Опережающий автоматический ввод резерва собственных нужд электрических станций и подстанций

в алгоритм определения расстояния системной погрешности, равной 50 м.

Следующий эксперимент проводился в г. Нефтеюганске на подстанции № 133 на отходящем фидере № 16. В этом эксперименте определялось расстояние между местом заземления фазы «А» и фазы «В», которые искусственно были заземлены в двух разных точках на расстоянии 70 м (т.е. заземление проводилось на соседних опорах). В результате проведенных измерений прибором было определено расстояние между точками заземления, равное 70 м.

Заключение.

Проведенные эксперименты подтвердили правильный выбор методов и алгоритмов, используемых в разработанном приборе. Во всех экспериментах прибор надежно и достаточно точно определил место замыкания фазных проводов на землю.

Библиографический список

1. Шалыт, Г. М. Определение мест повреждения в электрических сетях / Г. М. Шалыт. — М. : Энергоатомиздат, 1982. - 312 с.

2. Гельфанд, Я. С. Релейная защита распределительных сетей / Я. С. Гельфанд. — М. : Энергоатомиздат, 1987. — 368 с.

3. Шабанов, В. А. Определение места повреждения в распределительных сетях при однофазных замыканиях на землю : учеб. пособие / В. А. Шабанов. — Уфа : Изд-во УНГТУ, 2003. — 96 с.

ВЛАДИМИРОВ Леонид Вячеславович, ассистент кафедры электроснабжения промышленных предприятий.

ОЩЕПКОВ Владимир Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры электроснабжения промышленных предприятий.

СУРИКОВ Валерий Иванович, доктор технических наук, заведующий кафедрой физики.

Адрес для переписки: e-mail: energoowa@rambler.ru

Статья поступила в редакцию 17.11.2011 г.

© Л. В. Владимиров, В. А. Ощепков, В. И. Суриков

удк 621.316.9 В. Н. ГОРЮНОВ

К.И. НИКИТИН М. М. САРЫЧЕВ

Омский государственный технический университет

ОПЕРЕЖАЮЩИЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВВОД РЕЗЕРВА СОБСТВЕННЫХ

нужд электрических станций

И ПОДСТАНЦИЙ___________________________________

Предложен способ опережающего АВР собственных нужд электрических станций. Последовательность работы АВР следующая: пусковой орган измеряет сопротивление изоляции питающего кабеля, когда сопротивления изоляции становится ниже уставки, АВР включает выключатель резервного питания, затем АВР отключает выключатель рабочего питания. Целью такого АВР является исключения перерыва питания собственных нужд электрических станций и подстанций.

Ключевые слова: прогнозирующая защита, срок службы изоляции, бестоковая пауза, перерыв питания, автоматическое включение резерва.

Введение. Для повышения надежности собственных нужд электрических станций широко используются [1] устройства автоматического включения резервного питания (АВР). При отключении выключателей рабочего источника 01 и (или) 02 (рис. 1) устройство АВР включает секционный выключатель ОВ (или выключатель, на котором осуществлялось в нормальном режиме деление системы). При исчезновении напряжения со стороны энергосистемы в устройстве АВР имеются специальные пусковые органы минимального напряжения (а также могут работать по другим параметрам — тока, частоты и др.), сраба-

тывающие при снижении напряжения до определенной величины и отключающие выключатели рабочего источника 01 и (или) 02. Одной из особенностей работы устройств АВР является необходимость включения резерва с обязательным условием отключения источника рабочего питания, из-за чего возникает небольшой перерыв питания. Это вызвано опасностью включения резервного источника на неуст-ранившееся короткое замыкание (КЗ) на шинах собственных нужд основного источника [1, 2]. После включения резервного питания происходит самоза-пуск двигательной нагрузки. Причем для синхронных

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (103) 2011 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (103) 2011

К = К • е кТ

1

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

Рис. 2. График функции вероятности распада одной молекулы в единицу времени

Рис. 1. Типовая схема питания собственных нужд электрических станций и подстанций

двигателей приходится осуществлять их новый пуск из-за большой вероятности несинхронного включения с тяжелыми аварийными последствиями [3]. В некоторых случаях для уменьшения бестоковой паузы применяют быстродействующие устройства АВР, которые сложны, но самое главное — требуют использования специальных быстродействующих выключателей.

Техническое предложение. В большинстве случаев исключить бестоковые паузы можно, изменив алгоритм работы существующего АВР, суть которого сводится к следующему — в процессе работы электроустановки пусковой орган АВР измеряет сопротивление изоляции и при снижении его величины до критического включает секционный выключатель ОВ, а затем отключаем выключатели рабочего источника питания 01 и 02 [4, 5].

Теоретические предпосылки. На процесс старения изоляции, в соответствии с [6], влияют несколько основных факторов:

— термический фактор воздействия (Т);

— электрический фактор воздействия (Е);

— фактор воздействия окружающей среды (А);

— механический фактор воздействия (М);

— ожидаемая эксплуатационная характеристика (Р);

— режим — способ работы оборудования (Д);

Можно дополнительно разделить фактор воздействия окружающей среды (А) на такие важные и неучтенные в [6] составляющие, как:

— влажность (назовем этот фактор В);

— фоновая и космическая радиация, рентгеновское и иное излучение (И).

Одним из основных воздействующих факторов является тепловое (термическое) воздействие. Его влияние на изоляцию описывается законом Аррениуса:

Рис. 3. График зависимости срока службы изоляции от воздействия температуры и напряженности электрического поля

Несложно построить график функции в относительных единицах, который будет иметь вид (рис. 2), объясняющий естественный процесс, чем больший период времени служит изоляция, тем больше вероятность его повреждения.

