Выбор и разработка процедуры управления динамикой подключения ответственных потребителей для повышения безопасности и надежности электроснабжения Вихров, Михаил Евгеньевич

Введение к работе

Актуальность работы. В современном мире всё большее распространение получают технологии и установки, предъявляющие повышенные требования к бесперебойности электроснабжения. С каждым годом доля чувствительной нагрузки увеличивается. В основном это происходит за счет повсеместного внедрения микроконтроллерной автоматизации и компьютеризации производственных процессов. Поэтому мы всё чаще сталкиваемся с понятием «ответственный потребитель». Перерыв электроснабжения ответственных потребителей может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения. Для предотвращения нарушения питания таких электроприемников необходимо принимать ряд мер, которые позволят повысить степень бесперебойности системы питания данных потребителей. Одной из таких мер может служить пересмотр рабочей системы заземления нейтрали с системы TN, повсеместно распространенной у нас в стране, на систему IT, имеющую ряд преимуществ с точки зрения бесперебойности питания. Другой мерой можно считать организацию дополнительного питания от независимого источника. В последнее время в качестве независимого источника питания все чаще используют источники бесперебойного питания (ИБП) статического типа. Следует отметить недостаточную проработку нормативной базы, описывающей вопросы электроснабжения от ИБП статического типа.

В 2003 году введена в действие глава 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» ПУЭ 7-ого издания, что привело к ужесточению требований к времени автоматического отключения питания в сетях до 1 кВ. Принятие новых нормативных документов с более жесткими требованиями к обеспечению электробезопасности потребовало пересмотра применяемой коммутационно-защитной аппаратуры, методик выбора кабелей и изменения существующих подходов к проектированию систем электроснабжения в целом.

Актуальность решаемой задачи обусловлена несколькими факторами:

увеличением с каждым годом доли ответственных потребителей, чувствительных к перерывам электроснабжения;

отсутствием рекомендаций по подключению ответственных потребителей в условиях ужесточившихся требований к электробезопасности.

Следует отметить, что на данный момент отсутствуют методики проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ при электроснабжении от источников бесперебойного питания статического типа в сетях IT.

Целью работы является исследование мер по повышению бесперебойности электроснабжения ответственных потребителей и разработка рекомендаций по построению систем электроснабжения таких потребителей в условиях ужесточения нормативов по обеспечению электробезопасности в электроустановках до 1 кВ.

Достижение конечной цели диссертационной работы осуществляется путем последовательного решения следующих задач:

1. 1. выявление причин нарушения электроснабжения потребителей и оценка часовой стоимости простоя;

   2. анализ систем заземления нейтрали с точки зрения обеспечения бесперебойного питания потребителей;

   3. исследование мер по повышению бесперебойности питания ответственных потребителей;

   4. сравнительный анализ источников бесперебойного питания и их конфигураций;

   5. исследование принципов работы системы питания и защиты ответственных потребителей в случаях перехода от системы заземления TN к системе заземления IT;

   6. разработка рекомендаций по подключению ответственных потребителей для повышения безопасности и надежности электроснабжения;

   7. разработка дополнений для комплекса программных средств, автоматизирующих процесс проектирования, в части ответственных потребителей.

   Основные методы научных исследований. Исследования, проведенные в диссертационной работе, базируются на использовании методов математического моделирования, теории электрических цепей, электрических машин, численных методов решения систем нелинейных дифференциальных и алгебраических уравнений, теории функций комплексных переменных. Комплекс программ разработан с использованием программы Delphi, версия 7. Базы данных разработаны на Access-2000. Расчетный эксперимент проводился в среде программного комплекса «Mathcad Professional».

   Научная новизна заключается в следующем:

   1. 7. 1. Проведен комплексный анализ мер по повышению надежности и бесперебойности электроснабжения ответственных потребителей. На основании полученных результатов даны рекомендации по построению и защите сетей до 1 кВ с различными системами заземления нейтрали с возможностью установки источников бесперебойного питания.

         2. Разработана методика практической проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1 кВ с системой заземления IT при питании об ИБП статического типа.

         3. Обосновано использование разделительного трансформатора в качестве средства для перехода из сети с действующей системой заземления TN на сеть с изолированной нейтралью.

         4. Предложены рекомендации по установке разделительного трансформатора в случае перехода от сети с системой заземления TN на сеть IT при питании ответственных электроприемников .

         5. Разработаны дополнительные алгоритмы и модули для комплекса программ «Выбор кабелей в сетях до 1 кВ» для персональных ЭВМ, предназначенного для автоматизированного выбора сечений токопроводящих жил кабелей по критерию обеспечения защиты при косвенном прикосновении и позволяющего вести расчет для ответственных потребителей.

