автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Анализ и разработка средств комплексной защиты сетей 6-35 кв от однофазных замыканий

ШДЕМИЯ НАУК УКРАИНСКОЙ ССР - ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

На правах рукописи

Назаров Владимир Гасильевич

УДК 621.3.053.21:621.295

АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ КОМПЛЕКСНОЙ ЗАЩИТЫ СЕТЕЙ 6-35 КБ ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ

Специальность 05.14,02 - Электрические станции (электрическая часть), сети, электроэнергетические системы и управление ими

ДИССЕРТАЦИЯ в форте научного доклада на ~оисрание ученой степени доктора технических наук

¿¿Оо

Киев - 1989

Работа Выполнена в ПЭО "Винницаэнерго и Винницком политехническом институте

Официальные оппоненты - доктор Технических наук, профессор

И.В.Жежелекко

- доктор технические наук, профессор В.И.Новаш

- доктор технически* наук, профессор В.И.Дремов

Ведущая организация - Сибирский научно-ййслеДоййТельскиЯ

институт энергетики

Задита состоится .... _19 г. в .. . часов

на заседании специалиэ1фованного совета Д 016.30.03 по защите диссертаций при Институте электродинамики АН УССР (252680, Киев-57, пр. Победы, 56).

С диссертацией шжко ознакомиться в библиотеке' Института электродинамики АН УССР.

Научный доклад раьвСАЗш .... ..........19 г.

Ученый секретарь специализированного совета, к.т.н., с.н.с.

ОЕЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЕОТН

Актуальность пробле;.гы. В системах электроснабжения промышленности и сельского хозяйства ведется интенсивная работа по улучшении технико-экономических показателей эксплуатации сетей напряжением 6-35 кВ. Существенный вклзд в решение задач повше-ния надежности и электробезопасности этих сетей внесен сотрудниками и учеными ВНШЭ, ИЭД АН УССР, ВЗИ, ЭШН, СибКИИЭ, ИГД, АзНШ энергетики, ВИЭСХ, Союзтехэнерго, ЭСП, Сельэкергспроекта, ВостНИИ, МЭИ, УПИ, БГМ, РПИ, НПИ, ИЭИ, НЭТИ, TIM, ДЛИ, КИИСП, КШ, ЧПИ, МГИ, КГРИ и ряда .других организаций. Однако, несмотря на значительные капитальные вложения, широко' применяемое резервирование питания потребителей, увеличение затрат на модернизацию оборудования, внедрение устройств азтомзтихи, признать эти показатели удовлетворительны!.™ нельзя, что объясняется, в частности, несовершенством средств защиты сетей 6-35 кВ от однофазных замыканий. В качестве способа оптимизации решма нейтрали Правилами устройства электроустановок рекомендуется лот» компенсация емкостных токов однофазных замыканий. Практически нз используются возможности развитых сетей для автоматической локализации повреждений. Значителен ущерб от аварийных отключений потребителей, а производительность труда персонала в процессе определения, участка линии с однофазным замыканием остается крайне низкой. Относительно высока вероятность возникновения ситуаций, представляющих опасность для людей.

Исследования по проблеме защиты распределительных сетей от однофазных замыканий разобщены по ее частным направлениям. Отсутствуют методы объективной оценки эффективности режимов нейтрали, использования устройств автоматики, действующих при замыканиях на земли. Peí мецдации по применению средств защиты от однофазных замыканий не учитывают особенностей формирующихся схем и новых условий эксплуатации городских, промышленных и сельских сетей 6-35 кВ. Поэтому развитие методов анализа режимов нейтрали и автоматических устройств, действующих при замыканиях на землю, решение задач построения соответствующих современным требованиям средств комплексной (от перевекции повреждений, характерных для электроустановок с изолированной

нейтралью, до ускорения ликвидации их последствий " Еосстааоа-ления норыалькой ехид* сета) защиты от однофазшк представляют собой крупнуо научно-теяаческуэ проблему, вдв ва-гное значение для повышения кгдеакостк и олехтробезопас; • нссти эксплуатации распределительных сетеа.

Научно-исследовательские работы, результаты квторшс здез.'л 1'.злс'";;ень!, выполнены в соответствии с;

- комплексным планом развития наук;: и ускорения КГа в областях северо-западного региона УССР на 1982-1983 г.р. (еезс-рс-западный научный центр АН'УССР) по програлсла RAзтo:.:aт;;гaIp':', (п.3.3.9.; 3.3.16);

- приказом &шстерства радиотехнической проявленное?;: СССР Р 707 от 10.II.1984 г.;

- координационным шганол "0 состоя»«! работ по соадакпз систем диагностики" (п.4.7), утв. решение:.; Коллеги:: ¡¿шэкерго УССР 21.11.1985 г.;

- научно-технической программой 0.74.08, утв. Постановлением ПОТ СССР 5 553 (этап 02.02.02) 30.10.1985 г.;

- отраслевой научно-технической программой Кинзиерго СССР 01.06.10 (п. 08.01.НЗ).

Цель работы состой? в теоретическое обобщении и решения крупной научной проблемы развития методов анализа, разработки гпяившпов построения к создания на их основе средств комплексной зечитн от однофазных замыканий, окаэыващих определявшее влияние на надежность и электробезопасность оксплуатацин сете;; 6-35 кВ,

Автор выносит на заздту*.

