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 | 3 |

Р елейная защита закрытых электроустановок напряжением 0,4-10 кв с распознаванием повреждений, сопровождаемых электрической дугой

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Луконин Алексей Валерьевич

Р елейная защита закрытых электроустановок напряжением 0,4-10 кВ с распознаванием повреждений, сопровождаемых электрической дугой

Специальность 05.14.02 – Электростанции и электроэнергетические системы

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Новочеркасск 2009 г.

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» на кафедре «Электрические станции»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор НАГАЙ Владимир Иванович
Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Богдан Александр Владимирович кандидат технических наук, доцент Арцишевский Ян Леонардович
Ведущее предприятие ГОУ ВПО «Ростовский государственный
университет путей сообщения»

Защита состоится « 25 » декабря 2009 г. в 14.00 на заседании
диссертационного совета Д 212.304.01 при государственном образовательном
учреждении высшего и профессионального образования «Южно-Российский
государственный технический университет (Новочеркасский политехнический
институт)» в 107 ауд. главного корпуса по адресу: 346428, г. Новочеркасск
Ростовской области, ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке государственного
образовательного учреждения высшего и профессионального образования
«Южно-Российский государственный технический университет
(Новочеркасский политехнический институт)». Автореферат диссертации
размещен на официальном сайте ГОУ ВПО ЮРГТУ(НПИ) www.npi-tu.ru.

Автореферат разослан «___» ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.304.01,

доктор технических наук П.Г. Колпахчьян

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В электроэнергетической системе наиболее разветвленную структуру представляют электрические распределительные сети 6-10 кВ. Распределительные устройства (РУ) 6-10 кВ выполняются, в основном, в закрытых помещениях или изолированных камерах, то есть являются закрытыми электроустановками. Комплектуются такие электроустановки ячейками различных типов – закрытыми (комплектные распределительные устройства (КРУ), камеры секционированные одностороннего обслуживания (КСО) и др.), которые выполнены в отдельных шкафах с полным или частичным разделением основных отсеков и огражденными – ячейки старого типа, с фасадной и тыльной стороны которых установлено только сетчатое ограждение для защиты обслуживающего персонала от прикосновения. Особенностью электроустановок со специализированным электрооборудованием, установленным в камерах (трансформатор собственных нужд, реактор и др.) являются большие габаритные размеры при отсутствии внутренних перегородок.

Основной проблемой эксплуатации КРУ является их ограниченная по времени протекания тока термической стойкости локализационная способность (1 с.) при коротких замыканиях (КЗ) через электрическую дугу (ДКЗ), что обусловлено малыми габаритными размерами ячеек. Для огражденных ячеек свойственно быстрое перемещение электрической дуги на шины, обусловленное отсутствием перегородок. Данные особенности таких электроустановок определяют особые требования к их релейной защите: быстродействие на уровне 5-50 мс; абсолютная селективность (воздействие на коммутационные аппараты разного уровня в зависимости от исполнения защиты и электроустановок); высокая чувствительность.

Для электроустановок камерного типа, например, питающей сети дуговой сталеплавильной печи возможно появление ДКЗ на вводах питающего трансформатора. При этом его максимально-токовые защиты, как правило, не чувствительны к такому повреждению из-за сопоставимости токов нормального и аварийного режимов. На таких объектах в настоящее время не предусмотрена установка специальной защиты от ДКЗ.

С учетом того, что в энергосистеме и на промышленных предприятиях в эксплуатации находится большое количество РУ различных типов, которые не оборудованы специальной защитой от ДКЗ, а установленные устройства морально и физически изношены, то разработка устройств релейной защиты от ДКЗ, удовлетворяющих современным требованиям является актуальной задачей и требует уточнения основных информационных признаков такого повреждения и разработки на их основе новых алгоритмов функционирования защит.

Актуальность данной проблемы также подтверждается п.1.12.5 приказа РАО «ЕЭС России» №120 от 01.07.1998 г. «О мерах по повышению взывопожаробезопасности энергетических объектов», п.5.4.19 Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ, в которых определена необходимость установки быстродействующих защит от ДКЗ в КРУ.

Представленные в диссертации результаты получены в Южно-Российском государственном техническом университете (НПИ) при выполнении работ в рамках комплексной научно-технической программы «Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов и повышение эффективности работы электроэнергетических систем», гранта 2006 г. Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на 2002-2006 гг.» и гранта №4998р/7247 от 30 марта 2007 г. программы Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере «СТАРТ-07» 2007-2008 г.

