Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ факторов обеспечения надежности систем электроснабжения станций нефтепродукто- перекачки 11
1.1. Системы электроснабжения станций нефтепродуктов перекачки и факторы, влияющие на их надежность 11
1.2. Резистивное заземление нейтрали в сети 6-10 кВ 17
1.3. Особенности математического моделирования синхронных двигателей в системах электроснабжения 19
1.4. Метод расчета переходных процессов в системе электроснабжения по мгновенным значениям переменных 25
1.5. Дискретные математические модели синхронных электрических машин 30
1.6. Выводы 39
2. Электромагнитные переходные процессы в неуправляемого вентильном преобразователе синхронного двигателя 40
2.1. Исходные положения 40
2.2. Математическая модель неуправляемого преобразователя 42
2.3. Определение параметров интервалов повторяемости неуправляемого преобразователя 51
2.4. Приведение уравнений преобразователя к общему интервалу дискретизации 55
2.5. Выводы 63
3. Расчет перходных режимов синхронного двигателя с бесщеточным возбуждением 64
3.1. Постановка задачи и основные допущения 64
3.2. Математическая модель синхронного двигателя в мгновенных значениях переменных 67
3.3. Расчет угла естественного открытия вентилей 73
3.4. Уравнение моментов в области F-изображений 75
3.5. Уравнения синхронного двигателя в области F- из ображений 78
3.6. Расчеты переходных процессов в синхронном двигателе по методам приведения к конечным разностям 83
3.7. Реализация самозапуска в системе электроснабжения ЛПДС 100
3.8. Выводы 105
4. Повышение эксплуатационных характеристик системы электроснабжения станций нефтепродуктоперекачки 106
4.1. Технологические особенности станций и требования к системе электроснабжения 106
4.2. Резистивное заземление нейтрали в системе электроснабжения 108
4.3. Выбор мощности трансформатора системы резистивного заземления нейтрали 111
4.4. Выбор уставок и алгоритма действия релейной защиты от ОЗЗ 117
4.5. Экспериментальные исследования системы резистивного заземления нейтрали в системе электроснабжения станции перекачки.. 122
4.6. Экспериментальные исследования режимов работы трансформаторов системы резистивного заземления нейтрали 131
4.7. Выводы 138
Заключение 139
Литература 141
Приложения 153
- Системы электроснабжения станций нефтепродуктов перекачки и факторы, влияющие на их надежность
- Математическая модель неуправляемого преобразователя
- Математическая модель синхронного двигателя в мгновенных значениях переменных
- Выбор мощности трансформатора системы резистивного заземления нейтрали
Введение к работе
ОАО «АК» «Транснефтепродукт» является одной из крупнейших в мире и единственной компанией в России, транспортирующей светлые нефтепродукты (дизельное топливо, бензин, керосин) от 16 нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) в различные регионы страны, а также в страны дальнего зарубежья. Доставка принятого от НПЗ нефтепродукта осуществляется как по схеме прямого транспорта по системе магистральных нефтепродуктопроводов, так и по смешанной схеме с использованием наряду с продуктопроводным транспортом железнодорожного и автомобильного транспорта.
По системе прямого транспорта реализуется более 95% общей поставки нефтепродуктов. Основу общего годового объема транспорта нефтепродуктов по системе магистральных нефтепродуктопроводов составляет транспортировка экспортных ресурсов, рынки сбыта которых сосредоточены в основном в странах дальнего зарубежья.
Общая длина нефтепродуктопроводов в ОАО «АК» «Транснефтепродукт» на 01.01.2005 года составила 19300 км, в том числе 15225 км магистральных и 4075 км отводов. Система магистральных нефтепродуктопроводов компании расположена на территории 5 государств: России, Украины, Белоруссии. Латвии и Казахстана. Управление и обслуживание нефтепродуктопр о водами осуществляют региональные подразделения компании. Так, ОАО «Уралтранснефтепродукт», является вторым по технико-экономическому потенциалу и объемам транспортируемого нефтепродукта Обществом в компании и обеспечивает его перекачку от Омска на востоке до Самары на западе и включает в себя 24 перекачивающих станции. Объемы перекачки можно оценить по табл. В. 1.
