Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г. Салавате
На правах рукописи
НОВИКОВА АЛЕНА ПАВЛОВНА
Разработка математических моделей режимов однофазного замыкания на землю в сетях 6 кВ и разработка мероприятий по уменьшению токов ОЗЗ
Направление: 140600 - Электротехника, электромеханика и электротехнологии
Программа: Режимы работы электрических источников питания, подстанций, сетей и систем
АВТОРЕФЕРАТ
магистерской диссертации
на соискание степени
магистра техники и технологии
2012
Работа выполнена на кафедре «Электрооборудование и автоматика промышленных предприятий» филиала ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате
Научный руководитель: доцент, кандидат технических наук
Научный консультант: профессор, доктор технических наук
Рецензенты:
нефтехим Салават», Начальник отдела
, Главный специалист, доцент, к. т.н.
Защита состоится «2» июня 2012 года на кафедре ЭАПП филиала Уфимского государственного нефтяного технического университета в г. Салават Республика Башкортостан, 2Б.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке филиала Уфимского государственного нефтяного технического университета в г. Салават.
Автореферат разослан « 15 » мая 2012 года.
Секретарь государственной аттестационной
комиссии диссертационного совета по защите
магистерской диссертации по направлению 140600
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы
Повышение надежности изоляции электрических сетей 6 кВ системы электроснабжения нефтехим Салават» является одним из основных мероприятий, направленных на повышение эффективности работы предприятия. Аварии в электрических сетях приводят к перерывам в электроснабжении и нарушениям непрерывных технологических процессов. Специфической особенностью электрических сетей 6 кВ нефтехим Салават» является питание значительной доли нагрузки от шин 6 кВ Ново-Салаватской ТЭЦ (НС ТЭЦ) и Салаватской ТЭЦ (С ТЭЦ) и взаимным резервированием ответственных производств. При срабатывании АВР емкостная проводимость изоляции на землю и, соответственно, токи ОЗЗ в отдельных подсистемах 6 кВ с изолированной нейтралью могут изменяться на порядок. Уровни токов ОЗЗ в сетях, подключенных к шинам 6 кВ С ТЭЦ и НС ТЭЦ, превышают 100 А и для компенсации емкостных токов там установлены дугогасящие реакторы (ДГР). В электрических сетях 6 кВ, питающихся от шин ГПП нефтехим Салават», токи ОЗЗ обычно не превышают допустимых правилами эксплуатации значений, но в настоящее время отсутствуют сведения о расчетных и экспериментально установленных фактических значениях токов ОЗЗ, что препятствует разработке мероприятий по совершенствованию сетей с изолированной нейтралью системы электроснабжения объединения.
В последние годы наблюдается рост исследований, направленных на совершенствование сетей с изолированной нейтралью. В комплексе предлагаемых мероприятий особое внимание уделяют совершенствованию способов компенсации емкостной составляющей тока ОЗЗ с помощью специальных управляемых дугогасящих реакторов (ДГР), применению резистивного заземления нейтрали, созданию условий для надежной работы защит, действующих на автоматическое отключение поврежденной цепи с восстановлением электроснабжения потребителей за счет автоматического включения резервною питания.
Целью работы является исследование однофазных замыканий на землю в сетях среднего напряжения на примере ГПП-1 нефтехим Салават» и математическое моделирование данной подстанции с помощью приложения Simulink программного пакета Matlab; изучение и проработка данных мероприятий позволит предложить наиболее оптимальный режим заземления нейтрали ГПП-1 и ее электроприемников.
Эффективная защита от ОЗЗ позволит снизить опасное влияние на аппаратуру сетей 6-35 кВ тех воздействий, которые возникают при ОЗЗ. Это, в свою очередь, повысит надёжность работы двигателей, кабелей и других элементов сети и позволит продлить срок их эксплуатации. Повышается также безопасность для людей и животных, которые могут оказаться в зоне поражения. Обеспечивается или повышается при исправной работе РЗ от ОЗЗ надежность ее срабатывания при замыканиях на элементах изоляции собственно сети. Так же снизятся перенапряжения со стороны питающего трансформатора и обеспечится защита от феррорезонанса трансформаторов напряжений.