Цель работы. Разработка быстродействующей высокочувствительной релейной защиты с абсолютной селективностью закрытых электроустановок 0,4-10 кВ от коротких замыканий, сопровождающихся электрической дугой.

Для достижения целей работы, решались следующие задачи:

  • анализ и оценка наиболее перспективных алгоритмов функционирования релейной защиты закрытых электроустановок напряжением 0,4-10 кВ от повреждений, сопровождающихся открытой электрической дугой;
  • экспериментальное и теоретическое исследование режимов ДКЗ в электрической сети 6(10)/0,4 кВ;
  • экспериментальное и теоретическое исследование световых полей в закрытых распределительных устройствах (ЗРУ) с общим внутренним пространством, с огражденными и закрытыми ячейками с целью определения чувствительности дуговой защиты;
  • разработка алгоритмов функционирования и практическая реализация оптико-электрического многоканального устройства релейной защиты от ДКЗ.

Методы исследований.

Поставленные задачи решались c применением общих положений теории электротехники, теории светотехники, теории подобия и моделирования, натурных экспериментов, математического и физического моделирования с использованием аналитических и численных методов расчетов с применением ЭВМ.

Научная новизна работ соискателя:

  1. Уточненная классификация способов идентификации ДКЗ в закрытых электроустановках напряжением 0,4-10 кВ.
  2. Новые алгоритмы функционирования быстродействующих оптико-электрических устройств релейной защиты ЗРУ, адаптированные к их конструктивным особенностям и режиму работы.
  3. Методика оценки чувствительности дуговых защит ЗРУ с общим внутренним пространством, с огражденными и закрытыми ячейками с учетом влияния затенений и многократных отражений светового потока, излучаемого электрической дугой.
  4. Математическая модель питающей сети 6(10)/0,4 кВ с учетом нестационарного характера горения аварийной электрической дуги и шунтирующего влияния нагрузки.

Практическая значимость работы.

    1. Определены зоны оптимальной установки и ориентация оптических датчиков в закрытых электроустановках напряжением 0,4-10 кВ (общим внутренним пространством, с огражденными и закрытыми ячейками) по критерию максимальной чувствительности.
    2. Разработано быстродействующее многоканальное устройство дуговой защиты ячеек ЗРУ 6-10 кВ, прошедшее натурные испытания в электрической сети 6/0,4 кВ и внедрено в эксплуатацию на подстанциях филиала ОАО «МРСК-Юга»-«Ростовэнерго».
    3. Разработана методика проверки чувствительности оптической защиты от ДКЗ для ЗРУ с общим внутренним пространством и оборудованного огражденными ячейками от источника излучения ограниченной мощности.

Основные результаты, выносимые на защиту:

  1. Новые алгоритмы функционирования быстродействующих оптико-электрических устройств релейной защиты ЗРУ, учитывающие их конструктивные особенности и режимы работы.
  2. Методика оценки чувствительности дуговых защит в закрытых электроустановках напряжением 0,4-10 кВ с учетом влияния затенений и многократных отражений светового потока, излучаемого электрической дугой.
  3. Математическая модель питающей сети 6(10)/0,4 кВ с учетом нестационарного характера горения аварийной электрической дуги и шунтирующего влияния нагрузки.
  4. Структурные и принципиальные схемы многоканальных оптико-электрических устройств защиты ячеек ЗРУ 6-10 кВ.

Реализация результатов работы:

Быстродействующие многоканальные устройства дуговой защиты типа РДЗ-017М внедрены в эксплуатацию на подстанциях филиала ОАО «МРСК Юга»-«Ростовэнерго». На устройство типа РДЗ-017М получен сертификат соответствия № РОСС RU.AE81. Н02104 Органа по сертификации продукции и услуг ООО «Южный центр сертификации и испытаний» («ООО ЮГ-ТЕСТ»). Устройство защищено патентами РФ и отмечено дипломами на выставках ВВЦ РФ «Релейная защита и автоматика энергосистем» (г. Москва, 2006, 2008 г.г.), «ЭлектроПромЭкспо» (г. Ростов-на-Дону, 2006- 2009 г.г.).

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке специалистов по специальности 14020365 «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем» и магистров по направлению 551700 «Электроэнергетика» (в лабораторных занятиях и дипломном проектировании).