1. Квалиметруческий метод оценки эффективности рехпмов нейтрали распределительных сетей 6-35 кЕ.

2. Принципы построения средств комплексной защиты сетей 6-35 кВ от однофазных замыканий.

3. Метод исследования реагирующего органа релейной защиты, работоспособного при установившихся и перемежающихся однофазные: замыканиям.

4. Кетодику согласования параметров нового комплексного устройства релейной защиты от замнканий на эеяаио.

5. Метод определения ефрективности быстродействующего автоматического устройства заземления поврежденной фазы.

0. Разработанные устройства, взгодякиз з комплекс средств еа^нты о? одь*офаз1гих са.-:1п:ан!гЛ я рекомендации по их применения з саз5:с:г.!ос?я от степени раззятая я условна эксплуатации сетс-Я 5-35 :<3.

Научная новизна. В работе на ос..овв системного подхода ^ззрит кваликетрическ.й кетод оценки качества реяима нейтрали, фактора, оказававсзго определяваее влияние на показатели яадепзостп и элэктробезспасности эксплуатации сетей 6-35 кВ.

газработыга математ:г-:еские модели для исследованил эф~ } .¡згявксстя применения ср-гдств защиты от однофазных замыканий, учлпшаетгз Е'.этзленнке стохастические взаимосвязи параметров сот::, рожмз нсЯтрали, устройств автоматики и релейной заигты V за:а:как:г.1 на землэ.

.исходя хз результатов анализа совокупности показателей качзстза реж-.'а нейтрали я его влияния на параметры устройств ¿¿тематики, Е2Йс?вувс:их при замыканиях на землю, обосновать ••сксэ структуры средств Ес-тлексноа защити сетей 6-35 кВ от • "го.1аз:их з&гзсяниЯ, как сунмы мер от предупреждавшее возник-::огеин-з позрзлцешй,' характерных для зт.'пс сетей, до способст-:>укзк ускорении ликвидации их последств'Ей и восстановления .¡остальной- ссети.

Г.:ервыо ргссна задача построения простого реагирующего ^генз релейной защиты, функционирующего а установившихся и пгрсиекасаихся режимах однофазных замыканий. С учетом влияния гикостных характеристик сети на соотнопение зон релейной защиты и контроля изоляции по напряженна и току нулезой последовательности разработана методика согласования параметров нового оышгектаого устройства релейной заяиты от однофазных закыка-

Лрзцложена новые эффективные направления улучшения усло-безопасности эксплуатации промышленных и сельских сетей, 5 тем числе а при выполнении работ под напряжением в случае ■ознйккоескня однофазного замыкания в лвбоЯ точке электрически ¡вязанной сети. Разработан кетод определения эффективности шстродействушего овтоматкческого заземления повреждекноЯ фа-!Ы, учитывающий обнаруженное и исследованной явление заэиси-:ости полной вероятности тяжелого исхода электропоражекия че-ювека от распределений Еерояткостей начальных углов фазного

- О -

напряаенкя в момент его прикосновения к гокозедущвй части электроустановки.

Обоснован принципиально ковьй подход к решении проблемы защиты сетей 6-35 кВ от замыканий на зеылю посредством внедрения впервые рассмотренной в работе автоматизированной системы централизованного управления распределительной сетью, которая позволяет осуществить определение вида повревдения, в том числе, к при непэлнофазных реназгах, а такне оперекавщее включение резервного источника питания ответственных потребителей относительно момента отключения поврежденного участка сети.

Практическая значимости и реализация результатов работы.

На основе проведенных исследований даны рекомендации по применению средств комплексной защиты от однофазных замыканий на предстоящий период развития распределительных сетей различного назначения в зависякости от конкретных условий их эксплуатации. Разработана новые эффективные устройства для заземления нейтрали, контроля изоляции и релейной защиты от однофазных за-!>!ыканий, сигнализации поврезденного участка, автоматического заземления фазы, определения мест повреждений в кабельных сетях, использование которых позволяет повысить надежность систем элек-троснабаенкя, производительность и безопасность труда персонала, существенно улучппть технико-экономические показатели эксплуатации сетей 6-35 кВ.

Результаты исследований режимов нейтрали использованы при разработке КЗ на устройства для заземления нейтрали, их проектировании н освоении серийного производства на ВНПО "Энерготехпром". НПО "Аналог" осуществлена разработка проектно-конструкторской документации на оборудование для определения мест псврездений ка- -бельных линий.

Обоснована инженерная методика определения уставок релейной защиты от замыканий на зешт в сети с высокоомнъм резистором в нейтрали.

