volume-1_section-1

20

учет электроэнергии и, основываясь на полученных данных, как-то дозировать «аппетиты» того или иного потребителя. Дело в том, что раньше задачи контроля и защиты выполнялись отдельно друг от друга. С появлением реклоузеров стал возможным комплексный подход в их решении.

Пример применения реклоузеров

Враспределительной сетевой компании ОАО «Белгородэнерго»

впрошлом году было реализовано сразу несколько проектов автоматизации линий. В каждом из этих проектов реклоузеры устанавливались для обеспечения надежного электроснабжения птицеводческих и животноводческих хозяйств. Один из таких проектов был реализован

вЮжных электрических сетях (ЮЭС) (рис. 2).

В этом районе было запланировано строительство бройлерного хозяйства и свинокомплекса. Электроприемники этих объектов относятся к I и II категориям надежности, и в соответствии с ПУЭ для обеспечения их электроснабжения необходимы два независимых центра питания (ЦП). Когда к одной линии подключается одновременно несколько объектов I категории, то для выполнения требований ПУЭ приходится, как правило, строить дополнительные ЦП.

Альтернативный вариант – применение вакуумных реклоузеров РВА/TEL по схеме I категории надежности. В этом случае достаточно двух удаленных ЦП, имеющих возможность сетевого резервирования. Потребитель подключается к магистрали по схеме двухтрансформаторной КТП 10/0,4. При этом ответвления от магистрали выполняются с двух сторон от реклоузера (R1, R2, R4, R5, R6, R8). Для обеспечения автоматического сетевого резервирования один реклоузер используется в качестве пункта АВР (R3, R7). Потребитель, подключенный по такой схеме, сохранит питание по стороне 10 кВ при всех внешних КЗ, которые будут автоматически локализованы реклоузерами на магистрали.

21

В ЮЭС было установлено 8 реклоузеров. Шесть из них были использованы в качестве пунктов продольного секционирования, два – в качестве пункта сетевого резервирования. Схема подключения объекта I категории надежности предполагала на стороне 0,4 кВ наличие АВР, а II категории – ручного управления.

Результаты внедрения реклоузеров

Основной экономический эффект от применения децентрализованной автоматизации распределительной сети на базе реклоузеров – снижение ущерба сетевой компании от недоотпуска электроэнергии потребителям. К техническому эффекту следует отнести снижения простоя установленной мощности трансформаторов и повышение надежности электроснабжения потребителей.

Внедрение реклоузеров в распределительные сети 6-10 кВ является перспективным, технологически оправданным мероприятием. Проектирование и реализация электрических сетей с применением реклоузеров позволит в недалеком будущем вывести распределительные сети среднего напряжения на новый уровень автоматизации и управления, а также применение реклоузеров позволит сократить время локализации поврежденного участка ВЛ, автоматически включить резерв, а персоналу РЭС поможет в кратчайшее время определить место повреждения.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Бабенко И. От форточки до реклоузера // газета СМ Номер один.- 2007.- № 5.- С. 74-80.

2.Старков С. Реклоузер – новый уровень автоматизации и управления ВЛ 6(10) кВ // Новости Электротехники.- 2007.- № 8.- С. 33-37.

3.http://karelenergo.ru/news/archive/press/2006_08_24-2.html

4.Миронов Е. Умный скворечник на опоре ЛЭП // Электра.- 2006.-

№ 12.- С. 10-16.

5.Танаев А.В. Схемы и подстанции электроснабжения: справочник. – М.: Энергоатомиздат, 2006.- 437 с.

Научный руководитель: Н.Г. Волков, к.т.н., доцент, ЭСПП, ЭЛТИ, ТПУ.

22

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СЕТИ 6 КВ ОАО «ПЕТРОДВОРЦОВАЯ ЭЛЕКТРОСЕТЬ» ПРИ ИЗМЕНЕНИИ РЕЖИМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ

C.C. Екимуков

Новосибирский государственный технический университет ФЭН, ТЭВН, группа Эн1-33

Постановка исследований. Государственное Петродворцовое предприятие электрических сетей образовано 23 октября 1928 года. Основным видом деятельности предприятия было обеспечение надежного электроснабжения города Петродворца. В последнее время в сети из-за её изношенности участились технологические нарушения, в том числе связанные с однофазными замыканиями на землю (ОЗЗ) и однофазными дуговыми замыканиями (ОДЗ), приводящими к перенапряжениям и к нарушению электрической прочности изоляции электрооборудования.

