автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Снижение импульсных коммутационных перенапряжений в автономных электроэнергетических системах напряжением до 1 кВ

ииаовг142

Государственное образовательное учреждение 1 _

высшего профессионального образования ' 3 МАР 2007

Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)

На правах рукописи

КРИВЕНКО Артем Иванович

СНИЖЕНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В АВТОНОМНЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 кВ

Специальность 05 14 02 — Электростанции и электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск 2007

003062142

Работа выполнена на кафедре «Электроснабжение промышленных предприятий и городов» Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

Научный руководитель

- доктор технических наук, профессор Кужеков Станислав Лукьянович

Официальные оппоненты

— доктор технических наук, профессор Хорольский Владимир Яковлевич

— кандидат технических наук, доцент Арцишевский Ян Леонардович

Ведущая организация филиал ФГУП ПКП «Ирис» (г Новочеркасск)

Защита состоится «30» марта 2007 г В 13— часов в ауд №107 главного корпуса на заседании диссертационного совета Д212 304 01 в ЮжноРоссийском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте) по адресу 346428, г Новочеркасск Ростовской области, ул Просвещения, 132, Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт), тел (863-52)-55-650, факс (863-52)-55-909

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЮжноРоссийского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) С авторефератом можно ознакомиться на официальном сайте Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)

Автореферат разослан «/У » дл^ 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета у л^^

доктор технических наук, профессор Пятибратов Г Я

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Автономные электроэнергетические системы (ЭЭС), например судовые, характеризуются высокой концентрацией в относительно малых объемах значительных электрических мощностей, широким использованием силовых полупроводниковых преобразователей и высокой степенью информатизации с помощью оборудования на базе средств микропроцессорной техники Эти обстоятельства обусловливают обострение проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС) в автономных ЭЭС Одной из важнейших характеристик электромагнитной обстановки являются импульсные коммутационные перенапряжения (ИКП) в электрических цепях, способные нарушить нормальное функционирование электрооборудования автономных ЭЭС Постоянное увеличение количества оборудования на базе полупроводниковой и микропроцессорной техники, критичного к воздействию электромагнитных помех, определяют актуальность вопроса снижения импульсных коммутационных перенапряжения в автономных ЭЭС

Цель и задачи исследований. Целью диссертации является повышение надежности функционирования электрооборудования автономных ЭЭС напряжением до 1 кВ за счет снижения импульсных коммутационных перенапряжений, создаваемых коммутационными аппаратами в силовых цепях электропитания автономных ЭЭС Для достижения указанной цели в работе решаются следующие задачи

1 Исследование параметров ИКП, создаваемых предохранителями с наполнителем

2 Исследование параметров ИКП, создаваемых автоматическими выключателями с дугогасительной решеткой

3 Разработка рекомендаций по расстановке и выбору устройств защиты от ИКП в автономных ЭЭС.

4 Разработка устройств защиты, обеспечивающих снижение ИКП в автономных ЭЭС до допустимого для нормального функционирования электрооборудования уровня

Методы исследований. Для получения исходных данных по определению параметров ИКП проводились экспериментальные исследования Программы и схемы экспериментальных исследований были разработаны с использованием теории подобия физических процессов Для обработки результатов экспериментальных исследований использовался аппарат теории вероятностей и математической статистики с применением системы автоматизации математических вычислений Mathcad При анализе процессов распространения ИКП и режимов работы разрабатываемых устройств защиты применялась система схемотехнического моделирования Micro-Cap

Научная новизна.

1 Установлен закон распределения значений скачка сопротивления дугового промежутка, определяющего амплитуду ИКП, возникающих при образовании электрической дуги после перегорания плавкой вставки предохранителя с наполнителем

2 Определена зависимость между амплитудой ИКП, возникающих при погасании электрической дуги, и характеристическим сопротивлением отключаемой цепи в диапазоне от 100 до 650 Ом для плавкой вставки постоянного сечения предохранителей с наполнителем

3 Установлена удельная электрическая прочность перегоревшего участка плавкой вставки предохранителей с наполнителем, составляющая 49 54 В/мм, определяющая максимально-возможную амплитуду ИКП, возникающих при погасании электрической дуги

4 На основе статистической обработки результатов экспериментальных исследований, установлены предельные параметры ИКП большой энергии, создаваемых предохранителями с наполнителем типа НПН2-63 и автоматических выключателей с дугогасительной решеткой серии А3700

5 Предложен способ защиты от ИКП, обеспечивающий одновременное ограничение амплитуды перенапряжений на уровне, близком к напряжению сети, и скорости нарастания напряжения на защищаемом электроприемнике, базирующийся на использовании импульсных стабилизаторов напряжения с последовательным ключевым элементом

Практическая ценность.

1 Определено значение максимально-возможной амплитуды ИКП, создаваемых предохранителями с наполнителем типа НПН2-63, которое не превышает 3,5 кВ

2 Разработана программа в системе программирования Delphi, позволяющая рассчитывать амплитуду и энергию ИКП, создаваемых предохранителями с наполнителем, используемая для выбора устройств защиты от ИКП в проектных организациях

3 Выявлено, что увеличение емкости отключаемой цепи может приводить к росту амплитуды ИКП, создаваемых автоматическими выключателями с дугогасительной решеткой

4 Установлена возможность создания автоматическими выключателями серии A3 700 импульсных коммутационных перенапряжений с амплитудой до 4 кВ

5 Обоснована опасность применения активно-емкостных фильтров для защиты от ИКП, создаваемых автоматическими выключателями с дугогасительными решетками

6 Определены целесообразные места установки устройств защиты от ИКП в автономных ЭЭС

7 Предложены схемы устройств защиты от ИКП на базе полупроводниковых ограничителей перенапряжений поглощающего типа, которые могут обеспечивать более низкий уровень ограничения перенапряжений по сравнению с известными устройствами

Апробация результатов работы Основные положения диссертации и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на VIII симпозиуме «Электротехника 2010» (Московская область, 2005 год), на XII международной научно-практической конференции «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2006 г), на научно-практической конференции «Проблемы энергосбережения и технической диагностики энергетического оборудования» (Ростов-на-Дону, 2006 г), на XXIV-XXVII сессии Всероссийского семинара «Кибернетика электрических систем» (Новочеркасск, 2002-2005 гг ), на IV международной научно-практической конференции «Моделирование Теория, методы и средства» (Новочеркасск, 2004 г), на II, III и VI международной научно-практической конференции «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими» (Новочеркасск, 2002, 2003 и 2006 гг)

Реализация результатов работы. Программа, позволяющая рассчитывать амплитуду и энергию ИКП, создаваемых предохранителями с наполнителем, внедрена в практику проектирования ООО «Специнжэлектро» (г Москва) для выбора устройств защиты от ИКП Фильтры импульсных коммутационных перенапряжений, разработанные по одному из предложенных способов ограничения ИКП, эксплуатируются в автономной электроэнергетической системе постоянного тока Ма-

териалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий и городов (ЭППиГ)» ЮжноРоссийского государственного технического университета в дисциплине «Электромагнитная совместимость в электроэнергетике»

Публикации Основные материалы по теме диссертационной работы опубликованы в 23 печатных работах, в том числе 4 патентах на полезные модели и изобретения

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений и включает 145 стр основного машинописного текста, 68 рисунков, 12 таблиц, список литературы из 80 наименований и 3 приложения

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность кандидату технических наук, доценту Долгих В В за совместную работу и консультации по вопросам разработки ФИКП

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и основные задачи исследований Показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов Отмечен вклад ученых и специалистов, исследовавших импульсные перенапряжения и вопросы защиты от них Я Л Арцишевского, Р Бакстера, Н Н Белякова, Д Бикфорда, Р К Борисова, О Б Брона, О А Глухова, В Г Гольдштейна, А Ф Гончарова, Г В Буткевича, Л Ф Дмоховской, В В Долгих, А Ф Дьякова, Г А Евдокунина, А Б Ершова, 3 Г Кагапова, К П Ка-домской, О И Кондратова, М В Костенко, Р С Кузнецова, К И Кудякова, И П Ку-жекина, С Л Кужекова, Б К Максимова, В А Пантелеева, Д В Разевига, В Г Слив-кина, В С Соколова, А И Таджибаева, С В Трегубова, И Н Улиссовой, Ф X Хали-лова, В Я Хорольского, А Шваба и др

В первой главе анализируется объект исследования, обосновывается необходимость исследования ИКП, создаваемых автоматическими выключателями и предохранителями с наполнителем, проводится обзор и анализ известных устройств защиты электрооборудования напряжением до 1 кВ от импульсных перенапряжений и поставлены задачи исследований

Объектом исследования являются автономные электроэнергетические системы (ЭЭС) напряжением до 1 кВ с многоступенчатой радиальной структурой Данные автономные ЭЭС отличаются соизмеримостью мощности отдельных потребителей с мощностью источников питания и относительно короткими кабельными линиями Основными аппаратами распределения электроэнергии в силовых цепях электропитания современных автономных ЭЭС являются автоматические выключатели с дугогасительной решеткой (ДГР) и предохранители с наполнителем, устанавливаемые в распределительных щитах, отключение которых может приводить к значительным амплитудам ИКП Анализ технической литературы, проведенный в главе 1, показал, что на сегодняшний день не установлены предельные параметры ИКП (амплитуда, длительность и энергия), создаваемых автоматическими выключателями и предохранителями

Устройства защиты от импульсных перенапряжений можно разделить на устройства поглощающего типа на базе нелинейных элементов, принцип действия которых заключается в сохранении высокого сопротивления до появления импульсных перенапряжений, когда их сопротивление падает практически до нуля, фильтры на базе реактивных элементов, сопротивление которых зависит от частоты воздействующего напряжения

Известные устройства защиты от ИКП поглощающего типа на базе нелинейных элементов (варисторы, разрядники, ограничительные диоды, комбинированные устройства) не позволяют ограничивать перенапряжения на уровне ниже 1,7 1,8 от наибольшего рабочего напряжения сети, что не всегда является достаточным для защиты электроприемников автономных ЭЭС

В зависимости от используемой элементной базы фильтры подразделяют на две группы пассивные и активные Длительности ИКП лежат в микросекундной и миллисекундной областях, и значительная часть энергии ИКП сосредоточена в низкочастотной области спектра Поэтому индуктивности и емкости пассивных фильтров должны иметь большие значения при ограничении ИКП, что приводит к их неприемлемым .массогабаритным для автономных ЭЭС Поэтому на сегодняшний день актуальна задача разработки активных (транзисторных) фильтров, позвотяющих снизить ИКП на входе защищаемого этектрооборудосаиия до уровнл, «низкого к напряжению сети, и имеющих допустимые дтя аыоиомных ЭЭС массогаоаритпые показатели

По старой гкме исследованы параметры ИКП, создаваемых предохраните тя-ми с напотпителем и автоматическими выклгачатепмп с ДГР

В результате проведенных исспедовапии установлено, что импульсы комму-1ационных перенапряжении при перегорании п иькой вставки предохрани!с ы с наполни 1елем имеют вид, приведенный на рис 1 На этих импульсах можно выделить три характерных участка I - участок напряжения с максимумом и,, возникающий после образования электрической душ, II - участок практически посюяпного напряжения дуги («//), III - участок напряжения с максимумом иш, возникающий после погасания дуги На участке 01 происходит перегорание плавкой вставки Напряжение на участке IV равно напряжению сети щ

к • |С 14 [- ♦ - —„.