По результатам исследований издано учебное пособие "Режимы нейтрали и автоматизация сетей напряжением 6-35 кВ", рекомендованное сдувателяы факультетов порьгления квалификации - работникам энергосистем и энергетических служо предприятий, что способствует расширению объемов внедрения разрзботанных средств защиты в эксплуатирующихся сетях. Устройства входящие

в комплекс средств задлты сете!? 6-35 гсВ от однофазных заятаняй, внедрены: в йряпнсксм горно-обогатительном комбинате ст. ХХУ съезда КПСС Министерства цветной металлургии СССР - устройства зптяинзация решма нейтрали распределительных сетей б кВ к желейной защиты от однофазных заккканпй; ПВО "Екнкпцаэнерго" -устройства заземления нейтрали, контроля изоляция, сигнализации I задиты, действуйте пля однофазных за'шкакияя, оборудование утя опредачения мест повреждений кабельн^ж линия; на предггрияти-•х "Нева", "Аналог", "Торонд", Ьшистерстаа радяотехгсгческой ромшленностк - оборудование для испытаний и определения мест оврээдений кабельных линий.

Экономическая эффективность уге зспользуекых разработок оставила 657 тыс. рублей в год с долевым вкладом автора 423 ыс. рублей. НПО "Аналог" и научно-производственным подразде-ением Винницкого политехнического института начато производство средств комплексной згдатн от однофазных заиыхакзй, годо-зй объем выпуска которых в соответствии с угверздеговии пяа-

составляет 1,.8 млн. рублей.

Апробация работы. Основныэ результаты работы докладнва-¡сь на Республиканском научно-техническом секянарв "Режякк гйтрали в электрических системах" (Киев, 1974 г.), на семк-фз-совещакяя 1Э к Э УССР "Охранз труда к техника безопас ->сти на энергспредпряятаях*1 (Киев, 1978 г.), на общегосудар-генной научной конференции ЧССР "Автоматизация и управление распределительных системах" (Ческе Вудейовице, 1978 г.), ка орой я третьей Всесоззных научно-технических конференциях лектробезопасяость на горно-рудных предприятиях черной метая-рткя СССР" (Днепропетровск, 1979, 1982 г.г.}, на Респубяя -яской научно-технической конференции "Решскы нейтрали з злек-тоеских распределительных сетях напрякенаеа до 35 кВ" .(Нпез, 30 г.), на Республиканском семинаре "ПоЕизенче безопасности гктроснабзеная сельского хозяйства" (Севастополь, 1984,1955г.), седьмой Всесоазной научно-технической конференции "Измери-шно-кнфор;лациояныэ системы" (Винница, 1985 г.), на расакрен-! заседании сеетжи "Электрические стаицкя и подстанция" Мос-1ского отделения НТО Э и ЗП "Заземление нейтрали транефориа-юв через активное сопротивление для ограничения перекапря -ий при замыканиях на землэ в сетях 6-35 кВ" (йосква, 1985г.), проблемном сеиянаре отдела автоматизация элеэтри -

ческих систем Института электродинамики АН УССР (Киев, 1986 г.]

Разработки по теме диссертации отмечень' первой премией-Всесоюзного конкурсу ЦП НТО Э и ЭП, дипломами и медалями ВДНХ УССР и СССР.

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 56 печати: работах, из которых - одна монография, одно учебное пособие, 13 авторских свидетельств на изобретения.

Структура и объем работы. Научный доклад содержит общуи характеристику работы, четыре раздела, выводы и сп: сок основных' публикаций.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ I. Состояние средств заняты от однофазных замыканий

Многолетний опыт эксплуатации подтверждает целесообразность сохранения в сетях 6-35 кВ режима нейтрали, при котором коэффициент замыкания на землю близок к 1,73. Однако из того -«е опыта следует, что этим сетям свойственна относительно высокая вероятность возникновения повреждений изоляции, отказов и нарушений селективности устройств релейной защиты и сигнализации, действующих при однофазных замыканиях. К причинам ухудшения показателей надеяшости и злектробезопасности эксплуатации распределительных сетей относятся:

1. Значительная кратность внутренних перенапряжений в сетях с изолированной нейтралью и компенсацией емкостных токов однофазных замыканий.

2. Возможность возт-гикновения повреждений трансформаторов напряжения при изолированной нейтрали сети.

3. Снижение эффективности компенсации емкостных токов однофазных замыканий: рост числа коротких замыканий при соответствующем уменьшении количества устойчивых однофазных замыканий, трудности осуществления полной компенсации тока .замыкания с учетом активной и высших гармонии оких составляющих; несовместимость компенсации емкостных токов с простыми, надежными устройствами сигнализации и ре. ейной защиты от однофазных замыканий; значительный ущерб от аварийны:: отключений потребителей пра однофазных замываниях, соизмеримый с ущербом при коротких замыканиях; существенные затраты на устройства компенсации.

4. Неудовлетворяющие современным требованиям условия злектробезопасности: возможность длительного существования

о ✓

зпасных напряжений прикосновения, возникновения однофазных заиканий через железобетонные опоры со спекиимся грунтом у ос-юзания, обрывов и падений проводов воздушных линий; повыаен-гая вероятность ошибочных действий эксплуатационного персонала, I таюке перекрытий изоляции коммутационных аппаратов при оперативных переключениях, выполняемых с целью определения участка шнии с однофазным замыканием; бесполезность компенсации ем-;остных токов при обрывах проводов, а также двойных замыканий .а земли, когда токи в фазах поврежденных линий оказываются :еньсе уставки срабатывания релейной защиты от коротких замы-:аний.

