volume-1_section-1

40

-для трансформаторного оборудования

1.Установитьвторойавтотрансформатор 220/110 кВмощностью 63 МВАна подстанции Лас-Еганская;

2.Организовать шлейфовый заход воздушной линии 220 кВ Урьевская - Прогресс на подстанцию Трачуковская (новое строительст-

во 5,34 км);

3.Установить компенсирующие устройства на шинах 6 кВ подстанций Фотон, Могутлор, Нонг-Еганская, Роса и Нефтяник.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Веников В.А. и др. Электрические системы. Электрические сети: Учеб. для электроэнерг. спец. Вузов / В.А. Веников, А.А. Глазунов, Л.А. Жуков и др. / Под ред. В.А. Веникова, В.А. Строева.– М.: Высш. школа, 1998.– 511 с.

2.Правила устройства электроустановок.– СПб.: Изд-во ДЕАН, 2001.– 928 с.

3.Справочник по проектированию электрических сетей / Под ред. Д.А. Файбисовича.– М.: Изд-во ЭНАС, 2006.– 320 с.

ЦЕНТРАЛИЗОВАННАЯ ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

В.А. Горюнов Новосибирский государственный технический университет

ФЭН, ЭлСт

Введение

Однофазные замыкания на землю (ОЗЗ) являются преобладающим видом повреждений в электрических сетях среднего напряжения 6 - 35 кВ (75 - 90 % общего числа электрических повреждений) [1]. Главной причиной аварий, связанных с ОЗЗ, как правило, являются переходы последних в многофазные короткие замыкания (КЗ).

Наиболее широкое применение в сетях 6-35 кВ получили защиты от замыканий на землю, использующие электрические величины промышленной частоты [2]. Среди таких защит – неселективная защита напряжения нулевой последовательности (НП), токовая направленная и ненаправленные защиты абсолютного замера. В компенсированных сетях 6-35 кВ применяются защиты, основанные на использовании высших гармоник установившегося тока и напряжения НП. Токовые устройства абсолютного замера малоэффективны в условиях

41

нестабильности состава и уровня высших гармоник в токе НП. Этого недостатка в значительной мере лишены централизованные токовые устройства относительного замера. Эффективность применения централизованных токовых защит относительного замера снижается из-за погрешностей кабельных трансформаторов тока нулевой последовательности (ТТНП). Известны также защиты от ОЗЗ, основанные на использовании наложенных токов.

Большинство существующих защит не обеспечивают возлагаемые на них требования. Наиболее перспективными защитами являются централизованные защиты относительного замера величин промышленной частоты. Такие защиты не требуют отстройки от собственных ёмкостных токов присоединений, чувствительны к замыканиям через переходное сопротивление, принципы их известны уже более 40 лет. Появление микропроцессорных устройств возобновило интерес к защитам этого типа.

Выбор типа защиты и разработка алгоритма

В основу разработки селективной защиты присоединений от замыканий на землю была положена централизованная защита от ОЗЗ относительного замера, реагирующая на токи промышленной частоты. Опытные образцы защиты испытывались на распределительных пунктах (РП) городской сети г. Ханты-Мансийска.

Городская сеть 10 кВ имеет большую протяженность и разветвленность, поэтому суммарный ток однофазного замыкания достигает на некоторых РП 80 А. Собственные ёмкостные токи защищаемых присоединений, относительно суммарного тока, невелики. Схема защищаемого распределительного пункта представлена на рисунке 1. На рисунке также отображены сечение и длина кабеля присоединения. Можно оценить уровень токов от каждого присоединения и их влияние на величину суммарного тока поврежденного присоединения по данным [1]. Умножив длину кабеля на удельный ёмкостной ток и просуммировав токи всех присоединений, получим приблизительное значение суммарного тока присоединений около 6 А.

42

Таким образом, этот ток составляет 7.5% от суммарного тока замыкания на землю. Классическая централизованная защита относительного замера измеряет токи всех присоединений и выбирает больший из них. Однако в определённых случаях возможно неселективное действие защиты, когда токи в поврежденном присоединении и во вводном присоединении будут отличаться менее чем на 10%. Вследствие различных нелинейных характеристик намагничивания ТТНП и других погрешностей может возникнуть ситуация, когда ток в питающем присоединении окажется больше, тока в поврежденном. Для исключения ложного срабатывания защита дополнена логическим алгоритмом.