---- 1

\ \ / у *

м г

25 01 1 11 ш IV ... . , , II III

а) б)

Рис 1 Импульс напряжения между выводами предохранителя при отключении а) активно-индуктивной нагрузки, б) активно-индуктивно-емкостной нагрузки

Перенапряжения, возникающие после образовании электрической дуги, являются следствием практически скачкообразного увеличения сопротивления дугового промежутка Скачок сопротивления происходит в течение нескольких десятых долей миллисекунды с момента образования дуги на всей длине выплавившегося участка значения сопротивления и практически не зависит от значения тока перегорания плавкой вставки, параметров отключаемой цепи и напряжения, а определяется поперечным сечением и материалом плавкой вставки Амплитуду импульса перенапряжения, возникшего после образования дуги, можно найти по формуле

«1='пЪ, (1)

где - скачок сопротивления дугового промежутка, Ом,

in - ток в момент перегорания плавкой вставки, А Условием перегорания плавкой вставки предохранителя является равенство в момент перегорания tn теплового импульса тока джоулеву интегралу плавкой вставки В, который является справочной величиной для предохранителей различного типа и зависит от номинального тока плавкой вставки Зная время tn (время от начала короткого замыкания до возникновения дуги на плавкой вставке), можно найти значение тока перегорания плавкой вставки

к

11 11 "/'" /"i\ '„ =---е ' , (2)

RR

где и - напряжение сети до короткого замыкания, R - активное сопротивление цепи при коротком замыкании, L - индуктивность цепи при коротком замыкании

В соответствии с описанным выше условием перегорания плавкой вставки, можно записать выражение

R 2 R

о "о R к к

u2L t R — '„

R L

С использованием способа интегральных аналогов из уравнений (2) и (3) получена совокупность критериев подобия для моделирования процессов возникновения ИКП, создаваемых предохранителем с наполнителем после образования дуги

лх = = idem, л2 = = idem , пъ = ^ ^ = idem (4)

и L и L

Полученные критерии подобия были использованы при разработке программ и схем экспериментальных исследований для определения параметров ИКП, возникающих при образовании дуги в предохранителях с наполнителем Указанные исследования были проведены в лабораториях электромагнитной совместимости кафедры ЭППиГ ЮРГТУ (НПИ) и низковольтных аппаратов ВНИИР (г Чебоксары)

Значение скачка сопротивления дугового промежутка Rd для определенной плавкой вставки имеет статистический разброс Был определен закон распределения случайной величины Rd Процесс перегорания плавкой вставки всех предохранителей с наполнителем протекает физически одинаково Поэтому, с целью сокращения количества опытов по причине их сложности и высокой стоимости, было введено допущение, что изменение скачка сопротивления дугового промежутка Rd в предохранителях с наполнителем вне зависимости от значения номинального тока плавкой вставки 1„вст подчиняется одинаковому закону распределения Наибольшее количество опытов (104) было проведено для предохранителей с наполнителем типа НПН2-63 с номинальным током плавкой вставки 6 А (таблица 1)

При определении вероятностного закона распределения величины Rd были рассмотрены распределение Вейбулла, нормальное и логарифмически нормальное распределения В таблице 2 приведены функции плотности указанных распределений и критерии согласия критерий х1 и Я-критерий

Таблица 1 - Статистический ряд для предохранителя НПН2-63 с /„ ест =6 А

Интервал 1 1 2 3 4 5 I 6 7

7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14

т, 2 15 26 30 21 6 4

р' = т, /104 0,019 0,144 0,25 0,289 0,202 0,06 0,038

Основные числовые характеристики л-7 =10.50м,о[й<|] = ^(г1-м [«,,])>, = 1,8 Ом2, О- [/(,,] = [«;] = ' 34 °м

Таблица 2 Проверка согласованности теоретических законов распределения с опытными данными

Вид распределения Функция плотности распределения У (), Критерий Пирсона Критерий Колмогорова

р(Х2,г = 4) Я р(Л)

Нормальное («¿-10 5)' 2,342 5 564 0 5 0 571 0 78

Логарифмически нормальное ОЧЛ^Ы)' /2(«„) = 1о8<е> е" "О"' 0,054 9,071 0,18 0,282 0 33

Вейбулла /ЗВД = 0,47 С*""2'839)3/ 85« ' 8,504 23,912 0,001 0,495 0 007

Таблица 3 Доверительные интервалы параметров закона распределения скачка сопротивления

Число опытов п, шт Оценки параметров распределения Доверительный интервал математического ожидания т, Ом Доверительный интервал среднеквадратичного отклонения сг, Ом

т, Ом О, Ом2

Предохранитель НПН2-63 с номинальным током плавкой вставки 10 А

14 2,315 2,02 1р=(1,49, 3,13) 1р =(0,28, 0,64)

Предохранитель НПН2-63 с номинальным током плавкой вставки 16 А

12 1,864 1,385 Iр =(1,04, 2,64) 1р =(0,25,0,65)

Предохранитель НПН2-63 с номинальным током плавкой вставки 20 А

10 | 1,624 0,514 /^=(1,11,2,13) Iр =(0,16, 0,43)

Предохранитель НПН2-63 с номинальным током плавкой вставки 40 А

9 1,32 0,43 =(0,82, 1,82) I р =(0,15,0,45)

Предохранитель НПН2-63 с номинальным током плавкой вставки 63 А

7 0,7 0,025 /¿,=(0,65, 0,85) 1р =(0,04,0,14)

Предохранитель ПН2-100 с номинальным током плавкой вставки 100 А

12 0,64 0,03 1р =(0,53,0,75) 1р =(0,04, 0,09)

В таблице 3 приведены доверительные интервалы Iр параметров нормального закона распределения скачка сопротивления дугового промежутка Л, плавких вставок предохранителей типа НПН2 и ПН2 с различными номинальными токами, определенные с доверительной вероятностью Р =95 %

Таким образом, проведенные экспериментальные исследования позволили установить диапазон возможных значений скачка сопротивления дугового промежутка Яд после перегорания плавкой вставки предохранителя, который определяет амплитуду первого пика ИКП Реальные значения перенапряжений могут быть несколько меньше значений, определяемых по формуле (1) При возрастании тока, протекающего через предохранитель, плавкая вставка разогревается и расплавляется

до образования мостика из расплавленного металла Дальнейшее повышение температуры приводит к разрыву жидкого металлического мостика, вызванным испарением металла Дуга при коротком замыкании возникает вследствие термоэлектронной эмиссии, когда ионизация испарившегося участка плавкой вставки происходит из-за испускания электронов с накаленной поверхности Причем интенсивность испускания электронов будет тем выше, чем выше плотность тока При плотности тока j > Ю10 А/м2, протекающего по плавкой вставке, пробой перегоревшего участка плавкой вставки происходит раньше, чем импульс коммутационного перенапряжения достигнет значения, определяемого формулой (1) Такие плотности тока возможны только, если цепь, в которой произошло короткое замыкание, обладает малой индуктивностью, так как значение тока короткого замыкания будет тем больше, чем будет меньше величина индуктивности цепи L, что видно из формулы (2 ) На основе анализа данных, полученных путем экспериментальных исследований при участии автора, установлено, что максимальное значения амплитуды коммутационных перенапряжений, возникающих в предохранителях с наполнителем после образования дуги, не превышает 1800 В

Анализ полученных значений Rd показывает, что опасные значения перенапряжений возникают при токах /„, не менее чем в 5 7 раз превышающих номинальные токи плавких вставок предохранителей Это возможно, если срабатывание предохранителя вызвано коротким замыканием за предохранителем Так как в месте короткого замыкания напряжение падает практически до нуля, то воздействию I участка ИКП, создаваемых предохранителями с наполнителем, не подвергается отключаемая часть сети Если представить коммутационные перенапряжения, возникающие после образования дуги в предохранителях с наполнителем, в виде отдельного импульса с предельными параметрами, то он будет иметь следующие характеристики длительность фронта гф=100 400 мкс, длительность полуспада ти <2500 мкс, причем, чем меньше гф,тем больше ти, амплитуда импульса £/й=1800В

Перенапряжения после погасания дуги (III участок ИКП на рис 1) возникнут в отключаемой части сети, если срабатывание предохранителя вызвано перегрузкой или коротким замыканием внутри отключаемого электроприемника (например, электродвигателя), т е при относительно небольшой кратности тока перегорания плавкой вставки in к номинальному току плавкой вставки В этом случае, отключаемая часть сети может обладать достаточной индуктивностью для создания значительных перенапряжений После скачка перенапряжения, вызванного погасанием дуги, в отключаемой цепи имеют место затухающие колебания (рис 16), частота которых определяется по формуле f = Y = ГД6 ^ ~~ индуктивность отключаемой цепи, С - емкость отключаемой цепи

В результате экспериментальных исследований процессов погасания дуги в предохранителях с наполнителем было установлено следующее

1 Максимально возможная амплитуда ИКП при перегорании предохранителей с наполнителем ограничивается электрической прочностью Епр перегоревшего

участка плавкой вставки Установлено, что удельная электрическая прочность перегоревшего участка плавкой вставки предохранителей с наполнителем, определяющая условия возникновения повторных зажиганий дуги в патроне предохранителя, равна £ ^=(49-54) В/мм В частности, при перегорании всей плавкой вставки