Задачи исследования:
1) определение величин «натуральных» токов ОЗЗ (без ДГР), а также получение сведений о настройках ДГР в электрических подсистемах, где они применяются.
2) разработка мероприятий по уменьшению токов ОЗЗ.
3) разработка модели ГПП-1 и её электроприемников и изучение ОЗЗ искусственно созданного в данной энергосистеме с помощью приложения Simulink программного пакета Matlab.
4) анализ полученных результатов (требуется анализ соответствия существующих режимов нейтралей части системы электроснабжения, питающейся от ГПП, Правилам технической эксплуатации и Инструкции 111 в части применения и настройки ДГР, и, при обнаружении несоответствий, проведение мероприятий по нормализации положения).
5) анализ условий работы существующих защит, реагирующих на возникающие при ОЗЗ токи нулевой последовательности.
Научная новизна
1 Предложен расчет «натуральных» величин емкостных токов замыкания на землю секций ГПП-1, с помощью которого определена необходимость применения мероприятий по уменьшению токов замыкания.
2 Получена математическая модель однофазного замыкания на землю, позволяющая наглядно представить переходные процессы при ОЗЗ, а так же оценить эффективность предложенных мероприятий.
Практическая значимость работы
Разработанная математическая модель однофазного замыкания на землю, позволяет наглядно представить переходные процессы при ОЗЗ, а так же оценить эффективность предложенных мероприятий подключения в схему дугогасящих реакторов и высокоомного резистора.
Разработаны методические указания к лабораторной работе на тему: «Анализ переходных процессов при однофазных коротких замыканиях в сетях с изолированной и глухозаземленной нейтралью», которые планируется использовать в учебном процессе «Уфимского государственного нефтяного технического университета».
Апробация результатов работы
По материалам диссертации опубликовано 8 статей в сборниках научных трудов, в том числе 3 статьи по сопутствующим темам.
Основные положения магистерской диссертации доложены и обсуждены на II Международной конференции молодых ученых «Актуальные проблемы науки и техники», (г. Уфа, 2010г.); Международной научно-практической конференции «Молодежь и наука: модернизация и инновационное развитие страны» (г. Пенза, 2011г.); Отраслевой научно-производственной конференции «Интеграция науки и производства», (г. Салават, 2011г.). Размещен стендовый доклад на Отраслевой научно-производственной конференции «Интеграция науки и производства», (Филиал ГОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате, 2011г.).
Объем и структура работы
Магистерская диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников из 37 наименований, изложена на 84 страницах машинописного текста, содержит 7 рисунков и 26 таблиц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее актуальность, сформулированы цель и основные задачи исследования.
В первой главе произведен анализ режимов работы систем электроснабжения при различных режимах заземления нейтрали.
Выбор того или иного режима заземления нейтрали целесообразен исключительно при необходимости длительной работы сети с однофазным замыканием на землю. Подобная потребность в длительном сохранении такого аварийного состояния сети возникает лишь в случае отсутствия резервирования. При этом эффективное применение дугогасящего реактора возможно только в симметричных сетях с мало изменяющейся конфигурацией. В остальных вариантах предпочтительнее оказывается изолированная нейтраль и иногда – нейтраль, заземленная через резистор.
При отключении присоединения с однофазным замыканием релейной защитой во всех случаях предпочтительным оказывается резистивное заземление нейтрали. Такое комплексное решение ликвидирует все недостатки, присущие сетям с изолированной и компенсированной нейтралью, и выводит сети среднего напряжения на более высокий уровень надежности и электробезопасности, свойственный сетям напряжением 110 кВ и выше.
Главный вопрос о том, насколько уже поврежденный при ОЗЗ элемент целесообразно сохранять в дальнейшей работе, является дискуссионным. Очевидно, что вероятность повторных пробоев такого элемента выше, что всегда приводит к появлению перенапряжений в сети и к угрозе повреждения другого электрооборудования. Поэтому в каждой ситуации этот вопрос необходимо решать индивидуально.
