Введение к работе
Актуальность темы. В комплексной научно-технической программе "Создание и внедрение технологических процессов и технических средств для поиска, разведки и промышленного освоения нефтяных и газовых месторождений континентального шельфа СССР", принятой постановлением Госкомитета по науке и технике и Госплана СССР N 493/249 от 12.12.80 и в постановлении СМ СССР N 171-48 "Наука" 16281 от 16.02.84 "О мерах по обеспечению создания судна для глубоководного бурения в океане и технологического оборудования для этого судна", ставится задача по ускорению разработки буровых плавучих самоходных установок, оснащенные мощными электроэнергетическими системами с номинальным напряжениям до 10 кВ.
Создание указанных установок требует внедрения современных устройств релейных защит и диагностики (УРЗ и Д), оснащенных малогабаритными средствами получения информации, особенно в аварийных режимах.
Многолетний опыт проводимых в ОКТБ "Старт" исследований под руководством Михайлова В.В. показал, что для этих целей наиболее перспективны измерительные преобразователи тока (ИПТ) с магнитопроводом, изготовленным методом порошковой технологии. Ранее такие исследования были проведены на карбонильном ферропорошке для ИПТ, работающих в режиме трансреактора в сетях напряжением до 0,4 кВ. Развитие судовых ЭЭС потребовало создания ИПТ с напряжением 6-Ю кВ.
Применение трансреакторов в этих сетях затруднено из-за наличия электромагнитных полей и высших гармоник, связанных с использованием статических преобразователей. Магнито-диэлектрические трансформаторы тока (МДТТ) в отличие от трансреакторов не подчеркивают высшие гармоники, более помехоустойчивы к внешним магнитным полям. Предварительные исследования показали возможность решения этой задачи на базе наиболее дешевого и широко распространенного промышленного железного порошка (типов ПЖ) производства Красносулинского металлургического завода.
Цель работы. Повышение технического совершенства системы защиты и диагностики судовых ЭЭС путем применения новых измерительных преобразователей тока.
В соответствии с этой целью в работе решаются следующие задачи: выработка требований к ИПТ, предъявляемых УРЗ и Д
и спецификой судовых ЭЭС; разработка ИПТ, удовлетворяющих этим требованиям, построение математической модели и идентификация ее параметров; исследование влияния переходных процессов ЭЭС на ИПТ с учетом внешнего магнитного поля; экспериментальная проверка теоретических положений и методик; упрощение технологии изготовления магнитопровода ИПТ; многокритериальная оценка технического совершенства разработанного ИПТ; применение разработанных ИПТ в новых УРЗ и Д; разработка вспомогательного устройства контроля ИПТ.
Методы исследования. При решении постановленных задач использовались методы физического и математического моделирования, аппарат теории электромагнитных цепей. Основные теоретические результаты сопоставлялись с результатами экспериментов, которые проводились в лабораторных и промышленных условиях.
Основными научными результатами являются:
-
Методика автоматизированного определения параметров (методика идентификации) схемы магнитной цепи магнитоди-электрического трансформатора тока с учетом нелинейности и влияния внешнего поля.
-
Математическая модель (алгоритм и программа расчета вторичного тока МДТТ), позволяющая рассчитывать процессы во вторичных цепях с погрешностью до 10 % при больших кратностях первичных токов короткого замыкания ( токов КЗ), различных формах первичного тока, нагрузках, с учетом нелинейности и влияния внешнего поля.
Практическая ценность заключается в создании п ОКТБ "Старт".
Унифицированной конструкции МДТТ на напряжения 0,4 кВ; 6,3 кВ и 10 кВ, обладающей, по сравнению с существующими ИПТ, более высокой помехоустойчивостью к внешним магнитным полям, универсальностью крепления на токопроводе (шину, кабель, группу кабелей), повышенным пробивным напряжением изоляции, что привело к уменьшению массы и габаритов (в 10-ь15 раз) и удовлетворению метрологическим и техническим показателям требований УРЗ и Д судовой ЭЭС.
Предложен комплекс вспомогательных устройств для изго-тавления и монтажа трансформаторных преобразователей.
Реализация в промышленность. Магнитодиэлектрические ТТ типа ТТ-0-0/5.0, ДТ-0-0/5.0 с выходным напряжением 5 В при I] = 400,630,800,1600,3200,10000 А использованы в рабочем
проекте устройств диагностики дугогасительных контактов выключателей и шино-болтовых соединений.
Рабочей документации высоковольтного датчика тока ДТ-0-50 совместно с дифференциальной защитой от междуфазных КЗ генераторов, гребных и подруливающих электродвигателей присвоена литера "ОГ' - "годен к серийному производству" для изготовления поставочных образцов на буровые суда.
Разработан норморяд датчиков тока специального назначения на номинальные токи 100,...,3200 А (этап технического проекта).
Разработаны и готовится поставка ИПТ на рабочее напряжение 6,3 кВ типа ДТ-0-100 и напряжение 0,4 кВ типа ДТ-0-10І с номинальными токами 150 и 1500 А для встраивания в силовые трансформаторы (1000 кВА, 6,3 кВ/0,4 кВ) бурового судна.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на заседании секции "Электроэнергетические системы судов и сооружений по освоению шельфа" Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы создания мощных электроэнергетических систем для судов ледового плавания и плавучих буровых установок" (г.Ленинград, 20 октября 1983 г.), на постоянном действующем региональном научно-техническом семинаре "Вопросы теории и принципы построения устройств и систем автоматизации" (г.Новочеркасск, 1983 г., 1990 г.), на XXX, ХХХУП, XXXIX, ХХХХ научных сессиях Новочеркасского политехнического института "Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления" (г.Новочеркасск, 1981 г., 1988 г., 1990 г., 1991 г.) на Международной конференции по состоянию и перспективам развития трансформаторов тока (сентябрь 1990г., Лодзь, Польша) на всероссийской научно-технической конференции с международным участием по теории цепей и сигналов. Таганрог 1994 г.
Публикации. По результатам работы опубликовано 3 статьи, 3 тезиса доклада и получено 14 авторских свидетельств.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 280 с. и включает 89 рис., 17 табл. и состоит из введения, четырех глав и заключения. Список использованной литературы насчитывает 199 наименования отечественных и зарубежных авторов. Приложения на 99 с.
