Навигация
Огляд існуючих методів обмеження перенапружень в мережах 6-35 Кв
74855
знаков
0
таблиц
11
изображений
3.3 Огляд існуючих методів обмеження перенапружень в мережах 6-35 Кв
Мережі однієї і тієї ж номінальної напруги при різних способах заземлення нейтралі мають ряд відмінностей в технічних і економічних показниках. Спосіб заземлення нейтралі в першу чергу впливає на величину струму замикання на землю. Тому ПУЕ всі електричні мережі, залежно від величини струму, підрозділяє на мережі з малим і мережі з великим струмом замикання на землю. Згідно прийнятим в Україні нормам мережі 6-35 кВ відносяться до мереж з малим струмом замикання на землю.
4РОЗРОБКА НА ЕОМ МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ МЕРЕЖІ Докучаєвського ФДК ПС 35/6 кВ "Копальнева"
4.1 Схема заміщення мережі
Для математичного моделювання схеми Докучаєвського ФДК ПС 35/6 кВ "Копальнева" (рис.1) використовуємо її схему заміщення (мал. 2).
Малюнок 2.1 - Схема Докучаєвського ФДК ПС 35/6 кВ "Копальнева"
Малюнок 2.2 - Схема заміщення Докучаєвського ФДК ПС 35/6 кВ "Копальнева"
На схемі заміщення робочий трансформатор, що є джерелом живлення, представлений фазною індуктивністю розсіяння L, активним опором R і джерелом ЕДС Е. Сеть відбита зосередженими фазною Сі і міжфазною См ємкостями, активними опорами ізоляції Rи і Rм. Трансформатор напруги, введений для обліку впливу ферорезонансних процесів в мережі, представлений фазним значенням активного опору Rт1 і нелінійною залежністю його фазної індуктивності розсіяння Lт1 від величини протікаючого струму. Два приєднання (фідери) представлено в схемі заміщення активними опорами Rпр і ємкостями Спр. Замикання фази на землю імітується активним опором дуги, що включається замість активного опору ізоляції в будь-якому місці схеми заміщення.
4.2 Диференціальні рівняння математичної моделі
Складаємо граф мережі Докучаєвського ФДК ПС 35/6 кВ "Копальнева" (рис2.3).
Малюнок 2.3 – Граф мережі Докучаєвського ФДК ПС 35/6 кВ "Копальнева"
Вузлів q = 14
Гілок р = 25
гілки дерева рд = 13
хорд рх = 12
Використовуючи побудований для схеми заміщення граф ланцюга (мал. 2.3) складаємо наступну систему диференціальних рівнянь щодо невідомих контурних струмів:
Іх=[і1,i2,i3, і4,i5,i6, і7,i8,i9, і10,i11,i12,];
i22=i19=і1+i2+i3+і4+i5+i6+і7+i8+i9+і10+i11;
i23=-i2-i3+i5+i6+i8+i9+і10+i11+i12;
i24=-i3+i6+i9+i11+і12;
i25=і1+i2+i3;
Контура: 1) 1,19,22,25; 2) 2,19,22-23,25; 3) 3,19,22-23,-24,25; 4) 4-19,-22,13; 5) 5,14-19,-22,23; 6) 6,15-19,-22,23,24; 7) 7,19-19,-22; 8) 8,17-19,-22,23; 9) 9,18-19,-22,23,24; 10) 10-19,20,-22,23; 11) 11-19,21,-22,23,24; 12) 12,23,24.
За напругу Uk, Un, Up приймаємо напругу в гілках 23,24,12 відповідно між індуктивністю і ємкістю.
R1·i1+L1·pi1+R22·i22+L22·pi22+U11+L25·pi25+R25·i25=e1;
R2·i2+L2·pi2+R22·i22+L22·pi22+U11-L23·pi23-R23·i23+L25·pi25+R25·i25-Uk=e2;
R3·i3+L3·pi3+R22·i22+L22·pi22+U11-L23·pi23-R23·i23-L24·pi24-R24·i24+L25·pi25+R25·i25-Un-Uk=e3;
U5+R4·i4+L4·pi4-R22·i22-L22·pi22-U11=0;
U6+R5·i5+L5·pi5-R22·i22-L22·pi22-U11+L23·pi23+R23·i23+Uk=0;
U7+R6·i6+L6·pi6-R22·i22-L22·pi22-U11+L23·pi23+R23·i23+Uk+L24·pi24+R24·i24+Un=0;
U8+R7·i7+L7·pi7-R22·i22-L22·pi22-U11=0;
U9+R8·i8+L8·pi8-R22·i22-L22·pi22-U11+L23·pi23+R23·i23+Uk=0;
U10+R9·i9+L9·pi9-R22·i22-L22·pi22-U11+L23·pi23+R23·i23+Uk+L24·pi24+R24·i24+Un=0;
U12+R10·i10+L10·pi10-R22·i22-L22·pi22-U11+L23·pi23+R23·i23+Uk=0;
U13+R11·i11+L11·pi11-R22·i22-L22·pi22-U11+L23·pi23+R23·i23+Uk+L24·pi24+R24·i24+Un=0;
Up+R12·i12+L12·pi12+L23·pi23+R23·i23+Uk+L24·pi24+R24·i24+Un=0.