Повысить надежность их эксплуатации можно, внедрив резистивное заземление нейтрали. В настоящее время рассматривается проект оснащения нейтралей сетей низкоомными сопротивлениями. При этом существенно повышается токи замыкания на землю, что может привести к нарушению тепловой стойкости некоторого электрооборудования, например, кабелей с пластмассовой изоляцией. В настоящей работе рассматривается оснащение сетей высокоомными резисторами как с точки зрения снижения перенапряжений при ОДЗ до допустимого уровня и исключения феррорезонансных явлений, обусловленных насыщением магнитопроводов трансформаторов насыщения (ТН), так и с точки зрения возможности организации чувствительной и селективной релейной защиты, отключающей поврежденное присоединение в течение достаточно малого времени. Такая эксплуатация сети позволит исключить многоместные повреждения изоляции оборудования сети. Ток замыкания на землю при этом увеличивается незначительно.

В работе рассматривается кабельная распределительная сеть 6 кВ, входящая во второй электросетевой район, питаемая от ПС 6 кВ «Петродворец». На территории района расположены объекты, имеющие важное государственное значение (государственный музейзаповедник «Петергоф», дворец Конгрессов, Санкт-Петербургский государственный университет и Наукоград.)

Так как рассматриваемая кабельная распределительная сеть не содержит в своем составе вращающихся машин, то допустимые крат-

23

ности перенапряжений (ПН) определяются уровнем витковой изоляции силовых трансформаторов и составляют 25 кВ или 3,97 о.е.

Математическая модель и результаты исследований. Рас-

сматриваемая кабельная сеть для исследования процессов при ОЗЗ и ОДЗ может быть приведена к следующему виду (рис. 1). Поскольку рассматриваются короткие участки линий, то их собственной индуктивностью можно пренебречь, а емкости считать сосредоточенными в одной точке. Для анализа дуговых ПН и получения их незаниженных уровней используется гипотеза Петерсена, которая содержит комплекс самых неблагоприятных факторов.

ТН

Рис. 1. Простейшая эквивалентная схема при исследовании процессов, сопровождающих ОДЗ

На рис. 2 представлена модель ТН (с учетом намагничивания магнитопровода). Как видно, в модели не учтена обмотка, соединенная в звезду, предназначенная для питания устройств релейной защиты, имеющих высокие значения входных сопротивлений и практически не влияющих на исследуемые процессы.

Рис. 2. Модель ТН, тип НТМИ – 6 кВ Процессы, протекающие в схеме при ОДЗ и ОЗЗ в случае изоли-

рованной нейтрали (ИН) представлены на рис. 3. Ток замыкания на землю составил 95 А. В сети с ИН возникают опасные кратности ПН (Ucmax/Uфm=3,71 о.е), что может привести к перекрытию изоляции в ослабленных местах и, следовательно, к многоместным повреждениям в рассматриваемой изношенной кабельной сети. Благодаря большой

24

протяженности сети и, как следствие, большой емкости (Сф=16 мкФ, Сфф=5 мкФ), феррорезонансных явлений в обмотке ТН не наблюдается даже при ИН (существование феррорезонанса невозможно). Однако эффективное значение тока в обмотке ТН существенно превышает допустимое значение 0,2 А. И может привести к выходу трансформатора из строя.

а б Рис. 3. а)Эскалация перенапряжений при ИН. б) Осциллограмма токов в фазах ТН при отсутствии повторного пробоя.

Для повышения надежности эксплуатации сети используется резистивное заземление нейтрали. Выбор оптимального сопротивления высокоомного резистора производится, исходя из его равенства по модулю суммарному сопротивлению емкости трех фаз сети на промышленной частоте.

RN = 3ωC1 K

∑ф R

Рассмотрим процессы, протекающие в сети при ОДЗ, при различном значении коэффициента резистора (KR).

Как видно из осциллограммы (рис. 4а.), все повторные зажигания происходят при практически нулевом напряжении на нейтрали сети. Т.к. емкости сети разряжаются через резистор к моменту последующего повторного зажигания дуги. Исключается вероятность нарушения теплового режима ТН (значение эфф. тока гораздо ниже предельно допустимого – 0,2 А). Далее при снижении коэффициента компенсации, т.е. при увеличении сопротивления заземления, происходит повышение кратностей ПН и значения эфф. тока в обмотке ТН. при этом ток замыкания на землю уменьшается. Результаты расчетов сведены в таблицу:

25

Таблица 1

в) KR = 0,5 г) KR = 0,2

Рис. 4. Эскалация перенапряжений при резистивном заземлении нейтрали

Заключение. Проведенное исследование позволяет рекомендовать для установки в нейтрали питающих трансформаторов резистор порядка 60-80 Ом. Что позволит существенно снизить кратности перенапряжений при ОДЗ, обеспечить тепловую устойчивость ТН и даст возможность организовать селективную релейную защиту фидеров, что значительно повысит надежность электропитания потребителей. Релейная защита должна срабатывать не на сигнал, а на отключение

26

поврежденного присоединения. При этом должен быть обеспечен автоматический ввод резервного питания. Это совершенно необходимо ввиду расположения на территории района объектов государственной важности.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Кадомская К.П. и др. Перенапряжения в электрических сетях различного назначения и защита от них / К.П. Кадомская, Ю.А. Лавров, А.А. Рейхердт.- Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006.- 368 с.