Для его реализации вводится пусковой орган (ПО) с заданной уставкой I0уст, превышающей (с определённым запасом) суммарный ёмкостной ток защищаемых присоединений. По состоянию пускового органа определяется логика действия защиты:

-если пусковой орган сработал и по вводу, и по отходящему присоединению, то это присоединение поврежденное, даже если ток в нем меньше, чем во вводном;

-если пусковой орган сработал только по вводу, а максимальный ток в отходящих присоединениях не превысил уставки ПО, то ОЗЗ произошло на шинах; кроме того, контролируется ток обоих вводов для указания на поврежденную секцию: «замыкание на шинах», «шины 1» или «шины 2»;

-если пусковой орган не сработал, а максимальным является ток ввода, то защита укажет на повреждение во вводе без отключения выключателя (выходные цепи не заведены на отключение ввода);

-если пусковой орган не сработал, а максимальным является ток в отходящем присоединении, то защита укажет на ЗЗ в этом присоединении (возможно при существенном уменьшении емкостного тока внешней сети, т.е. ниже уставки).

Число обтекаемых током присоединений определяется следующим алгоритмом:

-сравниваются два присоединения с максимальными токами – если разница в токах больше 10% (очевидно, что присоединений больше двух), то отключается канал с большим током;

-если разница меньше 10%, то далее сравниваются токи второго

итретьего (по убыванию) присоединений;

-если ток третьего присоединения составляет более 10% от тока второго присоединения, то фиксируется число присоединений больше двух и действует алгоритм по максимальному значению тока, то есть отключается присоединение с большим током. Если же ток третьего

43

присоединения составляет менее 10% от тока второго, то фиксируется наличие двух присоединений, проверяется условие, что одно из этих двух присоединений является вводом, защита указывает на повреждение во вводном присоединении.

Опыт эксплуатации первых образцов защит выявил ряд недостатков:

А. Для увеличения функциональности и повышения надежности необходимо использовать не дискретный сигнал от реле максимального напряжения, а аналоговый сигнал напряжения нулевой последовательности.

Б. При перемежающейся дуге, если защита имеет выдержку времени, возможен отказ в срабатывании, так как при исчезновении сигнала на потенциальном входе, произойдет возврат защиты в исходное положение. Необходимо изменить алгоритм действия защиты, чтобы она запоминала кратковременные срабатывания и накапливала выдержку времени.

В. Определение действующего значения тока по амплитудному значению дает завышение измеряемого сигнала в среднем на 10-15%, из-за наличия в ёмкостном токе высших гармоник значительной амплитуды. Для исключения данного недостатка необходимо рассчитывать действующие значений величин по реальным кривым тока.

Модернизация защиты

По результатам внедрения защиты была проведена работа по модернизации защиты:

А. В защиту, кроме дискретного входа по напряжению, добавлен аналоговый вход, подключаемый на 3U0. Обработка сигнала напряжения НП непосредственно самой защитой повышает надежность функционирования защиты ввиду отсутствия внешнего реле максимального напряжения. Напряжение НП может быть также использовано направленной защиты.

Б. При замыкании через перемежающуюся дугу происходит накопление времени наличия токов НП. Если напряжение НП пропадает на время большее 1 с, то защита возвращается в режим ожидания и сбрасывает накопленное время.

В. По каждому каналу защита рассчитывает действующее значение сигнала за период. Это позволяет снизить погрешность в определении тока по сравнению с методом замера максимального значения.

Г. Анализ различных режимов сети показал, что логический алгоритм с фиксированной уставкой срабатывания пускового органа может привести к неселективному действию защиты при замыкании

44

через переходное сопротивление. С уменьшением полноты замыкания уменьшаются напряжение смещения нейтрали и токи НП всех присоединений. В результате чего суммарный ток замыкания может уменьшиться до уставки срабатывания ПО [2]. В таком случае возможно неселективное действие, по причинам описанным выше. Чтобы исключить такое развитие событий, уставка ПО изменяется пропорционально изменению напряжения НП, так как токи замыкания пропорциональны напряжению смещения нейтрали.

Д. Для анализа аварий в защите предусмотрена функция осциллографирования – до 120 регистрируемых точек кривой сигнала за период промышленной частоты.

После модернизации защита была установлена и опробована на подстанции 10 кВ городских сетей г. Ханты-Мансийска, где и в настоящее время успешно функционирует.

Централизованные защиты относительного замера, на данный момент являются перспективными, так как в большинстве случаев способны обеспечить надежную защиту сетей 6-35 кВ от замыканий на землю. А применение микропроцессорной техники в устройствах релейной защиты уже стало необходимым требованием в построении автоматических систем управления.

ЛИТЕРАТУРА:

1.Шуин В.А., Гусенков А.В. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6-10 кВ. – М.: НТФ «Энергопрогресс», 2001.- 104 с.

2.Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. - М.: Энергия, 1976.