длиной 65 мм одного из наиболее распространенных типов предохранителей НПН2-60, значение Епр лежит в диапазоне от 3,2 до 3,5 кВ

2 Амплитуда перенапряжений, создаваемых предохранителями с наполнителем у которых плавкая вставка имеет постоянное сечение, определяется характери-

[Т

стическим сопротивлением отключаемой цепи гх = .1—

На рис 2 приведена экспериментальная зависимость амплитуды перенапряжения £/тах, создаваемых предохранителем НПН2-60 с номинальным током плавкой вставки 10 А, от характеристического сопротивления отключаемой цепи гх в диапазоне от 100 до 650 Ом, ограниченная электрической прочностью Епр = 3,5 кВ при гх >650 Ом При значениях гх менее 100 Ом зависимость £/тах= /(гх) не прослеживалась, но при этом амплитуда перенапряжений [/тах не превышала 1 кВ и,кВ

Рис 2 Экспериментальная зависимость i/max= f (zx) для предохранителей НПН2-60 наток 10 А Для подбора эмпирической формулы со средней квадратической ошибкой на единицу веса сг0 < 0,1, описывающей зависимость, приведенную на рис 2, использовался метод наименьших квадратов

и = 10,425 zx - 7,923 z2x (5)

3 В предохранителях с наполнителем на более высокие значения токов плавкой вставки (начиная с 16 А) амплитуда перенапряжений при гашении дуги будет меньше и не превышает 1,5 кВ Это объясняется тем, что плавкие вставки в этих предохранителях выполнены с переменным сечением, поэтому при срабатывании они перегорают не по всей длине, а, как правило, в местах с наименьшим сечением, что приведет к значительному снижению электрической прочности Е перегоревшего участка плавкой вставки

Таким образом максимально возможная амплитуда перенапряжений иш в предохранителях с наполнителем (3,5 кВ) возникает при перегорании предохранителей с номинальным током плавкой вставки до 10 А, т к у этих предохранителей плавкая вставка имеет постоянное сечение и может перегореть по всей длине Амплитуда III участка ИКП в питающей сети будет иметь небольшие значения, т к zx питающей сети относительно предохранителя будет малым Это объясняется тем, что предохранители в автономных ЭЭС не используются в качестве головных аппаратов РЩ и устанавливаются только во вторичных РЩ Участок III ИКП, создаваемых предохранителями с наполнителем, при коммутации активно-индуктивной нагрузки имеет длительность переднего фронта 1000 .2500 мкс и длительность полу-

спада — 100 500 мкс При отключении активно-индуктивно-емкостной нагрузки длительности III участка ИКП определяется частотой собственных колебаний

Для определения характера зависимостей амплитуды ИКП, создаваемых автоматическими выключателями с дугогасительной решеткой, от различных характеристик отключаемой цепи, в качестве объекта исследований был выбран автоматический выключатель А3716 с номинальным током 160 А Объясняется это тем, что автоматические выключатели серии А3700 на сегодняшний день являются одними из наиболее распространенными аппаратами распределения электроэнергии во всех видах низковольтных электрических сетей в диапазоне номинальных токов 160 630 А Кроме того, автоматические выключатели этой серии могут быть использованы как в сетях переменного тока, так и в сетях постоянного тока (номинальное переменное напряжение 660 В и постоянное 440 В)

Характерная осциллограмма изменения напряжения между контактами автоматического выключателя с дугогасительной решеткой при размыкании тока приведенная на рис 3, содержит три участка I - участок расхождения контактов и вхождения дуги в дугогасительной решетке (напряжение изменяется от нуля до напряжения, при котором дуга войдет в дугогасительную решетку), II — участок горения дуги в дугогасительной решетке, III - участок погасания дуги, на котором возникают перенапряжения

С=30 мкФ

С=0 5 мкФ

600 800 1откл А

Рис 4 Зависимость тока среза от тока отключения при различных значениях емкости цепи Проведенные экспериментальные исследования позволили установить зависимости тока среза и амплитуды перенапряжений от следующих характеристик отключаемой цепи - ток отключения 1отк,, индуктивность Ь и емкость С, и сделать следующие выводы

1 Увеличение емкости отключаемой цепи до 300-350 мкФ приводит к увеличению значения тока среза (рис 4)

2 При отключении автоматических выключателей с дугогасительной решеткой серии А3716 увеличение емкости отключаемой цепи до 250 мкФ сопровождается ростом амплитуды ИКП (рис 5) Дальнейшее увеличение емкости приводит к уменьшению амплитуды ИКП

С, мкФ

а)

б)

в)

Рис 5 Зависимость амплитуды ИКП от емкости отключаемой цепи при токе отключения

а -250 А, 6-630 А, в - 1240 А Процессы гашения дуги для всех типов автоматических выключателей с дугогасительной решеткой протекают приблизительно одинаково Кроме того, были исследованы автоматические выключатели типа АЕ и ВА Результаты исследований

позволяют сделать вывод, что зависимости амплитуды ИКП £/тах и тока среза от параметров отключаемой цепи имеют такой же качественный характер, как и приведенные на рис 4 и 5

Как видно из проведенных исследований, для автоматических выключателей существуют такие диапазоны, в которых увеличение емкости отключаемой цепи приводит не к снижению, а, наоборот, к резкому росту амплитуды ИКП Одним из наиболее известных способов защиты от коммутационных перенапряжений является установка активно-емкостных фильтров параллельно защищаемому оборудованию Применение таких фильтров для защиты от ИКП, создаваемых автоматическими выключателями, может привести к обратному эффекту, если суммарное значение емкостей фильтра и защищаемого оборудования попадут в описанный выше диапазон, при котором наблюдается рост амплитуды ИКП Таким образом, выявлена необходимость исследования всех типов автоматических выключателей с дугогаси-тельной решеткой с целью определения опасных, с точки зрения амплитуды ИКП, диапазонов емкостей отключаемой цепи

Результаты проведенных исследований показывают, что автоматические выключатели с дугогасительной решеткой могут создавать перенапряжения с амплитудой до 4000 В, что более чем в 10 раз превышает максимально допустимое рабочее напряжение сети, и энергией до 2 кДж Необходимо отметить, что при многократных отключениях активно-индуктивной нагрузки амплитуда ИКП ни разу не превысила значение 1 кВ Длительность ИКП, создаваемых автоматическим выключателям, можно при отключении ЬЯС-цепи определить по периоду затухающих колебаний, возникающих после погасания дуги Длительности полуспада ИКП, создаваемых автоматическими выключателями, при отключении ¿/^-нагрузки не превышают 2 мс

В третьей главе приводятся рекомендации по расстановке и выбору устройств защиты от ИКП в рассматриваемых автономных ЭЭС, а также перспективные схемы устройств защиты от ИКП на базе полупроводниковых ограничителей поглощающего типа

Анализ характеристик ИКП, создаваемых автоматическими выключателями и предохранителями, проведенный в главе 2, показывает, что амплитуды, энергии и длительности ИКП могут в несколько раз превышать параметры испытательных импульсов, установленных требованиями по стойкости электрооборудования автономных ЭЭС к воздействию импульсных перенапряжений Например, в требованиях для судовых ЭЭС предельные значения параметров ИКП, прикладываемые сверх текущего (мгновенного) значения напряжения сети питания, составляют

- для переменного тока амплитуда 1!И =800 В, длительность фронта тф =3 мкс, длительность на уровне 0,5 ии тИ = 100 мкс, максимальная энергия импульса IV =22 Дж,

- для постоянного тока С/я=1000 В, гф=10 мкс, ги=2000 мкс, 1^=600 Дж Поэтому для гарантированной защищенности электроприемников от ИКП в

автономных ЭЭС необходима установка устройств защиты (УЗ), обеспечивающих ограничения ИКП на уровне, не превышающем уровень стойкости ЭП к импульсным перенапряжениям Если срабатывание коммутационного аппарата вызвано коротким замыканием (КЗ), то ИКП возникнет со стороны питающей сети При отключениях коммутационных аппаратов, не вызванных коротким замыканием, ИКП со стороны отключаемой части сети, как правило, будут выше, чем со стороны пи-

тающей сети Это объясняется тем, что индуктивность отключаемой части сети обычно выше индуктивности питающей сети Поэтому УЗ в большинстве случаев должны располагаться с обеих сторон каждого коммутационного аппарата

-ч

о

_

о

О

о V

О

^

о

О

ч_

о

ГРЩ йо

ВРЩ

-4-г(эп)

"4!Р

¿1

О О -ч

а

ВРЩ

РУ

Рис 6 Схема расстановки устройств защиты (УЗ) от ИКП ИП - источники питания автономных ЭЭС, ГРЩ — главный распределительный щит, ВРЩ — вторичные распределительные щиты, У31, УЗП, УЗШ - устройства защиты от ИКП, устанавливаемые соответственно на ГРЩ, ВРЩ и у электроприемников, ЭП - электроприемники, <3 - автоматический выключатель, РУ - предохранитель, РУЯ - пиристор, V- ограничитель перенапряжений, шунтирующий пиристор

На рис 6 показаны целесообразные места установки УЗ в автономных ЭЭС на примере двухступенчатой радиальной схемы электроснабжения Для защиты автономных ЭЭС требуется установка устройств защиты У31 на главном распределительном щите (ГРЩ), устройств защиты УЗП на вторичных распределительных щитах (ВРЩ), устройств защиты УЗШ непосредственно у потребителей электроэнергии Требования к характеристикам У31 определяются исходя из максимально-возможных параметров ИКП, создаваемых в питающей сети при коммутации присоединений к ГРЩ и в отключаемой части сети при срабатывании головного автоматического выключателя ГРЩ Характеристики защитных устройств (УЗП) на ВРЩ выбираются по максимально-возможным параметрам ИКП, создаваемых в питающей сети при коммутации токов КЗ потребителей, присоединенных к конкретному ВРЩ, и в отключаемой части сети при срабатывании головного автоматического выключателя ВРЩ Характеристики УЗШ должны быть рассчитаны на максимально-возможные параметры ИКП, создаваемых индивидуальным коммутационным аппаратом защищаемого электроприемника Устройства защиты УЗШ устанавливаются в том случае, если максимально-возможная амплитуда ИКП, создаваемого собственным коммутационным аппаратом ЭП, превышает уровень устойчивости этого ЭП к ИКП В некоторых видах автономных ЭЭС для ограничения токов короткого замыкания используются взрывные предохранители (пиристоры), осуществляющие быстрое отключение цепей путем подрыва пиропатрона Для избежания больших срезов тока и, как следствие, значительных перенапряжений, необходима установка ограничителя перенапряжений V с высокой энергоемкостью, шунтирующего пиристор

