Введение к работе
Актуальность темы. Импульсные напряжения, возникающие в системах электроснабжения различного напряжения и назначения, являются частым явлением и характерны как для крупных промышленных предприятий, так и для жилых и коммерческих объектов.
В настоящее время происходит глобальная компьютеризация всех без исключения сторон человеческой жизни, что неуклонно повышает долю чувствительных и особо чувствительных к импульсным напряжениям элементов среди всего электрооборудования систем электроснабжения. К ним относятся в первую очередь потребители, имеющие в своем составе элементы микропроцессорной техники и компьютеры управления различными технологическими процессами.
Импульсные напряжения могут привести к сбоям в работе систем ЭВМ, особенно опасным в режиме управления, выходу из строя различной аппаратуры, обрыву модемной связи или сбоям в срабатывании релейной защиты и автоматики. Нагрузкой, критичной к импульсам напряжения, являются файловые серверы, рабочие станции, персональные компьютеры, телекоммуникационное и офисное оборудование.
В нашей стране гораздо позже, чем за рубежом получили широкое распространение цифровые технологии и процессы, активно использующие компоненты электронного управления, поэтому этой проблемой в СНГ и России практически никто вплотную не занимался.
Следовательно, задачу исследования причин возникновения и анализ методов и средств ограничения воздействия импульсных напряжений на электрооборудование потребителя следует признать актуальной.
Цель диссертации состоит в анализе: причин возникновения импульсных напряжений в системах электроснабжения; экспериментальной статистики распределений импульсных напряжений по их основным параметрам; методов и средств эффективной защиты электрооборудования от их воздействия.
Достижение конечной цели диссертации осуществлялось путем последовательного решения следующих задач:
Теоретические исследования причин возникновения импульсных напряжений и их проникновения в системы электроснабжения до 1 кВ.
Экспериментальные исследования и анализ импульсных напряжений в системах управления и защиты 3-го энергоблока Смоленской АЭС.
Анализ результатов автоматизированных экспериментальных исследований импульсных напряжений в странах ЕЭС, изучение мировой практики в области методов и средств защиты чувствительного низковольтного оборудования от воздействия импульсных напряжений.
Исследование и анализ устройств и способов защиты от импульсных напряжений, сравнение их технико-эксплуатационных и экономических характеристик.
Изучение современного состояния проблемы защиты низковольтного электрооборудования в современных российских условиях.
На защиту выносится:
Классификация импульсных напряжений по природе их возникновения и описание механизмов, приводящих к появлению каждого вида импульсных напряжений на оборудовании.
Экспериментальные исследования импульсных напряжений на разных уровнях систем управления и защиты ядерных энергетических реакторов и распределения по параметрам импульсных напряжении.
Результаты анализа автоматизированных экспериментальных исследований импульсных напряжений в низковольтных сетях различного назначения, проведенные в странах ЕЭС.
Классификация различных методов и средств защиты низковольтного чувствительного электрооборудования, широко применяющихся в мировой практике, их принцип действия, технико-эксплуатационные характеристики, экономическая целесообразность установки с точки зрения потребителя.
Оценка способов и устройств защиты от импульсных напряжений в электросетях с точки зрения повышения надежности функционирования особо чувствительного к воздействию импульсных напряжений низковольтного электрооборудования.
Научная новизна положений, выводов и заключений диссертации состоит в следующем:
Выявлены закономерности распределений по частоте появления и параметрам импульсных напряжений в системах электроснабжения промышленных предприятий, офисных, бытовых и лабораторных помещений.
Выполнены экспериментальные исследования и выявлены закономерности в появлении импульсных напряжений в системах питания аппаратуры и системах управления и защиты реакторов РБМК-1000 и РБМК-1500 атомных станций.
Проведен подробный анализ методов и средств защиты чувствительного
электрического и электронного оборудования, имеющихся в распоряжении на
сегодняшний день, произведено сравнение их технико-эксплуатационных,
экономических и потребительских характеристик.
Практическая значимость работы:
Диссертация является одним из первых российских исследований актуальной в настоящее время комплексной проблемы по одному из показателей качества электроэнергии - импульсным напряжениям, возникающим в низковольтных электрических сетях различного назначения.
По результатам подробного изучения зарубежной и отечественной статистической и общетеоретической по причинам возникновения, характеру распространения и параметрам импульсных напряжений произведена классификация импульсных напряжений по природе их возникновения и дано краткое описание механизмов, приводящих к появлению каждого вида импульсов на электрооборудовании.
По результатам измерений, проведенных в цепях систем управления и защиты 3-го энергоблока Смоленской АЭС, а также автоматизированных экспериментальных исследований импульсных напряжений в низковольтных сетях различного назначения стран ЕЭС выявлено, что амплитудное распределение числа импульсных напряжений обратно пропорционально третьей степени амплитуды Um импульса.
Проведенные исследования показали, что для промышленных предприятий характерно появление свыше десятка импульсов в час, для зданий и сооружений коммерческого назначения - несколько импульсов в час, а для бытовых помещений - до одного импульса в час. Полученные величины наглядно характеризуют необходимость защиты от импульсных напряжений как для крупных промышленных предприятий, использующих системы управления технологическими процессами, так и для бытовой микропроцессорной техники.
Методы исследования определялись каждой из поставленных задач. Использовались положения математической статистики, системного анализа, методы математического моделирования, теории электрических цепей, электрических машин. Обработка и анализ статистических данных производились с использованием прикладных программ на персональном компьютере типа IBM PC.
6 Объективность и достоверность научных положений и выводов обеспечивается соответствием принятых допущений задачам и целям исследований, корректностью исходных данных; применением апробированных методов математического моделирования систем электроснабжения; удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований и их соответствие статистическим данным; опытом анализа импульсов напряжения в документах МЭК.
Апробация работы.
Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических семинарах, совещаниях, конференциях:
1. Научно-практическая конференция "Энергосбережение, электроснабжение,
электрооборудование", г. Новомосковск. 18-20 ноября 1998 г.
-
Всероссийская научно-техническая конференция "Электропотребление, энергосбережение, электрооборудование" г. Оренбург. 1999 г.
-
Научно-технический семинар АН России "Кибернетика электрических систем", г. Новочеркасск. 1999 г.
Полностью работа докладывалась на кафедре электроснабжения промышленных предприятий МЭИ в феврале 2000 года.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Список литературы насчитывает 96 наименований. Общий объем 125 страниц текста, 41 рисунок, 15 таблиц.
