Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМИ.Эффективность систем электроснабжения существенно связана с аварийностью, обусловленной дуговыми перенапряжениями, возникающими при однофазных замыканиях на землю (033). В результате воздействия дуговых перенапряжений и недостаточной эффективности применяющихся в настоящее время мероприятий по их ограничению ежегодно выходит из строя немалая часть высоковольтных электродвигателей и кабелей. Поэтому повышение надежности систем электроснабжения путем соверяенствования защит для глубокого ограничения дуговых перенапряжений с помощью более эффективных устройств, как нелинейные ограничители (ОПН), является актуальной задачей и гоедставляет большой практический интерес.
Серийно выпускаемые ОПН для сетей 6-10 кВ предназначены для ограничения индуктированных атмосферных и коммутационных перенапряжений. Энергия, выделяемая в ОПН в резух.тате разовых воздействий таких перенапряжений, практичес-и не зависит от параметров сети, поэтому серийные ОПН применяют как универсальные устройства, независимо от существующих разновидностей сетей.
Ограничение дуговых перенапряжений связано с многократными срабатываниями ОПН, а величина выделяемой энергии существенно зависит от параметров сети, Это значит, что экономически целесообразным может оказаться ограничение дуговых перенапряжений с помощью нескольких типоразмеров ОПН с ограниченнрй областью применения, так как АПН, рассчитанные на максимально возможную выделяемую энергию, достаточно загружена только в некоторой части сетей/ Т.е. для значительной части сетей такие ОПН необоснованно громоздки и будут работать с больвим запасом по тепловым нагрузкам. Для обоснования целесообразности ьоличества типоразмеров в проектируемом ряде ОПН необходимо разработать достаточно досю-
-ч-
верную методику оценки энергии, выделяемой в ОПН при дуговых замыканиях на землю.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является повышение эффективности защиты от дуговых перенапряжений с помощью ОПН путем всестороннего исследования и установления качественных и количественных зависимостей, определяющих условия возникновения энергетической неустойчивости ОПН при режимах дуговых замыканий фазы на землю, и разработка способа ограничения токовых перегрузок ОПН при этих режимах, что в итоге существенно повысит надежность электроснабжения.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
разработка достоверной матем; ической модели системы электроснабжения в режиме дугового 033 с учетом ОПН;
разработка способов существенного сокращения затрат машинного времени при реализации модели на ПЭВМ;
количественная оценка максимально возможных уровней дуговых перенапряжений и условий их возникновения;
разработка методики количественной оценки энергии, выделяемой в ОПН при дуговых 033;
- разработка способа ограничения токовых перегрузок на ОПН.
ИДЕЯ РАБОТЫ. Нчет влияния параметров сети на энергетическую
устойчивость ОПН при дуговых 033 дает возможность рассмотреть несколько категорий сетей и соответственно рассмотреть применение нескольких типоразмеров ОПН, отличающихся уровнем пропускной способности в зависимости от параметров сетей.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ. При решении поставленных задач применяются аналитические методы исследования на основе математического моделирования, общей теории переходных процессов в системах электроснабжения, а также вычислительной математики ( численных методов анализа, вычислительных экспериментов) и физических экспериментов с целью обоснования аналитических исследований
и практической проверки принятых технических решений. НАУЧНАЯ НОВИЗНА заключается в:
разработке математической модели, алгоритма и программы расчета на ПЭВМ режима дугового замыкания фазы на землю в сетях с изолированной нейтралью, отличающихся тем, что среди существенно влияющих факторов и нелинейности измерительных трансформаторов напряжения (ТН) учитываются и нелинейности ОПН;
исследовании влияния активного сопротивления уравнительного контура на максимальные перенапряжения и энергию, выделяемую в ОПН при однофазных замыканиях на земли:
установлении новых зависимостей анергій, выделяемой в ОПН при первом замыкании и за расчетное время горения дуги, от параметров источника питания, сети и ОПН с учетом момента гашения дуги и количества повторных пробоев дугового промежутка;
- разработке способа ограничения токовых перегрузок на ОПН.
АВТОР ВЫНОСИТ на'защиту:
разработанные математическую модель, алгоритм и программу расчета переходных процессов, реализованных гч ПЭВМ, с учетом нелинейности ОПН:
новые зависимости максимальных кратностей дуговых пере-напрякений от параметров сети при учете уравнительных высокочастотных составляющих;
методику количественной оценки энергии, выделяемой в ОПН при единичном" и дуговом замыкании фазы на землю,, базирующейся на физических процессах в дуговом промежутке:
новые зависимости энергии, выделяемой в ОПН при единичном и дуговом замыканиях,, от параметров сети и ОПН;
методику проверки работоспособности ОПН в конкретной сети и способ ограничения тепловых перегрузок на ОПН.
ШЧНЙЯ ЦЕННОСТЬ состоит в:
снятии противоречий между теоретическими, расчетными и экспериментальными оценками максимально возможных уровней перенапряжений, а также выявлении роли высокочастотных уравнительных составляющих перенапряжений:
установлении количественных соотношений параметров источника питания, сети и ОПН. определяющих, энергетическую устойчивость варисторов при дуговых 033.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ результатов работы заключена в:
разработке математической модели, алгоритма и программы, позволяющих количественно оценивать возможность надежного применения существующих ОПН с пониженными защитными кратностями в каждой конкретной сети;
возможности разработки основных требований к разрабатываемым ОПН и выборе оптимальных конструктивных решений при конструировании.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации докладывались на XIU научно-методической конференции "Компьютерные технологии обучения и управления вузом" (Донецк-1992) и на научных конференциях профессорско-преподавательского состава кафедры " Электрические станции " Донецкого политехнического института.
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано три работы.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из.введения, 4 глав и заключения, изложенных на 1ЯЯ- страницах машинописного текста, включая Я7 рисунков, 3 таблицы, перечень из Й6 наименований и приложения.