Высокая стоимость транспортируемого продукта и необходимость своевременного выполнения коммерческих обязательств перед получателями обусловливает высокие требования организаций, занимающихся транспортом по трубопроводам нефте продуктов, к бесперебойности функционирования перекачивающих станций.
Таблица В.1.
Грузооборот в 2005 году линейной перекачивающей диспетчерской станции «Черкассы» ОАО «Уралтранснефтепродукт», тыс. тонн.
Технологическая связь станций между собой через продуктопровод делает их зависимыми от работы друг друга: отказ в работе одной из станций приводит к нарушению всего технологического процесса транспорта нефтепродуктов и перманентному останову всех остальных станций продукте про вода. Формально отнесенные в соответствии с ПУЭ к II категории по надежности электроснабжения, перекачивающие станции по условиям рынка реконструируют свои системы электроснабжения по требованиям I категории надежности.
Так, по официальным данным ОАО «Уралтранс нефтепродкт», эконохмический ущерб, отнесенный на себестоимость транспорта нефтепродуктов, по станции «Субханкулово» вследствие отключения части электроприводов насосов составил 46381 рублей в 2004 году (без НДС), а по # станции «Чекмагуш» - 153776 рублей в 2005 году (без НДС). При срыве экспортных поставок ущерб многократно возрастает.
Дополнительным фактором, сказывающимся на оценке эксплуатационных характеристик перекачивающих станций, является их длительная эксплуатация.
Налицо актуальность решения общей задачи по обеспечению бесперебойной работы электрической части станций нефтепродукте» пере качки (СНПП). Она может быть разбита на частные проблемы, которые могут быть решены различными самостоятельными приемами. Так, главным ее элементом являются синхронные и асинхронные высоковольтные двигатели, приводящие во вращение насосы проду кто пере качки. Синхронные двигатели имеют преимущественно ^ бесщеточную систему возбуждения. Как правило, эти двигатели являются основными рабочими и участвуют в самозапуске. Асинхронные двигатели, устанавливаемые на станциях, являются резервными и обычно находятся в отключенном состоянии.
Как отмечалось известным ученым в области систем электроснабжения ф СИ. Гамазиным, переходные процессы в аварийных режимах, несмотря на их кратковременность и малую вероятность возникновения, во многом определяют параметры системы электроснабжения. Правильно рассчитать условия обеспечения самозапуска, используя все резервы имеющейся системы электроснабжения, возможно только при наличии адекватной математической модели.
Токи короткого замыкания, достоверный расчет которых определяет правильность действии релейной защиты, в существенной мере зависят от корректности учета подпитки места замыкания синхронными двигателями.
При этом использование обобщенных характеристик может приводить к ошибкам в десятки процентов.
Современная тенденция использования цифровых терминалов для устройств релейной защиты на станциях нефтепродуктоперекачки предполагает организацию АСУ ее электрической части. Актуальным становится разработка таких математических моделей систем электроснабжения, и в первую очередь для синхронных двигателей с бесщеточным возбуждением, которые бы сочетали в себе корректный учет специфики вентильной части электромашинно-вентильной системы и обеспечивали быстродействующие алгоритмы расчета для реализации управления системой электроснабжения в реальном времени в установившихся и переходных процессах.
Для синхронных двигателей с бесщеточным возбуждением, где наличествуют два вентильных преобразователя — управляемый и неуправляемый, имеются упрощенные математические модели, не учитывающие в должной мере специфику работы вентилей возбудителя и подвозбудителя. Математические модели, отслеживающие работу каждого вентиля, практически не приспособлены для расчета токов короткого замыкания в системах электроснабжения, группового самозапуска и интеграции их в АСУ. Необходима разработка таких математических моделей систем электроснабжения, и в первую очередь для синхронных двигателей с бесщеточным возбуждением, которые бы сочетали в себе корректный учет специфики вентильной части и обеспечивали быстродействующие алгоритмы расчета переходных процессов.
При этом действует еще один фактор, оказывающий влияние на качество функционирования электрической части станций в аварийных режимах. Особенностью систем автоматического регулирования возбуждения (АРВ) синхронных двигателей с бесщеточным возбуждением является отсутствие обратных связей по току и напряжению возбудителя.
Поскольку обмотка возбуждения не имеет электрической связи (через щеточный контакт) с цепями ее питания, то при регулировании возбуждения двигателя в переходных режимах о величине напряжения и тока возбуждения можно судить лишь по косвенным признакам: напряжению и току статора. Качество регулирования при этом может быть далеко от оптимального. Наличие корректной математической модели синхронного двигателя с бесщеточпым возбуждением позволит организовать работу АРВ в переходных режимах на адаптивных принципах, что способствует повышению бесперебойности функционирования станции.
Еще одной особенностью электрической части станций не фте продукта перекачки является их использование для электроснабжения на напряжении 6—10 кВ преимущественно по воздушным линиям объектов других потребителей, территориально расположенных в районе местоположения станций. По отношению к системам электроснабжения станций внешними возмущающими факторами являются повреждения, возникающие на линиях питания субабонентов.
Современные исследования (Г.А. Евдокунин, К.П. Кадомская, М.А. Короткевич, А.И. Таджибаев, Ф.Х. Халилов и др.) показывают, что работа электрической сети с изолированной нейтралью чревата появлением опасных перенапряжений при возникновении однофазных замыканий на землю (ОЗЗ). Целесообразно применить резистивное заземление нейтрали для повышения надежной работы систем электроснабжения. При этом мало исследованным остался вопрос о выборе типа и мощности трансформатора с резистивно заземленной нейтралью в случае выполнения защиты с действием на отключение при ОЗЗ.
Целью диссертационной работы являлась разработка комплекса методов повышения бесперебойности функционирования электрической части станций нефтепродукте перекачки в условиях воздействия на нее внутренних и внешних возмущающих факторов.
При этом решались следующие задачи: исследование особенностей работы неуправляемых вентильных преобразователей в составе систем возбуждения синхронных двигателей в динамических режимах, разработка математических моделей в целом синхронных двигателей с бесщеточным возбуждением для расчета переходных процессов в системах электроснабжения, обоснование возможности применения силовых трехстержневых трансформаторов в системе резистивного заземления нейтрали.
Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждается использованием при решении поставленных задач корректных математических методов, физической обоснованностью применяемых допущений, сопоставлением с известными, опубликованными в научной литературе и собственными экспериментальными исследованиями.
Научная новизна работы заключается в следующем: обоснована методика расчета переходных режимов в неуправляемых вентильных преобразователях, являющихся составной частью бесщеточной системы возбуждения синхронных двигателей; получена в дискретной форме математическая модель бесщеточного возбудителя синхронного двигателя в составе двух вентильных преобразователей для отображения переходных макропроцессов; - разработаны математические модели синхронного двигателя с бесщеточным возбуждением в дискретной форме для расчета переходных режимов в собственно двигателях и в системах электроснабжения станций нефтепродуктоперекачки; обоснована целесообразность использования силовых трехстержневых трансформаторов для резистивного заземления нейтрали с действием защит на отключение однофазных замыканий на землю.
ЕІа защиту выносятся следующие положения: - методика расчета электромагнитных переходных процессов в неуправляемом вентильном возбудителе; методика расчета переходных режимов в бесщеточных возбудителях синхронных двигателей; методика расчета переходных режимов в системах электроснабжения станций нефтепродуктоперекачки; - методика расчета и экспериментальные исследования системы низкоомпого резистивного заземления нейтрали с использованием силовых трехстержневых трансформаторов.