Предложенная расстановка устройств защиты от ИКП обеспечит ограничение ИКП в месте их возникновения Устройства защиты (У31-У31П) от ИКП могут быть выполнены на базе варисторов, которые имеют малые размеры, достаточно высокую энергоемкость и низкую стоимость и обеспечивает защиту от перенапряжений на уровне 1,8-2 кратного значения от максимального рабочего напряжения сети, что достаточно для подав пяющего большинства этсктроприемников Особо чувстви-тепыюе оборудование, для которого недостаточно ограничения перенапряжении на уровне 1,8-2 от максимального рабочего напряжения сети, должно оборудоваться активными фильтрами импульсных коммутационных перенапряжений (ФИКП), обеспечивающими ограничение ИКП на уровне близком к напряжению сети Указанные ФИКП могут бьпь выношены как в виде отдетьных уаройств, так и встроенными в защищаемое оборудование

Для оценки необходимости установки УЗП и УЗШ необходимо дтя каждого ВРЩ определить амшьпуды ИКП, создаваемой конкретным коммутационным аппаратом На основе результатов проведенных экспериментальных исследовании разработана программа в среде программирования DELPHI, определяющая амплитуду и энергию первого и второго пика ИКП, создаваемых предохраннтетямп с па-потпптелем типа ИПП2-63 и ПП2-100 Посредством этой про1раммы может определяться пеобходимос1ь ус1аповкп устройств УЗП и УЗШ п осущсивъньсл выбор рабочих характеристик данных УЗ

Для более эффективного ограничения ИКП по сравнению с известными устройствами на базе полупроводниковых ограпичптстен поглощающего типа прелагаются два устройства принцип действия которых основан на включении варистора 2 только во время действия ИКП (рис 7) В установившемся режиме работы (при отсутствии импульсов перенапряжения, постоянных значениях напряжения питания Uпит и тока нагрузки 4), через варистор 2 не протекает ток Соответствующим выбором длительно допустимого напряжения второго варистора 2 можно обеспечить напряжение ограничения импульсов коммутационных перенапряжений на уровне близком к напряжению питания

+о-

ипит

U пит

С У |-i

4[]ZH

а) 6)

Рис 7 - Принципиальные схемы устройств защиты от ИКП Устройство, показанное на рис 7а, предназначено для защиты электроприемников постоянного тока При отключении постоянного тока коммутационными аппаратами импульс перенапряжения в соответствии с законом электромагнитной индукции со стороны отключаемой нагрузки будет иметь отрицательную полярность При импульсе отрицательной полярности диод 3 откроется, и поэтому напряжение импульса будет ограничиваться варистором 2 Таким образом, варистор 2 будет обеспечивать защиту от ИКП, вызванных отключением индивидуального коммутационного аппарата защищаемой нагрузки 4 При поступлении на вход устройства импульсов коммутационных или атмосферных перенапряжений, имеющих положительную полярность, они будут ограничиваться варистором 1

Устройство защиты, структурная схема которого приведена на рис 76, содержит бесконтактный ключ 1(К), включенный последовательно с варистором 2 (V) и систему управления по напряжению бесконтактным ключом 3 (СУ) В установившемся режиме работы бесконтактный ключ 1 разомкнут и варистор 2 не подключен под напряжение сети При поступлении на вход устройства импульса перенапряжения система управления по напряжению бесконтактным ключом 3 подает сигнал на замыкание бесконтактного ключа 1, что обеспечит ограничение импульса варистором 2 В качестве бесконтактного ключа 1 в данных устройствах защиты от импульсных коммутационных перенапряжений, предлагается использовать современные ЮВТ-транзисторы, позволяющие коммутировать напряжение до 4500 В, токи до 1800 А и имеющие прямое падение напряжение 1 1,5 В и время коммутации не более 200 не Система управления 3 по алгоритму работы представляет собой полупроводниковое реле максимального напряжения

В четвертой главе предложен способ защиты от ИКП, обеспечивающие одновременное ограничение амплитуды перенапряжений на уровне близком к напряжению сети и скорости нарастания напряжения на защищаемом электроприемнике во время действия ИКП В основу разработанного способа положены импульсные стабилизаторы с последовательным ключевым элементом (транзистором) и Г-образным ЬС-фильтром

Активные (транзисторные) фильтры, описанные в технической литературе, при воздействии импульсов перенапряжений большой длительности (до 10 мс) имеют допустимые для автономных ЭЭС массогабаритные показатели только при защите электроприемников небольшой мощности (до нескольких сотен Вт) Поэтому, принцип действия многих ФИКП, используемых в настоящее время в автономных ЭЭС, основан на отключении защищаемого электрооборудования на время действия ИКП Однако прекращение электропитания защищаемого электроприемника на такое время чаще всего недопустимо

На рис 8 приведена принципиальная схе-' С/ * ма фильтров импульсных коммутационных пе-' ренапряжений (ФИКП), базирующихся на ис-и" пользовании импульсных стабилизаторов с по------ следовательным ключевым элементом (транзистором) и Г-образным ЬС-фильтром Предложенные ФИКП позволили значительно уменьшить массу и габариты ФИКП, по сравнению с известными активными и пассивными фильтрами, и сохранить питание защищаемых потребителей электроэнергии при ИКП

Данные ФИКП предназначены для защиты электрооборудования постоянного тока автономных ЭЭС, требующего снижения коммутационных перенапряжений до более низкого уровня, чем могут обеспечить устройства защиты от импульсных перенапряжений на базе полупроводниковых ограничителей перенапряжений поглощающего типа (например, варисторов) Кроме того, в рассматриваемых автономных ЭЭС широко распространено электрооборудование, которое в момент включения можно рассматривать как емкостную нагрузку (вторичные источники электропитания, статические преобразователи, автономные инверторы и т п ) Быстрое изменение напряжения во время действия ИКП может вызвать недопустимые для изоляции емкостной нагрузки сверхтоки Поэтому для особо ответственных электроприемников, представляющих собой по отношению к питающей сети емкостную нагрузку, необходимым требованием к устройствам защиты от ИКП, помимо уровня ограни-

чения напряжения С/ , является невысокая скорость нарастания напряжения Унн

во время действия перенапряжений Данные ФИКП также обеспечивают защиту от наносекундных импульсов с длительностью фронта до 25 не, которую невозможно обеспечить устройствами защиты на базе варисторов

Принцип работы ФИКП, приведенного на рис 8, основан на ограничении ИКП за счет периодической коммутации цепи бесконтактным силовым ключом К, роль которого обычно играют мощные ЮВТ-транзисторы, и сглаживании напряжения индуктивно-емкостным фильтром Диод VI} 1 предназначен для защиты от внешних коротких замыканий, посредством отключения ФИКП от сети до восстановления напряжения сети Разрядный диод VD2 обеспечивает непрерывность тока дросселя Ь и предотвращает появление недопустимых перенапряжений на силовом ключе К при его размыкании Схема управления СУ, контролируя ток в дросселе Ь и (или) выходное напряжение (7ВЫХ, регулирует длительности замкнутого и разомкнутого состояний ключа К таким образом, чтобы обеспечить необходимые для защищаемого электроприемника значения напряжения ограничения иогр и скорости на-

растания напряжения

нн

В/мс

-ж-:;:

-V,m

Рис 9

4SK I Ei'U !

В разработанном способе ограничения ИКП ключ размыкается при достижении заданного значению тока в ветви дросселя Ь во время действия импульса Включение ключа происходит при снижении средней скорости нарастания напряжения на выходе фильтра до заданного значения Унн ФИКП с такой системой управления при возникновении импульсов перенапряжения может работать в режиме прерывистых токов в ветви дросселя На рис 9 приведена диаграмма изменения тока в цепи дросселя и напряжения на выходе ФИКП при заданном алгоритме управления силовым ключом

Разработаны два варианта ФИКП (рис 10), реализующие предложенный способ ограничения ИКП Схема управления ФИКП, приведенного на рис 10а, состоит из интегрирующей ШС1 и дифференцирующей Я2С2 цепей В качестве порогового элемента для подачи сигнала на силовой ключ используется триггер Шмитта ТШ Схема управления ФИКП, приведенного на рис 106, состоит из задающего устройства ЗУ, датчиков тока ДТ и напряжения ДН, устройства сравнении УС и ограничительного диода Уй2 Задающее устройство представляет собой формирователь линейно нарастающего напряжения с большим выходным сопротивлением, выполненное, например, на основе ЛС-цепи

-и-1

а)

б)

Рис 10

ФИКП, показанный на рис 10а, внедрен и эксплуатируется в автономной ЭЭС постоянного тока Для этого ФИКП разработана модель в системе схемотехнического моделирования Micro-Cap На рис 11 показаны результаты моделирования работы ФИКП в системе Micro-Cap (рис 11а) и реальная осциллограмма (рис 116), по-

лученная при испытании данного ФИКП, при воздействии импульса перенапряжения длительностью 10 мс на цепи напряжения питания ипит = 220 В Элементы фильтра (рис 11а) имели следующие значения Ь1=200 мГн, 111=40 кОм, С1= 3 мкФ, С2=300 мкФ, С3=4,7 пФ, 112=470 кОм, 11н=30 Ом Отключение ключа происходило при значении напряжения на Я2 10 В, а включение при 6 В Как видно из рисунков 11а и 116, разработанная модель данного варианта ФИКП позволяет проводить анализ процессов в указанных устройствах

"' ' Ток .Г... • V*' МЫ Г<Ц1Ш 1К1

SS

ta тап/ ' м' yiit cm /ТЧ

а) б)

Рис 11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем

1 Установлен закон распределения значений скачка сопротивления дугового промежутка, определяющего амплитуду ИКП, возникающих при образовании электрической дуги после перегорания плавкой вставки предохранителя с наполнителем

2 Определена зависимость между амплитудой ИКП, возникающих при погасании электрической дуги, и характеристическим сопротивлением отключаемой цепи в диапазоне от 100 до 650 Ом для плавкой вставки постоянного сечения предохранителей с наполнителем

