Bezpečnost a spolehlivost distribučních soustav

Safety and reliability of sistribution network operation

habilitation thesis

Czech

Habilitační práce je zaměřena na problematiku bezpečnosti a spolehlivosti provozu distribučních soustav. Právě tyto dva klíčové aspekty jsou v posledních letech díky dynamickému rozvoji distribučních soustav poměrně výrazně ovlivňovány, a to ne vždy pozitivně. Tato práce v úvodu stručně mapuje vybrané problémy a výzvy, které byly autorem řešeny v uplynulých pěti letech. S ohledem na velmi rozsáhlou problematiku jsou vybrány tři základní oblasti, které jsou detailněji vysvětleny a komentovány s využitím autorem publikovaných článků. První oblast je zaměřena na problematiku indikace a lokalizace poruch v distribučních soustavách, kde jsou popsány jak přístupy založené na výpočtu reaktance do místa poruchy, tak i přístupy využívající pro lokalizaci poruchy napětí měřená na sekundárních stranách distribučních transformačních stanic. Detailněji je zde diskutována metoda Vdip, která vychází z řešení zpětných složek napětí a proudů, přičemž jsou zde pro doložení její funkce prezentovány i výsledky z pilotního testu v reálné kompenzované soustavě 22 kV. Druhá oblast je zaměřena na popis metody pro snížení úrovně proudu zemního spojení procházejícího místem poruchy. V práci je detailně vysvětlen princip této metody, jsou zde analyzovány její výhody a nevýhody. V práci jsou dále prezentovány výsledky fungování této metody, které byly získány jak z matematického modelu, tak i z desítek provedených praktických zkoušek, které hodnotily výkonnost metody v reálných provozních podmínkách městských a mimoměstských kompenzovaných soustav. Třetí a současně poslední část práce je zaměřena na pravděpodobnostní přístup pro hodnocení bezpečnosti zemnící soustavy. V této části práce je rozpracován jeden z možných přístupů pro kvantifikaci rizika úrazu elektrickým proudem, který je vysvětlen a popsán s využitím případové studie zjednodušené distribuční soustavy. V závěru této části je prezentována i citlivostní analýza individuální pravděpodobnosti úmrtí, která dokladuje jednu z možností využití popsaného pravděpodobnostního přístupu.

Habilitation thesis is focused on problems related to safety and reliability of distribution system operation. Those two aspects are significantly influenced by the dynamic development of distribution systems in recent years, but not always positively. This thesis briefly describes selected problems and challenges that have been addressed by the author over the past five years. With regards to the very extensive issue, only three basic areas are selected and explained in detail and commented with use of articles published by the author. The first area is focused on the problems of an earth fault indication and localization in distribution systems, where both the reactance-to-fault calculation approaches and approaches utilizing the voltage monitoring on the secondary side of distribution transformer for earth fault location are described. The Vdip method, which is based on analysis of negative sequence component of voltages and currents recorded in the distribution network, is discussed in more detail, while the results from pilot test in real compensated 22 kV system are presented here to demonstrate its function. The second area is focused on describing a method for reducing the level of an earth fault current flowing through a fault location. The principle of the method is explained in detail, and also its advantages and disadvantages are discussed. Further results obtained from mathematical model and from dozens of field tests evaluating the performance of the method in real operating conditions of urban and extra-urban resonant earthed systems are presented. The third and as well the last part of the thesis is focused on the probabilistic approach to the evaluation of the earthing system safety criteria, where one of the possible approaches to quantifying the risk of fatal injury is discussed and explained with use of a case study of a simplified distribution system. At the end of this part is presented also the sensitivity analysis of the individual risk probability, which presents one of the possibilities of usage of the described probabilistic approach.

bezpečnost distribučních soustav; spolehlivost distribučních soustav; lokalizace poruch; zemní spojení; přizemnění postižené fáze; omezení poruchového proudu; kvantifikace rizika; návrh zemnící soustavy; distribuční soustava

distribution system safety; distribution system reliability; fault localization; earth fault; faulty phase earthing; earth fault current limitation; risk quantification; earthing system design; distribution network

TOPOLÁNEK, D.

14. 9. 2020

Brno

1

167

167