Введение к работе
Актуальность темы. Одним из важнейших направлений развития электроэнергетики на современном этапе является решение задачи повышения надежности сетей с изолированной нейтралью, в том числе сетей собственных нужд (с.н.) электрических станций, поскольку от безотказной работы основного и вспомогательного технологического оборудования последних в большой степени зависит безаварийность и эксплуатационная гибкость работы систем в целом. Однако, как показывают исследования, повреждаемость высоковольтного оборудования, в том числе высоковольтных двигателей (ВД) в этих сетях, остается довольно высокой. При этом бблыную часть выходов из строя составляют повреждения, возникающие из-за электрических воздействий на изоляцию - до 95 %, в том числе и при перенапряжениях.
Одной из причин высокой повреждаемости ВД является отсутствие координации уровня изоляции последних с уровнем воздействующих на нее перенапряжений при отсутствии в этих сетях специальных защитных устройств, которые могли бы обеспечить такую координацию.
Одним из перспективных устройств, которые могут решить эту проблему, являются нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН) на базе нелинейных оксидно-цинковых варисторов, так как они не имеют искровых промежутков, что обуславливает их лучшие защитные характеристики по сравнению с вентильными разрядниками и позволяет достигнуть более глубокого ограничения перенапряжений.
Для сетей с заземленной нейтралью (ПО кВ и выше) отечественной промышленностью ОПН выпускаются серийно, причем имеется уже достаточно большой положительный опыт их эксплуатации. Значительно сложнее обстоит дело с разработкой таких защитных аппаратов для сетей с изолированной нейтралью или заземленной через дугогасящий реактор. В этих сетях в случае замыкания на землю одной из фаз напряжения на фазной изоляции электрооборудования могут повышаться до наибольшего линейного значения. В некоторых случаях в этих сетях возможны повышения напряжений, связанные с резонансными и феррорезонансными явлениями. Это существенно затрудняет разработку защитных аппаратов, повышает требования к их характеристикам и снижает эффективность их применения. Тем не менее, как будет показано далее, при обоснованной полноте использования свойств оксидно-цинковых варисторов и учете особенностей работы сетей различного назначения разработка новых защитных аппаратов оказывается целесообразной и для сетей 6-35 кВ.
Актуальность темы исследований подтверждена материалами совещания "Эксплуатация, производство и перспективы развития защитных аппаратов 0,5-35 кВ", проходившего в октябре 1997 г. в Санкт-Петербурге по инициативе Департамента электрических сетей РАО "ЕЭС России", АООТ "НИИ Электрокерамика" и АООТ "Корниловский фарфоровый завод" при поддержке и содействии Петербургского энергетического института повышения квалификации Минтопэнерго, где обсуждались в том числе и вопросы, связанные с пробле-
мами защиты электродвигателей собственных нужд электростанций путем глубокого ограничения перенапряжений с использованием новых разработок в области ОПН 0,5-35 кВ. На необходимость дальнейшего проведения исследований в этом направлении указано также в перечне приоритетных работ по приказу № 288 от 31.12.98 РАО "ЕЭС России". Цели работы.
-
Теоретическое и экспериментальное исследование режимов работы ОПН в сетях с изолированной нейтралью при дуговых замыканиях на землю.
-
Статистический анализ потока перенапряжений, сопровождающих дуговые замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью, количества и амплитуд импульсов токов через варисторы ОПН, установленных в этих сетях, при каждом таком замыкании, а также энергии, выделяющейся в них в указанных режимах.
Для достижения поставленных целей в работе решены следующие задачи:
сформулированы основные технические требования к устройствам, позво
ляющим осуществлять автоматическую регистрацию процессов, происходя-
. щих в реальных сетях;
разработана и сконструирована специальная аппаратура, отвечающая сформулированным техническим требованиям;
произведена оценка возможного влияния электромагнитных полей, существующих в местах установки приборов, на достоверность получаемой информации;
произведено обследование некоторых из сетей 6 кВ с помощью разработанной аппаратуры;
проведен выбор способа оценки величины энергии, рассеиваемой ОПН при ограничении им импульсов перенапряжений, и выполнена статистическая обработка полученных результатов.
Методы исследований. В работе использованы аналитические и численные методы исследования, которые выполнялись на проверенных многолетним опытом математических моделях для компьютерных программ "RVP" и "TRIADA", разработанных в Санкт-Петербургском государственном техническом университете. Теоретические результаты подтверждены экспериментами на специальных установках и в действующих сетях.
Научная новизна диссертационной работы. С помощью специально разработанной аппаратуры получена информация о реальных режимах работы ОПН при установке их в сетях с изолированной нейтралью, что позволяет уточнить требования к энергетическому ресурсу ОПН, предназначенных для защиты ВД от коммутационных перенапряжений.
Практическая ценность. Результаты исследования величин энергии, рассеиваемой в варисторах ОПН, работающих в сетях 6 кВ с изолированной нейтралью с.н. электростанций, позволяют более объективно сформулировать технические требования к ОПН для этих сетей и подтверждают техническую целесообразность их применения для защиты ВД от перенапряжений.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на региональных конференциях "Наука-ПроТЭк", проходившій в 1998, 1999 и 2000 гг. в г. Кирове, а также на научно-технической конференции "Выпуск и применение средств защиты и повышения надежности электрооборудования в электроэнергетике", проводимой РАО "ЕЭС России" и ОАО "Кировэнерго" 19-21 января 1999 года в г. Кирове.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, которые приведены в списке публикаций.
Структура и объем диссертации. Диссертация включает введение, 4 главы, заключение, список литературы из 151 наименования и 3 приложения, в т.ч. акты внедрения. Основной материал изложен на 125 страницах машино-: писного текста, иллюстрируется б таблицами и 38 рисунками.