В тех случаях, когда сеть разветвленная, труднодоступна для ремонта (например, кабельная сеть в городских условиях), отсутствует автоматическое резервирование поврежденного фидера, при этом заранее известно, что ток повреждения весьма невелик (при постоянной автоматической подстройке ДГР), тогда немедленное отключение повреждения нецелесообразно. Ради сохранения электроснабжения потребителей поврежденный, но восстановивший свои свойства фидер можно временно сохранить в работе.
Это позволит подготовиться к ремонту, включить дополнительные аварийные перемычки, чтобы для потребителя это событие прошло с наименьшим ущербом.
В таблице 1.1 представлены рекомендуемые режимы нейтрали сетей среднего напряжения.
Таблица 1.1 – Рекомендуемые режимы нейтрали сетей среднего напряжения
Тип электрической сети | Емкостной ток ниже границы ПУЭ | Емкостной ток выше границы ПУЭ | ||
Длительная работа с замыканием на землю | Однофазное замыкание на землю селективно отключается релейной защитой | Длительная работа с замыканием на землю | Однофазное замыкание на землю селективно отключается релейной защитой | |
Сети генераторного напряжения | изолированная | - | ДГР | - |
Сети собственных нужд электрических станций | Изолированная, резистор | резистор | ДГР | резистор |
Распределительные сети с воздушным линиями | Изолированная, резистор | резистор | резистор (ДГР) | резистор |
Городские, поселковые кабельные сети (без ВЛ) | Изолированная, резистор | резистор | (ДГР) | резистор |
Сети, питающие передвижные подстанции и механизмы | - | резистор | - | резистор |
Поиск повреждения путем поочередного отключения фидеров, пока ещё применяемый на практике, при наличии в сети ОЗЗ связан с нарушением баланса компенсации емкостного тока (в сторону перекомпенсации) и, как следствие, возникновением перенапряжений. В силу ряда причин точной компенсации емкостного тока в сети удается достигнуть не всегда и тем более постоянно её поддерживать. Например, при наличии ВЛ емкости фаз относительно земли не одинаковы (если не предусмотрены специальные мероприятия по транспозиции фаз), а постоянные оперативные переключения в системе электроснабжения меняют эти соотношения. Автоматические регуляторы, как и устройства автоматического определения поврежденного присоединения, сами по себе достаточно сложны.
Приведен патентный обзор работ в направлении совершенствования заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ. В обзоре приведен анализ изобретений, касающихся внедрения в нейтраль резисторов и дугогасящих реакторов, а так же устройств контроля параметров питающей сети.
Во второй главе рассмотрен объект исследования.
В качестве объекта исследования выбрана главная понизительная подстанция №1 (ГПП-1). Электроустановки, запитанные с ГПП-1, подключены к шинам ЗРУ-1,кВ НС ТЭЦ, ЗРУ-110 кВ ППК ИЭС представлены в таблицах 2.1-2.2.
Таблица 2.1 - Электроустановки энергоснабжающей организации, как источника питания ГПП-1
Электроустановка | Вид линии электропередачи | Название эл. установок или одиночных потребителей |
ЗРУ-110 кВ НСТЭЦ | В/КЛ-110 кВ КЛ-110 кВ | ГПП-1 трансформатор 1Т ГПП-1 трансформатор 4Т |
ППК-110 кВ ИЭС | КЛ-110кВ В/КЛ-110кВ | ГПП-1 трансформатор 2Т ГПП-1 трансформатор 3Т |
Для резервирования источников питания между ЗРУ-1 и ЗРУ-2 ГПП-1 и ГПП-2 смонтированы кабельные перемычки 6 кв, связывающие:
- ГПП-1 ЗРУ-1 яч.15 (I cекция ) и ГПП-1 ЗРУ-2 яч. 15 (VII секция);
- ГПП-1 ЗРУ-1 яч.30 (IV секция) и ГПП-1 ЗРУ-2 яч.3 (V секция);
- ГПП-1 ЗРУ-1 яч.1 (I cекция ) и ГПП-2 ЗРУ-2 яч. 141 (VII секция);
- ГПП-1 ЗРУ-1 яч.4 (II cекция ) и ГПП-2 ЗРУ-2 яч. 114 (VI секция);
- ГПП-1 ЗРУ-1 яч.27 (III cекция ) и ГПП-2 ЗРУ-1 яч. 17 (I секция);
- ГПП-1 ЗРУ-2 яч.30 (VI cекция ) и ГПП-2 ЗРУ-1 яч. 24 (II секция).