Системы электроснабжения станций нефтепродуктов перекачки и факторы, влияющие на их надежность
Современная тенденция использования цифровых терминалов для устройств релейной защиты на станциях нефтепродуктоперекачки предполагает организацию АСУ ее электрической части. Актуальным становится разработка таких математических моделей систем электроснабжения, и в первую очередь для синхронных двигателей с бесщеточным возбуждением, которые бы сочетали в себе корректный учет специфики вентильной части электромашинно-вентильной системы и обеспечивали быстродействующие алгоритмы расчета для реализации управления системой электроснабжения в реальном времени в установившихся и переходных процессах.
Для синхронных двигателей с бесщеточным возбуждением, где наличествуют два вентильных преобразователя — управляемый и неуправляемый, имеются упрощенные математические модели, не учитывающие в должной мере специфику работы вентилей возбудителя и подвозбудителя. Математические модели, отслеживающие работу каждого вентиля, практически не приспособлены для расчета токов короткого замыкания в системах электроснабжения, группового самозапуска и интеграции их в АСУ. Необходима разработка таких математических моделей систем электроснабжения, и в первую очередь для синхронных двигателей с бесщеточным возбуждением, которые бы сочетали в себе корректный учет специфики вентильной части и обеспечивали быстродействующие алгоритмы расчета переходных процессов. При этом действует еще один фактор, оказывающий влияние на качество функционирования электрической части станций в аварийных режимах. Особенностью систем автоматического регулирования возбуждения (АРВ) синхронных двигателей с бесщеточным возбуждением является отсутствие обратных связей по току и напряжению возбудителя. Поскольку обмотка возбуждения не имеет электрической связи (через щеточный контакт) с цепями ее питания, то при регулировании возбуждения двигателя в переходных режимах о величине напряжения и тока возбуждения можно судить лишь по косвенным признакам: напряжению и току статора. Качество регулирования при этом может быть далеко от оптимального. Наличие корректной математической модели синхронного двигателя с бесщеточпым возбуждением позволит организовать работу АРВ в переходных режимах на адаптивных принципах, что способствует повышению бесперебойности функционирования станции. Еще одной особенностью электрической части станций не фте продукта перекачки является их использование для электроснабжения на напряжении 6—10 кВ преимущественно по воздушным линиям объектов других потребителей, территориально расположенных в районе местоположения станций. По отношению к системам электроснабжения станций внешними возмущающими факторами являются повреждения, возникающие на линиях питания субабонентов. Современные исследования (Г.А. Евдокунин, К.П. Кадомская, М.А. Короткевич, А.И. Таджибаев, Ф.Х. Халилов и др.) показывают, что работа электрической сети с изолированной нейтралью чревата появлением опасных перенапряжений при возникновении однофазных замыканий на землю (ОЗЗ). Целесообразно применить резистивное заземление нейтрали для повышения надежной работы систем электроснабжения. При этом мало исследованным остался вопрос о выборе типа и мощности трансформатора с резистивно заземленной нейтралью в случае выполнения защиты с действием на отключение при ОЗЗ. Целью диссертационной работы являлась разработка комплекса методов повышения бесперебойности функционирования электрической части станций нефтепродукте перекачки в условиях воздействия на нее внутренних и внешних возмущающих факторов. При этом решались следующие задачи: исследование особенностей работы неуправляемых вентильных преобразователей в составе систем возбуждения синхронных двигателей в динамических режимах, разработка математических моделей в целом синхронных двигателей с бесщеточным возбуждением для расчета переходных процессов в системах электроснабжения, обоснование возможности применения силовых трехстержневых трансформаторов в системе резистивного заземления нейтрали. Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждается использованием при решении поставленных задач корректных математических методов, физической обоснованностью применяемых допущений, сопоставлением с известными, опубликованными в научной литературе и собственными экспериментальными исследованиями. Научная новизна работы заключается в следующем: - обоснована методика расчета переходных режимов в неуправляемых вентильных преобразователях, являющихся составной частью бесщеточной системы возбуждения синхронных двигателей; - получена в дискретной форме математическая модель бесщеточного возбудителя синхронного двигателя в составе двух вентильных преобразователей для отображения переходных макропроцессов; - разработаны математические модели синхронного двигателя с бесщеточным возбуждением в дискретной форме для расчета переходных режимов в собственно двигателях и в системах электроснабжения станций нефтепродуктоперекачки; обоснована целесообразность использования силовых трехстержневых трансформаторов для резистивного заземления нейтрали с действием защит на отключение однофазных замыканий на землю. ЕІа защиту выносятся следующие положения: - методика расчета электромагнитных переходных процессов в неуправляемом вентильном возбудителе; - методика расчета переходных режимов в бесщеточных возбудителях синхронных двигателей; - методика расчета переходных режимов в системах электроснабжения станций нефтепродуктоперекачки; - методика расчета и экспериментальные исследования системы низкоомпого резистивного заземления нейтрали с использованием силовых трехстержневых трансформаторов.
