авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Обоснование параметров и алгоритмов действия защит от однофазных замыканий на землю для сетей с резистивно-заземленной нейтралью

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Бычин Максим Анатольевич

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И АЛГОРИТМОВ ДЕЙСТВИЯ ЗАЩИТ ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ ДЛЯ СЕТЕЙ С РЕЗИСТИВНО-ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

Специальность 05.09.03 Электротехнические комплексы и системы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2010

Работа выполнена в государственном образовательном учреж­дении высшего профессионального образования Санкт-Петер­бургском государственном горном институте им. Г.В. Плеханова (техническом университете)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Абрамович Борис Николаевич  

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Лимитовский Александр Михайлович

кандидат технических наук

Полищук Вадим Васильевич

Ведущее предприятие: - ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез»

Защита состоится 29 октября 2010 года в 15 час 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.224.07 при Санкт-Петербургском государственном горном институте (техническом университете) им. Г.В. Плеханова по адресу: 199106, г. Санкт-Петербург, В.О., 21 линия, д.2, ауд. №7212. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского госу­дарственного горного института.

Автореферат разослан “ 28 ” сентября 2010 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета

д.т.н., профессор В.В. ГАБОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Надежность работы электроустано­вок и потребителей электроэнергии в значительной степени зависит от уровня амортизации распределительных сетей напряжением 6-35 кВ. Основными повреждениями в таких сетях являются однофазные замыкания на землю (ОЗЗ), на долю которых приходится по­рядка 70-80% от общего числа повреждений.

Возникающие ОЗЗ представляют опасность для оборудования электрических сетей и являются источником электротравматизма для находящихся вблизи места ОЗЗ людей и животных. К числу аварийных последствий ОЗЗ относятся:

- переход однофазного замыкания в междуфазное короткое замыкание (КЗ), вызванный повреждением изоляции между фазами на кабельных линиях в результате теплового воздействия тока ОЗЗ и электрической дуги в месте повреждения;

- появления двойных замыканий на землю в разных точках сети из-за повреждения изоляции неповрежденных фаз, вызванного перенапряжениями;

- возникновение феррорезонансных явлений;

- появление второго замыкания на землю в статоре высоковольтного двигателя;

- разрушение железобетонных опор;

- возникновение пожаров в кабельных помещениях и т.д.

Для уменьшения перечисленных последствий, вызванных ОЗЗ, необходимо иметь надежные и эффективные устройства защиты от них. Имеется два концептуальных подхода к решению проблемы защиты от ОЗЗ: выполнение устройств релейной защиты индивиду­альными или групповыми, причем как те, так и другие имеют ряд существенных недостатков.

Решением проблемы снижения аварийных последствий ОЗЗ в сетях 6-35 кВ может стать построение алгоритма, предусматривающего объединение принципов действия индивиду­альных и групповых защит, и разработка способа частичного замыкания резистора в нейтрали сети полупроводниковым ключом обеспечивающего повышения селективного действия защиты.

Работа базируется на результатах исследований Чернобровова Н.В., Федосеева А.М., Андреева В.А., Шабада М.А., Абрамовича Б.Н., Шалина А.И., Евдокунина Г.А.. и др.

Цель работы – снижение ущербов от однофазных замыканий на землю путем создания алгоритмов действия защит для сетей 6-35кВ с изолированной и резистивно-зазем­ленной нейтралью.

Основные задачи исследования:

Для достижения поставленной цели необходимо решить сле­дующие задачи:

  • выполнить сопоставительный анализ алгоритмов действия индивидуальных и групповых токовых защиты от однофазных замыканий на землю, применяемых в сетях 6-35 кВ;
  • разработать методику расчёта уставок и выбора обратнозависимых времятоковых характеристик срабатывания защиты от ОЗЗ для сетей с изолированной и резистивно-заземленной ней­тралью;
  • разработать методику определения зон чувствительности для имеющихся и предлагаемой защит от ОЗЗ, реагирующих на токи нулевой последователь­ности, для сетей с изолированной и резистивно-заземленной нейтралью с выполнением сравнения полученных зон чувст­вительности;
  • разработать способы минимизации влияния токов небаланса на защиту от ОЗЗ, приводящего к ее ложному сраба­тыванию;
  • разработать алгоритм действия за­щиты от однофазных замыканий на землю в сетях с рези­стивным заземлением нейтрали, позволяющий с заданной чувствительностью осуществлять селективное определение зоны повреждения в контролируемой энергосети.

Идея работы для обеспечения надежной и эффек­тивной работы сетей среднего напряжения 6-35 кВ с изолированной и резистивно-заземленной нейтралью необходимо объединение группового и индивидуального алгоритмов действия токовой защиты от ОЗЗ и разработка алгоритма защиты от ОЗЗ для сетей с резистивным заземлением нейтрали.