Таблица 2.2 – Электроприемники ГПП-1
Эл. установки, с шин 6 кВ которых запитаны другие | Линии эл. передач | Электроустановки, получающие питание |
ГПП-1 ЗРУ-1 | КЛ-6 кВ | РТП-26, 37, 38, 39, 40, 42 (уч-к 1), 73, тр-ры КТП-1, 2 |
ГПП-1 ЗРУ-2 | КЛ-6 кВ | РТП-36, 43(уч-к 1), 45, 46, 46А, 47, 49 |
В третьей главе дано теоретическое обоснование направления исследования. В таблице 3.1 приведена статистика случаев повреждения ЭО от перенапряжений при возникновении ОЗЗ.
Таблица 3.1 - Статистика случаев повреждения ЭО от перенапряжений при возникновении ОЗЗ
№ п/п | Дата отключения | Содержание события |
1 | 5.10.89г. | Отключились яч5ЗА, 56А НСТЭЦ отходящие на РТП-11 и КП-13; на КП-13 отключилась яч.14 Т2 ТП-111; на РТП-111 поврежден вводной кабель 1 нитка; на ТП-111поврежден кабель к Т2. |
2 | 22.11.90 | Отключилась яч.6А НСТЭЦ отходящая на РТП-2 (к. з. на ш/с мосту) отключилась яч.1А Д-29 на РТП-10 (запитана по источнику с 42А НСТЭЦ) |
3 | 6.02.91 | Отключилась яч. ЗБ НСТЭЦ отходящая на РТП-1ЗА (МТЗ, земля); сгорел (отключился ф.42Б НСТЭЦ) двигательТК.601 на РТП-2 (6 МВт). |
4 | 19.04.91 | Погашение IV секция НСТЭЦ (по диф. защите) с 100ч. клевала земля; 11 А, Б,В - ТО); 56А - МТЗ, земля (КП-нитка |
5 | 9.07.91 | При пуске двигателя яч.8 РТП-2 отключился по земл. защите; наРТП-5 отключилась яч.9Д 780 кВт по ТО. Сгорел. |
6 | 5.01.92 | Отключилась ф.42Б на НСТЭЦ (на ТК 601 РТП-2); ф.53Б (РТП-2 ввод 2) и ф.56А (на КП-13) по МТЗ и земля; В РТП-2 к. з в нижнем отсеке сб. шин Ш секции-42Б после сраб. АВР-6кВ - 53Б., от перенапряжения на КП-13 по МТЗ, земля отключилась яч.14 на Т2 ТП-111 (кабель), на вводном после испытания отброшена 1 нитка. |
7 | 29.01.92 | В 9 ч.43мин. появилась земля, определили - 32Б (РТП-24-1); в 9ч.49мин. погашение II секции ГРУ и разрушение реактора ф.32-к. з. на нижних губках MB 32Б; [В 930 пускали Д №7 и № 17, 945 отключили вручную т. к. двигатель не пошел]. |
8 | 8.04.92 | РТП-55-земляс. ТП-72-вода; РТП-10 (по з/з дв.) |
9 | 13.10.92 | НСТЭЦ - земля ф.20АБ, 11В, 27А, 35Б, 2Б; на РТП-21 яч.9ДЗ сгорел; кабели на эстакаде ввод КП-1Н и 2 кабеля РУОГ. |
10 | 12.03.93 | Проскочила, земля 1А РТП-59, 6Б В-1 РТП-60, 24А - РТП-65; РТП- |
11 | 23.08.93 | Земля по ф. 38Б (РТП-61); на РТП-27 (с РТП-24) по земле отключилась яч.12 Д9 к. з. в клеммн. коробке. |
12 | 6.12.93 | КП-1Н яч. 7А – ТП-3Н тр. №1 МТЗ, земля; РТП-23 яч. 12-Т/О. |
13 | 13.01.95 | Монтировали направленную, з/з на НСТЭЦ ф.6В. При включении яч.5 РУОГ перекрыло изоляторы, дуга на верхних контактах 6кВ. Погасла I секция НСТЭЦ загорелась 6А, 6В, 6Б. |
14 | 29.10.95 | По МТЗ и земля отключился 55А (РТП-19), кабель на РТП-23 (ввод с КП-1Н НСТЭЦ17А)к. з. кабеля. |
15 | 14.11.95 | Отключилась (ТО, .земля) 5А - тр.№ 1 ТП-1Н с КП-1Н -- к. з. на шинном мосту РТП-23 (тоже с КП-1Н) и яч.12 - отключилась по земле (ж/д Аллагуват тоже сист. А с КП-1Н НСТЭЦ). |
16 | 24.05.96 | Земля на ф. 20Б НСТЭЦ - КП-1Н - РТП-23 и одновременно сгорел двигатель яч.23 Д10 на РТП-22 (НСТЭЦ). |
17 | 26.09.96 | Земля на ф. 11Б, 54Б, на РТП-5 сгорел двигатель Д2 яч. 10; на РТП-23 – ввод с КП-1Н яч. 17А-МТЗ, земля. |
18 | 27.04.00 | РТП-22 яч.4 ДЗ - земля, отключается; РТП-24 на НСТЭЦ ф.31А - МТЗ, земля; на РТП-21 яч.29 Д5 - земля-дым отключается. |
19 | 18.09.00 | На НСТЭЦ земля ф.20Б, 56АБ; на РТП-16 яч.5,Н-105 - земля и ТО~ дым; на РТП-15 яч.21 Н-14; на КП-1Н яч.17 блинкер земля - отсечка на РТП-23 (там яч.12?). |
20 | 5.06.02 | В 1900 ГРУ Б НСТЭЦ земля, исчезла в 1917 на КП-1Н отключилась яч.12А отходящая на РТП-53 (МТЗ, земля), вводной кабель; на РТП-95 (земля, ТО) сгорел яч.12 Д4. |
21 | 16.01.03 | При пуске эл. дв. В-2 яч.19 РТП-69 произошло 033, ячейка отключилась, бл. «земля» (фаза В), одновременно на' РТП-66 произошло 033 в яч.16 (фаза С), перешедшие в 3-х фаз. замыкание. В последствии выявилось, что произошел пробой также в муфте кабеля эл. дв.13-2. |
22 | 19.03.03 | При земле на ф.20А(II секция) повредился ПЭН-5 НСТЭЦ (Ш секц) |
23 | 20.02.03 | РТП-13Н - земля, пробил кабель ввода на Р-13Н; Р-24; на Р-69 пробил эл. двигатель; Р-10 пробил двигатель. |
Основные цели, преследуемые в исследовании являются:
1) определение величин «натуральных» токов ОЗЗ (без ДГР), а также получение сведений о настройках ДГР в электрических подсистемах, где они применяются;
2) разработка мероприятий по уменьшению токов ОЗЗ;
3) разработка модели ГПП-1 и её электроприемников и изучение ОЗЗ искусственно созданного в данной энергосистеме с помощью приложения Simulink программного пакета Matlab;
4)анализ полученных результатов (требуется анализ соответствия существующих режимов нейтралей части системы электроснабжения, питающейся от ГПП, Правилам технической эксплуатации и Инструкции 111 в части применения и настройки ДГР, и, при обнаружении несоответствий, проведение мероприятий по нормализации положения);
5) анализ условий работы существующих защит, реагирующих на возникающие при ОЗЗ токи нулевой последовательности.
Изучение и проработка данных мероприятий позволит предложить наиболее оптимальный режим заземления нейтрали ГПП-1 и ее электроприемников.