Математическая модель неуправляемого преобразователя
Развитие методов математического моделирования позволило обосновать целесообразность перехода к дискретной выборке режимных параметров, что с одной стороны, обеспечивает быстрейшую переработку информации, и с другой стороны, более точно отражает специфику работы вентильных элементов системы возбуждения синхронных генераторов и двигателей. Идея перехода от непрерывных к дискретным математическим моделям применительно к электрическим цепям с вентильными преобразователями заключается в использовании цикличности происходящих в них процессов. Когда достаточно знать значения искомых переменных на одном из интервалов повторяемости преобразователя, чтобы определить их на любом другом произвольно выбранном интервале.
Методы организации дискретных математических моделей для электрических цепей с вентильными преобразователями достаточно подробно разработаны в [38, 44-47, 80-91]. Первые работы в этом направлении выполнены в [21, 22, 50, 53, 54, 77]. При определенном соотношении между параметрами цепи питания и нагрузкой выпрямителя уравнения в конечных разностях получаются математически строго [54], в частных случаях также были получены разностные уравнения [21, 22, 50, 53] для электрических цепей с преобразователями. Помимо предоставления возможности аналитического описания переходных процессов в таких цепях, построение математических моделей относительно разностных уравнений позволяет организовывать алгоритмы расчета переходных режимов с максимально достижимым быстродействием: конечно-разностные алгебраические выражения являются основой построения таких алгоритмов и при этом шаг «интегрирования» увеличивается до интервала повторяемости преобразователя.
Механизм формирования таких моделей сводился либо к решению дифференциальных уравнений на интервале повторяемости преобразователя и к последующему связыванию параметров режима по концам интервала, либо к применению к записанным уравнениям определенного интеграла с пределами, совпадающими с интервалом повторяемости преобразователя. В качестве таких примеров можно сослаться на работы [77] и [95].
Для электрической машины эффективность приведения дифференциальных уравнений к конечным разностям впервые была обоснована в [19], где путем применения определенного интеграла (методика [95]) к дифференциальным уравнениям вентильного возбудителя, записанным с использованием «медленных» параметров — сверхпереходных ЭДС, были получены уравнения, подобные уравнениям в ступенчатых изображениях [4, 5] (т.е. уравнения относительно дискретных средних значений переменных и конечных разностей этих же переменных). Наличие вентильного преобразователя сказалось на появлении отсчетов переменных — значений переменных в моменты переключения вентилей. Решение подобных уравнений напрямую невозможно, но для частных случаев, когда выпрямленный ток хорошо сглажен, такие решения существуют [81, 82]. Однако при этом магнитосвязанные контуры (демпферные контуры синхронного двигателя или же его пусковая обмотка) моделируются весьма неточно. Данная проблема - математическое моделирование электромагнитных процессов в электромашинно-вентильных системах с учетом всех обмоток синхронной машины — была решена с использованием метода локального преобразования Фурье [80-91]. В частных случаях, возможно использование более простого локального интегрального преобразования [5, 81].
