Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Електрична мережа напругою 6–10 кВ займає велику нішу в енергетиці близько 78 % від усіх ліній електропередач. Велика частина цих ліній використовується для живлення електродвигунів великої потужності, так само використовується для живлення трансформаторних блоків і складається з кабельних ліній електропередач, які експлуатуються у важких умовах (вплив вологи, різкі зміни температур і високі перенапруги, що викликають однофазні замикання на землю, (ОЗЗ)). Перенапруга прискорює знос ізоляції кабелів і устаткування, що в кінцевому рахунку веде до серйозних пошкоджень.

ТЕС
Дугове ОЗЗ є найбільш поширеним випадком. Тривале проходження дугових ОЗЗ, в кінцевому підсумку призводить до між фазних замикань, що тягне загоряння кабелів.

Пробої ізоляції статора двигуна на метал в більшості випадків відбувається через дугове замикання і тягне за собою псування не тільки обмотки, а й самого заліза статора (так звана пожежа заліза). Так само як і в кабелях це призводить, в до між фазних коротких замикань, що тягне за собою ряд наслідків. Також хочу відзначити, що вторинні пробої, які в свою чергу виникають після появи ОЗЗ відбуваються в своїй основі на двигунах, тому що стійкість їх ізоляції, як правило гірше стійкості ізоляції ЛЕП і решти обладнання.

Більшість експлуатаційників, скаржаться на багаторазові поломки двигунів, посилаючись на високу вартість ремонтів і на простої обладнання під час ремонту. Також відзначають те, що захист від між фазних КЗ відключає двигуни. Якщо прийняти до уваги те, що ці КЗ виникають практично у всіх випадках як наслідок ОЗЗ, зрозуміло, що, за наявності надійного захисту від ОЗЗ, можливо запобігти більшості випадків КЗ двигунів.

Всі ці проблеми дуже важливі для сучасної енергетики і тягнуть серйозні наслідки. Тому дуже важливим є питання з розробки надійного захисту від ОЗЗ.

1. Актуальність теми

Зону виникнення пошкодження визначити з великою точністю за допомогою стандартного захисту від ОЗЗ, майже неможливо, до всього іншого вона спрацьовує після замикання. При цьому екстрене відключення пошкодженої ділянки [2] не завжди є правильно, так як це може вплинути на стійкість системи.

Для того щоб система була стійка потрібно викорінити випадки раптового пробою ізоляції через її знос, що в подальшому призводить до виходу з ладу дорогого устаткування. Для цього дуже важливо розробити захист, який буде здатен забезпечити постійний контроль ізоляції. Щоб досягти таких результатів, потрібно переглянути стандарти систем захистів, вивчити нові методи управління роботою енергосистеми і вивчити нові захисти заснованих на мікропроцесорній техніці. Сьогоднішня енергетика потребує надійного захисту, для того щоб виробництво електроенергії було більш надійним і найголовніше дешевим.

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

  1. Вивчення на математичній моделі системи, і перевірка на даній моделі надійності нових захистів.
  2. Врахувати наявність в мережах з ізольованою нейтралью ємнісних складових струму.
  3. Оцінка і порівняння з іншими методами аналізу надійності захистів.
  4. Розробка алгоритмів спрацювання пристроїв захисту захищаємої системи.
  5. Провести всебічні випробування фізичної моделі пристрою захисту.

3. Існуючі різновиди захистів від ОЗЗ

3.1 Захист нульової послідовності (ЗНП)

ЗНП здатна вимірює напругу і працювати на відключення лінії з ОЗЗ, тільки тоді, коли одна лінія відходить від збірних шин. Даний варіант, порівнюючи з іншими володіє своїми немаловажними якостями — високочастотна складова в напрузі нульової послідовності [1] практично не проявляється, що дає перевагу у функціонуванні її. Приміром, коли проявляється ОЗЗ, яке в подальшому проходить перемежованими і переривчастими дугами. Також на спрацьовування захисту, ні як не впливає дугогасильний реактор. Але коли присутній зв'язок з шинами то вона буде застосована як не селективна сигналізація (оповіщати про прояв ОЗЗ в ланцюзі при цьому, не показуючи пошкодженого приєднання).

3.2 Ненаправлений струмовий захист

У певних ситуаціях надійність можна забезпечити, використовуючи ненаправлений захист нульової послідовності.

Струм, в результаті [6] якого реагує ненаправлений захист потрібно підлаштовувати, враховуючи вплив ємнісного струму приєднання. У більшості випадків даний захист не спрацьовує на приєднаннях з високим ємнісним струмом.

Особливу увагу викликають ненаправлений захист НП на ,відносному вимірі,. Цей захист здатний діяти, в момент ОЗЗ при виникненні напруги НП, також здатен порівняти струм НП ділянки, що захищається. Там де присутня основна гармоніка струму НП, є пошкодженою. Даний захист не здатен нормально спрацьовувати при використанні в лінії дугогасного реактора або ж якщо мало приєднань до збірних шин.