5. Неудовлетворительные селективность и помехоустойчивость ■стройств релейной защиты от однофазных замыканий. Вынужденно ¡ысокие в сетях с изолированной нейтралью чувствительность и ыстроцействие защит ведут к увеличению вероятности срабатывают реле от помех, т.е. сигналов, не связанных с однофазными а:лыканиями ла защищаемой лдагл.

6. Несовершенство средств непрерывного контроля состояния золяции сети. Предлагаемые к внедрении устройства эксплуата-ионного контроля не получили распростанения, что обусловлено акики причинами как сложность, в ряде случаез необоснованно ысокая чувствительность, отсутствие согласования параметров стройста контроля изоляции и релейной зашиты от однофазных ашканиЯ. Контроль изоляция в сетях, где не требуется отклю-ение линии с однофазным замыканием,осуществляется с помощью еле напряжения, кмею^го уставку срабатывания 20-30 % фазного апряхеняя и лишь частично выполняет функции обеспечения элек-робезопасности. .

7. Невысокие чувствительность и быстродействие автомати-зских устройств замыкания на землю поврежденной фазы (У35) в зтях с повкпечной опасностью эксплуатации электроустановок.

8. Низкая эффективность применяемых средств ускорения «вицации однофазных повреждений: селективной местной и станционной сигнализации, измерения расстояния до места у-:офазного замыкания на воэдуоных линиях, оборудования для гоеделения мест повреждений кабельных линий.

Проведенный анализ подтвердил актуальность проблемы да->нейшего повышения надежности сетей 6-35 кВ на основе их >мплексной защиты от однофазных замыканий, сущность понятия 1Торой объясняется алгоритмом решения задач этой проблем.

2. Анализ эффективности регзиа нейтрали

Новый подход к ревеню проблемы зациты сетей 6-35 нБ о? однофазных замыканий учитывает взагчосвязь регша нейтрали с условиями эксплуатации сети и устройствами автоматики, дейст-вувзимя при заиаканиях на зегиш. Исходя из особенностей такой взаимосвязи обобшены критерии, на основе которых сформирована совокупность показателей эффективности рехиыа нейтрали.

ШГГЕШ КАЧЕСТВА Ег2КМА НЕЙТРАЛИ

-С

НДЦШОСТЬ И ШОШМИНОСТЬ

Кратность внутренних пе--оенапряаений

X

Затраты на восстановительный ремонт оборудования

Ущерб от аварийных отключений потребителей

.Производительность и безопасность труда эксплуатационного персонала

Затраты на устройства для заземления нейтрали

ЭЖПТОБЕЗОПАСНОСТЬ

Напряжения лага -и прикосновения

Влияние на

параметры

убтройств

релейной

защиты от

однофазных

замыканий

Токи поражения при* прикосновениях к токовецу-

частям

Влияние на пара-метры устройств автоматического заземления фазы

Социальные и экономические потери от электротрави

Приведенные затрата на эксплуатация сэтк (

Достоверность их эначаихй подтверздена" актором теоретически и зкспер:г!.:2нтальк1г.;и исследованиями. Для определения — игрального показателя пркмекекы основные пологеняя пггзт-ши, что обусловлено кногофакторностьп влияния рзгкма нейтрал:: са конечные результаты эксплуатации с^а (I; 2] ,

Показатель эффективности режима кзйтрали по у слова ограничения перенапрягяниЯ пртая? равным отнесениям .рщез)2^/^*«); да , ¿а , 55 - площади, находящиеся под кривыми Р = т(Ки) езду ординатами, пропэденшгки через точки Ки,=2,А (рис. I) и - Китах • где Р - т(Ки) - распределения вероятностей пе-екапрягензй з сетяг с изолированной ( I ), заземленной через еактор ( 2 ) я резистор ( 3 ) нейтрзльо; Кцтг_х - максимально овмоншэ перенапрялекня (по признанию» теориям при лзбом реххна эйтрали Кип,ях практически кз прзвкззет 3,6); ки, -2,А эчка, соотаатстзуг-щая величина перзкалрязэшй, безопасных для золяцип сети со средним урогнгм техниаесной ззеплуатацк::.

Распределения вероятностей перенапряжений для рассматриваемых режимов нейтрали получены на основании анализа опубликованных данная по величинам перенапряжений, а такке многолетних экспериментальных исследований и измерений перенапряжений, выполненных автором (или с его участием) в сетях 6-35 кВ различного назначения |_3; 4; 5; б] ,

В общем виде показатели эффективности режима нейтрали пз условию ограничения перенапряжений определяются выражение;.':

3,5 3,5 -1

с I •)

2,4

Получены численные значения этих показателей = I ;

= 1,54;= 8,1), которые характеризуют также влияние режима нейтрали на количество повреждений и связанные с ними затраты на восстановительный ремонт оборудования сет;;.

Показатели эффективности рекима нейтрали по условию снижения ущерба от аварийных отключений потребителей за время локализации поврежденного участка сети равны:

(2)

КЛИ О -О О" , ,,

Л'^^О-арл) > (3)

где £ , относительнее снижение числа повреждений

при переходе от изолированной нейтрала к заземленной через реактор и резистор соответствию; Т.^ , - время одного аиарийкого отключения потребителей в сети с изолированной и заземленной через реактор нейтралью; П0| , Л01 - число однофазных зауыканий в сети при тех же реяимах нейтрал;:; &дг , арз -показатели селективности реле сигнализации сети с заземлением

нейтрал!? через реактор я резистор. Нэ заражений (2), (3) для конкретных условий получено: а. = 1,2; р„,= 9,7 (пои

Столь существенные преимущества заземления нейтрали через резистор обеспечивается снижением числа повреждений, улуч-зеняем селективностя при однофазных замыканиях устройств сигнализации и высокой степенью резервирования питания потребителей в самой распределительной сети.