Були проведені моделювання КЗ у всіх фідерах і набуті значень струмів КЗ. Результати одного з досліджень преведены в анімації.
Малюнок 2.4 - Результати КЗ в центральному фідері (анімація: число кадрів - 6, число циклів - 10)
5. Аналіз способів захисту від перенапруг.
5.1. Захист електроустаткуваня в умовах технічної експлуатації.
В умовах постійного погіршення технічного стану розподільних мереж через відсутність необхідних засобів на своєчасну заміну і якісний ремонт пошкодженого електроустаткування все гостріше стає проблема підтримки на достатньо необхідному рівні надійності роботи систем електропостачання споживачів електричної енергії. Будучи найбільш протяжними, розподільні мережі часто працюють у вельми важких умовах забруднення, зволоження, частих динамічних і термічних перевантажень, при цьому середня тривалість експлуатації більшої частини основного електроустаткування цих мереж значно перевищує нормативні терміни служби.
Все це приводить до помітного збільшення повреждаемости електроустаткування мереж по причинах різних дефектів, зокрема що розвиваються під дією експлуатаційної напруги.
Найбільшу небезпеку представляють дугові перенапруження, що виникають в мережі при переміжному (нестійкому) характері горіння дуги в місці пробою фазної ізоляції на землю. Таким чином, основним напрямом заходів щодо підвищення надійності роботи мереж середньої напруги є запобігання комутаційним і, особливо, дугових перенапружень.
У умовах, що склалися, ефективне рішення задачі істотного підвищення рівня надійності роботи розподільних мереж може бути знайдене тільки в комплексному підході до вирішення цієї проблеми.
З одного боку, необхідно йти по шляху поступової заміни електроустаткування із зношеною ізоляцією на нове, для якого більшість внутрішніх перенапружень не будуть небезпечні в такому ступені, а з іншої - прийняти заходи по граничному зниженню всіх електричних дій на ослаблену ізоляцію, створивши умови для продовження терміну експлуатації постарілого електроустаткування.
Підвищення надійності роботи розподільних мереж може бути досягнуте шляхом істотного обмеження внутрішніх перенапружень за рахунок оптимізації режиму заземлення нейтралі. Режим нейтралі електричної мережі високої напруги є найважливішим чинником, що визначає характер експлуатації електроустаткування, впливає на вибір ізоляції і організацію релейного захисту. Цей режим визначає перехідні електромагнітні процеси і пов'язані з ними перенапруження, умови електробезпеки при замиканнях на землю і вимоги до заземляючих пристроїв електроустановок.
Основною гідністю мереж з ізольованою нейтраллю є високий ступінь надійності електропостачання споживачів електричної енергії при щодо малих витратах на резервування, оскільки при однофазних замиканнях на землю (найбільш частий вид пошкодження) мережа може залишатися в роботі тривалий час (до чотирьох годин), достатнє для відшукання і усунення місця пошкодження. Проте при роботі мережі з ізольованою нейтраллю однофазні замикання на землю неминуче супроводжуються виникненням специфічних для цього режиму перенапружень, до основних з яких відносять дугові перенапруження. Такі перенапруження існують у вигляді перехідних процесів при переміжній дузі і небезпечні для електроустаткування високими кратностями і своєю тривалістю.
Виникнення перенапружень при однофазних дугових замиканнях на землю відбувається за рахунок зсуву нейтралі мережі, що приводить до зростання напруги на здорових фазах до лінійних. Накладена на стале значення напруги високочастотна складова перехідного процесу істотно підвищує кратність дугових перенапружень. Це можна побачити на рис.1. При замиканні фази З на землю з'являється напруга на нейтралі U0, зростання якого в процесі багатократного запалення і гасіння дуги струму замикання приводить до поступового наростання (ескалації) перенапружень в мережі.
Малюнок 1 - Замикання фази З на землю і згасання дуги при першому переході через "нуль" струму високочастотних коливань (C=3мкФ, IC=10A)
Оскільки в даний час відсутні надійні засоби захисту електроустаткування мереж власних потреб від наслідків однофазних замикань на землю, то одне з успішних вирішень даної проблеми може бути знайдене шляхом оптимізації управління режимом нейтралі, що забезпечує максимальне обмеження амплітуди і тривалості всіх можливих підвищень напруги і зниження до мінімуму теплових втрат в місці пробою ізоляції.