3 Установлена удельная электрическая прочность перегоревшего участка плавкой вставки предохранителей с наполнителем, составляющая 49 54 В/мм, определяющая максимально-возможную амплитуду ИКП, возникающих при погасании электрической дуги

4 Разработана программа в системе программирования Delphi, позволяющая рассчитывать амплитуду и энергию ИКП, создаваемых предохранителями с наполнителем, используемая для выбора устройств защиты от ИКП

5 Выявлено, что увеличение емкости отключаемой цепи может приводить к росту амплитуды ИКП, создаваемых автоматическими выключателями с дугогаси-тельной решеткой

6 Определены целесообразные места установки устройств защиты от ИКП в автономных ЭЭС

7 Предложены схемы устройств защиты от ИКП на базе полупроводниковых ограничителей перенапряжений поглощающего типа, которые могут обеспечивать более низкий уровень ограничения перенапряжений по сравнению с известными устройствами

8 Предложен способ защиты от ИКП, обеспечивающий одновременное ограничение амплитуды перенапряжений на уровне, близком к напряжению сети, и скорости нарастания напряжения на защищаемом электроприемнике

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Кужеков С Л, Кривенко А И Снижение импульсных коммутационных перенапряжений в автономных электроэнергетических системах // Современные энергетические системы и комплексы и управ-

ление ими Материалы II Междунар науч -практ конф, г Новочеркасск, 7 марта - 26 апреля 2002 г В 3 ч /Юж-Рос гос техн ун-т(НПИ) - Новочеркасск ООО НПО «Темп», 2002 -4 3 -С 4-5

2 Кужеков С Л , Кривенко А И Анализ алгоритмов управления фильтрами импульсных коммутационных перенапряжений // Кибернетика электрич систем Материалы XXIV сессии семинара «Диагностика электрооборудования», Новочеркасск Ред журн «Изв вузов Электромеханика», 2003 132 с С 94-95

3 Кужеков С JI, Кривенко А И, Влащицкий А В Вариант системы управления фильтрами импульсных коммутационных перенапряжений // Современные энергетические системы и комплексы и управление ими Материалы III Междунар науч -практ конф , г Новочеркасск, 30 мая - 10 июня 2003 г ВЗч / Юж-Рос гос техн ун-т(НПИ) -Новочеркасск ЮРГТУ.2003 - 4 2 -С 78-82

4 Кривенко А И Методика расчета коммутационных перенапряжений при отключении индуктивных нагрузок вакуумными выключателями // Изв вузов Сев -Кавк регион Техн науки 2003 №4 с 35-38

5 Кужеков С JI, Влащицкий А В , Кривенко А И Моделирование импульсных коммутационных перенапряжений, создаваемых предохранителями //Моделирование Теория, методы и средства Материалы IV Междунар науч -практ конф, г Новочеркасск, 9 апр 2004 г В 4 ч / Юж -Рос гос техн ун-т (НПИ) -Новочеркасск ЮРГТУ,2004 -Ч 4 - С 23-25

6 Кужеков С JI, Кривенко А И, Влащицкий А В Выбор параметров резистивно-емкостных ограничителей перенапряжений // Кибернетика электрических систем Материалы XXV сессии семинара «Электроснабжение промышленных предприятий», Новочеркасск, 15-16 окт 2003 г /Юж-Рос гос техн ун-т Новочеркасск Ред журн «Изв вузов Электромеханика», 2004, 116 с, С 17-19

7 Кужеков С JI, Кривенко А И , Влащицкий ABO замене длинной цепной схемой при использовании программы схемотехнического моделирования MICRO-CAP // Кибернетика электрических систем Материалы XXV сессии семинара «Электроснабжение промышленных предприятий», Новочеркасск, 15-16 окт 2003 г / Юж-Рос гос техн ун-т Новочеркасск Ред журн «Изв вузов Электромеханика», 2004, 116 с, С 20-21

8 Каждая А Э , Кривенко А И Выбор ограничителей перенапряжений для защиты от коммутационных перенапряжений, возникающих при отключении индуктивных нагрузок // Изв вузов Сев -Кавк регион Техн науки 2004 №3 с 63-67

9 Кужеков С Л , Влащицкий А В , Кривенко А И , Васильев В К , Буханец Д И Устройство защиты от импульсных перенапряжений // Патент на полезную модель № 43109 от 02 08 2004

10 Кужеков С Л , Кривенко А И , Влащицкий А В , Буханец Д И , Васильев В К , Устройство защиты от импульсных перенапряжений // Патент на полезную модель № 42921 от 02 08 2004

11 Кужеков С Л , Кривенко А И , Влащицкий А В , Васильев В К , Буханец Д И Устройство защиты от импульсных коммутационных перенапряжений // Патент на полезную модель № 43108 от 02 08 2004

12 Каждан А Э , Кривенко А И Оценка границы между цепями с распределенными и сосредоточенными параметрами при импульсных перенапряжениях // Кибернетика электрич систем Материалы XXVI сессии Всероссийского семинара «Диагностика электрооборудования» В 2 ч Новочеркасск, 21-24 сентября 2004 г / Юж Рос Гос Техн ун-т Новочеркасск Ред журн «Изв вузов Электромеханика», 2004 41 с С 202-203 [Приложение к журналу]

13 Кужеков С Л , Влащицкий А В , Кривенко А И , Васильев В К , Буханец Д И Моделирование импульсных коммутационных перенапряжений в автономных ЭЭС постоянного тока // Кибернетика электрич систем Материалы XXVI сессии Всероссийского семинара «Диагностика электрооборудования» В2ч Новочеркасск, 21-24 сентября 2004 г / Юж Рос Гос Техн ун-т Новочеркасск Ред журн «Изв вузов Электромеханика», 2004 41 с С 205-206 [Приложение к журналу]

14 Кривенко А И , Влащицкий А В , Васильев В К , Буханец Д И Параметры импульсных коммутационных перенапряжений в автономных электроэнергетических системах // Кибернетика электрич систем Материалы XXVI сессии Всероссийского семинара «Диагностика электрооборудования» В2ч Новочеркасск, 21-24 сентября 2004 г / Юж Рос Гос Техн ун-т Новочеркасск Ред журн «Изв вузов Электромеханика», 2004 41 с С 206-208 [Приложение к журналу]

15 Буханец ДИ , Васильев В К , Влащицкий А В , Кривенко А И , Кужеков С Л Импульсные коммутационные перенапряжения, создаваемые предохранителями с наполнителем // VIII Симпозиум «Электротехника 2010», Сборник тезисов, Московская область 24-26 мая 2005 год, С 164

16 Кривенко А И , Влащицкий А В Анализ импульсных коммутационных перенапряжений, создаваемых предохранителями с наполнителем//Изв Вузов Электромеханика 2005 №1 С 16-18

17 Долгих В В , Кужеков С Л , Васильев В К , Буханец Д И , Кривенко А И, Влащицкнй А В Способ защиты от импульсных перенапряжений Патент на изобретение №2264015 от 02 08 2004 Бюл №31 2005 г

18 Кривенко А И Коммутационные перенапряжения при гашении электрической дуги в предохранителях с наполнителем // Изв Вузов Электромеханика 2005 № 5 С 95-96

19 Кужеков С Л, Влащицкий А В , Кривенко А И , Токмаков ЕГО влиянии емкости нва амплитуду коммутационных перенапряжений при отключении автомтаического выключателя с дугога-сительной решеткой // Изв Вузов Электромеханика 2005 № 5 С 97

20 Долгих В В, Кривенко А И Фильтр импульсных коммутационных перенапряжений // Сборник трудов научно-практической конференции «Проблемы энергосбережения и технической диагностики энергетического оборудования», 15-17 февраля 2006 г, г Ростов-на-Дону, С 28-30

21 Влащицкий А В , Кривенко А И Исследование коммутационных перенапряжений в электрических сетях напряжением до 1000 В // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика // Двенадцатая Междунар науч -техн конф студентов и аспирантов Тез докл В 3-х т - M МЭИ, 2006 Т 3 -С 358-359

22 Кужеков С JI, Влащицкий А В , Кривенко А И , Буханец Д И О разработке методик расчета параметров импульсных коммутационных перенапряжений в сетях напряжением до 1 кВ // Кибернетика электрических систем Материалы XXVII сессии семинара «Электроснабжение», Новочеркасск, 27-29 сент 2005 г / Юж Рос Гос Техн ун-т Новочеркасск Ред журн «Изв вузов Электромеханика», 2006 158 с С 52-53 [Приложение к журналу]

23 Кужеков С JI, Буханец Д И , Кривенко А И , Влащицкий А В Защита автономных электроэнергетических систем от импульсных коммутационных перенапряжений // Современные энергетические системы и комплексы и управление ими Материалы VI Междунар науч -практ конф, г Новочеркасск, 21 апр 2006 г В 2 ч / Юж -Рос гос техн ун-т (НПИ) - Новочеркасск, ЮРГТУ, 2006 - 42 -С 15-18

Личный вклад В работах, опубликованных в соавторстве, автору принадлежат [1] - анализ существующих средств защиты от ИКП в автономных ЭЭС, обоснование необходимости применения полупроводниковых ограничителей поглощающего типа для защиты от ИКП в автономных ЭЭС, [2,20] - разработка алгоритмов управления ФИКП с последовательным ключевым элементом, [3] - разработка методики выбора элементов ФИКП и модели ФИКП с управлением по току в ветви дросселя, [5,13,14,19] - разработка схем физического моделирования, проведения экспериментальных исследований и анализ результатов исследований, [6,8] - разработка методик выбора средств защиты от ИКП, [7,12] - разработка методики замены цепей с распределенными параметрами цепными схемами при анализе процессов распространения ИКП, [9] - анализ технических характеристик, [10,11] — техническое решение, [15,16,22] - определение зависимости между амплитудой ИКП и характеристическим сопротивлением отключаемой цепи, [17] - анализ технических характеристик, разработка модели способа ограничения ИКП в системе Micro-Cap, [21] - определение предельных параметров ИКП, создаваемых предохранителями с наполнителем после погасания электрической дуги, [23]- определение целесообразных мест установки устройств защиты от ИКП в автономных ЭЭС

* * * А

Кривенко Артем Иванович

СНИЖЕНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В АВТОНОМНЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 кВ

Автореферат

Подписано в печать 21 02 2007 Формат 60x84 'Ай Бумага офсетная Печать офсетная Печ л 1,0 Уч-изд л 1,46 Тираж 100 экз Заказ № 47-4888

Центр оперативной полиграфии Южно-Российского государственного технического университета (НПИ) 346428, г Новочеркасск, ул Просвещении 132

Введение.