Показатели эффективности регкиа нейтрали по ограничении опасности зоэаеЯствия наполнений прикосновения при однофазных ггшаганиях определена с учетом длительности существования за-кшеаная я величины тока з песте повреждения. Для изолированно."! нейтрал., этот показатель принят равным двум Ср =2). Тогда для регимов с компенсацией емкостных токов и заземления нейтрали через резистор эти показатели определяются как суккы отношения усредненных значений токов и длительностей существования однофазного за-мыканля щ-.и изолированной нейтрали к их значен:"..".:! при других регкмах нейтрали.

Где и _рнз - анализируемые показатели соответственно з сети с конденсацией емкостных тсков и заземлением нейтрали через резистор; » ~ усредненные зна-

чения токов и длительностей однофазных замыканий в рассматриваемых режимах нейтрали, вычисляемые по эксплуатационным данным для конкретной сети. В качестве примера приведены величины, характерные для городских сетей ИЗО "Винннцаэнерго":

= 5,2; ^ = 60,8 (при ^ = I; рнг = 2,6; _рнз = 40,4).

Спредел ;кы дейстэугжке значения установившегося тока однофазного замиания через сопротивление {ряд ВЗВИСКМОСТвЙ I У — (йр) для примера показаны на рис."2) при заземлении нейтрала через резистор (?„:.'

I 4 )

ив

( 5 )

Нз (5) получгаа фориуда для RH , tipa sosopc&i достигается тока Iy

:?"гуда следует, что s случае пркгосковоияя человека к токове-ду^ей части прз наиболее вероятной значат::! Я ^ = 6004-200 Oís в сети с резистором RH» RH4 toe здмчкяния на аеилэ на провисает величина, гаиЕцей ызсто в той se ссп:, но с изолированной кзйгральо.

Для оцрздвлешш шшянзя здзеыггяия нейтрали чораа резистор ка болечкны дсЕстсусапх значений токов однофазных ваамка-ихй длительностью некое 20 ис и соответственно на эффективность примекзняя бнетродействугйзк автоштических устройств вазеыления поврездекной фазы с цзльз cmssmm вароятноста гя-езлого исхода елеирояорагекая человека получзко екрагашю для•тога:

L =VTlj[sw(wt + vL)+ке'*] , (?)

гдо k'=(rsü)vl+ xcosv^/rj-sinvi,; у. -v-m'.

Р-Р + «M^t • xz- . "И11"

V шчаяьннЗ угол фазлого капряхзякя; if - угол, lia которой прннугдекная составляшая тока опережает напрягенЕЗ поарездензой фазы в пр-эдгзствоваЕЕза sa-угтацез рггказ. Это? угол равен:

При бшшчки бьгстродействусзхх изтсязтхчвскхх сазлтниж устройств, ограничивали* длительность прохоздегшя тога черзз человека до вргывии t, , дойствугаая вбдвчвна сгого тода определяется акачэкяаы I. t :

- гк [л, + ш соа(шЪ4+ чу]-

Анализ процесса для сравнения влияния рехкмов нейтрала на исход поражения человека в случае его прикосновения г тохове-дукей части электроустановки, находящейся под рабочим напрягв-нием в сети, где прккеяявтся быстродеЯстзуетяе У2-3, выполнен с

использованием разработанной автором математической модели, в которой учтены емкость сети; сопротивление в месте замыкания, эквивалентное сопротивлению человека, прикоснувшегося к токо-ведущей части, которая находится под высоким напряжением; сопротивление в цепи заземления нейтрали сети; время срабатывания У3£; значения начальных углов фазного напряжения, определяемые полученными распределениями их вероятностей в интервалах разбиения 1/2 периода промышленной частоты; графические зависимости вероятности тяжелого исхода электротравмы (возникновение фибрилляции сердца) от'действующего значения тока п^и рассматриваемых длительностях его протекания. Показано, что включение в нейтраль' сети с фазной емкостью до 3 мкФ резистора сопротивлением I кОм практически не приводит к заметному увеличении полной вероятности тяжелого исхода при -Ь,, = 0,006 с, а при 1., = О,01 с способствует даае некоторому снигениэ вероятности возникновения фибрилляции сердца по сравнении с ее значением в той ке сети, но .с изолированной нейтралью при [7; 8; 9; 10; II; 12; 13].

Режим нейтрали оказывает существенное влияние на параметры УЗФ - чувствительность и быстродействие блока определения поврежденной фазы, входныии сигналами которого являэтся разности фазных напряжений [б; 10; 14] :

При однофазном замыкании через сопротивление Я^ напряае-ние нейтрали относительно земли равно:

Ц-ф Ян

и0 - . 7,чн (п

3 К^аТч^нАГ •

Напряжение фаз в атоы режима, например, в случае затыкания фазы С :

( 12 }

Угол ^ между напряжениями II. , и ие_0 равен:

/?

V = сиъс1у ~ + V , (13)

. На основании проведенного анализа сделан вывод: заземление нейтрали сети через активное сопротивление позволяет повысить чувствительность устройства выбора поврежденной фазы в 2-3 раза и быстродействие в 1,5-2 раза по сравнению с этими параметрами а сети с изолированной нейтралью.

Если принять показатель эффективности рекима изолированной нейтрали по параметрам устройства автоматического заземления поврежденной фазы равным двум, то при включении в нейтраль сети высокоомного резистора этот показатель будет равным:

р - + ' & (М)

?-е- Утъ = 5 (5!ли /»?; - 2'5 = 1)■

Показатель для Реяи"а нейтрали с компенсацией ем-

костных токов однофазных замыканий не рассматривался, т.к. совместное использование реакторов и УЗФ в сетях с емкостными токами до 10 А не имеет смысла.

Заземление нейтрали распределительной сети через высоко-омный резистор позволяет упростить решение задачи построения устройств релейной защиты от однофазных замыканий, работоспособных при установившихся и перемежающихся однофазных замыканиях [15; 301 . В результате создания активного тока однофазного замыкания достаточная надежность функциошфованкя реле защиты обеспечивается при уставке срабатывания 0,5-1 А, а условия безопасности при однофазных замыканиях э диапазоне токов 0,1-1 А, когда напряжение нейтрали не превышает 30 % - использованием селективного контроля изоляции сети. В сетях с заземлением нейтрали через резистор практически исключены двойные замыкания на землю, что является дололнительн- ■« обоснованием возможности увеличения выдержки времени срабатывания селективной ступени защиты до 0,5 с на головных выключателях линий в пункте питания при условии установки на пунктах присоединения реле защиты-, действующих без выдержки времени. Учитывая влияние резистора в нейтрали сети на величину тока однофазного замыкания (рис. 2, Ян = I кОм), особенно при I мкФ, пред-

л<жена блок-схема устройства централизованной токовой залшты от замыканий на зешш с опережающей блокировкой реле неповредценных линий относительно иокента отклвчения поврежденного присоединения (рис. 3, Ш - блок питания, БГО - блокирующий и пороговый по зиоорган, - блок общего контроля изоляции по .

НРЗ - общая неселективная защита от замыканий на земли; I, 2, 3,... П - линейные селективные блоки релейной защиты и контроля изоляции). . -

Показатели эффективности регииа нейтрали по влиянию на параметры устройств релейной защиты от однофазных замыканий определены как отношения числа селективных срабатываний к числу случаев их неправильного функционирования и равны соответственно для режимов изолированной и заземленной ч рез резистор нейтрали 1,35 и 19,5 (или рр « 14,4 прг с I - по данным эксплуатации карьерных сетей Иршинскоге ГОК/.

. Рассмотрены условия производства работ на линиях й-35 кБ под напряжением в случае возникновения однофазного замыкания в двбой точке электрически связанной сети. Показано, что безопасность выполнения этих работ {кроне прочих мер) обеспечивается применение« резисторов для заземления нейтрали распределительной сети и разработанных устройств релейной защиты от однофазных эа-ыыканий, .действующих на отключение повредденной линии.

К важнейтик те'кьшко-зкононическки последствиям внедрения высокоомного сазеяпения нейтрали относится возиояшость обоснованного изменения уровней изоляции и норм испытаний повышенный напряжением электрооборудования сетей 6-35 иВ, что позволит уменьшить его {¿атериалоенкосгь (на 12-15 %), стоимость (на 7-10 %) и эксплуатационные затраты, повысив надежность электроснабжения. Кроме того, решается актуальная задача сувестве.чного снижения потерь электроэнергии путей перевода сетей 6 кВ на надряге-кие 10 Iа тахае"введения нового класса напряжения распределительных сетей 17 кВ (вместо 10 кВ) без замены кабельных линий и ■ повышения испытательных напряжений относительно принятых сейчас для кабелей 6 и 10 кВ соответственно.

Д^., оценки интегральных показателей эффективности (качества) реаамов нейтрали [I] пршеьена средняя арифметическая линейная фортка целевой ¿уккции

где К - номер рассматриваемого варианта реакма нейтрали,

п

-

П - число' учптагггинх гопторпзлькгх сгоЯстз (частких nosass,-тэлей еффзхтавкоста ретаа нсПтрзли)« Y^ - bscoshs гоеффздкэк-•ru nosaoasszsS оффзхтавнос?::.

Кктегрзлы-гй н^йтоалг:

показатель 1 S 2 3

Для городсг.г.х coti-i Для езльекке сетгЛ - 1.5Э 14,5 13,05

ИСХОДНЫЕ Д A H H " !

Даккыз изаеренй! отатностей п sps напряжений

Результата акзлкга повровдашй элзмзитоэ езтей

Характеристик:! гзсплуатацк;; устройств сигнализации и

Код

режима

нейтрал

, Г

Опрздз-

Л5ЯНЗ 32-

ппс^^ост*? P-'fCKÛ)

Определение показателя

Выбор

целевой, оункцки

Определенно параметров ÏS5 к поематаяз

совокупное?::! частных Г

Обосшвгкиз пат>аист-1 ; ров рзлойной защити j i

j Опрздз.юпгз показатолзй

К

Обработка эхспетятсет. оценок весоыостёй ¡ чест:^: показателе« ¡ э4<Ьэктквкост^

4

Определение кнтегралькшс показателей эффзативноста I режима нейтрал« |

Задача определения весовых коэффициентов р ешенз путс^ экспертных оценок при заданном условии = •( , с учетом

которого средние значения весовых коэффициентов равны:

^йД.Ч, ,

где ГЛ - число экспертов, ^ - номер эксперта, \л4; -экспертные оценки. ^

В таблице приведены для примера полученные интегралькна показатели эффективности режимов нейтрали сетей 10 кВ, эксплуатируемых в 1130 "Винницаэнерго".

На основании выполненных исследований разработана блок-схема решения квалиметрической задачи определения интегрального показателя эффективности режима нейтрали в сетях 6-35 кВ в виде целевой функции, являющейся комплексной характеристикой качества режима нейтрал«".

Получены также полные выражения для оценки экономической эффективности (путем определения приведенных затрат на реконструкцию и эксплуатацию конкретной сети) каждого из рассматриваемых рекимов нейтрали и внедрения соответствующих этим режимам устройств автоматики, действующих при замыканиях на землю [I] •

3. Анализ устройств релейной защиты от однофазных замыканий

Проведенные исследования показали, что изолированная нейтраль не способствует надежному функционирования устрой гэ релейной защиты от однофазных замыканий. Применение компенсации емкостных токов в еще большей мере усугубляет положение, не позволяя в полной мере реализовать преимущества развитых схем сетей 6-35 кВ. Ниже изложены результаты анализа устройств автоматики и релейной защиты от одно^зных замыканий в сетях, где нейтраль заземлена через высокоомный резистор [I; 32] .

Автором обобщены пути повышения надежности устройств релейной защиты от однофазных замыканий, предусматривающие:

I. Сознание условий для функционирования устройств автоматики, действующих при замыканиях на земле:

1.1. Обеспечение оптимального соотношения токов нулевой

госледовательности э поврежденной и неповрежденных линиях.

1.2. Использование трансйорыатороз тонн, обеспечивающих кеобхо.цицув точность измерения тока нулевой последовательности.

Z. Учет факторов, вызывавших появление сигналов пс'-.ех, гоздейстзке которых на входные, промежуточные и выходные органы устройств может приводить к их срабатывания:

£.1. Коммутация линий в нормальном ренине эксплуатации.

Я.2. Иегшуфазкые короткие замыкания и их отключения.

2.3. Отключение линий с однофазным замыканием.

2.4. Электромагнитные влияния на элементы устройств при коротких закипаниях, однофазных перемежавшихся замыканиях и других аварийных рекимах.

2.5. Переходные процессы в схемах устройств.

?- Определение оптимальных параметров устройств контроля изоляции я релейной запита:

Г.1. Зоны контроля и завиты по току и напряжению нулевой последовательности.

5.2. Уставки срабатывания селективной ступени защиты по "апрязсенкэ и току нулевой последовательности.

3.3. Время срабатывания селективной и неселективной ступеней защиты.

4. Выполнение требований по обеспечению надежного функционирования отдельных элементов схем устройств.

Оптимальное соотношение токов нулевой последовательности в повреэденной и неповрежденных линиях наиболее просто обеспечивается путем заземления нейтрали через резистор, сопротивление которого соизмеримо с емкостным сопротивлением сети (но не более I кОм при малых значениях фазной емкости) [26; 30; 32] .

Показано, что включение в нейтраль сети резистора приводит к существенному изменения зеличин токов нулевой последовательности повреэденной и неповрежденных линий. В этом случае при коэффициенте полноты однофазного замыкания К у, ток нулевой последовательности неповрежденных линий, сохраняя емкостный характер (при отсутствии активных проводимостей изоляции этих линий), равен

51о.неп=^и-шшСнеП- '< 15 >

кг -

Рис. I

Рис. 2

Í 5П ! ¡БИС!. !_í I_ï

_пг

КИцо НРЗ

5101

Ж И

СРЗ

Рис. 3

з~"Р—Ln

31о

г»

к/

/ и —■■ \ й<.

/ * 1 X о О. сГ п. С.нкФ

0,6 Q.5 0,4 0,2

Рис. 4

ц.,

0.3

Рис. 6

К

1I¡ t

0 tj

Ркс. 7

( K «tÙTPAAii

fL..

UirU UJ

i 1

i 'R

1 l^LI

VE3

TV'

ÇH

"pi [

(vna

M/

J_

PAJ

j'fs»

O

¡X HEHTPAAH

G.5

PAHK

«

Kh

t []™

o«

s™ i

KA Qy

" -jTAi

Piio. 6

Рис. 9. I - устройство заземления нейтрали; 2 - система диагностики повреждений; 3 - устройство контроля изоляции сети; 4 - измерительный, пороговый и блокирующий орган (по Зи9); 5 - прибор измерения расстояния' до еста' однофазного замыкания; б - устройство автоматического заземления поврежденной ;разы (о.Г - определители поврежденной лазы, 6.2. - блок защиты, 6.3. - замыкатели); Т- линейные блоки селективной сигнализации и релейной запиты.