         Практическая ценность работы и ее реализация состоят в том, что разработанные подходы и рекомендации позволяют построить схему электроснабжения ответственных потребителей таким образом, что время нарушения питания потребителей будет удовлетворять современным требованиям. В работе решается задача выбора параметров схемы электроснабжения электроприемников напряжением до 1кВ по критерию обеспечения защиты при косвенном прикосновении в соответствии с требованиями современной нормативной базы (ПУЭ 7-ого издания, ГОСТ Р 50571). Дополнения к комплексу программных средств позволяют сокращать сроки проектирования за счет автоматизации процесса выбора сечения токопроводящих жил кабелей напряжением до 1кВ как при электроснабжении от понижающего трансформатора так и от ИБП статического типа. Разработанная методика и рекомендации ориентированы на широкий круг пользователей и могут быть рекомендованы к применению в проектных, научно-исследовательских и других организациях.

         Достоверность результатов Исследования, проведенные в диссертационной работе, базируются на использовании методов математического моделирования, теории электрических цепей, численных методов решения систем алгебраических уравнений. Достоверность результатов исследования подтверждается корректностью исходных посылок, корректным использованием апробированных математических моделей элементов системы электроснабжения. Расчетный эксперимент проводился в среде программного комплекса «Mathcad Professional».

         Реализация результатов работы.

         Результаты работы внедрены в практику проектирования организаций ООО «Коэнергия», ООО «Сложные инструменты».

         Основные положения, выносимые на защиту:

         1. 7. 4. 1. Рекомендации по построению и защите сетей до 1 кВ для питания ответственных потребителей с различными системами заземления нейтрали с возможностью установки источников бесперебойного питания. Методика практической проверки эффективности работы защиты при косвенном прикосновении в сетях до 1 кВ с системой заземления IT при питании об ИБП статического типа

                  2. Обоснование использования разделительного трансформатора в качестве средства для перехода из сети с действующей системой заземления TN на сеть с изолированной нейтралью.

                  3. Рекомендации по установке разделительного трансформатора в случае перехода от сети с системой заземления TN на сеть IT при питании ответственных электроприемников

                  4. Дополнительные алгоритмы и модули для комплекса программных средств, автоматизирующих процесс проектирования и использующих разработанные методики.

                  Апробация. Основные положения диссертации, ее отдельные решения и результаты докладывались и обсуждались на ряде конференций и семинарах, в том числе: VII межрегиональной (международной) научно-технической конференции студентов и аспирантов «Информационные технологии, энергетика и экономика» (Смоленск, 2010); V международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения» (Казань, 2010); XL Всероссийской научно-практической конференции с элементами научной школы для молодежи (с международным участием) «Фёдоровские чтения - 2010» (Москва, 2010); XVII Ежегодной международной научно-технической конференции «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2011); X Международной научно-практической интернет-конференции "Энерго- и ресурсосбережение - XXI век" (Орел, 2012), на научных семинарах кафедры «Электроснабжения промышленных предприятий» НИУ «МЭИ».

                  Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 13 печатных работах, в том числе 4 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных результатов диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук.

                  Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 228 страницах, включая 24 таблиц и 34 иллюстрацию. Список использованной литературы включает 52 наименование работ отечественных и зарубежных авторов. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения и 2 приложений. Приложения представлены на 101 странице.

                  Похожие диссертации на Выбор и разработка процедуры управления динамикой подключения ответственных потребителей для повышения безопасности и надежности электроснабжения

                  Исследование и разработка методики выбора рациональных напряжений системы внешнего электроснабжения мелких и средних промышленных предприятий при комплексном изменении влияющих факторовДехкан, Абдул Рафи

                  

                  Разработка методики выбора сечений проводников и кабелей при проектировании объектов второго уровня систем электроснабженияХазиев Денис Николаевич

                  

                  Разработка методики повышения надежности электроснабжения отдаленных поселений за счет ветроэнергетики : на примере Астраханской областиГрозных, Вадим Алексеевич

                  Повышение надежности электроснабжения конечных потребителей за счет применения детандер-генераторных установок на станциях понижения давления газа в МосквеКожиченков, Владимир Сергеевич

                  

                  Разработка методики ранговой оптимизации развития распределенных источников электроэнергии групп потребителей для повышения надежности электроснабженияАбельдаев Айвар Русланович

                  

                  Методы повышения надежности электроснабжения и устойчивости работы предприятий с непрерывными технологическими процессамиСуржиков, Александр Викторович

                  

                  Повышение надежности электроснабжения компрессорных станций с газотурбинным приводомБабурин Сергей Васильевич

                  Повышение режимной надежности систем электроснабжения промышленных предприятий в условиях аварийной несимметрииПанова, Евгения Александровна

                  

                  Алгоритмизация оценки надежности систем электроснабжения с учетом компоновочных решенийМухаметжанов Рустем Наимович

                  

                  Разработка и обоснование требований к надежности систем электроснабжения производственных предприятий добычи газа в условиях Крайнего Севера Золотарев Сергей Евгеньевич