Глава 1. Постановка задач исследования.

1.1. Характеристика объектов исследования.

1.2. Обоснование необходимости исследования ИКП, создаваемых автоматическими выключателями и предохранителями с наполнителем.

1.3. Обзор и анализ устройств защиты электрооборудования напряжением до 1 кВ от импульсных перенапряжений.

1.4. Выводы.

Глава 2. Исследование параметров ИКП, создаваемых предохранителями с наполнителем и автоматическими выключателями с дугогасительной решеткой.

2.1. Исследование перенапряжений в предохранителях, возникающих при образовании дуги.

2.2. Исследование перенапряжений в предохранителях, возникающих при погасании дуги.

2.3. Обобщенный анализ параметров ИКП, создаваемых предохранителями с наполнителем.

2.4. Исследование параметров ИКП, создаваемых автоматическими выключателями с дугогасительной решеткой.

2.5. Выводы.

Глава 3. Концепция защиты автономных ЭЭС от импульсных коммутационных перенапряжений.

3.1. Определение целесообразных мест установки устройств защиты от ИКП в автономных ЭЭС.

3.2. Моделирование кабельных линий в автономных ЭЭС в условиях ИКП.

3.3. Перспективные варианты устройств защиты от ИКП в автономных ЭЭС на базе полупроводниковых ограничителей перенапряжений поглощающего типа.

3.4. Выбор устройств защиты от импульсных коммутационных перенапряжений, создаваемых вакуумными выключателями.

3.5. Выводы.

Глава 4. Фильтры импульсных коммутационных перенапряжений.

4.1. Анализ существующих фильтров импульсных коммутационных перенапряжений (ФИКП).

4.2. Технические требования к ФИКП.

4.3. ФИКП с управлением по току в цепи дросселя.

4.4. ФИКП с контролем скорости нарастания напряжения.

4.5. Выводы.

Автономные электроэнергетические системы (ЭЭС) современных объектов и, в частности, судовые ЭЭС, характеризуются высокой концентрацией в относительно малых объемах значительных электрических мощностей, широким использованием силовых полупроводниковых преобразователей и высокой степенью информатизации с помощью цифровой аппаратуры на базе средств микропроцессорной техники. Эти обстоятельства обуславливают обострение проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС), т.е. способности приборов, устройств, технических систем и биологических объектов нормально функционировать при наличии электрических, магнитных и электромагнитных воздействий, существующих в окружающей обстановке.

Электромагнитная обстановка в автономных ЭЭС является жесткой. Это связано с тем, что на небольшом расстоянии от элементов вторичных систем находятся электрические машины, аппараты и конструкции, способные нести высокие токи и потенциалы, а также создавать электромагнитные поля высокой напряженности.

Одной из важнейших характеристик электромагнитной обстановки являются импульсные коммутационные перенапряжения (ИКП) в электрических цепях, т.е напряжения, вызванные коммутациями токов основного потока электрической энергии в нормальных и аварийных режимах автономных ЭЭС. Импульсные коммутационные перенапряжения могут приводить к пробоям изоляции электротехнического оборудования, пробоям силовых электронных приборов (транзисторов и тиристоров), отказам электронных источников питания и приборов, т.е. к физическому повреждению оборудования. Кроме того, ИКП являются источниками электромагнитных помех, приводящих к нарушениям и сбоям в работе электронных устройств, использующих программное и микропроцессорное управление.

ИКП являются одной из самых вероятных причин повреждения оборудования как в силовых цепях электропитания, так и во вторичных цепях управление, защита, автоматика и др.) автономных ЭЭС. Проблемы защиты оборудования от ИКП особенно обострились в последнее время в связи с повсеместным внедрением приборов и устройств, оснащенных микропроцессорной и компьютерной техникой.

Наиболее опасными являются ИКП, возникающие в силовых цепях электропитания автономных ЭЭС. Основными аппаратами распределения электроэнергии в силовых цепях электропитания современных автономных ЭЭС являются автоматические выключатели с дугогасительной решеткой и предохранители с наполнителем, устанавливаемые в распределительных щитах, отключение которых может приводить к значительным амплитудам ИКП. При этом, на сегодняшний день, не решены задачи определения параметров ИКП (амплитуды, длительности и энергии), создаваемых автоматическими выключателями и предохранителями.

В настоящее время, в качестве основного средства защиты от ИКП в автономных ЭЭС, используются специальные фильтры на входах ответственных электроприемников, отключающие последние от питающих электрических сетей на время существования опасных перенапряжениий, не поглощая их энергии. Такая концепция защиты от перенапряжений приводит к тому, что существует опасность повреждения электроприемников, не оснащенных фильтрами. Это приводит к необходимости применения дорогостоящих фильтров в каждом приборе. Кроме того, необходимо оснащать ответственные электроприемники специальными резервными источниками, обеспечивающими питанием во время импульсного перенапряжения (конденсаторы, аккумуляторы).

В связи с отмеченным необходимо оснащать автономные ЭЭС комплексом нелинейных ограничителей перенапряжений поглощающего типа, которые являются основными средствами защиты от импульсных перенапряжений в электрических сетях общего назначения. Это позволит существенно снизить требования к индивидуальным фильтрам, уменьшить их габариты, вес и стоимость. Для решения этой задачи требуется разработка методики по выбору целесообразных мест установки нелинейных ограничителей перенапряжений поглощающего типа. Кроме того, необходима разработка индивидуальных фильтров импульсных коммутационных перенапряжений (ФИКП), которые защищали бы наиболее ответственные и чувствительные к ИКП электроприемники, не отключая их на время действия импульсов.

Приведенные соображения объясняют актуальность вопроса снижения импульсных коммутационных перенапряжений в автономных ЭЭС.

Исследованию коммутационных перенапряжений и вопросов защиты от них в сетях высокого и низкого напряжения ЭЭС различного назначения посвящено большое количество публикаций, как в нашей стране, так и за рубежом. Среди них можно отметить работы: Я.Л. Арцишевского, Р. Бакстера, Н.Н. Белякова, Д. Бикфорда, Р.К. Борисова, О.Б. Брона, О.А. Глухова, В.Г. Гольдштейна, А.Ф. Гончарова, Г.В. Буткевича, Л.Ф. Дмоховской, В.В. Долгих, А.Ф. Дьякова, Г.А. Евдокунина, А.Б. Ершова, 3.JI. Жиронкина, А.В. Жукова, A.M. Залесского, A.JI. Зоричева, З.Г. Каганова, К.П. Кадомской, Е. Коломбо, О.И. Кондратова, М.В. Костенко, Р.С. Кузнецов, К.И. Кудякова, И.П. Кужекина, C.JI. Кужекова, Б.К. Максимова, В.П. Мещерякова, О. Майра, A.M. Мелькумова, В.И. Нагая, В.А. Пантелеева, Д.В. Разевига, Р. Рюденбер-га, В.Г. Сливкина, B.C. Соколова, А.И. Таджибаева, Г. Тиллера, С.В. Трегу-бова, И.Н. Улиссовой, Э.Хабигера, Ф.Х. Халилова, В.Я. Хорольского, А. Шваба и многих других.

Однако многие вопросы и проблемы применительно к автономных ЭЭС еще не решены. Это, как уже отмечалось выше, вопросы определения параметров ИКП, создаваемых автоматическими выключателями и предохранителями целесообразных мест установки устройств защиты на базе нелинейных ограничителей перенапряжений поглощающего типа и разработки фильтров для защиты от ИКП особо ответственных и чувствительных электроприемников.

Объектом исследования диссертационной работы является автономные ЭЭС, имеющие радиальную многоступенчатую структуру, напряжением до 1 кВ.

Целью диссертационной работы является повышение надежности функционирования электрооборудования автономных ЭЭС напряжением до 1 кВ за счет снижения импульсных коммутационных перенапряжений, создаваемых коммутационными аппаратами в силовых цепях электропитания автономных ЭЭС.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Исследование параметров ИКП, создаваемых предохранителями с наполнителем.

2. Исследование параметров ИКП, создаваемых автоматическими выключателями с дугогасительной решеткой.

3. Разработка рекомендаций по расстановке и выбору устройств защиты от ИКП в автономных ЭЭС.

4. Разработка устройств защиты, обеспечивающих снижение ИКП в автономных ЭЭС до допустимого для нормального функционирования электрооборудования уровня.

При решении поставленных задач использовались теории подобия физических процессов, аппарат теории вероятностей и математической статистики. Экспериментальные исследования проводились в лабораториях низковольтных аппаратов ВНИИР (г. Чебоксары) и электромагнитной совместимости кафедры ЭППиГ ЮРГТУ (НПИ) в рамках договора № 1328 на НИР «Поисковые исследования по разработке новых методов защиты электроэнергетических систем стационарных и подвижных комплексов ВВСТ КВ, ВМФ и РВСН от импульсных коммутационных перенапряжений на основе поглощающих полупроводниковых ограничителей», ответственным исполнителем которой являлся автор.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Установлен закон распределения значений скачка сопротивления дугового промежутка, определяющего амплитуду ИКП, возникающих при образовании электрической дуги после перегорания плавкой вставки предохранителя с наполнителем.

2. Определена зависимость между амплитудой ИКП, возникающих при погасании электрической дуги, и характеристическим сопротивлением отключаемой цепи в диапазоне от 100 до 650 Ом для плавкой вставки постоянного сечения предохранителей с наполнителем.

3. Установлена удельная электрическая прочность перегоревшего участка плавкой вставки предохранителей с наполнителем, составляющая 49.54 В/мм, определяющая максимально-возможную амплитуду ИКП, возникающих при погасании электрической дуги.

4. На основе статистической обработки результатов экспериментальных исследований, установлены предельные параметры ИКП большой энергии, создаваемых предохранителями с наполнителем типа НПН2-63 и автоматических выключателей с дугогасительной решеткой серии A3700.