Методы исследований: в работе использованы методы тео­рии электрических цепей, систем электроснабжения электротехни­ческих комплексов, численные методы решения уравнений, метод моделирования электромагнитных процессов в системах электро­снабжения с использованием ЭВМ (приложение MathCad).

Научная новизна работы:

    • Обоснована эффективность активного управления параметрами резистирования нейтрали в сетях 6-35 кВ, позволяющая формировать кривую тока нулевой последовательности, обеспечивающую селективность определения поврежденного присоединения независимо от конфигурации системы электроснабжения.
    • Получены зависимости зоны чувствительности за­щиты для сети с изолированной и резистивно-зазем­ленной нейтралью от конфигурации системы элек­троснабжения при использовании обратнозависимых времятоковых ха­рактеристик срабатывания токовой защиты от однофазных замыканий на землю.

Положения, выносимые на защиту:

  1. Минимизация влияния тока небалансов на достоверность срабаты­вания защиты от однофазных замыканий на землю и повышение селективности действия за­щиты в воздушных, кабельных и воздушно-кабельных элек­трических сетях напряжением 6-35 кВ различной протяжен­ности при числе присоединений больше двух достигается путем сопоставления собственных емкостных токов линий в момент возникновения однофазного замыкания на землю в сети согласно заданной обратнозависимой времятоковой ха­рактеристике срабатывания защиты и выбора тока срабатыва­ния группы защит по наименьшему собственному току ли­нии данной сети.
  2. Повышение селективности действия защиты при однофазных замыка­ниях на землю в системах электроснабжения сетей 6-35 кВ с резистивным заземлением нейтрали должно достигаться формированием специальной формы тока нулевой последова­тельности путем коммутации одной из секций заземляющего резистора тиристорным ключом на долю полупериода про­мышленной частоты на интервале модуляции длительности поиска поврежденной линии с выявлением двух признаков повреждения линии, заключающихся в совпадении в момент коммутации приращения тока линии с начальным мгновен­ным током тиристорного ключа, а также в сравнении между собой среднего положительного и среднего отрицательного значения тока нулевой последовательности линии на соот­ветствующих интервалах времени за полный период про­мышленной частоты.

Практическая ценность диссертации:

    • разработан алгоритм построения защиты, основанный на выборе тока срабатывания защиты по наименьшему собственному току линии данной сети и задания единой обратнозависимой времятоковой характеристики, позволяющий снизить влияние токов небаланса на дей­ствие защиты;
    • установлено что, надежное действие защиты достигается коммутацией одной из секций заземляющего резистора тиристорным ключом на долю полупериода промышленной частоты на интервале модуляции длительности поиска поврежденной линии с выявлением двух признаков повреждения.

Обоснованность и достоверность полученных результа­тов базируется на применении положений теории электрических цепей, электромагнитных процессов в системах электроснабжения и электрических машинах, численных методах решения уравнений, методах математического моделирования с по­мощью ЭВМ, удовлетворительной сходимостью теоретических ре­зультатов с экспериментальными данными.

Реализация результатов работы. Результаты исследований в виде использования методики расчета и выбора обратнозависимых времятоковых ха­рактеристик срабатывания защит от однофазных замы­каний на землю, а также рекомендаций по выбору значения сопротивления заземляющего резистора будут использоваться при проведении научно-тех­нических работ на предприятии ОАО «Уралкалий», о чём получен акт внедрения результатов работ.

Личный вклад автора

- разработан алгоритм построения защиты от однофазных замыканий на землю, позволяющий увеличить зону селективного действия токовых защит в сетях 6-35 кВ для различных режимов зазем­ления нейтрали;

- разработана методика расчета уставок и выбора обратнозависимых времятоковых характеристик срабатывания;

- выявлены способы минимизации влияния токов небаланса на защиту от ОЗЗ приводящего к ее ложному сраба­тыванию;

- разработаны рекомендации по выбору значения сопротивления резистора в нейтрали сети;

- предложен способ защиты трехфазных сетей с резистивно-заземленной нейтралью от однофазных замыканий на землю, основанный на кон­троле специально сформированных токов нулевой последовательно­сти защищаемых линий.

Апробация. Основные положения и результаты работы док­ладывались и получили положительную оценку на конференциях молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» в 2006-2010 гг., в СПГГИ (ТУ).

Публикации. Основные результаты диссертации опублико­ваны в 5 печатных работах, в том числе 4 в журналах перечня ВАК, 1 патент.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введе­ния, 5 глав и заключения, изложенных на 124 страницах, содержит 27 рисунков, 3 таблицы, список литературы из 102 наименований.

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее актуальность.

