Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1 АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ И ПОСТАНОВКА
ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 7
Анализ литературных источников 7
Постановка задач исследования 27
2 РАЗРАБОТКА ЗАВИСИМОСТЕЙ РЕЗОНАНСНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ
НЕЙТРАЛИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 29
Оценка динамики по возникновению и распространению однофазных коротких замыканий на землю 29
Параметры схемы электрической сети в зависимости от особенностей заземления нейтрали 38
Построение моделей для резонансной настройки по контуру нулевой последовательности сети 52
Автоматическая компенсация емкостных токов как средство защиты сети от однофазных коротких замыканий на землю 62
3 ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ПОДСТАНЦИИ В РЕЖИМЕ КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ 76
Система электроснабжения и схема типовой подстанции 110/6 кВ 76
Воздействие режима однофазных замыканий на устройства контроля изоляции в сетях с изолированной нейтралью 78
Эффективность средств защиты от перенапряжений при компенсации емкостных токов замыкания на землю в распределительных сетях 91
Зависимость частоты воздействия внешних возмущений на параметры безотказности систем электроснабжения подстанций 98
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВНЕДРЕНИЯ СРЕДСТВ
КОМШНСАЦИИ ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ ЗАМЫКАНИЯ 119
4.1 Оценка эффективности обеспечения режимов заземления нейтралей
распределительной сети 119
3L/
Алгоритмы выбора средства емкостной компенсации для конкретной системы электроснабжения подстанции 126
Зависимость срока службы изоляции кабельной сети от компенсации емкостных токов утечки 132
Методика оценки технико-экономической эффективности внедрения
резонансного заземления нейтрали 144
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 150
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 153
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Оперативная электрическая схема подстанции 110/6 кВ
«Привокзальная» 166
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Состав и технические характеристики основного электрооборудования типовой понизительной подстанции 110/6 кВ
«Привокзальная» - ОАО «Липецкэнерго» 169
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Графические зависимости для определения активного
сопротивления дуги при коротком замыкании на землю 179
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Акт внедрения метода прогнозирования отказов в изоляции
распределительных линий систем электроснабжения предприятий 184
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Акт внедрения способа настройки резонансного заземления
нейтрали трехфазных электрических сетей переменного тока 186
Введение к работе
В состав энергосистемы России входит более 700 электростанций общей мощностью 215,6 млн. кВт. Основными источниками питания для большинства промышленных производств служат электрические станции, районные подстанции. Резкое повышение энергоемкости потребителей обусловливает быстрый рост распределительных сетей, что требует повышения безотказности их работы и ресурсов изоляции электрооборудования. Сегодня это целесообразно реализо-вывать в сетях 6-10-35 кВ с использованием современных технологий па основе резонансного заземления нейтрали. Связано это с тем, что установившиеся токи однофазных замыканий на землю определяются режимом работы нейтрали электрических систем. Поэтому длительная работа сетей недопустима из-за возможности нарушения междуфазной изоляции и перехода однофазного замыкания в многофазное. Обеспечение самозащиты распределительной сети определяет безотказность электроснабжения подстанции и питаемых потребителей. Надежность электрических систем необходимо рассматривать в совокупности с внешними характерными возмущениями и оценивать уровень эффективной оснащенности оборудования средствами защиты и автоматики.
Эксплуатационные показатели электрических сетей, методы локализации аварийных повреждений и условия безотказного электроснабжения потребителей в значительной степени определяются режимом заземления нейтрали. Это обусловлено тем, что более 75% аварийных повреждений в распределительных сетях 6-10-35 кВ вызваны однофазными замыканиями на землю. Они служат причиной основных нарушений, приводящих к перерывам электроснабжения потребителей. Под воздействием перенапряжений это способствует ускоренному старению изоляции, а также преждевременному выходу из строя высоковольтного электрооборудования. Поэтому исследования, ориентированные на разработку способов эффективной компенсации емкостных токов утечки при замыканиях фазы на землю, обеспечивают повышение эффективности электроснабжения предприятий, что, в настоящее время, особенно актуально.
Целью работы является обеспечение эффективности функционирования систем электроснабжения предприятий посредством компенсации однофазных замыканий на основе разработки способов точной настройки резонансного заземления нейтрали распределительных сетей подстанций 110/10/6 кВ и устранение нарушений изоляции токоведущих элементов при воздействиях внешних возмущающих факторов в системах электроснабжения.
Идея работы состоит в использовании рациональных приемов компенсации однофазных замыканий на землю путем устранения емкостных токов утечки распределительных сетей понижающих подстанций за счет регулирования суммарной емкости относительно индуктивности дугогасящего реактора, что отличается в использовании компенсирующего устройства, с изменением емкости которого реализуется компенсация проводимостей фаз контуров для настройки заземления нейтрали в режим резонанса токов.
Научная новизна заключается в разработанном математическом описании, позволяющем реализовать нормализацию режима работы нейтрали распределительных сетей 6-10-35 кВ на понижающих подстанциях, отличающимся в учете вероятностей отказа узла нагрузки и повторного зажигания дуги при замыканиях фазы на землю, в разработанном способе резонансного заземления нейтрали, который заключается в регулировании емкости сети относительно индуктивности ступенчатого дугогасящего реактора, отличающийся тем, что на нейтрали включается компенсирующее устройство с регулируемой емкостью; в методике подбора и регулирования емкости компенсирующего устройства, подключаемого параллельно индуктивности реактора, которая отличается тем, что предусматривает расчеты степеней расстройки от резонанса.
Практическая ценность состоит в том, что принципы компенсации емкостных токов утечки при замыканиях фазы на землю позволяют точно настраивать резонансное заземление нейтрали распределительных сетей без нарушения в их структуре и замены электрооборудования. Метод оценки безотказности электроснабжения понижающих подстанций применим для предприятий, системы которых располагают значительным числом коммутационных аппаратов. Методика
диагностики ресурсов изоляции кабельных линий может быть использована при проектировании, модернизации или реструктуризации систем электроснабжения.
Методы и объекты исследования. При выполнении работы использованы методы математической статистики, математического моделирования и инженерного эксперимента. Теоретические изыскания сопровождались разработкой математических моделей. Экспериментальные исследования проводились в реальных производственных условиях эксплуатации распределительной сети 6 кВ подстанции «Привокзальная» с учетом действующего электрооборудования и токо-ведущих частей. Осуществлена программная реализация решения задач на ЭВМ.
Достоверность результатов и выводов подтверждена: формулировкой задач исследования, сделанной исходя из анализа эксплуатации контуров нулевой последовательности распределительных сетей с различными режимами заземления нейтрали; математическим обоснованием разработанных зависимостей; предварительной выборкой данных, полученных в производственных условиях при помощи современных измерительных приборов; хорошей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Реализация работы. Научные и практические результаты диссертационной работы использованы в системе электроснабжения подстанции «Привокзальная» ОАО «МРСК-Центра» - «Липецкэнерго» в качестве внедрения способа настройки резонансного заземления нейтрали трехфазных электрических сетей переменного тока. Их применение позволило снизить частоту отказов воздушных и кабельных линий системы электроснабжения подстанции на 30-35%. Ожидаемый экономический эффект составил 251,2 тыс. рублей за год. Разработки внедрены в учебном процессе ГОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет» по образовательной программе «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений».
Апробация работы. Положения диссертационной работы обсуждались на семинарах Ш-ей международной выставки-интернет-конференции «Энергообеспечение и строительство», VII-й международной научно-практической выставки-интернет-конференции «Энерго- и ресурсосбережение XXI век», г. Орел, 2009.