Научный руководитель: К.П. Кадомская, д.т.н., профессор, ТЭВН, НГТУ.

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ С НЕПРЕРЫВНЫМ ЦИКЛОМ ПРОИЗВОДСТВА

И.Ю. Цивилёв Новосибирский государственный технический университет

ФЭН, ТЭВН, группа ЭнМ-31

Постановка исследований. Среди предприятий с непрерывным циклом производства следует отметить металлургические и заводы по изготовлению целлюлозных материалов. Бесперебойное энергоснабжение таких предприятий особенно важно, так как перерыв в электропитании технологических установок таких предприятий связан с большими ущербами, намного превосходящими стоимость недополученной электроэнергии из-за технологического нарушения в питающей электрической сети.

В качестве примера в данной работе рассматривается анализ технологических нарушений, произошедших на одном из металлургических сталеплавильных заводов, и предлагается ряд мер, позволяющих избежать аналогичных происшествий.

Математическая модель и результаты исследований. Наибо-

лее вероятными причинами технологических нарушений могли быть: однофазные дуговые замыкания (ОДЗ) в сети 10 кВ, резонансные перенапряжения в обмотке ВН силового трансформатора, моральный и технический износ оборудования, установленного на подстанции. В докладе излагаются результаты проведенного анализа процессов, со-

27

провождающих ОДЗ в сети 10 кВ, питаемой от одной из секций ГПП10.

Электрическая схема питания завода приведена на рис. 1. Она состоит из сетей 110 кВ, 10 кВ и печных подстанций.

Схема замещения при одностороннем питании печных трансформаторов от сети 110 кВ приведена на рис. 2. Процессы рассматривались при моделировании дуги в соответствии с гипотезой Петерсена.

На рис. 3 приведены процессы изменения напряжения на изоляции и токи в обмотке высшего напряжения трансформаторов напряжения (ТН) при реальных параметрах сети.

Из компьютерной осциллограммы рис. 3,б следует, что в рассматриваемой схеме наблюдается устойчивый феррорезонансный процесс.

Действующие значения токов в фазах обмотки высшего напря-

жения ТН, составившие Iтнa = 0,663 А, Iтнb = 0,659 А, Iтнc = 0,674 А,

значительно превысили допустимое значение (для ТН типа НТМИ-10 опасными являются длительные токи, превышающие 0,2…0,3 А [2]). В результате, данный режим приводит к перегреву ТН и выходу его из строя, что способствует дальнейшему развитию аварии.

Рис. 1. Схема электропитания ГПП-10 кВ (а) и сталеплавильной печи

29

Токи в обмотке высшего напряжения ТН при ОДЗ в сети также быстро затухают (рис. 5,б). Максимальное значение напряжения составило Ucmax = 2,29 о.е. (рис. 5,а).

а) t,c б) t,c

Рис. 5. Процессы при ОДЗ при резистивном заземлении нейтрали; на шинах ГПП-10 кВ установлен ТН типа НТМИ.

Ток ОЗЗ в режиме изолированной нейтрали определится как:

ток ОЗЗ в поврежденном фидере при резистивном заземлении нейтрали:

Ток ОЗЗ возрастает, что позволяет определять с помощью релейной защиты, регистрирующей токи нулевой последовательности в питающих печные трансформаторы фидерах, поврежденный фидер.

Для надежного несрабатывания реле максимальной токовой защиты нулевой последовательности коэффициент отстройки kcmax =

1.44[1].

Врассматриваемой схеме IОЗЗ = 4,964 А, IОЗЗ (RN) =7,835 А. То-

гда,

Следовательно, можно обеспечить селективную защиту присоединений. Так как ток составляет несколько ампер, можно сначала подать резервное питание на печной трансформатор, питаемый через поврежденный кабель, а лишь затем отключить поврежденный фидер. В результате технологический процесс не будет нарушен.

Дополнительно была проверена возможность параллельной установки резистора и дугогасящего реактора. Однако для данной подстанции, характеризующейся небольшой протяженностью кабельной сети, эффективность комбинированного заземления не превышает