Введение к работе
Актуальность и степень исследования тематики диссертации. В результате экстенсивного развития электрических сетей Украины уровень их надежности не отвечает требованиям потребителей электро -энергии и остается более низким, чем уровень, достигнутый в развитых странах. В первую очередь это касается распределительных электросетей (РЭ) сельскохозяйственного назначения (РЭСН).
Решение задач повышения надежности электроснабжения в условиях перехода Украины к рыночным отношениям проходит при резком сокращении централизованных капиталовложений в строительство новых и реконструкцию действующих РЭСН, изменении механизма ценообразования, реструктуризации энергохозяйства. Поэтому в современных условиях выбор экономичных и эффективных средств обеспечения необходи-. мого уровня надежности электроснабжения потребителей имеет принципиальное, решающее значение.
Одним из самых эффективных путей решения этой задачи является оснащение РЭ соответствующим электрооборудованием. Однако состояние технической комплектации электросетей таким оборудованием явно недостаточно, а коммутационные аппараты (КА), выпускаемые промышленностью Украины для РЭ, имеют конструктивные недостатки и не обеспечивают работу этих сетей в автоматизированном режиме. Кроме того, отсутствуют эффективные схемы РЭ, которые должны обеспечивать такой режим работы, остаются несогласованными параметры КА о реальной нагрузкой потребителей, требуют разработки научно обоснованные алгоритмы функционирования электрических сетей, особенно в аварийных ситуациях, а для реализации этих алгоритмов должны быть созданы соответствующие КА и устройства автоматики.
В диссертации представлены основные результаты анализа и развития способов повышения надежности и экономичности работы РЭ на основе использования распределительных устройств (РУ) о упрощенными КА в комплексе о устройствами автоматизации, проблемами которых автор занимался в течение последних 15 лет.
Работа выполнялась в соответствии с программой Государственного комитета по науке и технике при Совете Министров СССР по решению научно-технической проблемы 0.51.21.01 "Разработать и внедрить методы, системы и автоматизированные устройства для обеспечения надежного, высококачественного и экономичного электроснабжения сельскохозяйственных потребителей" на 1S86-1990 гг., а также в соответствии с отраслевыми планами научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ Минэнерго Украины на 1993-1995 гг.
-4-. Предмет и объект исследования. Методы исследования. В диссертации исследуются РЭ 10 кВ с РУ, в которых предложено использовать КА о линейным электроприводом. Исследования проводились на действующих моделях РЭ, специальных стендах, макетах, а также на опытных и промышленных образцах КА с использованием классических методов и положений анализа электрических цепей применительно к электрическим сетям, методов техники высоких напряжений, математической статистики и элементов теории вероятностей, математического моделирования фиаических процессов.
Цель и основные задания научного исследования. В работе выполнен анализ недостатков построения РЭ 10 кВ, выполненных по традиционным схемам, о точки зрения возможности управления ими; обоснован способ оценки надежности электроснабжения потребителей с учетом влияния КА, установленных в таких сетях; обоснована целесообразность построения наиболее эффективного варианта РЭСИ 10 кВ с так называемым каскадным (по ходу энергии) принципом управления упрощенными КА; определены и обоснованы на основе этого принципа технические требования -к выключателям нагрузки (ВН) о линейным электроприводом и устройствам автоматики и релейной защиты; обоснованы и разработаны новые эффективные конструкции КА о линейными электроприводами; разработаны математические модели процесса дуго-гашения в гаэогенерирующей камере и обосновано концепцию ее конструктивного решения для ВН 10 кВ.
.Научная новизна исследований.. На основе анализа современного состояния РЭ 10 кВ'предложены эффективные модели и методы их построения, позволяющие на стадии принятия решений по их развитию и эффективному использованию в них электрооборудования спрогнозировать необходимый уровень надежности и экономичности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей. Для электросетей с изолированной нейтралью впервые разработаны КА о пофазным управлением контактной системой о помощью линейных электроприводов. Для обеспечения автоматизированного режима работы РЗСН 10 кВ при минимальных затратах впервые обоснованы схемы таких сетей с применением в них упрощенных КА о линейными электроприводами.Обоснована целесообразность применения и выполнена разработка конструкции линейного электропривода для дистанционного управления разъединителями 110 и 1Б0кВ.
Теоретичеокан и практическая ценность результатов работы состоит в разработке методологии повышения эффективности работы электросетей 10 кВ на основе использования РУ о упрощенными КА. Автором разработаны научно-технические основы проектирования новых конструкций таких КА о линейным электроприводом. При кепосредс-
- б -
твенном участии автора разработаны, исследованы и переданы для организации серийного производства на заводах Украины несколько образцов таких КА (ВН 10 кВ, устройство АШФ, разъединители 110 и 150 кВ о дистанционным приводом, с линейным электродвигателем и др.).
На защиту выносятся такие научные результаты, в разработку которых автор внес наибольший личный вклад:
упрощенные способы оценки времени возобновления электро -снабжения потребителей и обоснование влияния на уровень надежности их снабжения КА и устройств управления, установленных в РЭ 10 «В;
использование КА, в которых целесообразно применить линейные электроприводы, в РУ РЭ;.
схемы РЭ 10'кВ с применением РУ о упрощенными КА о линейным электроприводом;
однокернач математическая модель процесса дугогашения в газоге-нерирующей камере,определение ее параметров при конструировании КА.
"Уровень реализации результатов исследований. Результаты работ использованы в новых типовых проектах РУ для РЭ 10 кВ. В частности, выполнена разработка конструкторской документации на РУ с упрощенными КА о линейным электроприводом, на рааъединители 110 и 150 кВ о дистанционным приводом о линейным электродвигателем, на устройство автоматического шунтирования фазы (АПК). Результаты работа реализованы в опытно-конструкторских работах и изготовленных образцах, которые прошли испытаний па стендак ВИТ (г.Запорожье), проводится подготовка к их серийному производству на Ривненскш и Запорожском заводах высоковольтной аппаратуры.
Апробация результатов научных исследований. Материалы диссертации докладывались автором и были одобрены на восьми конференциях, совещаниях и семинарах, в т.ч. на научно-техническом совете УНПО "Эиергопрогресо"(Киев,1994г.),на научном семинаре в Институте электродинамики НАН Украины (Киев,1993-1995 гг.),на семинаре государств СНГ "Пути повышения эффективности работы РЭСН" (Москва,1995г.).
Публикация результатов исследовании. По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе 10 статей, 6 докладов и тезисов докладов на конференциях, совещаниях и семинарах. Приоритет техн!" ческих решений защищен 4 авторскими свидетельствами на изобретения.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, ззклпчения, списка использованных источников (68 накмекавашй), изложенных па 151 мзздагопкс-иой странице, и двух приложений, изложенных на 14 страницахj 32 рисунки, б таблиц.