В главе 1 выполнен анализ существующих групповых и индивидуальных токовых защит от однофазных замыканий, приведены их основные недостатки, по­казана актуальность создания новых алгоритмов действия защит от ОЗЗ в сетях 6-35 кВ.

В главе 2 предложено в качестве защиты от ОЗЗ в сетях 6-35 кВ использовать обратнозависимые времятоковые характеристики срабатывания, приведена методика выбора ха­рактеристик и задания уставок, показано влияние условий эксплуа­тации энергосистемы на параметры нулевой последовательности и выбор характеристик.

В главе 3 выполнена оценка зоны чувствительности защиты от ОЗЗ в сетях 6-35 кВ с изолированной и рези­стивно-заземленной нейтралью при использовании рассматриваемого алгоритма действия защиты;

В главе 4 рассмотрено влияние тока небалансов на параметры защиты от ОЗЗ с использованием обратнозависимых времятоковых характеристик, предложены варианты минимизации данных влияний.

В главе 5 предложен способ защиты трехфазных се­тей с резистивно-заземленной нейтралью от однофазных замыканий на землю, основанный на контроле специально сформированных токов нулевой последовательности защищаемых линий.

Заключение отражает обобщенные выводы по результатам исследований в соответствии с целью и решенными задачами.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Минимизация влияния тока небалансов на достоверность срабаты­вания защиты от однофазных замыканий на землю и повышение селективности действия за­щиты в воздушных, кабельных и воздушно-кабельных элек­трических сетях напряжением 6-35 кВ различной протяжен­ности при числе присоединений больше двух достигается путем сопоставления собственных емкостных токов линий в момент возникновения однофазного замыкания на землю в сети согласно заданной обратнозависимой времятоковой ха­рактеристике срабатывания защиты и выбора тока срабатыва­ния группы защит по наименьшему собственному току ли­нии данной сети.

Известно, что при возникновении ОЗЗ в сетях 6-35 кВ наибольший емкостной ток проходит на поврежденном присоединении, в то время как на остальных присоединениях проходят токи, определяемые собственными проводимостями этих присоединений. Отмеченное выше положение использовано в предлагаемом алгоритме построения защиты сетей 6-35 кВ от ОЗЗ.

Основу предлагаемого алгоритма действия защиты составляют терминалы защиты (), с заданной, определенного вида, обратнозависимой от тока временной характеристикой (рис. 1), подключенные к трансформаторам тока нулевой последовательно­сти (ТТНП) различных присоединений в сетях 6-35 кВ (рис. 2).

Логика защиты предусматривает задание единой характеристики срабатывания и единого пускового тока для всех терминалов защиты. При возникновении ОЗЗ происходят одновременный пуск всех терминалов в защищаемой сети и после­дующий запрет набора выдержки времени по факту срабатывания первого из них.

Поскольку в поврежденном присоединении проте­кает наибольший суммарный ток однофазного замыкания по срав­нению с собственными емкостными токами каждого из неповреж­денных присоединений, то оно отключается с наименьшей выдерж­кой времени, согласно выбранной обратнозависимой времятоковой характеристики срабатывания.

Рис.1 Обратнозависимые от тока временные характеристики

Выполним оценку области чувствительности для предложенного алгоритма действия защиты. С целью сравнения найдем, первоначально, область применения то­ковых защит от ОЗЗ, использующих независимую характеристику срабатывания.

Область применения данных защит можно оценить, вос­пользовавшись традицион­ным двойным неравенством для определения тока срабатывания защиты от ОЗЗ:

(2)

где - коэффициент надёжности, - коэффициент “броска”, - коэффициент чувствительности, - ток однофазного замыкания на землю в данной сети, – ток срабатывания защиты.

 Схема защиты от замыканий на землю-8

Рис.2. Схема защиты от замыканий на землю группы линий

Выразим отношение собственного тока ли­нии к значению общего тока замыкания на землю:

(3)

Подставив соответствующие значения коэффициентов чув­ствительности, надёжности и броска получим, что допустимая крат­ность токов по (3) при этом будет равна:

,

т.е. предельное значение доли собственного тока линии в общем токе сети может составлять не более 27%. Это существенно ограни­чивает область чувствительности защит от ОЗЗ, реагирующих на ток нуле­вой последовательности промышленной частоты.

Определим область селективного действия защиты с обрат­нозависимыми времятоковыми характеристиками срабатывания. В данном случае, для обеспечения селективной работы защиты с достаточной чувствительностью на линии с наи­большей долей собственного тока должно выполняться условие: или

. (4)

Если ввести обозначения: - коэффициент доле­вого участия линии с наименьшим собственным током в общем токе ОЗЗ и - коэффициент долевого участия линии с наибольшим собственным током в общем токе ОЗЗ, то выражение (4) можно представить в виде –. Откуда получим:

. (5)


Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.