3.3 Направлений струмовий захист

Спрямований захист має більший діапазон в експлуатації в порівнянні з ненаправленим захистом, здатен спрацьовувати на напруги НП з гармонійними складовими струмів. Струми спрацьовування у спрямованого захисту приймаються на багато нижче, ніж у ненаправленого захисту завдяки тому, що він спочатку відбудовується від власних ємнісних струмів. У підсумку спрямований захист виходить ефективнішим.

Структурна схема направленного захисту типу ЗЗП–1М

Рис.1. Структурна схема направленного захисту типу ЗЗП–1М

Спрямований захист має велике сімейство пристроїв. До них входять дистанційні захисти, які здатні спрацьовувати на провідність ланцюга НП і на їх окремі складові. Так само тут присутні пристрої, що реагують на напрямок потужності і величину струму НП. Так само в стадії вивчення перебувають захисти, що спрацьовують на [3] інтервалі миттєвих величин гармонійних складових напруг та струмів НП. Великою проблемою цього захисту є складність налаштування уставок. Офіційно немає обраного способу розрахунку уставок. На практиці для того щоб виставити уставки необхідно на початку встановити мінімальні уставки. У разі якщо захист спрацьовує неправильно, то необхідно уставки загрубляти до того часу поки захист не стане працювати стабільно. Такий спосіб сильно знижує експлуатацію даного захисту і знижує його ефективність. Виробник захистів від ОЗЗ призводить максимальну чутливість пристроїв. Суть в тому, що захист може сприймати струми ОЗЗ близько 0.2–0.3 А. Що по суті своїй призводить до омани експлуатаційників бо не бере до уваги реальних умов роботи захисту. Проблема полягає в присутності небалансу реальної мережі, тобто в робочій системі існують сигнали, на які реагує захист як на ОЗЗ. При неврахуванні всіх цих особливостей захист не може працювати правильно. Саме тому важливе вивчення даного захисту.

3.4 Захист, що фіксує прикладенний струм

При наявності в системі дугогасних реакторів (ДГР), застосування направлених і ненаправлених захистів є неефективним способом. Відмінний результат в даній ситуації дає застосування захистів, які здатні аналізувати прикладений струм з частотою відмінною від промислової. Наприклад, можна [5] привести підключення в нейтраль мережі джерело струму в 25 герц і аналізувати струми з цієї ж частотою в захищаемом приєднані.

Спрацювання захистів системи в сталому режимі ОЗЗ, а також і генераторів відбувається завдяки прикладеному струму в 25 герц. У ролі джерела контрольного струму застосовується електромагнітний дільник частоти. Його обмотка підключається послідовно з первинної обмоткою ДГР. З використанням в системі більше одного реактора, то підключаються їх виходи (попередньо з'єднані з боку землі) через вихідну обмотку частотного дільника. У випадки з ЛЕП застосовуватися напівпровідникові фільтровані реле струму з номінальною діапазоном в районі низьких частот, приєднаних до кабельних ТТНП. Відмінність по струмовій частоті небалансу фільтра струму нульової послідовності (50 Гц) і вплив величини (25 Гц) полегшує відбудування від небалансу і не допускає загублення по струму.

Захист з застосуванням <q>накладенного</q> струма

Рис.2. Захист з застосуванням накладенного струма
(анімація: 7 кадрів, 5 циклів повторення, 44.3 кілобайт)

Негативною особливістю захисту, що працює на методі накладеного струму, тобто впливу на стійкість роботи захисту, збільшує похибоку трансформатора струму НП, яка збільшується при зниженні номінальної частоті; також виникає складності із з'єднанням допоміжних джерел струму, якщо присутній в системі декілька ДГР, розташованих на різних об'єктах; за наявності зовнішніх перемежованих дугових ОЗЗ важко відбудовуватися від гармонійної складової, через них діапазон струму залежить від способу заземлення нейтралі і від установок мережі; необхідність приєднання джерела накладеного струму, що сильно ускладнює схему первинної комутації; розташування точки ОЗЗ і багато іншого.

3.5 Абсолютного і відносного виміру

Найпоширенішими захистами в розглянутих системах 6–10 кВ, є струмові захисту абсолютного виміру, що працює на аналізі рівня вищих гармонік в струмах даної системи і зіставляє його з заданою уставкою. А захист відносного виміру, працює на зіставленні рівнів вищих гармонік в токах НП всіх приєднаннях розглянутого ланцюга.

Захист абсолютного виміру не є надійним в разі мінливості складу і рівня вищих гармонік в токах НП, що є нормою для мереж 6–10 кВ працюючих підприємств.