Эффективная защита от ОЗЗ позволит снизить опасное влияние на аппаратуру сетей 6-35 кВ тех воздействий, которые возникают при ОЗЗ. Это, в свою очередь, повысит надёжность работы двигателей, кабелей и других элементов сети и позволит продлить срок их эксплуатации. Повышается также безопасность для людей и животных, которые могут оказаться в зоне поражения. Обеспечивается или повышается при исправной работе РЗ от ОЗЗ надежность ее срабатывания при замыканиях на элементах изоляции собственно сети. Так же снизятся перенапряжения со стороны питающего трансформатора и обеспечится защита от феррорезонанса трансформаторов напряжений.
В четвертой главе разработан исследовательский комплекс режимов нейтралей 6 кВ нефтехим Салават» для последующего принятия стратегии приближения режимов к оптимальным, соответствующим резонансной настройке компенсации нейтралей. Здесь рассмотрены варианты установки в нейтралях соответствующих ДГР, резисторов для ограничения перенапряжений и совершенствования системы защит, работающих в режимах ОЗЗ.
Для принятия соответствующих технических решений в любом случае необходимы достоверные сведения о величинах токов ОЗЗ. Вследствие известного недоверия к теоретическим расчетам целесообразно также проведение натурных измерений либо непосредственно токов в опытах металлического замыкания на землю, либо измерения сопротивления изоляции сети на землю и, соответственно, токов замыкания различными косвенными методами, не являющимися столь опасными для сети, как опыты металлического замыкания.
Учитывая ограниченные возможности проведения экспериментов в действующих сетях 6–35 кВ, наиболее подходящим методом исследования переходных процессов при дуговых ОЗЗ и сопровождающих их перенапряжений является математическое моделирование на ЭВМ. В данной работе для исследования переходных процессов при дуговых ОЗЗ, а так же для анализа качества внедряемых мероприятий по уменьшению токов замыкания на землю применялся пакет прикладных программ моделирования динамических систем SIMULINK и пакет прикладных программ Power System Blockset моделирования электроэнергетических систем, являющихся компонентами интегрированной системы моделирования MATLAB.
Для выполнения экспериментальных исследований необходимо:
- составить модель радиальной сети 6 кВ системы электроснабжения ГПП-1;
- выполнив однофазное замыкание в данной модели, можно будет определить величину перенапряжения и величину токов однофазного замыкания на землю;
- полученные опытным путем результаты необходимо сравнить с расчетами, выполненными по данным, собранным на ГПП-1 предприятия нефтехим Салават»;
- внедрив в модель высокоомный резистор и проведя повторно опыты однофазного замыкания оценить эффективность заземления нейтрали;
- внедрив в модель дугогасящий реактор и проведя опыты однофазного замыкания оценить эффективность заземления нейтрали;
- внедрив в модель совместно высокоомный резистор и дугогасящий реактор и проведя повторно опыты однофазного замыкания, можно будет оценить эффективность заземления нейтрали;
- провести системный анализ предложенных мероприятий.
В пятой главе применялся пакет прикладных программ моделирования динамических систем SIMULINK и пакет прикладных программ Power System Blockset моделирования электроэнергетических систем, являющихся компонентами интегрированной системы моделирования MATLAB.
Построена упрощенная модель радиальной сети 6–35 кВ системы электроснабжения ГПП-1 (рисунок 5.1).
Для снижения вероятности ОЗЗ и уменьшения аварийности режима ОЗЗ применим дугогасящий реактор и высокоомный резистор. Для экспериментальных исследований рассмотрим систему электроснабжения с внедренным ДГР, резистором (рисунок 5.2-5.15).В автореферате приведена часть рисунков.
Результаты экспериментов показали, что совместное применение в системе электроснабжения ДГР и резистора дает значительное уменьшение токов замыкания на землю и перенапряжений сети.