5. Предложен способ защиты от ИКП, обеспечивающий одновременное ограничение амплитуды перенапряжений на уровне, близком к напряжению сети, и скорости нарастания напряжения на защищаемом электроприемнике, базирующийся на использовании импульсных стабилизаторов напряжения понижающего типа с последовательным ключевым элементом.

Практическая ценность:

1. Определено значение максимально-возможной амплитуды ИКП, создаваемых предохранителями с наполнителем типа НПН2-63, которое не превышает 3,5 кВ.

2. Разработана программа в среде программирования Delphi, позволяющая рассчитывать амплитуду и энергию ИКП, создаваемых предохранителями с наполнителем, используемая для выбора устройств защиты от ИКП в проектных организациях.

3. Выявлено, что увеличение емкости отключаемой цепи может приводить к росту амплитуды ИКП, создаваемых автоматическими выключателями с дугогасительной решеткой.

4. Установлена возможность создания автоматическими выключателями серии A3700 импульсных коммутационных перенапряжений с амплитудой до 4 кВ.

5. Обоснована опасность применения активно-емкостных фильтров для защиты от ИКП, создаваемых автоматическими выключателями с дугогаси-тельными решетками.

6. Показано, что при распространении ИКП, создаваемых предохранителями с наполнителем и автоматическими выключателями с дугогасительной решеткой, кабельные линии рассматриваемых автономных ЭЭС могут быть представлены в виде цепи с сосредоточенными параметрами.

7. Разработаны рекомендации по определению целесообразных мест установки устройств защиты от ИКП в автономных ЭЭС.

8. Предложены схемы устройств защиты от ИКП на базе полупроводниковых ограничителей перенапряжений поглощающего типа, которые могут обеспечивать более низкий уровень ограничения перенапряжений по сравнению с известными устройствами.

9. Разработаны фильтры импульсных коммутационных перенапряжений (ФИКП), обеспечивающие одновременное ограничение амплитуды перенапряжений на уровне близком к напряжению сети и скорости нарастания напряжения на защищаемом электроприемнике.

Программа, позволяющая рассчитывать амплитуду и энергию ИКП, создаваемых предохранителями с наполнителем, внедрена в практику проектирования ООО «Специнжэлектро» (г. Москва) для выбора устройств защиты от ИКП.

Фильтры импульсных коммутационных перенапряжений, разработанные по предложенному способу ограничения ИКП, эксплуатируются в автономной электроэнергетической системе постоянного тока.

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий и городов ЮжноРоссийского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) в дисциплине «Электромагнитная совместимость в электроэнергетике».

Основные положения диссертации и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на VIII симпозиуме «Электротехника 2010» (Московская область, 2005 год), на XII международной научно-практической конференции «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2006 г.), на научно-практической конференции «Проблемы энергосбережения и технической диагностики энергетического оборудования» (Ростов-на-Дону, 2006 г.), на XXIV-XXVII сессии Всероссийского семинара «Кибернетика электрических систем» (Новочеркасск, 2002-2005 гг.), на IV международной научно-практической конференции «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск, 2004 г.), на II, III и VI международной научно-практической конференции «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими» (Новочеркасск, 2002,2003 и 2006 гг.)

По результатам выполненных исследований опубликовано 23 печатные работы, среди которых три патента на полезную модель на устройство защиты от импульсных перенапряжений и патент на изобретение на способ защиты от импульсных перенапряжений.

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность кандидату технических наук, доценту Долгих В.В. за совместную работу и консультации по разработке фильтров импульсных коммутационных перенапряжений.

4.5 ВЫВОДЫ

Периодическая коммутация силового ключа в цепи питания защищаемого электроприемника и сглаживание напряжения индуктивно-емкостным фильтром является эффективным способом защиты от ИКП. Фильтры, разработанные по указанному способу, обеспечивают защиту от коммутационных перенапряжений на уровне, близком к напряжению сети и заданную скорость нарастания напряжения во время действия ИКП, что является необходимым требованием для электроприемников автономных ЭЭС, представляющих собой по отношению к питающей сети емкостную нагрузку (статические преобразователи, автономные инверторы и т.п). Указанные фильтры также обеспечивают защиту от наносекундных импульсов с длительностью фронта до 25 не.

Разработанные ФИКП обеспечивают защиту особо чувствительного электрооборудования постоянного тока автономных ЭЭС, требующего снижения коммутационных перенапряжений до более низкого уровня, чем могут обеспечить устройства защиты от импульсных перенапряжений на базе полупроводниковых ограничителей перенапряжений поглощающего типа (например, варисторов). Указанные фильтры также обеспечивают защиту от наносекундных импульсов с длительностью фронта до 25 не, которую невозможно обеспечит устройствами защиты на базе варисторов. Разработанные варианты ФИКП отличаются схемами и алгоритмами управления силовым ключом.

ФИКП с контролем тока в цепи дросселя индуктивно-емкостного фильтра имеет наиболее простую схемотехническую реализацию. При выборе элементов ФИКП емкость конденсатора необходимо определять из формулы С = , где 1Сср - среднее значение тока в конденсаторе во время

Унн действия импульса перенапряжения. Это приводит к тому, что данный вариант ФИКП может иметь недопустимые массогабаритные показатели при высоких предъявляемых требованиях к скорости изменения напряжения на нагрузке VHH и напряжению ограничения Uогр из-за большого значения емкости конденсатора.

ФИКП с контролем скорости нарастания напряжения работает в режиме прерывистых токов в цепи дросселя индуктивно-емкостного тока. Это приводит к значительному уменьшению тока 1Сср, а следовательно и к снижению массы и габариты фильтров, по сравнению с ФИКП с контролем тока в цепи дросселя.

Разработанные ФИКП могут быть выполнены как в виде отдельного устройства на входе электрооборудования, так и встроенными в защищаемое электрооборудование, и вписываются в концепцию защиты автономных ЭЭС от ИКП, предложенную в главе 3.

158

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные в диссертации исследования позволили сформулировать следующие основные результаты.

1. Импульс коммутационного перенапряжения, создаваемый предохранителем с наполнителем, имеет два пика, которые возникают, соответственно, после образования дуги и после ее погасания.

2. Распределение случайных значений скачка сопротивления дугового промежутка Rd, определяющего амплитуду перенапряжений, создаваемых предохранителями с наполнителем после образования дуги, подчиняется нормальному закону распределения. Определены параметры закона распределения случайной величины скачка сопротивления дугового промежутка Rd для предохранителей с номинальным током перегорания плавкой вставки до 100 А включительно.

3. Амплитуда ИКП, возникающих при погасании электрической дуги в предохранителях с наполнителем с плавкой вставкой постоянного сечения, в диапазоне от 100 до 650 Ом зависит от характеристического сопротивления отключаемой цепи.

4. Установлено значение удельной электрической прочности перегоревшего участка плавкой вставки предохранителей с наполнителем, определяющее условие возникновения повторных зажиганий дуги в патроне предохранителя.

5. Установлены предельные значения амплитуд ИКП, создаваемых предохранителями с наполнителем типа НПН2 и ПН2 после образования и погасания дуги. Так после образования дуги максимально-возможное значение ИКП не превышает 1800 В, а после ее погасания - 3500 В.

6. Определены зависимости тока среза в автоматических выключателях с дугогасительной решеткой от различных параметров отключаемой цепи.

7. Амплитуда коммутационных перенапряжений, создаваемых автоматическими выключателями с дугогасительной решеткой типа A3 700, может достигать 4000 В.

8. Выявлена опасность установки RC-цепей для защиты от импульсных коммутационных перенапряжений, создаваемых автоматическими выключателями с дугогасительной решеткой.

9. Определены целесообразные места установки устройств защиты от ИКП на базе полупроводниковых ограничителей перенапряжений, обеспечивающая ограничение ИКП в месте его возникновения.

10. Разработана программа, позволяющая рассчитывать амплитуду и энергию ИКП, создаваемых предохранителями с наполнителем, которая может быть использована для выбора устройств защиты от ИКП. Данная программа внедрена в проектную практику ООО «Специнжэлектро» (г.Москва).

11. При распространении импульсов перенапряжения, создаваемых предохранителями с наполнителем, после образования дуги, кабельные линии рассматриваемых автономных ЭЭС могут быть представлены в виде цепи с сосредоточенными параметрами.

12. Разработаны схемы устройств защиты от ИКП на базе полупроводниковых ограничителей перенапряжений поглощаемого типа, которые могут обеспечивать более низкий уровень ограничения перенапряжений по сравнению с известными устройствами.

13. Предложен способ защиты о ИКП, основанный на ограничении импульсов перенапряжений за счет периодической коммутации цепи питания потребителей электроэнергии. Указанный способ обеспечивает защиту от коммутационных перенапряжений на уровне, близком к напряжению сети, и заданную скорость нарастания напряжения во время действия ИКП, что является необходимым требованием для электроприемников автономных ЭЭС, представляющих собой по отношению к питающей сети емкостную нагрузку (статические преобразователи, автономные инверторы и т.п).

14. Разработаны три варианта фильтров импульсных коммутационных предложений, реализующих предложенный способ защиты от ИКП. Один из вариантов внедрен и эксплуатируется в автономной ЭЭС постоянного тока.

1. Токарев Л.Н. Введение в электроэнергетику. Физические процессы, устройства и системы автоматического управления. Санкт-Петербург, «Алее», 1999 г., 223 с.

2. Глухов О.А. Импульсные переходные процессы в автономных электроэнергетических системах. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Санкт-Петербург, 2000 г., 32 с.

3. Евдокунин Г.А., Тиллер Г. Современная вакуумная коммутационная техника для сетей среднего напряжения (технические преимущества и эксплуатационные характеристики). СПб: Изд-во Сизова М.П., 2002. - 148 е., с илл.

4. Родштейн Л.А. Электрические аппараты низкого напряжения. М., Л.: «Энергия», 1964. - 368 с.

5. Рюденберг Р. Переходные процессы в электроэнергетических системах. М.: Издательство иностранной литературы, 1955. - 714 с.

6. Буйлов А .Я. Основы электроаппаратостроения. М., Л.: Государственное энергетическое издательство, 1946. - 372 с.

7. Буткевич Г.В. Дуговые процессы при коммутации электрических сетей. М., «Энергия», 1973. 264 с. ил.

8. Глухов О.А. Оптимальная коммутация силовых электрических цепей: Научное издание. Йошкар-Ола: Map.