Визначення основних чинників, які впливають на характер перехідних процесів і величину перенапружень при однофазних замиканнях на землю, проводилося з використанням математичної моделі, розробленої на кафедрі "Електричні станції" Донецького національного технічного університету. Вона дозволяє моделювати глухе замикання фази на землю і через переміжну дугу, із згасанням її під час переходу через нуль високочастотної складової (теорія Петерсена) або складової струму промислової частоти (теорія Петерса і Слепяна), а також багатократний пробій ізоляції при різних значеннях параметрів кабельної мережі, трансформаторів, рухового навантаження і режиму роботи нейтралі мережі. Користуючись методом контурних струмів, для схеми заміщення власних потреб отримана система диференціальних рівнянь 50-го порядку, яка чисельно інтегрується неявним методом Ейлера, що володіє підвищеною чисельною стійкістю, загальний вираз якого на кожному i-ом кроці розрахунку h виглядає таким чином:
де 
- вектор шуканих змінних;
- вектор початкових наближень;
- поточний час розрахунку;
- кількість вирішуваних рівнянь.
Отримана система лінійних рівнянь алгебри, записана щодо вектора шуканих змінних вирішується на кожному кроці методом Гауса:
де A - матриця поточних коефіцієнтів розміром 
;
B - вектор-стовпець початкових наближень і вільних членів системи рівнянь.
Аналіз отриманих результатів дозволяє зробити вивід про те, що наявність особливостей в характері перехідних процесів в мережі з резистивною заземленою нейтраллю, де частотні параметри струму і напруги можуть мінятися в широких межах, може бути причиною того, що широко поширені в даний час в мережах власних потреб електростанцій реле РТЗ-51 (РТЗ-50, РТ-40/0,2) в умовах частих пробоїв, що повторюються, так званих клювків, не встигають успішно спрацювати, і можуть знаходитися в такому стані тривалий час навіть при великих струмах замикання на землю. Хоча і невеликі по величині, але перенапруження, що тривало діють в цьому випадку, можуть викликати пошкодження електроустаткування мережі. Виходячи з викладеного, можна укласти, що резистивне заземлення нейтралі мережі власних потреб електростанцій не виключає можливості пошкодження електроустаткування в умовах нестійкого горіння дуги, що і підтверджується в експлуатації.
До недоліків заземлення резистора нейтралі мережі 6 кВ слід також віднести низьку термічну стійкість бэтелового резистора при його величині 100-400 Ом, оскільки допустима тривалість замикання при цьому не перевищує 1,2 хвилин. Після закінчення цього часу приєднувальний трансформатор, в нейтраль якого включений резистор, повинен бути відключений і мережа переводиться в режим з ізольованою нейтраллю зі всіма властивими нею недоліками.
Похожие работы
... електроенергії. Розрахунок тарифу на передачу електроенергії приводимо в табл. 7.6. Таблиця 7.6 № з/п Показник Одиниця виміру Величина 1. Всього витрат на технічне обслуговування електричних мереж тис. грн. 625,24 2. Чистий прибуток тис. грн. 204.23 3. Податок на прибуток тис. грн. 65.204 4. Податок на ...
... з електропередавальною організацією та інспекцією протипожежної охорони; - акт випробовування вентильних розрядників та обмежувачів перенапруг до і після їх монтажу; - акт на встановлення трубчастих розрядників; -протоколи вимірювання опорів заземлення грозозахисних пристроїв (розрядників, обмежувачів перенапруг і блискавковідводів). Споживач, що експлуатує засоби грозозахисту, повинен мати ...
... мереж е цехові трансформаторні підстанції. Конструктивне виконання мереж повинно забезпечувати безпеку в експлуатації цехової мережі в залежності від аварійного середовища в цеху, без перериву в електропостачанні, захисту струмоведучої частини мережі від механічних пошкоджень. Магістральні схеми живлення мають переваги для рівномірного розподілу навантаження по цеху, коли споживачі розташовані ...
... на електровентилятори. Наприклад, ступеням швидкості від першої до шостої відповідають напруги 70, 90, 110, 160, 220, 380 В. Комбіновані припливно-витяжні вентиляційні установки ПВУ-4М та ПВУ-6М призначені для вентиляції та опалення тваринницьких приміщень. Комплекс ПВУ-6М використовується переважно у пташниках. До складу комплексу входять по шість припливно-витяжних установок, в яких суміщені ...
0 комментариев