Было показано, что с помощью названных преобразований можно получать математические модели в конечно-разностном виде или же относительно ступенчатых изображений для синхронных машин с независимым тиристорным и самовозбуждением. Переключения вентилей, обусловливающие локальные возмущения режима, выводятся из рассмотрения и сформированные модели описывают макропроцессы, что и является основным предметом исследования. Учитывая достоинства дискретных моделей, в дальнейшем для описания синхронных двигателей в системе электроснабжения будем использовать методы локальных преобразований.
Поскольку этот математический аппарат является новым, остановимся на особенностях его применения. Идея метода локального преобразования Фурье (ЛПФ) основана на обычном разложении периодической функции в ряд Фурье, но применении его к функции непериодической. Для этого рассмотрим непрерывную функцию /(/), рис. 1.5, и выделим некоторый интересующий нас т-й интервал в границах [пт ;пт)+h m ]. Саму функцию f(t\, рассматриваемую только в пределах выделенного интервала, периодически продолжим по обе его стороны, рис. 1.5. Тем самым мы получаем новую функцию fp(t), которая обладает следующими свойствами: во-первых, она периодическая с периодом hSm ; во-вторых, на интервале значений аргумента t є \ т)\Гт +hSm она тождественно совпадает с искомой функцией, т.е. / „ (t) = f(t); в-третьих, в граничных точках t Лт и / - п,п +h m функция fp(t) претерпевает разрывы первого рода.
Математическая модель синхронного двигателя в мгновенных значениях переменных
В первой главе анализировалась состояние проблемы математического моделирования систем электроснабжения с синхронными двигателями в их составе. Было показано, что основную проблему составляет разработка корректной математической модели синхронного двигателя, которая позволяла бы рассчитывать как электромагнитные, так и электромеханические переходные процессы в системе электроснабжения. Поскольку запуск и самозапуск синхронных двигателей представляют собой сочетание асинхронных и синхронных режимов, ниже ограничимся только режимами близкими к синхронной скорости, когда нет необходимости учитывать изменение параметров двигателя в зависимости от частоты вращения его ротора.
В настоящей главе ставится задача обоснования в составе системы электроснабжения дискретной математической модели синхронного двигателя, управление возбуждением которого осуществляется через подвозбудитель, т.е. главный силовой преобразователь выполнен на неуправляемых вентилях, и управляемый преобразователь обеспечивает регулирование тока возбуждения подвозбудителя, рис. 3.1.
Такой объект ранее не рассматривался и требует самостоятельной проработки вопрос формирования его математической модели. В [16] показано, что при математическом моделировании систем электроснабжения синхронные двигатели должны описываться системой дифференциальных уравнений, а остальные потребители могут заменяться обобщенной активно-индуктивной нагрузкой (при наличии батарей статических конденсаторов они также включаются в общую модель самостоятельными уравнениями). Таким образом, основная задача - составление дискретной модели двигателя.
Принимаем следующие допущения: исходные уравнения синхронного двигателя основаны на модели Парка-Горева с эквивалентированием демпферных контуров одной обмоткой в продольной оси и одной обмоткой в поперечной оси, ось d опережает ось q. Вентили управляемого преобразователя, собранного по трехфазной мостовой схеме, считаем идеальными, работающими в основном режиме - режиме поочередной проводимости двух и трех вентилей, а угол естественного открытия вентилей а отсчитываем от нулевого значения соответствующей фазной ЭДС. В уравнениях синхронной машины сохраняем общепринятые обозначения [10]. Принимаемое часто допущение для синхронных двигателей о пренебрежении трансформаторными ЭДС в цепи обмотки статора [16-18] в настоящей главе не используем: ставится задача разработки математической модели при введении минимального количества исходных допущений.
