Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Виникнення короткого замикання може призвести до небажаних наслідків у мережі, таким як пробій ізоляції, пошкодження обладнання, а в деяких випадках і до виникнення небезпеки для життя людей. Для запобігання цьому, існує цілий ряд пристроїв релейного захисту, які спрямовані на визначення пошкодженого елемента і його відключення. Найпростішим методом є визначення перевищення значення струму над заданою уставкою. Величина струму при замикання на землю залежить від способу заземлення системи. Глухо й ефективно заземлення системи можуть мати високі значення струмів замикання на землю, що вимагає якнайшвидшого відключення лінії. Струмовий захист від замикання на землю і спрямоване реле максимального струму є основними пристосуваннями для захисту від замикання на землю для таких систем.

Однак, для систем з ізольованою нейтраллю характерною особливістю є відсутність з'єднання з землею. Тому при однофазному замиканні на землю, що протікає струм замикається через розподілені ємності між лінією і землею, а також фазами, які залишилися неушкодженими. Оскільки замикання на землю в мережах з ізольованою , високоомній , і компенсованій нейтраллю не впливають на трикутник лінійних напруг , то з даними пошкодженням можлива робота. Однак, в даному випадку, система повинна мати необхідний міжфазних рівень ізоляції і все навантаження повинні бути підключені до лінійному напрузі.

Більшість методів виявлення замикання на землю використовують компоненти напруги та струму [6]. Існують також методи, які аналізують гармоніки струму і напруги в сталому режимі для виявлення замикань на землю [7]. Інша група методів визначає пошкодження аналізуючи генеруємі перехідні компоненти напруги та струму, що виникли при пошкодженні. Ці методи мають обмежену чутливість, тому замикання через великий опір знижують значення сталих гармонік і пригнічують складові перехідного напруги та струму [8].

1. Актуальність теми

Однофазні замикання на землю є найбільш часто зустрічаємим видом пошкодження в електричних мережах. Такий вид пошкодження, у разі зношеної ізоляції, може призвести до міжфазних коротких замикань і виходу з ладу обладнання. Тому боротьба з однофазними замиканями на землю є одним із пріоритетних напрямків підвищення надійності електричної мережі.

Численні спроби створення універсального селективного захисту мережі з ізольованою нейтраллю не принесли особливих плодів [6]. Причина цього криється у різноманітності і у складності процесів, які виникають при однофазному замиканні на землю в мережі з ізольованою нейтраллю. Моделювання цих процесів з урахуванням усіх факторів навіть на сучасному рівні розвитку обчислювальної техніки є складним завданням. Тому, створення селективного захисту від подібного пошкодження для мереж з ізольованою нейтраллю є актуальним завданням.

2. Мета роботи

Розробити алгоритм, за допомогою якого можна аналізувати форму кривих струму і напруги нульової послідовності, і грунтуючись на сукупність ознак і факторів, що виникають при замикання на землю в мережі з ізольованою нейтраллю, визначити виникнення ушкодження.

3. Наукова новизна

Науковою новизною в даній роботі є розробка нового принципу побудови релейного захисту, що дозволить визначити замикання на землю в мережі з ізольованою нейтраллю. Принцип заснований на аналізі параметрів форм струму і напруги нульової послідовності. Доповідь за темою роботи представлена на всеукраїнській студентській науково-технічній конференції "Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка." ЕЕМТ-2014.(М. Донецьк, 2014 р.).

Небезпека замикання на землю.

Але не всі види пошкоджень легко виявити. Прикладом такого складного для ідентифікації пошкодження може служити замикання на землю через дугу (ОЗЗ) в мережі з ізольованою нейтраллю. Замикання, можна поділити на дугові й металеві. При дугових замиканнях з'єднання струмоведучих частин між собою або землею відбувається через малий опір дугового каналу. Такі замикання можуть виникати внаслідок впливу грозових або внутрішніх перенапруг (при сильному забрудненні гірлянд, ізоляторів), або внаслідок механічних впливів. Виникнення дугових перенапруг зазвичай пов'язане з переміжним характером дуги в місці замикання. Металеве замикання на землю в мережі з ізольованою нейтраллю призводить до підвищення напруги на непошкоджених фазах до лінійного. Хоча напруги здорових фаз щодо землі збільшуються, трикутник відносних напруг фаз залишається незмінним, тому споживачі продовжують працювати нормально! За ПУЕ при струмі замикання небільше 5А дозволяється працювати в цьому режимі не більше 2 годин.

Також небезпеку замикання фази на землю полягає в тому, що в місці пошкодження зазвичай виникає переміжна заземлювальна дуга, тривале горіння якої при великому ємнісному струмі призводить до теплового ефекту і значною іонізації навколишнього простору, що створює сприятливі умови для виникнення міжфазних КЗ. Переривчастий характер горіння заземляющей дуги призводить до небезпечних перенавантажень (до 3,2 Uф), що поширюється по всій мережі. Якщо при цьому на окремих ділянках мережі ізоляція виявиться зниженою (наприклад, внаслідок забруднення і зволоження), то дугові перенапруження можуть призвести до міжфазних перекритій і аварійних відключень обладнання. Але навіть за відсутності дугових перенапруг саме по собі підвищення до лінійної напруги двох фаз вже може привести до пробою дефектної ізоляції [1]. Негативні наслідки залежать від величини струму замикання. При великому струмі перегрів більше, але перенапруги менше. Це пояснюється тим, що в цьому випадку майже не відбувається деионизации, дуга горить стійко, тому кидки струму при появі і обриві дуги відбуваються з малою швидкістю. При малих токах перегрів менше, але перенапруги більше. Дугові замикання небезпечніше металевих, так як імпульсні перенапруги виникають не тільки в початковий період часу, а весь час.