Пояснения к элементам модели представим в таблице5.1
Таблица 5.1 – Описание элементов модели
3-Phase Source | Трехфазный источник напряжения |
3-Phase Breaker | Трехфазный автомат |
Step | Задатчик сигнала |
Three-Phase V-I Measurement | Трехфазный измеритель тока и напряжения |
Three-Phase Transformer | Трехфазный трансформатор |
Series RLC Branch | RLC-элементы цепи |
3 Phase Fault | Трехфазный пофазный замыкатель |
Multimeter | Мультиметер |
Рисунок 5.1 - Модель системы электроснабжения ГПП-1
Рисунок 5.8 – Показания мультиметра при ОЗЗ на фазе С
Рисунок 5.9 – Показания осциллографа 5 при ОЗЗ
(влияние однофазного замыкания на работу сети до трансформатора)
Рисунок 5.10 - Показания осциллографа при однофазном замыкании на землю
Рисунок 5.11 - Модель системы электроснабжения ГПП-1 с включенным в схему ДГР и резистором
Рисунок 5.15 – Показания осциллографа при ОЗЗ с включенным в схему дугогасящим реактором и высокоомным резистором
В шестой главе произведен расчет емкостных токов для подстанций ГПП-1 по данным, полученным на нефтехим Салават».
Таблица 6.1 - Рабочая емкость трехжильных кабелей
Напряжение, кВ | Сечение жилы, мм2 | ||||||
35 | 50 | 70 | 95 | 120 | 150 | 185 | |
6 | 0,31 | 0,36 | 0,4 | 0,42 | 0,46 | 0,51 | 0,53 |
Просуммируем значения емкостных токов по секциям ГПП-1.результаты расчетов приведем в таблице 6.16.
Таблица 6.16 - Суммарный емкостной ток секций ГПП-1
№ секции |
|
Секция I | 9,82 |
Секция II | 6,56 |
Секция III | 6,99 |
Секция IV | 11,33 |
Секция V | 13,175 |
Секция VI | 4,14 |
Секция VII | 4,315 |
Секция VIII | 11,14 |
, АТаблица 6.17 - Суммарный емкостной ток для аварийного режима секций
№ секции |
|
Секция I+III | 16,81 |
Секция II+IV | 17,89 |
Секция V+VII | 17,49 |
Секция VI+VIII | 15,28 |
Таблица 6.18 - Суммарный емкостной ток для аварийного режима секций I и III
№ секции |
|
I+III+ I(ГПП-2)+VII(ГПП-2) | 27,16 |
Выбран вариант режима заземления нейтрали сети влияют следующие ее характеристики:
- величина однофазного тока замыкания на землю IC;
- электрическая прочность изоляции электрооборудования;
- наличие вращающихся электрических машин;
- возможность осуществления отключения присоединения с однофазным замыканием на землю (резервируемость нагрузки присоединений);
- возможность организации селективной защиты от однофазного замыкания на землю;
- электробезопасность;
- наличие явно выведенной нейтрали сети;
- наличие ЭСН, работающей автономно или параллельно с энергосистемой.
Согласно письму РАУ «Башкирэнего» Г от 4/У1-66г фактическая величина токов замыкания на землю на блоках 9ГТ и 10ГТ к которым подключено при помощи шинопровода ЗРУ-6 кВ составила 37,5 А.
В соответствии с этим на на шинах ЗРУ-6 кВ предусматривается установка дугогасящих катушек типа КДР-75/6 на ток замыкания на землю от 20 до 75 А с автоматическим плавным регулированием настройки в нормальном режиме работы (при отсутствии замыкания на землю).
Дугогасящие катушки комплектуются специальными трёхобмоточными трансформаторами со схемой соединения обмоток звезданоль/треугольник/ звезданоль на напряжение 6,8/0,22/0,4 кВ мощностью 560 кВА.
Дугогасящие катушки и комплектующие их трансформаторы изготовлены центральным ремонтно-механическим заводом «Донбассэнерго».
На данный момент дугогасящие катушки выведены из работы, но их технические характеристики сохранены и могут удовлетворять поставленным требованиям.
Согласно выбранных параметров дугогасящего реактора произведен расчет параметров и выбор резистора.
Согласно расчетов, выбираем высокоомный резистор фирмы «ПНП Болид» с техническими характеристиками, представленными в таблице 6.20.
Таблица 6.20 – Технические характеристики резистора
Тип резистора | Uном, кВ | Рном, кВт | Номинал резистора, Ом | Режим нейтрали сети |
РЗ | 6 | 10 | 1700 | Изолир. |
Внешний вид резистора представлен на рисунке 6.2.
