Научно-производственное предприятие "Сатурн"
  Способы защиты от однофазных замыканий
О предприятии
Продукция
  Коммутаторы
  Устройство плавного пуска
  Прибор контроля изоляции
  Изделия в работе
  Прайс-лист
Наши клиенты

Статьи
Отзывы
Наши координаты

Скачать видеофильм

Ссылки
Карта сайта

Хижняк Алексей Николаевич. Современные способы защиты от однофазных замыканий в сетях с изолированной нейтралью

Автореферат магистерской работы.

ВВЕДЕНИЕ. ОБОСНОВАНИЕ АКТУАЛЬТОСТИ.

В наше время человечество практически не может обходиться без электроэнергии, она нашла свое применение во всех областях человеческой деятельности, и ее необходимость для дальнейшего развития человеческого общества является очевидной. Со времен зарождения энергетики вопрос бесперебойной подачи электроэнергии необходимого качества являлся неотъемлемой частью общей концепции электрификации. Не утратил он свою актуальность и на сегодняшний день. Особую актуальность он приобретает с учетом ситуации сложившейся на сегодняшний момент в энергетики Украины. В условиях постоянно ухудшающегося технического состояния основного силового оборудования, значительная часть которого выработала свой ресурс, вероятность и частота возникновения аварийных ситуаций резко возрастает, что непременно приводит к снижению качества и надежности электроснабжения.

По данным опыта эксплуатации самым распространенным видом повреждения являются однофазные замыкания на землю, составляющие до 90% от общего числа нарушений нормальной работы сети. Поэтому борьба с ними является стратегическим направлением работы по повышению надежности систем электроснабжения.

Как известно, в сетях с изолированной нейтралью замыкание фазы на землю не является коротким замыканием и не требует немедленного отключения, что позволяет сохранить работоспособность этих сетей при длительных замыканиях фазы на землю путем определения, выделения и отключения места повреждения, а также создания временной схемы питания потребителей без их обесточивания.

Однако нельзя допускать ошибочной недооценки опасности однофазных замыканий, основной из которых является возможность возникновения перемежающихся дуговых замыканий фазы на землю, сопровождающихся большой кратностью перенапряжений на элементах сети. Совместное воздействие заземляющей дуги и перенапряжений создаёт весьма тяжелые условия для работы изоляции. Термическое действие дуги и перенапряжения зачастую однофазные замыкания на землю переводят в многофазные короткие замыкания или многоместные пробои изоляции на поврежденной фазе с групповым выходом из строя электрооборудования. По данным опыта эксплуатации 60-80% однофазных замыканий в сетях 6-10 кВ развиваются в междуфазные короткие замыкания или в многоместные пробои изоляции. Причем в пределах до 40% из них происходят по причине термического действия дуги в сетях с повышенным током замыкания на землю и более 60% обусловлены пробоем изоляции при воздействии дуговых перенапряжений, чаще всего в сетях с током замыкания до 10 А, характерного для сетей собственных нужд электростанций. Помимо этого при однофазных замыканиях происходит повышение напряжения на здоровых фазах до величины линейного, что способствует ускоренному старению и без того исчерпавшей свой ресурс изоляции.

Все вышеперечисленные причины приводят к пониманию необходимости повышения скорости обнаружения, ликвидации а по возможности и не допущению возникновения режима однофазного замыкания в сетях с изолированной нейтралью, именно поэтому данная работа является необычайно актуальной особенно в условиях выработанного ресурса характерного для сегодняшнего состояния кабельных сетей в Украине.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РОБОТЫ.

Принципы действия защит от однофазных замыканий, применяемых в настоящее время в электрических системах, во многих случаях не удовлетворяют выдвинутым требованиям. Одним из основных недостатков защит, реагирующих на установившиеся значения параметров режима, является недостаточная чувствительность, а также не селективность действия. Причинами такого положения являются: несовершенство принципов построения защит, неблагоприятное соотношение параметров защищаемой сети, низкие технические характеристики аппаратуры, используемой для реализации защит. Кроме того, можно считать также недостатком то, что основное время защиты от замыканий на землю не выполняют никаких активных действий.

Целью работы является разработка технических мероприятий, обеспечивающих такое качество работы защит от замыканий на землю, которое позволяет предотвращать возникновение однофазных замыканий на землю, а в ряде случаев – междуфазных к.з. В рамках данной работы планируется разработать ряд методов направленных на повышение эффективности защиты от однофазных замыканий.

ПРЕДПОЛОГАЕМАЯ НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

Активно ведущиеся разработки в этой области в большинстве своем основываются на использовании старых математических моделей. В основу метода положен способ повышения чувствительности защит от замыканий на землю, за счет применения в трансформаторах тока нулевой последовательности (ТТНП) дополнительной магнитодвижущей силы (м.д.с.). В отличие от подмагничивания трансформация дополнительного тока во вторичную обмотку ТТНП не предотвращается, а используется в работе защиты.

ПЛАНИРУЕМЫЙ ПРАКТИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ. В ходе работы планируется получить результат который в может привести как к незначительному повышения чувствительности (на 10-20 %), так и серьезному увеличению вплоть до 30-60 раз (т.е. первичный минимальный ток срабатывания защиты с реле РТЗ-51 снижается с 0,6 А до 0,01-0,02 А). При высокой чувствительности в качестве основного мероприятия по обеспечению помехоустойчивости используется введение выдержки времени на срабатывание.

Варианты реализации способа будут определяться поставленной заказчиком задачей и отличаются схемными решениями и выбором источника тока для создания дополнительной м.д.с. Результаты работы могут быть использованными для сетей с различным исполнением защиты от замыканий на землю (ТТНП типа ТЗЛМ, ТЗР, ТНП и т.д., реле тока РТ-40/0,2, РТЗ-50, РТЗ-51, микропроцессорных МРЗС-05, REX, RET и т.д.).

В подавляющем большинстве случаев эта защита будет базироваться на микропроцессорной элементной базе с использованием терминалов выпускаемых фирмами ABB и Киевприбор. Это позволит не только эффективно обнаруживать повреждения, но также производить анализ повреждений по сохраненным данным, что будет способствовать недопущению возникновения ситуаций подобного рода. Результаты работы могут найти широкое применение в системах собственных нужд электрических станций и прочих кабельных сетях для которых требования надежности электроснабжения выходят на первый план.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения работы был дан анализ процессов, которые имеют место в кабельных сетях при однофазных замыканиях на землю. Следует отметить, что исследования велись с учётом текущего состояния сетей на основании реальных эксплуатационных данных.

Основные результаты работы заключаются в следующем:
1) дана оценка настоящего состояния проблем кабельных сетей, откуда мы видим, что немедленно необходимо заменить электрическое оборудование, потому что его изоляция практически износилась, или использовать необходимые меры для обеспечения работы оборудования в конкретных условиях;
2) для расчёта использовалась математическая модель кабельной сети написанная на языке программирования Fortran, с учётом возможности воспроизведения разных режимов её работы;

ЛИТЕРАТУРА

1. Патент 34689. Україна. МКИ G01N 27/00, G01R 31/00. Пристрій автоматичного контролю ізоляції електричної мережі змінного струму // Гребченко М.В. .- 2003.- Бюл. №2.
2. Деклараційний патент на винахід 47151 А (Україна). Реєстраційний номер 2001085615. Дата прийняття рішення 19.03.2002.Гребченко М.В. Пристрій безперервного автоматичного контролю ізоляції електричного обладнання змінного струму. 17.06.2002. Бюл. № 6.
3. Патент 69915 Україна. МКИ Н02Н 3/16, G01N 27/00. Спосіб централізованого напрямного захисту мережі змінного струму з визначенням пошкоджених приєднання і фази приєднання / Гребченко М.В. (Україна) ДонНТУ.- № 20031211640; Заявл. 16.12.2003; Опубл. 15.06.2005. Бюл. №6. – 5 с.
4. Лебедев Г.М., Бахтин Н.А., Брагинский В.И. Математическое моделирование локальных дефектов изоляции силовых кабелей 6-10 кВ. Электричество, 1998, №12, с.23-27.
5. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М: Высшая школа, 1991
6. Лихачев Ф.В. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. — Москва: Энергия, 1971. — 254 с.
7. Сивокобыленко В.Ф., Лебедев В.К., Махинда Сильва . Математическая модель для исследования переходных процессов при замыкании фазы на землю в сетях 6-10 кВ. -Сб.научн.трудов ДонГТУ. Серия: Электротехника и энергетика, вып.4:-Донецк: ДонГТУ,1999, с.221-226.
8. Гиря В. И., Петров О. А. Автоматическая настройка компенсации емкостных токов.— Электрические станции, 1977. № 3.
10. Серебряков А.С., Смигиринов С.А., Бех Л.П. Как объективно оценить качество изоляции тяговых электродвигателей.-Изв.вузов СССР. Электромеханика,1986, №7, с.40-44.
11. Циркуляр Ц-01-97. О повышении надежности сетей 6кВ собственных нужд энергоблоков АЭС.-М., 1997.
12. M. Muhr, R. Strobl, R. Woschitz. Entladestrommethode – Ein Prufverfahren fur kunststffisolierte Mittelspannungskabel.
13. Folkerts E. / Hilfsstromkreise // DE: Elektro- und Gebaudetechn. –2002.- 77, № 23. – C. 5-6.


Источник: http://www.masters.donntu.edu.ua/2006/eltf/hizhnyak/diss/index.htm
Производим прибор контроля изоляции предназначенный для контроля изоляции в сетях с изолированной нейтралью.
143500, Московская область, г. Истра, а/я 25 Тел (49631) 4-66-21, 3-40-70