Реферат по теме выпускной работы
Содержание
- Введение
- 1. Актуальность темы
- 2. Цель работы
- 3. Научная новизна
- 4. Опасность замыкания на землю
- 5. Влияние на ОПН
- 6. Пути и примеры решения поставленной задачи
- Список источников
Введение
Возникновение короткого замыкания может привести к нежелательным последствиям в сети, таким как пробой изоляции, повреждение оборудования, а в некоторых случаях и к возникновению опасности для жизни людей. Для предотвращения этого, существует целый ряд типов релейной защиты, которые направленны на определение поврежденного элемента и его отключение. Самым простым методом является определение превышения значения тока над заданной уставкой. Величина тока при замыкание на землю зависит от способа заземления системы. Глухо и эффективно заземленные системы могут иметь высокие значения токов замыкания на землю, что требует скорейшего отключения линии. Токовая защита от замыкания на землю и направленное реле максимального тока являются основными приспособлениями для защиты от замыкания на землю для таких систем.
Однако, для систем с изолированной нейтралью характерной особенностью является отсутствие соединения с землей. Поэтому при однофазном замыкании на землю, протекающий ток замыкается через распределенные емкости между линией и землей, а также фазами, которые остались неповрежденными. Поскольку замыкания на землю в сетях с изолированной, высокоомной, и компенсированной нейтралью не влияют на треугольник линейных напряжений, то с данным повреждением возможна работа. Однако, в данном случае, система должна иметь необходимый междуфазный уровень изоляции и все нагрузки должны быть подключены к линейному напряжению.
Большинство методов обнаружения замыкания на землю используют компоненты напряжения и тока [6]. Существуют также методы, которые анализируют гармоники тока и напряжения в установившемся режиме для обнаружения замыканий на землю [7]. Другая группа методов определяет повреждение анализируя генерируемые переходные компоненты напряжения и тока возникшие при повреждении. Эти методы имеют ограниченную чувствительность, потому замыкания через большое сопротивление снижают значение установившихся гармоник и подавляют составляющие переходного напряжения и тока [8].
1. Актуальность темы
Однофазные замыкания на землю являются наиболее часто встречающимся видом повреждения в электрических сетях. Такой вид повреждения, в случае изношенной изоляции, может привести к междуфазным коротким замыканиям и выходу из строя оборудования. Поэтому борьба с однофазными замыканиями на землю является одним из приоритетных направлений повышения надежности электрической сети.
Многочисленные попытки создания универсальной селективной защиты сети с изолированной нейтралью не принесли особых плодов [4]. Причиной этого кроется в разнообразии и в сложности процессов, которые возникают при однофазном замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью. Моделирование этих процессов с учетом всех факторов даже на современном уровне развития вычислительной техники является сложной задачей. Поэтому, создание селективной защиты от подобного повреждения для сетей с изолированной нейтралью является актуальной задачей.
2. Цель исследования
Разработать алгоритм, при помощи которого можно анализировать форму кривых тока и напряжения нулевой последовательности, и основываясь на совокупность признаков и факторов возникающих при замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, определить возникновения повреждения.
3.Научная новизна
Научной новизной в данной работе является разработка нового принципа построения релейной защиты, что позволит определить замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью. Принцип основан на анализе параметров форм тока и напряжения нулевой последовательности. Доклад по теме работы представлен на всеукраинской студенческой научно-технической конференции «Электротехника, электроника и микропроцессорная техника» ЭЭМТ-2014 (г. Донецк, 2014 г.)
4. Опасность замыкания на землю
Но не все виды повреждений легко обнаружить. Примером такого сложного для идентификации повреждения может служить замыкание на землю через дугу (ОЗЗ) в сети с изолированной нейтралью. Замыкания, можно подразделить на дуговые и металлические. При дуговых замыканиях соединение токоведущих частей между собой или землей происходит через малое сопротивление дугового канала. Такие замыкания могут возникать вследствие воздействия грозовых или внутренних перенапряжений (при сильном загрязнении гирлянд, изоляторов), либо вследствие механических воздействий. Возникновение дуговых перенапряжений обычно связано с перемежающимся характером дуги в месте замыкания. Металлическое замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью приводит к повышению напряжения на неповрежденных фазах до линейного. Хотя напряжения здоровых фаз относительно земли увеличиваются, треугольник относительных напряжений фаз остается неизменным, поэтому потребители продолжают работать нормально! По ПУЭ при токе замыкания до 5А разрешается работать в этом режиме не более 2 часов.