Прижим
Рисунок 6.2 - Внешний вид резистора
Основные результаты и выводы
Эксперименты, выполненные в программе Matlab показали что применение дугогасящего реактора дают положительные результаты, а именно уменьшаются токи замыкания на землю с 30 до 1,5 ампер, что удовлетворяет требованиям ПУЭ и ПТЭЭ. Так же снизилась величина перенапряжения и появилась возможность продолжительной работы электрооборудования в режиме однофазного замыкания (около 6 часов), до устранения неисправностей. Основной эффект дает применение дугогасящего реактора, а резистор применяется для дополнительного эффекта, то есть исключения феррорезонансных явлений.
Магистерская диссертация посвящена актуальной теме, с возможностью реального воплощения на производстве. Приведены убедительные доводы для реализации мероприятий по уменьшению токов замыкания на землю. Это в свою очередь приведет к увеличению срока службы технологического и электрооборудования, а так же отразится на качестве выпускаемой продукции.
В ходе работы теоретически обоснованы направления исследования, разработан исследовательский комплекс, методика эксперимента и обработки экспериментальных данных.
Экспериментальное исследование выполнено в приложении Simulink, программного пакета Matlab. Результатами исследования стала разработка системы электроснабжения ГПП-1 нефтехим Салават», проведение опытов однофазного замыкания на землю, а так же разработка мероприятий по уменьшению токов однофазного замыкания на землю путем внедрения в модель блоков, выполняющих функции резистора и дугогасящего реактора. Исследования показали эффективность предложенных мероприятий, что наглядно отражено на графиках экспериментальной части.
В результате расчётов были определены емкости системы электроснабжения, емкостные токи замыкания на землю, а так же основные параметры элементов защиты системы, дугогасящего реактора и высокоомного резистора, способствующих уменьшению токов замыкания на землю.
Результаты расчетов и экспериментальных данных практически совпадают с учетом допустимых погрешностей.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ
1 Новикова, однофазных замыканий на землю в системе электроснабжения нефтехим Салават» и разработка методов их выявления / , , // Интеграция науки в производство: Отраслевая научно-производственная конференция. – Салават: Изд-во СН-Медиа, 2011. –96 с.
2 Вильданов перенапряжений в электрических сетях и защита электрооборудования от их воздействий // II Международная конференция молодых ученых «Актуальные проблемы науки и техники»/ , , . – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010. – 89 с.
3 Новикова надёжности и качества электроснабжения нефтехим Салават» за счёт оптимизации режимов нейтралей электрических сетей 6 кВ // Международная научно-практическая конференция «Молодежь и наука: модернизация и инновационное развитие страны»/ , , . – Пенза: Изд-во ПГУ, 2011. – часть 2, 329 с.
4 Титов процесса утилизации тепла для выработки электроэнергии // Международная научно-практическая конференция «Молодежь и наука: модернизация и инновационное развитие страны»/, , . – Пенза: Изд-во ПГУ, 2011. – часть 3, 329 с.
5 Титов энергосберегающие технологии в нефтехимии: необходимость использования процесса утилизации тепловой энергии // Отраслевая научно-производственная конференция «Интеграция науки и производства»/ , , . – Салават: Изд-во СН-Медиа, 2011. –96 с.
6 Волков системы электроснабжения нефтехим Салават» на предмет наличия высших гармоник в сетях // Отраслевая научно-производственная конференция «Интеграция науки и производства»/ , , . – Салават: Изд-во СН-Медиа, 2011. –96 с.
7 Новикова ОЗЗ в системе электроснабжения нефтехим Салават» и разработка методов их выявления // Интеграция науки в производство - Стендовый доклад научно-практической конференции / . – Салават: Изд-во СН-Медиа, 2011. –96 с.
8 Новикова влияния высших гармоник в сетях 6/0,4 кВ на работу электрооборудования// VII Международная молодежная научная конференция «Тинчуринские чтения»/ , , . – Казань, Изд-во КГУ, 2012. – т. 1, 165 с.
