЭР – RFMEFI57715X0198).
Смирнов П.Н., Харитонов С.А., Преображенский Е.Б Анализ процессов в сети с изолированной нейтралью
и полупроводниковым преобразователем для компенсации емкостных токов короткого замыкания // Доклады АН ВШ РФ. – 2018. – № 1 (38). – C. 80–93. doi: 10.17212/1727-2769-2018-1-80-93
Smirnov P.N., Kharitonov S.A., Preobrazhensky E.B. Analiz protsessov v seti s izolirovannoi neitral'yu i poluprovodnikovym preobrazovatelem dlya kompensatsii emkostnykh tokov korotkogo zamykaniya [Analysis of processes in a network with an isolated neutral and a semiconductor converter for the compensation of short-circuit capacitive currents]. Doklady Akademii nauk vysshei shkoly Rossiiskoi Federatsii – Proceedings of the Russian higher school Academy of sciences, 2018, no. 1 (38), pp. 80–93. doi: 10.17212/1727-2769-2018-1-80-93.