В [7] предложена зависимость, которая позволяет вычислить срок службы тсл конкретного изоляционного изделия в зависимости от температуры Т и напряженности электрического поля Е:

= А • Е

У¥ а

> кТ ,

где К{ — средняя вероятность распада одной молекулы в единицу времени, определяющая скорость химических реакций, К — постоянная, зависящая от структуры веществ, вступающих в реакцию; — энергия активации; к — постоянная Больцмана.

где А — энергия диссоциации связи; п — показатель степени, который зависит от особенности изоляционной конструкции, вида изоляции, рода воздействующего напряжения и от его значения и других факторов.

График этих двух зависимостей представлен на рис. 3. Как видно из формул и соответствующих графиков, можно вычислять срок службы изоляции и прогнозировать моменты пробоя, зная начальные параметры изоляции и интегрируя все перегрузочные режимы, перенапряжения, а также интегрируя частичные разряды, происходящие в изоляции электроустановки. Такое прогнозирование корректируется измерением состояния изоляции.

Реализация алгоритма опережающего АВР возможна при дополнении обычного АВР схемами пускового (ПО) и логического (АО) органами (рис. 4), а также интеграторами токовой перегрузки (ИТП) и частичных разрядов (ИЧР).

ПО измеряет сопротивление изоляции КЛЭП и при достижении критических параметров ЛО подает ко-

Т

п

X

сл

манду на включение резервного питания — секционного выключателя ОБ, затем производится отключение выключателя рабочего питания О1. Таким образом переключение производится без перерыва питания, что важно для некоторых видов потребителей и синхронных двигателей. Для объективной информации в защите возможно использование дополнительных датчиков — температуры, светового излучения (в случае прямого воздействия солнечного света на изоляцию), радиации и пр. Кроме того, для правильной работы в ЛОПЗ записывается продолжительность службы КЛЭП, текущие дата (сезон года) и время. Во время работы в памяти АО учитываются перегрузки, повышения внешней температуры и другие вышеуказанные параметры для вычисления износа изоляции кабеля. Важным параметром для состояния изоляции электроустановки служит ИЧР.

Выводы. 1. Перерывы питания при повреждениях и во время работы устройств АВР приводят к ряду негативных явлений как в питающей системе, так и у потребителей собственных нужд электрических станций и подстанций.

2. Авторами предложены возможный вариант совершенствования средств комплексной автоматики и релейной защиты для исключения бестоко-

вых пауз и повышения устойчивости электроэнергетической системы в целом.

Библиографический список

1. Беркович, М. А. Автоматика энергосистем : учеб. для техникумов / М. А. Беркович, В. А. Гладышев, В. А. Семенов — Изд. 3-е, перераб. и доп. — М. : Энергоатомиздат, 1991. —

240 с.

2. Автоматизация энергетических систем : учеб. пособие для студентов электроэнергетических специальностей вузов / А. Д. Дроздов [и др.]. — М. : Энергия, 1977. — 440 с.

3. Курбангалиев, У. К. Самозапуск двигателей собственных нужд электростанций / У. К. Курбангалиев. — М. : Изд-во НТФ «Энергопрогресс», 2001. — 64 с.

4. Головнев, С. М. Использование опережающей защиты для исключения перерывов питания электрооборудования / С. М. Головнев // Энергоэффективность : матер. Межд. науч.-пр. конф. — Омск : Изд-во ОмГТУ, 2010. — С. 29 — 32.

5. Никитин, К. И. Предотвращение аварий в электроэнергетических системах за счет прогнозирования повреждений электроустановок / К. И. Никитин, М. М. Сарычев // Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем. : материалы III Междунар. науч.-техн. конф. 30 мая — 03 июня 2011. — СПб., 2011. — С. 30 — 31.

6.ГОСТ 27905.1-88 (МЭК 505-75). Системы электрической изоляции электрооборудования. Оценка и классификация : изд. 01.01.1989 ; введ. 01.01.1990. — М. : Изд-во стандартов. 1989. - 36 с.

7. Кучинский, Г. С. Изоляция установок высокого напряжения / Г. С. Кучинский — Л. : Энергия, 1987. 368 с.

ГОРЮНОВ Владимир Николаевич, доктор технических наук, профессор (Россия), профессор кафедры электроснабжения промышленных предприятий. НИКИТИН Константин Иванович, кандидат технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры электроснабжения промышленных предприятий. САРЫЧЕВ Максим Михайлович, аспирант кафедры электроснабжения промышленных предприятий.

Адрес для переписки: e-mail: nki@ngs.ru

Статья поступила в редакцию 17.11.2011 г.

© В. Н. Горюнов, К. И. Никитин, М. М. Сарычев

Книжная полка

621.315.5/Ш95

Шубенкова, Е. Г. Полупроводниковые наноразмерные материалы на основе 1п8Ъ, 7пБе, 7пТе в контроле биотехнологических процессов и объектов окружающей среды : монография / Е. Г. Шубенкова, О. П. Чжу ; ОмГТУ. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2011. - 124 с. - 1БВЫ 978-5-8149-1123-0.

Представленные материалы являются результатами исследований, направленных на оценку возможностей использования синтезированных наноразмерных полупроводниковых материалов на основе ЫБЪ, 2пБе, 2пТе и, в первую очередь, их изученных поверхностных свойств в контроле и экспресс-диагностике объектов окружающей среды, биологических объектов, био- и химико-технологических процессов. Результаты исследований могут быть использованы при проведении спецкурсов, лабораторных и практических занятий для бакалавров, магистрантов химического, нефтехимического, энергетического, биотехнологического и медицинского профилей.

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (103) 2011 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА