Повышение эффективности работ собственных нужд электрических станций напряжением 6 кВ

Аннотация

Б.Б. Утегулов, А.Б. Утегулов, А.Б. Уахитова, М.С. Жанадайров, Б.Д. Башим. Повышение эффективности работ собственных нужд электрических станций напряжением 6 кВ. Одним из основных факторов снижения эффективности работ собственных нужд электрических станций является повреждение изоляции какой-либо фазы электрической сети относительно земли. Поскольку надежность эксплуатации сети связана с повреждением изоляции в действующих электроустановках напряжением 6 кВ, то следует, что вопросы обеспечения электробезопасности персонала являются также открытыми.

Одним из основных факторов снижения эффективности работ собственных нужд электрических станций является повреждение изоляции какой-либо фазы электрической сети относительно земли. Поскольку надежность эксплуатации сети связана с повреждением изоляции в действующих электроустановках напряжением 6 кВ, то следует, что вопросы обеспечения электробезопасности персонала являются также открытыми.

Следует особо отметить, что имеет место поражение электрическим током (с летальным исходом) персонала, работающего на электрической станции как у нас в стране, так и зарубежом. Где при обследовании несчастных случаев ограничивались лишь организационными мероприятиями по предотвращению поражения электрическим током людей работающих на электростанции. По техническим мероприятиям должной работы не проводилось. Вероятность поражения электрическим током людей работающих на электрической станции велика.

Предотвращение возникновения однофазных замыканий на землю возможно с помощью контроля сопротивления изоляции сети относительно земли, прогнозирования возможного появления однофазного замыкания на землю и проведения мероприятий, исключающих данный аварийный режим. Однако существующие методы определения параметров изоляции не нашли широкого применения, так как при проведении измерений производится значительное количество операций. Либо вследствие наличия сложных схем измерения электрических величин.

Остро стоит вопрос компенсации емкостного тока в собственных нуждах напряжением 6 кВ электрических станций. Особенно в электрической сети с распределенными параметрами, где токи замыкания на землю превышают 5 А. Практика эксплуатации сетей с токами замыкания на землю более 5 А показывает, что повреждение изоляции какой-либо фазы относительно земли приводит к многофазному короткому замыканию. Таким образом, большие токи в местах однофазного замыкания приводят к нагреву изоляции и ее разрушению.

Следует отметить, что опасными внутренними перенапряжениями являются перенапряжения, которые образуются после отключения поврежденного фидера при однофазном замыкании на землю. Так как преобладающим видом повреждения в электрических сетях 6 кВ являются однофазные замыкания на землю, составляющие около 75 % общего числа повреждений.

Современные средства защиты от перенапряжения не эффективны, так как перенапряжения являются опасными не по величине амплитудного значения, а по ее частотным характеристикам. Данная проблема актуальна не только у нас в стране, но и за рубежом. Для разработки и внедрения организационных и технических инновационных мероприятий, с целью обеспечения ресурсосбережения и повышения уровня электробезопасности собственных нужд напряжением 6 кВ электрических станций, требуется произвести исследования состояния изоляции и определить величины токов однофазного замыкания на землю по фидерам в сетях напряжением 6 кВ.

Проведенные исследования способов снижения перенапряжения в сетях напряжением 6 кВ путем компенсации емкостного тока замыкания на землю показали, что основным недостатком является система управления компенсирующим устройством. Применение существующих способов управления дугогасящих реакторов в электроустановках 6–10 кВ привело к большим аварийным ситуациям на промышленных предприятиях, что привело к отказу использования дугогасящих реакторов для компенсации емкостного тока в этих сетях.

Для компенсации емкостного тока в системе внутреннего электроснабжения требуется разработать инновационный способ управления дугогасящим реактором. С целью решения поставленных задач нами будут разработаны инновационные технические мероприятия, которые повышают эффективность борьбы с перенапряжениями, возникающих при аварийных режимах собственных нужд напряжением 6 кВ электрических станций.

В настоящее время эксплуатация электроустановок на электрических станциях и промышленных предприятиях производится без должного контроля состояния изоляции и компенсации емкостного тока, а также своевременного определения поврежденной фазы электрических сетях 6–20 кВ. Поэтому для защиты от перенапряжения при эксплуатации электроустановок на электрических станциях и промышленных предприятиях необходимо разработать инновационные технологии: контроля состояния изоляции, способа компенсации емкостного тока и устройства определения поврежденной фазы в сети напряжением 6–20 кВ [1–4].

На основе вышеизложенного следует, что задача технического обеспечения надежности и роста уровня электробезопасности при эксплуатации электроустановок собственных нужд электрических станции, заключающаяся в разработке: методов контроля параметров изоляции и тока однофазного замыкания; математических моделей состояния изоляции и компенсации емкостного тока в сетях напряжением 6 кВ при эксплуатации собственных нужд электрических станций, актуальна и имеет важное научное и практическое значение.