При выводе уравнений дискретной модели в соответствии с результатами исследований 2-й главы используем "шагающую" систему координат, смещающуюся в угловой мере на ті/З радиан при подаче на тиристоры очередного управляющего сигнала (длительность интервала неуправляемого повторяемости преобразователя, большая в три раза интервала повторяемости управляемого преобразователя подвозбудителя). Поскольку рассматриваются режимы со скоростью вращения ротора, отличающейся от синхронной в пределах 20%, не учитываем эффект вытеснения тока в контурах ротора. Соответственно полагаем, что выпрямитель работает с чередованием вентилей не отличающимся от установившегося режима (тем самым считаем, что в переходном процессе ток возбуждения не снижается до нуля). Такое допущение вполне приемлемо, так как пуск двигателя не рассматривается. Вентили обоих преобразователей считаем работающими согласованно (одновременное открытие совпадающих вентилей), учитывая а в фазе ЭДС сети 0,4кВ. Для преобразования исходной математической модели в непрерывных переменных к дискретному виду применим локальное преобразование Фурье (см. гл. 1) к записанным уравнениям. Очевидно, что формальное применение интеграла ЛПФ к нелинейным уравнениям ничего не даст, так как не существует формул, позволяющих получить результирующее изображение произведения двух переменных. В искомых уравнениях имеются произведения скорости вращения ротора и потокосцеплений обмотки статора синхронного двигателя и потокосцеплений возбудителя (первые два уравнения систем (3.1) и (3.3)), а также произведения потокосцеплений и токов обмотки статора синхронного двигателя (уравнение моментов). Исследования переходных процессов синхронных двигателей [16-18] показывают, что на локальном интервале интегрирования угловой длительностью 7г/3 вполне можно полагать скорость неизменной, что дает основание вынести ее за знак интеграла ЛПФ. Более сложным является вопрос о приведении уравнения моментов к конечным разностям. В [80-84, 88-91] исследовался этот вопрос применительно к синхронным генераторам. Было показано, что достаточно, если не ставится вопрос расчета вибрационной составляющей момента, использовать его «гладкие» составляющие. Выделим в потокосцеплеииях составляющие, «медленно» изменяющиеся в переходном процессе. Как известно [10], это «сверхпереходные» ЭДС.
Выбор мощности трансформатора системы резистивного заземления нейтрали
Отдельный интерес представляет выбор выдержки времени. При подключении трансформаторов резистивного заземления нейтрали непосредственно к шинам понижающей подстанции выбор уставок выдержки времени выполняется обычным образом как для токовых защит. Однако такое подключение данных трансформаторов вовсе необязательно, так как может оказаться экономически и технически целесообразным их размещение на одном из распределительных пунктов системы электроснабжения. С позиций создания активной составляющей тока в месте 033 и величины этого тока размещение трансформаторов не оказывает никакого влияния на эти параметры. Но уставки по времени должны уже быть согласованы с местом подключения трансформаторов. Рассмотрим следующую принципиальную схему системы электроснабжения, представленную на рис. 4.9, где трансформаторы резистивного заземления нейтрали подключены к шинам РП-1. Уставки времени защиты от ОЗЗ на выключателях всех линейных присоединений Q\ - Q& выбираются одинаковыми минимально возможными. При наличии высоковольтной двигательной нагрузки релейная защита на выключателях Q7 и Q& отстраивается на величину At. Следующая ступень, большая на At, устанавливается на защите выключателей Q? и 01О. При отсутствии высоковольтной двигательной нагрузки защита от ОЗЗ на выключателях ?7 и Оц не устанавливается.