Рисунок 1. Схематическое изображение замыкания на землю
(анимация: 9 кадров, 5 циклов повторения, 28,3 килобайт)
Также опасность замыкания фазы на землю состоит в том, что в месте повреждения обычно возникает перемежающаяся заземляющая дуга, длительное горение которой при большом емкостном токе приводит к тепловому эффекту и значительной ионизации окружающего пространства, что создает благоприятные условия для возникновения междуфазных КЗ. Прерывистый характер горения заземляющей дуги приводит к опасным перенапряжениям (до 3,2Uф), распространяющимся по всей сети. Если при этом на отдельных участках сети изоляция окажется пониженной (например, вследствие загрязнения и увлажнения), то дуговые перенапряжения могут привести к междуфазным перекрытиям и аварийным отключениям оборудования. Но даже при отсутствии дуговых перенапряжений само по себе повышение до линейного напряжения двух фаз уже может привести к пробою дефектной изоляции [1]. Негативные последствия зависят от величины тока замыкания. При большом токе перегрев больше, но перенапряжения меньше. Это объясняется тем, что в этом случае почти не происходит деионизации, дуга горит устойчиво, поэтому броски тока при появлении и обрыве дуги происходят с малой скоростью. При малых токах перегрев меньше, но перенапряжения больше.
Дуговые замыкания опаснее металлических, так как импульсные перенапряжения возникают не только в начальный период времени, а все время.
5. Влияние на ОПН
Также дуговые замыкания отрицательно сказываются и на ограничителях перенапряжения (ОПН). При металлическом замыкании ОПН ограничивает импульсные перенапряжения только один раз – в начальный период. При дуговых же замыканиях ОПН срабатывает все время, поэтому он перегревается. Имелись случаи выхода ОПН из строя при дуговых замыканиях на землю [2].
В трехфазной электрической сети, работающей с изолированной нейтралью, о замыкании фазы на землю узнают по показаниям вольтметров контроля изоляции. Вольтметры подключаются к зажимам основной вторичной обмотки трехфазного трехобмоточного трансформатора напряжения серии НТМИ, каждая фаза которого имеет отдельный броневой магнитопровод, рассчитанный на длительное повышение индукции. При металлическом замыкании фазы на землю обмотка трансформатора напряжения поврежденной фазы сети оказывается замкнутой накоротко и показание ее вольтметра снизится до нуля. Две другие фазы будут находиться под линейным напряжением. Индукция в магнитопроводах этих фаз возрастет в 1,7 раз, и вольтметры покажут линейные напряжения.
6. Пути и примеры решения поставленной задачи
Однако, как показывает практика, некоторые защиты могут неселективно работать при подобных замыканиях, из-за того, что напряжение нулевой последовательности имеет значительные колебания по амплитуде, имеет широкий спектр гармоник, а искажение форм кривых тока и напряжения нулевой последовательности усложняет не только определение факта замыкания, но и обнаружение его места .
Одним из путей решения этой задачи, является разработка метода автоматического анализа формы кривой тока и напряжения нулевой последовательности.
Из рисунка видно, что при дуговом замыкании:
-осциллограмма напряжения содержит гораздо меньше высокочастотных составляющих, её проще «записать» и проанализировать;
-ток I0(t) при ОЗЗ может на какое-то время прерываться, а затем дуга загорается вновь;
-этот ток содержит большое количество высокочастотных составляющих;
-сигналы при перемежающейся дуге могут иметь разный вид [3]
Некоторые исследования, основанные на анализе напряжения нулевой последовательности, которые проводились по этому вопросу, выявили следующие закономерности:
Для замыкания через однополярную дугу:
1. Разность длительностей положительной и отрицательной полуволнами не должна быть меньше 1 мс.
2. Отношение амплитуд положительной и отрицательной полуволн напряжения должно быть не меньше 1,5
Для замыкания через переходное сопротивление
1. Разность длительностей положительной и отрицательной полуволнами должна быть не меньше 1 мс.
2. Отношение амплитуд положительной и отрицательной полуволн напряжения должно быть не больше 1,3
3. Отношение амплитуды положительного значения напряжения к амплитудному значению его первой производной находится в пределах 1,9-3,5
4. Первая производная только дважды меняет свой знак на протяжении периода промышленной частоты. Соответственно данные отношения могут быть полезны в дальнейшей работе.
Далее следует пример алгоритма для определения ОЗЗ:
При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2014 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.
Список источников
- «Замыкание фазы на землю - предотвращение аварий и отказов в работе оборудования»
[Электронный ресурс] – Режим доступа: http://leg.co.ua...
- Лихачев Ф.А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. – М.: Энергия, 1971. – 152 с.
- Журнал «Новости Электротехники» №1(37) 2006 г.
[Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.news.elteh.ru...
- Борухман В.А. Об эксплуатации селективных защит от замыканий на землю в сетях 6-10 кВ и мероприятиях по их совершенствованию. Энергетик. -№1. 2000 г.
- Научные работы ДонНТУ. «Електротехніка і енергетика», 79. - Донецьк: ДВНЗ «ДонНТУ», 2004 г.
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...
- Гельфанд Я.С. Релейная защита распределительных сетей, Москва: Энергоатомиздат, 1987 г.
- Федосеев А.M. Релейная защита электрических систем, Москва: Энергия, 1976 г.-560 с.
- 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...