9. Mayr О. Beitrag zur Theorie der Statischen und dynamichen Lichtbogen. «Arch. f. El.», 1943, Bd 37, S.588.

10. Mayr O. Uber die Theorie des Lichtbogens und seiner Loshung. -«ETZ», 1943, S. 645.

11. Мещеряков В.П., Капустин B.B., Подольский Д.В. Физические процессы при отключении низковольтных сильноточных выключающих аппаратов // «Электротехника», № 1,1997 г., С. 30-36.

12. Брон О.Б. Электрическая дуга в аппаратах управления M.,JI: Госэнергоиздат, 1954, 532 с.

13. Брон О.Б. Автоматы гашения магнитного поля M.,JI: Госэнергоиздат, 1961,138 с.

14. Улиссова И.Н. Отключение малых индуктивных токов воздушными выключателями. «Бюллетень ЛПИ (электротехника)», 1958, № 9.

15. Улиссова И.Н. Токи среза и некоторые предпосылки выбора параметров схемы для испытаний на отключение малых индуктивных токов.- «Труды ВЭИ», 1965, вып. 72.

16. Гиндуллин Ф.А., Гольдштейн В.Г., Дульзон А.А., Халилов Ф.Х. Перенапряжения в сетях 6-35 кВ -М.: Энергоатомиздат, 1989. 192 е.: ил.

17. Зархи И.М., Мещков В.М., Халилов Ф.Х. Внутренние перенапряжения в сетях 6-35 кВ. Л.: Наука. Ленингр. Отд-ние. 1986. Joung A. F. Some researches on current chopping in high voltage circuit breakers.- «Ргос. 1ЕЕ», pt. II, vol. VIII, p. 337.

18. Данилович M.C., Паславский M.O., Поляков Б.И. Коммутационные перенапряжения при включении и отключении электродвигателей. // «Электрические станции», № 1,1973, С. 38-40.

19. Кузьмин С.В., Гончаров А.Ф., Тарнопольский В.Г. и др. Анализ внутренних перенапряжений в сетях 6-10 кВ промышленных предприятий Красноярского края // «Техника и технология», № 4, 2001 г.

20. Беляков Н.Н. Защита от перенапряжений установок с вакуумными выключателями // «Электрические станции», № 9,1994, С. 65-71

21. Рыбкин A.M., Лукацкая И.А., Буйнов А.Л. и др. Перенапряжения при отключении вакуумными выключателями трансформаторов без нагрузки и с индуктивной нагрузкой // «Электрические станции», № 5,1990, С. 62-67.

22. Colombo Е., Costa G., Piccarreta L. Results of an investigation on the overvoltages due fo A vacuum circuitbreaker when switching an H.V. motor. -IEEE Transactions of Power Deli very, 1988, January, vol. 3, № 1.

23. Демянчук В.М., Кадомская К.П., Тихонов А.А., Щавелев С.А. Методики оценки перенапряжений, возникающих при отключении электродвигателей вакуумными выключателями

24. Telander S.H. , Wilhelm M.R., Stump К.В. Surge limiters for vacuum circuit breaker switchgear. IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 2, № 1, January, 1987.

25. Greenwood A.N., Kurtz D.R., Sofianec J.C. A guide to the application of vacuum circuit breakers. IEEE Transaction on Power Application and Systems, Vol. 90, №3,1971.

26. Yokokura K., Masuda S., Nishikava H. Multiple restriking voltage effect in a vacuum circuit breaker on motor insulation. «IEEE Trans. On PAS», Vol. PAS-100, № 4, April 1981.

27. Кривенко А.И. Методика расчета коммутационных перенапряжений при отключении индуктивных нагрузок вакуумными выключателями // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2003. №4. с.35-38.

28. Кузнецов Р.С. Аппараты распределения электрической энергии на напряжение до 1000 В. М.: «Энергия», 1970

29. Buxter, Electric Fuses, 1950.

30. Мелькумов A.M., Жиронкина 3.JI., «Электричество», 1947, № 5.

31. Шваб А. Электромагнитная совместимость. М.: Энергоатомиздат,1995.

32. Варисторы и разрядники фирмы SIEMENS&MATSUSHITA. М.: ДОДЭКА, 2000. - -48 с.

33. Зайцев Ю.В., Марченко А.Н., Ващенко И.И. Полупроводниковые резисторы в электротехнике. -М.: Энергоатомиздат, 1988.

34. Пантелеев В.А. Вольтамперные характеристик силовых варисторов // «Промышленная энергетика», № 5,2002 г., С. 43-44.

35. Дьяков А.Ф., Максимов Б.К., Борисов Р.К., Кужекин И.П., Жуков А.В. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике. М.: Энергоатомздат, 2003. - 768 с.

36. Хабигер Э. Электромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике: Пер. с нем. / И.П. Кужекин; Под ред. Б.К. Максимова. -М.: Энергоатомиздат, 1995. -304 е.: ил.

37. Векслер Г.С., Недочетов B.C., Пилинский В.В. Подавление электромагнитных помех в цепях элеткропитания. К.: Тэхника, 1990. - 167 с.

38. Гурвич И.С. Защита ЭВМ от внешних помех. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 224 с.

39. J.L. Haseborg. Transiente Storungen Queleen, Messtechnik, Schutzmassnahmen. Electromagnetishe Vertraglichkeit, WS8, Ausburg 2001.

40. Кужекин И.П., Кудяков К.И., Кондратов О.И. Проблемы защиты от перенапряжений в сетях низкого напряжения

41. Сливкин В.Г. Электромагнитная совместимость электрооборудования информационных технологий при воздействии импульсных электромагнитных помех. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Самара, 2004 г. 22 с.

42. Веников В.А. Теория подобия и физическое моделирование применительно к задачам электроэнергетики. М.: Высшая школа, 1985.

43. Кривенко А.И., Влащицкий А.В. Анализ импульсных коммутационных перенапряжений, создаваемых предохранителями с наполнителем //Изв. Вузов: Электромеханика. 2005. № 1. С. 16-18.

44. Вентцель Е.С. Теория вероятностей М.: Высш. шк., 1999.

45. Влащицкий А.В., Кривенко А.И. Исследование коммутационных перенапряжений в электрических сетях напряжением до 1000 В //

46. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика // Двенадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-х т. М.: МЭИ, 2006. Т.З-С. 358-359.

47. Кривенко А.И. Коммутационные перенапряжения при гашении электрической дуги в предохранителях с наполнителем // Изв. Вузов: Электромеханика. 2005. № 5. С. 95-96.

48. Кужеков С.Л., Влащицкий А.В., Кривенко А.И., Токмаков Е.Г. О влиянии емкости на амплитуду коммутационных перенапряжений при отключении автоматического выключателя с дугогасительной решеткой // Изв. Вузов: Электромеханика. 2005. № 5. С. 97.

49. Таев И.С. Электрические контакты и дугогасительные устройства аппаратов низкого напряжения. М., Энергия, 1973

50. Зоричев А.Л. Особенности эксплуатации устройств защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных сетях // «Новости электротехники»

51. Каганов З.Г. Электрические цепи с распределенными параметрами и цепные схемы. М.: Энергоатомиздат, 1990.

52. Бернас С., Цёк 3. Математические модели элементов электроэнергетических систем: Пер. с польск. М.: Энергоиздат, 1982.-312с.

53. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap 6. М.: Горячая линия-Телеком, 2001.

54. Кужеков C.JL, Влащицкий А.В., Кривенко А.И., Васильев В.К., Буханец Д.И. Устройство защиты от импульсных перенапряжений // Патент на полезную модель № 43109 от 02.08.2004.

55. Кужеков C.JL, Кривенко А.И., Влащицкий А.В., Буханец Д.И., Васильев В.К. Устройство защиты от импульсных перенапряжений // Патент на полезную модель № 42921 от 02.08.2004.

56. Кужеков СЛ., Кривенко А.И., Влащицкий А.В., Васильев В.К., Буханец Д.И. Устройство защиты от импульсных коммутационных перенапряжений // Патент на полезную модель № 43108 от 02.08.2004.

57. Каждан А.Э., Кривенко А.И. Выбор ограничителей перенапряжений для защиты от коммутационных перенапряжений, возникающих при отключении индуктивных нагрузок // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2004. №3. с.63-67.

58. ГОСТ 1516.3 Электрооборудование переменного тока на напряжение от 3 до 500 кВ. Требования к электрической прочности изоляции.

59. Ю.И. Лысков, Антонова О.Ю., Демина А.В. и др. Методические указания по применению ограничителей в сетях 6-35 кВ. М., ОАО «Институт Энергосетьпроект», 2001.

60. Зархи И.М., Мешков В.Н., Халилов Ф.Х. Внутренние перенапряжения в сетях 6-35 кВ. JL: Наука, 1986. - 128 с.

61. Г.А. Евдокунин, С.С. Титенков Перенапряжения в сетях 6(10) кВ создаются при коммутации как вакуумными, так и элегазовыми выключателями // Новости электротехники 2002. - № 5(17) - С. 27-29.

62. ГОСТ 9920-89 Электроустановки переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Длина пути утечки внешней изоляции.

63. Аношин О.А. К вопросу коммутаций индуктивных нагрузок вакуумными выключателями. «Промышленная энергетика», 2002, № 7.

64. Кузьмин С.В., Гончаров А.Ф., Тарнопольский В.Г. и др. Анализ внутренних перенапряжений в сетях 6-10 кВ промышленных предприятий Красноярского края // «Техника и технология», № 4. 2001.

65. Гончаров А.Ф., Павлов В.В., Язев В.Н., Петухов М.В. Выбор оптимальных параметров активно-емкостных ограничителей перенапряжений // Промышленная энергетика. 1996. № 4.

66. Беляков Н.Н. Защита от перенапряжений установок с вакуумными выключателями // Электрические станции. 1994. № 9.

67. ГОСТ Р 50839-95 «Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость средств вычислительной техники и информатики к электромагнитным помехам. Требования и методы испытаний.

68. ГОСТ Р 51317.4.5-99 (МЭК 61000-4-5-95) «Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к микросекундным импульсным помехам большой энергии. Требования и методы испытаний».

69. Долгих В.В., Кужеков C.JL, Васильев В.К., Буханец Д.И., Кривенко А.И., Влащицкий А.В. Способ защиты от импульсных перенапряжений // Патент на изобретение № 2264015 от 2.08.04.