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались: на Всероссийском конкурсном отборе инновационных проектов аспирантов и студентов по приоритетному направлению программы «Энергетика и энергосбережение» (г. Томск, 2006 г.), на Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2006 г.), Международных выставках-конференциях «Релейная защита и автоматика» (г. Москва, 2006, 2008 г.г.), «Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем» (г. Москва, 2009 г.), на научно-технических конференциях «Энергосбережение, энергетическое оборудование и системы технической диагностики» (г. Ростов-на-Дону, 2005-2008 г.г.), семинарах РАН «Кибернетика электрических систем» по тематике «Электроснабжение промышленных предприятий» и «Диагностика электрооборудования» (г. Новочеркасск, 2005-2008 г.г.), на научных сессиях ЮРГТУ (НПИ) (г. Новочеркасск, 2004-2008 г.г.).

Публикации.

По результатам работы опубликовано: 7 статей в изданиях, рекомендуемых ВАК, 11 публикаций в межвузовских сборниках и периодических изданиях. Получены два патента на полезную модель РФ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, 10 приложений. Объем пояснительной записки составляет 200 страниц текста, 103 рисунка, 9 таблиц, 19 страниц приложений.

Основное содержание работы

Во введении проанализировано состояние проблемы, определена актуальность темы исследования, сформулирована цель и задачи работы, научная новизна, практическая ценность, использование в учебном процессе и апробация. Отмечен вклад ученых и специалистов по теме исследования: Григорьева В.А., Дордия А.С., Елисеева И.Н., Кульчинского Я., Крылова И.П., Милохина В.Е., Михайлова Б.В., Михайлова В.В., Нагая В.И., Палея Э.Л., Рыбникова А.С., Сарры С.В., Цыгулева Н.И., и др.

В первой главе проведен анализ причин возникновения ДКЗ и представлены статистические данные по отказам в работе ячеек КРУ, ЗРУ напряжением 6-10 кВ, уточнена классификация информационных признаков ДКЗ, проведен анализ технических решений выполнения дуговых защит и определены перспективные направления их совершенствования. Доказано, что наиболее эффективным способом по повышению надежности распределительных устройств является применение специальных устройств защиты от открытой электрической дуги.

На основании анализа информационных признаков ДКЗ определено, что контроль превышения мощностью электромагнитного (светового) излучения порогового значения позволяет определить наличие электрической дуги в исследуемом объеме ЗРУ. Для повышения надежности систем релейной защиты необходимо контролировать дополнительно другие информационные признаки повреждения, самостоятельное использование которых не позволяет выполнить защиту с необходимым быстродействием и селективностью.

Уточненная классификация информационных признаков ДКЗ приведена на рис.1. Основным для оптико-электрических дуговых защит на электротехническом рынке, согласно проведенному исследованию, является контроль параметров освещенности (светового потока): модуль (1), спектральный состав сигнала (2) от оптического датчика, его аварийные составляющие (3), а также изменение во времени освещенности (светового потока) (4). Дополнительными признаками ДКЗ являются параметры тока и напряжения: модули (6,13), гармонические (7,14) и аварийные (9,16) составляющие сигналов, сопротивление (10), вольтамперные характеристики (11), мощность (12), а также время появления или исчезновения тока и напряжения заданного уровня (8,15). Кроме того, в качестве дополнительных признаков используются параметры проводимости окружающей среды (17), температуры (18) и давления (19) внутри замкнутого объема электроустановки.

Рис. 1. Уточненная классификация информационных признаков ДКЗ

В главе приведена классификация входных каскадов дуговых защит по типу оптического датчика: сосредоточенные (полупроводниковые фотоприборы или волоконно-оптическая линия с поперечной воспринимающей частью) и распределенные (сгруппированные полупроводниковые фотоприборы или волоконно-оптическая линия с продольной воспринимающей частью). Рассмотрены схемы передачи информации о повреждении.

Во второй главе проведен анализ вариантов комплектации ЗРУ 6-10 кВ камерами (ячейками) различных типов, определены особенности выполнения релейной защиты ячеек ЗРУ, питающих мощные электродвигатели, трансформаторы сталеплавильных печей и др., проанализированы теоретические и экспериментальные параметры электрической дуги, приведено описание разработанной математической модели питающей сети 6(10)/0,4 кВ электроустановки и рассмотрена методика определения повреждения на стороне низшего напряжения.

В главе предложено рассматривать выполнение релейной защиты закрытой электроустановки на основе зонной концепции, что позволяет уменьшить объем отключаемого оборудования. При этом ЗРУ условно разделяется на зоны (рис. 2) при повреждении в которых формируются воздействия на определенные коммутационные аппараты: собственный линейный выключатель, секционный выключатель (СВ), вводной выключатель низшего напряжения (ВВНН), вводной выключатель высшего напряжения (ВВВН).

 Поясняющая схема подстанции с-3 Рис. 2. Поясняющая схема подстанции с разделением на зоны действия защит


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 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.