Выбор уставок защиты от ОЗЗ, устанавливаемых на выключателях Q\\ - Qu линий связи L\ и Ьг источника питания (шины подстанции) с трансформаторами Т\ и Т2 производится исходя из двух условий: селективного отключения по времени ОЗЗ на линиях L\ и L2 со стороны трансформаторов (при наличии высоковольтной двигательной нагрузки на РП-1 и РП-3) и обеспечения необходимой чувствительности защиты от ОЗЗ для селективного отключения линий L\ и Z.2 со стороны источника питания. Дело в том, что при 033 на L\ и L2 со стороны шины подстанции к месту замыкания поступает только емкостный ток системы электроснабжения. Поэтому уставка времени защиты от ОЗЗ на выключателях 0\\ - 0\.% отстраивается по времени от защиты на включателях ( и Qw на ступень селективности Д?. Уставка по току 033 защиты от ОЗЗ на выключателях 2із и ?[4 выставляется по минимальному току ОЗЗ системы электроснабжения без учета действия трансформаторов Т\ и Т-±.
Если коэффициент чувствительности защиты получится ниже допустимого, то отключение выключателей 0\\ и Qn при ОЗЗ на линиях L\ и L2 может быть выполнено только при организации команды на их отключение со стороны защиты от ОЗЗ на выключателях Qu и Ой Сокращение времени отключения ОЗЗ позволяет снизить мощность трансформаторов резистивного заземления нейтрали, удешевить балластные резисторы. Добиться этого можно при организации логической селективности в действии защит от ОЗЗ. Наличие цифровых терминалов защит обеспечивает организацию логической селективности. Однако подключение трансформаторов Т\ и Ті к РП-1 вносит особенности в стандартные решения. При построении логической цепочки защит от ОЗЗ на терминалах выключателей Qs - 07 - 0у и Q(,— Q% — Q\Q уставка по времени принимается такая же, как и для защиты от ОЗЗ на всех линейных присоединениях системы электроснабжения, т.е. минимальная. Однако наличие высоковольтной двигательной нагрузки может потребовать отключения одновременно ОЗЗ с двух сторон. Поэтому необходимо внести в алгоритм действия защит, объединенных в логическую цепочку, следующее дополнение: при ОЗЗ на линиях L3 и L.j, рис. 4.9, т.е. при запуске защиты от ОЗЗ на выключателях О и С?ю, выдается логическая команда и на отключение выключателей 07 " Qa
При построении логической цепочки защит от ОЗЗ на терминалах выключателей Q - 0із - Qu и Qs Qu - On также необходимо изменение существующего алгоритма логической селективности: при запуске защиты от ОЗЗ на терминалах выключателей 0\Ъ и Qu и отсутствии логической единицы с защит линейных присоединений РП-1 (соответственно по секциям - выключатели ОА и Q$) выдается команда на отключение выключателей Qw - Q\\ независимого от того, запустилась защита на выключателях Qu и Q[2, или нет.
Таким образом может быть организовано селективное отключение 033 в системе электроснабжения при минимальной выдержки времени независимо от величины собственного тока 033 системы электроснабжения.
Необходимо также разработать принципы защиты трансформаторов резистивного заземления нейтрали. В [56] предусмотрены виды защит обычных трансформаторов, для которых перегрузка является аварийной ситуацией, тогда как для рассматриваемых трансформаторов режим кратковременных перегрузок является рабочим, но в то же время длительно не допустимым.
Помимо возможности повреждения собственно трансформатора, наличие защиты необходимо на то случай, если не отключилось 033. В результате может произойти аварийный перегрев трансформатора. Наиболее очевидное решение - использование высоковольтного выключателя для защиты трансформатора - достаточно дорого. Вместо этого можно подобрать по защитным время-токовым характеристикам соответствующие предохранители, обеспечивающие отключение трансформатора до его перегрева, но за пределами уставок защит от ОЗЗ.
В случае использования низковольтных резисторов, рис. 4.2, в качестве основной защиты от перегрева трансформатора следует рассматривать отключение балластных сопротивлений. Для этого со стороны выводов обмотки низшего напряжения трансформатора устанавливается автоматический выключатель. Его также можно выбрать по время-токовым характеристикам, чтобы резисторы отключались ранее, чем сгорят высоковольтные предохранители, но за пределами уставок защит от ОЗЗ.