Реализация задач исследования обусловлена тем, что работа направлена на защиту от поражения электрическим током человека, путем разработки и внедрения способов контроля параметров изоляции, токов утечки и однофазного замыкания на землю; средств компенсации емкостного тока; определения поврежденной фазы в сети напряжением 6–20 кВ.

Для контроля состояния изоляции и тока однофазного замыкания на землю в сетях собственных нужд напряжением 6 кВ электрических станций разработан новый метод определения параметров изоляции и тока однофазного замыкания на землю основанный на измерении величин модулей напряжения нулевой последовательности напряжения фазы относительно земли при подключенной активной дополнительной проводимости между ней и землей, а также измерения величины модуля линейного напряжения между двумя другими фазами [5, 6].

Разработанные методы обеспечат удовлетворительную точность, простоту и безопасность производства работ при определении искомых величин. С учетом данных величин анализируется состояние надежности и электробезопасности эксплуатации электрооборудования в сетях напряжением 6 кВ собственных нужд электрической станции.

В сравнении с аналогичными разработками стран США, Малазии и России предлагаемая разработка имеет конкурентное преимущество при решений вопросов по контролю состояния изоляции, разработке устройства определения поврежденной фазы в сети напряжением 6 кВ, разработке инновационного способа компенсации емкостного тока в сети напряжением 6 кВ. Например, в компенсирующих устройствах перечисленных стран, в системе автоматического управления дугогасящей катушки используется величина модуля напряжения нулевой последовательности. Это приводит к тяжелым авариям с выходом из строя дорогостоящего электрооборудования и также подвергает опасности обслуживающего персонала. Разработка инновационных технологий повышения эффективности работ собственных нужд напряжением 6 кВ электрических станций позволит обеспечить приоритет по повышению надежности и уровня электробезопасности при эксплуатации собственных нужд напряжением 6 кВ электрических станций и систем внутреннего электроснабжения промышленных предприятий. Разработанный способ управления дугогасящей катушки исключает прямое использование величины модуля напряжения нулевой последовательности. Управление дугогасящей катушки по разработанному способу производится в функции величины тока однофазного замыкания, где ток утечки однофазного замыкания на землю описывается уравнением основанным на измерении величин модулей напряжения нулевой последовательности, напряжения фазы относительно земли при подключенной активной дополнительной проводимости между ней и землей, а также измерения величины модуля линейного напряжения между двумя другими фазами.

Разработанный способ компенсации емкостного тока в сети напряжением 6 кВ обеспечивает повышение надежности и рост уровня электробезопасности при эксплуатации собственных нужд электрической станции. Где основной оценкой эффективности разработок является исключение летального исхода и снижения тяжести электротравматизма при поражении электрическим током человека, обслуживающего силовое электрооборудование и схемы управления и защиты системы внутреннего электроснабжения собственных нужд электрической станции.

Список использованной литературы

1. «Three–phase network single-phase earthing determn. | by determn. phase shift between additional capacitive and zero sequence currents»; Patent Number: SU1626218–A; Patent Assignee: RUDNENSK IND INST; Inventor(s): BAPEZHEV Y.; UTEGULOV B.

2. «Neutral three=phase single-phase ground fault protector | has matching transformer primary connected via resistor to zero sequence current transformer»; Patent Number: SU1403189–A; Patent Assignee: UTEGULOV B.; Inventor(s): UTEGULOV B.

3. «Isolated neutral three=phase circuit insulation parameter determn. | using known conductance between phase circuit and earth and measuring phase shift between line and neutral sequence voltages»; Patent Number: SU1347038–A; Patent Assignee: RUDNENSK IND INST; Inventor(s): UTEGULOV B.

4. «Three phase insulated neutral network insulation testing | by measuring zero sequence and phase voltages of network with additional conductance in one phase»; Patent Number: SU917127–A1; SU917127–B; Patent Assignee: PAVLODAR IND INST; MOSC MINING INST; Inventor(s): SHUTSKII V.; UTEGULOV B.

5. «Method for determining parameters of isolation network voltage up to 1000 V in mining enterprises» Utegulov, B., Utegulov, A., Begentayev, M., Zhumazhanov, S., Zhakipov, N., Source of the Document Proceedings of the IASTED International Conference on Power and Energy Systems and Applications, PESA 2011.

6. «Method for determining the insulation in asymmetric networks with voltage up to 1000 V in mining enterprises» Utegulov, B., Utegulov, A., Begentayev, M., Zhakipov, N., Sadvakasov, T., Source of the Document Proceedings of the IASTED International Conference on Power and Energy Systems and Applications, PESA 2011.