4. Сучасні мікропроцесорні пристрої релейного захисту — основні переваги та недоліки

Сьогоднішні проекти у сфері мікропроцесорної техніки дали можливість удосконалити релейний захист і автоматику, вони є надійною заміною існуючих електромеханічних захистів.

Современные микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики на трансформаторных подстанциях

Найбільшою перевагою даного захисту, є багатофункціональність. МП здатні вимірювати основні електричні значення. Тобто МП захист буде відмінною заміною не лише захисних пристроїв, а й вимірювального обладнання.

Приміром, захисний термінал мережі 110 кВ цілком якісно працює в ролі дистанційній захисту, струмового спрямованого захисту НП, а й виконує замір електричних величин. На пристрої розташовується РК-дисплей, де відображається вся необхідна інформація.

Також МП-пристрій володіє однією доброю функцією, такою як відображення мнемосхеми приєднань. Вона дає можливість бачити положення комутаційних апаратів і заземлюючих пристроїв.

Можна також підкреслити, що МП-пристрою можливо приєднати пристрої керування, як автоматикою, так і захистом обладнання, що дозволяє проводити аналіз стану обладнання на відстані. Також даний пристрій дозволяє здійснювати комутації на відстані без участі працюючого персоналу.

Незважаючи на численні переваги, у МП-захистів є і деякі недоліків. Один з істотних недоліків даного типу захистів — досить вузький діапазон робочих температур. Тому в приміщеннях, де розташовані щити управління обладнанням (в даному випадку укомплектованих мікропроцесорними пристроями РЗА) необхідно забезпечити оптимальні кліматичні умови. У зимовий період — це достатній обігрів приміщення, а в період високих температур — наявність кондиціонерів.

В іншому випадку, при порушенні [4] встановленого діапазону робочих температур, МП-пристрої можуть працювати некоректно, що може спричинити за собою виникнення аварійних ситуацій.

З цього випливає, що при плануванні заміни електромагнітних пристроїв захисту на мікропроцесорні, обов'язковою умовою є забезпечення оптимальних кліматичних умов у приміщенні, де планується їх установка. Це в свою чергу тягне за собою додаткові витрати.

У цьому відношенні електромеханічні пристрої РЗА мають перевагу, так як їх діапазон робочих температур значно ширше.

Ще один істотний недолік МП-захистів полягає в тому, що при втраті оперативного струму, що здійснює підпитку даних пристроїв, або при збоях в програмному забезпеченні, обладнання електроустановки залишається без захисту. У даному випадку при виникненні короткого замикання на одній з ділянок мережі може відбутися пошкодження електроустаткування (якщо немає резервуючого захисту).

У той час як пристрої захисту електромеханічного виконання, струмові кола яких безпосередньо впливають на соленоїд відключення приводу вимикача, відключають вимикач в будь-якому випадку, в тому числі і за відсутності оперативного струму.

Висновки

Виходячи з усього сказаного, стає очевидним важливість дослідження нових систем захисту від ОЗЗ в мережах 6–10 кВ з ізольованою нейтралью. Тому в моїй магістерській роботі лежить питання дослідження нових високоефективних захистів в мережах 6–10 кВ з ізольованою нейтралью. Для її надійного функціонування в складі автоматизованих систем управління виробничого процесу.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: січень 2014 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Перелік посилань

  1. Сивокобыленко В.Ф., Лебедев В.К., Махинда Сильва. Математическая модель для исследования переходных процессов при замыкании фазы на землю в сетях 6–10 кВ. Сборник научных трудов ДонГТУ, Серия: Электротехника и энергетика, выпуск 4 — Донецк, ДонГТУ, 1999. — С. 221–226.
  2. Циркуляр Ц–01–88 О повышении надежности сетей 6 кВ собственных нужд энергоблоков АЭС
  3. Шабад М.А. Защита и автоматика электрических сетей агропромышленных комплексов, Ленинград, Энергоатомиздат, 1987.
  4. Правила устройства электроустановок. — М. Энергоатомиздат, 1985. — 640 с.
  5. Журахівський А.В., Кенс Ю.А., Мединський Р.В., Засідкович Н.Р. Особливості розрахунку напруги зміщення нейтралі трифазних електромереж. Збірник наукових праць Донецького Національного Технічного університету. Серія: “Електротехніка і енергетика”, випуск 50: Донецьк: ДонНТУ, 2002. с.(102–106).
  6. Шуин В.А. Гусенков А.В. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6–10 кВ. — НТФ «Энергопрогресс» 104с. ил. [Библиотечка электротехника: Вып. 11 (35)]
  7. M. Muhr, R. Strobl, R. Woschitz. Entladestrommethode — Ein Prufverfahren fur kunststffisolierte Mittelspannungskabel.