Научный руководитель: Ю.В. Целебровский, д.т.н., профессор, УНЛ, ЭТМ, НГТУ.

45

КОМПЛЕКТНАЯ ДВУХТРАНСФОРМАТОРНАЯ ПОДСТАНЦИЯ СЕРИИ 2КТПН

А.А. Бруев Томский политехнический университет

ЭЛТИ, ЭСВТ, группа 9231

Комплектные двухтрансформатоные подстанции наружней установки (2КТПН) служат для приема, преобразования и распределения электрической энергии (ЭЭ) трехфазного электрического переменного тока напряжением 6-10 кВ частотой 50 Гц предназначены для использования в системах электроснабжения городских жилищно-коммунальных, общественных и промышленных объектов, а также зон индивидуальной застройки и коттеджных поселков. Распределение ЭЭ осуществляется на напряжении 0,4 кВ с помощью отходящих от 2КТПН кабельных линий (КЛ). Подстанция типа 2КТПН комплектуется двухобмоточными “маслянными” трансформаторами (или “сухими” по отдельному заказу) мощностью от 250 до 1000 кВА. На стороне ВН предусмотрена возможность подключения силовых кабелей с сечением жил до 240 мм2 включительно, как с пропитанной бумажной изоляцией, так и с изоляцией из сшитого полиэтилена.

Характерными особенностями 2КТПН являются:

-возможность разработки индивидуального решения (комплектации) для каждого объекта;

-применение современного, надежного и безопасного в эксплуатации электроборудования;

-предмонтажная проверка и наладка электорооборудования

взаводских условиях;

-относительно малые габариты;

-высокая прочность конструкции при сравнительно небольшом весе;

-простота конструкции и удобство монтажа на объекте;

-соответствие конструкции 2КТПН современным эстетическим и другим градостроительным требованиям.

Каждый из модулей 2КТПН комплектуется следующим оборудованием:

-комплектным распределительным устройством ВН;

-распределительным устройством НН;

-шкафом учета электроэнергии;

-ящиком собственных нужд.

46

Вкачестве комплектного распределительного устройства (КРУ) высокого напряжения (ВН) в 2КТПН применяются малогабаритные ячейки типа КСО на 4 или 3 присоединения. По требованию Заказчика возможно применение других конфигураций КРУ, а также отдельных ячеек.

Конструктивно КРУ выполнено в сварном корпусе. Внутри корпуса размещены сборные шины, выключатели нагрузки линейных (секционных) присоединений и выключатель присоединения трансформатора.

Все присоединения имеют весь необходимый набор блокировок, исключающих ошибочные действия персонала. Предусмотрена возможность проверки изоляции, испытания и определения места повреждения кабелей ВН без отсоединения их от распределительного устройства. В каждой ячейке КСО операция одновременного включения выключателя на сборные шины и включения заземляющего разъединителя конструктивно невозможна.

В2КТПН в качестве РУ НН применяется 2 типа ячеек ЩО-70: линейные и вводные (секционные).

Линейные (ЩО-70-III) ячейки состоят из 4-х присоединений (2 рубильника РПС-250 А с предохранителями, 2 рубильника РПС-400 А

спредохранителями).

Вводные (ЩО-70-I) ячейки состоят из 1-го присоединения в виде разъединителя РЕ 1943-1600 А.

Учет электрической энергии в 2КТПН производится на вводах в

РУ 0,4 кВ, где устанавливаются трансформаторы тока типа ТТП-0,66. Вторичные выводы трансформаторов тока подключаются к счетчику электрической энергии (далее счетчик), который устанавливается в шкафу учета типа ШУ-1. Шкаф учета ШУ-1 имеет устройство для пломбирования.

Питание внутреннего освещения модулей 2КТПН осуществляется от ящиков собственных нужд (ЯСН). От ЯСН запитывается освещение трансформаторного отсека и освещение отсека РУ (220 В). С помощью установленного в ЯСН пакетного переключателя осуществляется выбор источника питания (секция 1 или секция 2).

Внутренний контур заземления 2КТПН смонтирован на территории производственной базы и представляет собой жесткое сварное соединение всех металлических конструкций. Элементы и материалы для устройства внешнего контура заземления в комплект поставки 2КТПН не входят.

При неудовлетворительных результатах замеров сопротивления растеканию тока внешнего контура заземления забивают дополни-

47

тельные заземлители или производят монтаж специальных глубинных заземлителей.

Специальных мер по молниезащите не требуется, т.к. металлическая конструкция 2КТПН имеет жесткую металлическую связь с внутренним контуром заземления, что соответствует РД. 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» Минэнерго РФ.

По желанию заказчика 2КТПН комплектуются электрооборудованием различных типов (трансформаторы, РУ НН), различного исполнения (вводы линий ВН), с различными номинальными параметрами (напряжение КРУ ВН, мощность трансформатора), с различным количеством ячеек КРУ ВН. НН, с наличием аппаратуры учета электроэнергии.

Перечень возможных вариантов комплектации 2КТПН представлен в таблице 1.

Таблица 1 Варианты комплектации 2КТПН

Основными мерами, обеспечивающими безопасность обслуживания 2КТПН, являются:

1. Применение в РУ ВН современного электрооборудования, токоведущие части которого недоступны для персонала, не требуют доступа к токоведущим частям при проверке наличия напряжения и

48

фазировке и имеют надежную, с видимым положением контактов систему заземления

2.Выполнение доступной для осмотра системы заземления металлических конструкций, на которое установлено электрооборудование. Внутренний контур заземления имеет места для присоединения переносных заземлений при проведении испытаний и измерений

3.Выполнение четких надписей о принадлежности оборудования внутри и снаружи помещения; установка соответствующих плакатов на дверях и барьере в отсеке трансформатора; наличие обозначений коммутационных аппаратов и диспетчерских названий присоединений.

Наличие в каждом модуле ящиков собственных нужд, которые обеспечивают безопасное подключение измерительных приборов и приборов переносного освещения напряжения 220 В

ЛИТЕРАТУРА:

1.Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций: учебник, - 3-е изд., перераб. - М.: Энергия, 1987.- 648 с.

2.Правила устройства электроустановок ПУЭ. Разд. 6; Разд. 7, Электрическое освещение. Электрооборудование специальных установок: Утв. Мин. топлива и энергетики РФ. - 7-е изд. - М.:

НЦ ЭНАС, 1999.- 79 с.

3.Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей / Мин. энергетики РФ. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.- 298 с.

Научный руководитель: А.В. Барская, к.т.н., доцент, ТПУ.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЯГОВОЙ СЕТИ С ФКУ НА УЧАСТКЕ РУЖИНСКОЙ ЭЧ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

Е.В. Ивашкеева Дальневосточный государственный университет путей сообщения

ЭлЭИ, Электроснабжение транспорта, группа 651

В настоящее время огромное внимание уделяется вопросам энергосбережения (экономии электрической и тепловой энергии) во всех отраслях народного хозяйства. Одним из способов экономии

49

электроэнергии в распределительных сетях является уменьшение потерь в них посредством снижения потребления реактивной мощности потребителями.

Реактивная мощность в установках переменного тока загружает обмотки машин, трансформаторов, провода линий. В результате увеличиваются располагаемые мощности соответствующих устройств. Кроме того, реактивный ток, протекая по элементам системы энергоснабжения, обладающей реактивным сопротивлением, вызывает дополнительную потерю напряжения на зажимах потребителя [1].

В связи с актуальностью проблемы обеспечения высокого качества электроэнергии проводятся исследования, направленные на улучшение ПКЭ путём совершенствования существующих, а также разработки и внедрения новых технологий и устройств.

Наиболее распространенным способом уменьшения реактивной мощности служит её компенсация конденсаторными установками, имеющими низкие удельные стоимости, малые потери и позволяющими устанавливать их в различных точках систем электроснабжения. Располагаться компенсирующие устройства (КУ) могут на тяговых подстанциях, в любой точке тяговой сети, а также на электровозе. При расположении КУ на электровозе реактивная мощность компенсируется непосредственно у потребителя, однако установленная мощность используется очень плохо, так как не все электровозы и не все время находятся в работе. Размещение КУ в тяговой сети целесообразно прежде всего для повышения напряжения на лимитирующем перегоне и в целом на токоприёмнике электровоза за время хода по фидерной зоне, а также для снижения потерь электроэнергии в тяговой сети. Однако по сравнению с компенсирующей установкой на подстанции, она имеет ряд недостатков, выраженных в меньшей эффективности компенсации реактивной мощности, в ограничении возможности симметрирования тока и напряжения, в уменьшении эффективности КУ из-за возможных значительных снижений напряжения в тяговой сети. В настоящее время ФКУ в системе тягового электроснабжения устанавливается только на шинах тяговых подстанций.

Компенсирующие устройства в зависимости от их типа и режима работы могут генерировать или потреблять реактивную мощность, компенсируя её дефицит или избыток в электрической сети, уменьшать или увеличивать индуктивное сопротивление. Например, включение КУ в какой-либо точке сети изменяет реактивную составляющую нагрузки. В итоге изменяется полная мощность узла нагрузки

[2].