Схематическое изображение замыкания на землю<br>(анимация: 9 кадров, 5 циклов повторения, 28,3 килобайт)

Рисунок 1. Схематичне зображеня замикания на землю
(анімація: 9 кадрів, 5 циклів повтореня, 28,3 кілобайт)

Вплив на ОПН

Також дугові замикання негативно позначаються і на обмежниках перенапруги (ОПН). При металевому замиканні ОПН обмежує імпульсні перенапруги тільки один раз - в початковий період. При дугових ж замиканнях ОПН спрацьовує весь час, тому він перегрівається. Були випадки виходу ОПН з ладу при дугових замиканнях на землю [2].

У трифазної електричної мережі, що працює з ізольованою нейтраллю, про замикання фази на землю дізнаються за показаннями вольтметрів контролю ізоляції. Вольтметри підключаються до затискачів основний вторинної обмотки трифазного триобмоткового трансформатора напруги серії НТМІ, кожна фаза якого має окремий броньовий магнітопровід, розрахований на тривале підвищення індукції. При металевому замиканні фази на землю обмотка трансформатора напруги пошкодженої фази мережі виявляється замкнутою накоротко і показання її вольтметра знизиться до нуля. Дві інші фази будуть перебувати під лінійною напругою. Індукція в магнітопроводах цих фаз зросте в 1,7 разів, та вольтметри покажуть лінійні напруги. Однак, як показує практика, деякі захисти можуть неселективно працювати при подібних замиканнях, через те, що напруга нульової послідовності має значні коливання по амплітуді, має широкий спектр гармонік, а спотворення форм кривих струму і напруги нульової послідовності ускладнює не тільки визначення факту замикання, але і виявлення його місця.

Одним із шляхів вирішення цього завдання, є розробка методу автоматичного аналізу форми кривої струму і напруги нульової послідовності.

pic1
Рисунок 2. Осцилограми напруги U0 (t) і струму I0 (t) при ОЗЗ
pic1
Рисунок 3. Осцилограми первинного и вторинного струму I0(t)

З рисунканка видно, що при дуговому замиканні:

- Осцілограм напруги містить значно менше високочастотних складових, її простіше «записати» і проаналізувати;

-Струм I 0 (t) при ОЗЗ може на якийсь час перериватися, а потім дуга загоряється знову;

-Цей струм містить велику кількість високочастотних складових;

-Сигнали при переміжної дузі можуть мати різний вигляд [3]


Деякі дослідження, засновані на аналізі напруги нульової послідовності, які проводилися з цього питання, виявили наступні закономірності:


Для замикання через однополярну дугу:

1. Різниця тривалостей позитивної і негативної півхвиль не повинна бути менше 1 мс.

2. Ставлення амплітуд позитивної і негативної півхвиль напруги повинно бути не менше 1,5


Для замикання через перехідний опір

1. Різниця тривалостей позитивної і негативної півхвиль повинна бути не менше 1 мс.

2. Ставлення амплітуд позитивної і негативної півхвиль напруги повинно бути не більше 1,3

3. Ставлення амплітуди позитивного значення напруги до амплітудному значенням його першої похідної знаходиться в межах 1,9-3,5

4. Перша похідна тільки двічі змінює свій знак протягом періоду промислової частоти. Відповідно дані відносини можуть бути корисні в подальшій роботі.

pic1
Рисунок 4. Блок-схема методу визначення ОЗЗ

На момент написання реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2014 р. Після зазначеної дати повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у керівника.

Перелік посилань

  1. "Замикання фази на землю - запобігання аварій та відмов у роботі оборудования"
    [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://leg.co.ua/knigi...
  2. Лихачов Ф.А. Замикання на землю в мережах з ізольованою нейтраллю і з компенсацією ємнісних струмів. - М.: Енергія, 1971. - 152 с.
  3. Журнал "Новини Електротехніки "№ 1 (37) 2006 р.
    [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.news.elteh.ru...
  4. Борухман У. А. Про експлуатації селективних захистів від замикань на землю в мережах 6-10 кВ і заходах по їх вдосконаленню. Енергетик. 2000 р.
  5. Наукові роботи ДонНТУ. "Електротехніка и енергетика ", 79. - Донецьк: ДВНЗ «ДонНТУ», 2004 р. Базилевич, М.В.,Сабадаш І.О. ,Шелепетень, Т.М. "Автоматичне розпізнавання виду уземлення фази в електричній мережі з ізольованою та компенсованою нейтралю"
    [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://ea.donntu.ru...
  6. Гельфанд Я.С. Релейная захист расподілчих сетей, Москва: Энергоатомиздат, 1987 р.
  7. Федосеев А.M. Релейная захист электрических систем, Москва: Энергия, 1976 г.-560 с.
  8. Jeff Roberts, Dr. Hector J. Altuve, and Dr. Daqing Hou., WA USA Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Pullman. Review of ground fault protection methods for grounded, ungrounded, and compensated distribution systems.
    [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.selinc.com...