Рис. 10. - тскоогряничивашее сслготивление источника высокого, напряжения ХИВН); ИСТ - источник сопровождающего тока; ЕКУ - блок контроля и управления; чт - высоковольтный вентиль; VI)2 - низковольтный защитный вентиль; УАЗ - высоксБольтаьД зак;::тгя--»« вентиль; $ - высоковольтный переключатель; Я.о - токоограничивающее сопротивление ИСТ.

Создан® условий нормального функционирования устройства защиты способствует увеличении тока нулевой последовательности поврежденной линии в результате заземления нейтрали чзр^з

З10(п=к3<и9^г(с-сп)г4</п^' ( 16 }

На примере сельских сетей 10 кВ рассмотрена методика анализа влияния емкостных характеристик (суммарной емкости- С - и максимальной из емкостей линий при ез относительном значении . СГ1^ = СМ/С на чувствительность устройства релейной защиты от однофазных замыканий с контроля изоляции сети [32]. Мззду и С существует стохастическая взаимосвязь. Ее особенности выражены тем, что для сетей 6-35 кВ имеет место конкретная плотность распределения самих величин С , на каядом из элементарных интервалов которых значения 0М^подчиняются своему закону распределения.

Обработка данных по сельским сетям ряда областей Украины показала, что плотность распределения Р(С) для них равна:

РСС),-!^1

при б = 2,84; тс= 3,55 и С?0,01 мкФ.

Группировка сетей произведена по интервалам разбиения осп их емкости, например, дС = I кк£. Дли какого из интервалов относительные значения распределяется в соответствии с усеченным нормальным законе;;: '„

при 0<СИ<;<1.

На ряс. А приведены дифференциальные кривые распределений Р(См^1)в интервалах дС, по которым построена двухеигмовая линия регрессии. Смысл зависимости состоит б

том, «то вероятность появления в сетях при £ (с,.-дфлинии с емкостьв больней С. . не поевыскт

М?а

о

т.е. весьма малой величины (порядка 0,025}. Значения Си>,г

соответствует;» двухсигмовой линия регрессии, дают максимальные величины емкостей (собственных емкостных токов однофазных замыканий), которые учтены при определении чувствительности разработанного комплектного устройства релейной защиты. Уравнения [С- т(С.)]2Йполучены в ввде т^тх полиномов на участках: 0-1; 1-4; 4-10 м£2.

. По представленной ниже блок-схеме определены зоны защиты от однофазных замыканий и контроля изоляции сети по току и по напряззнпэ нулевой последовательности (для примера показаны на ряс. 5 для сетей б кВ при И. = 2 кОм и = I кОм).

Для схе:гы преобразователя ток-напрят.ёние реагирующего органа устройства э*ситы (рис. 6) показаны кривые изменения напряжения на конденсаторах С4 (рис. 7. А - момент отключения контакта К& ; I, 2, 3 - напряжения на СЛ соответственно поврззщенкой и неповреаденках линий). Подучена зависимость II - 10) напрягэжй! на вторичной обкотке согласувщего

трансформатора Т-1 от первичного тока ГГНП, изменяющегося в пределах 0+100 А, которая подтверждает работоспособность устройств защиты и контроля при соотношениях амплитудных значений токов однофазных зашканий на крайних границах, превышавши: Ю3:

и -к т

ит ^м^дшо/!:. ' (19>

где - вторичный ток ГГКП, который может быть определен с достаточной точнстьв из соотношения 310/Кт ;

Кт- коэффициент -рансформации ТТИП;

Кн- коэффициент трансформации Т1;

I - ток ветви ,УИ2, равный нулю при нап-

ряжении на Н1 ыенее 0,5 В (для кремниевых диодов);

Л1Х(1У)- функция прямого падения напряжения, значение которого зависит от тока I^ цри &Цу>0,5 В.

Зависимость И^^^дХо) аппроксимирована полиноме ::

При воздействии на конденсаторы реагируших органов периодического напряжения любой формы Ц^ ("Ь) выражение для определения времени срабатывания исполнительного органа реле защиты имеет вид;

т/а т/г ч

• I ](21 >

где: - постоянная времени цепи й 3 , С1 ;

Ц-Б - напряжение блокировки;

Ц.ср- напряжение срабатывания исполнительного органа.

Т.к. Ц.^ в соответствии с (19) определяется величиной и формой тока 310 , зависящего, в свои очередь, от тока однофазного замыкания, то функции (-Ь) в обвем случае могут быть получены через I ^(х) . Зависимости мгновенных значений от параметров схемы замещения сети при ряде обоснованных допущений описываются известными выражениями при аппериодическоы и колебательном харахтере переходного процесса.

Авторов предложен метод решения задачи перехода от этих выражений к зависимостям ^^("Ь) [3^] . Среднее значение тока

однофазного закыкания и соответствующая ему величина напряжения входа определяются за период промышленной частоты. Яр:: этом учитывается длительность г^отеханкя полного тска до момента его перехода через нулевое значение. Интеграл, определяющий среднее значение напряжения, приближенно заменен сумкой : ^ л

— . ( 22 )

где — мгновенные значения входного напряжения;

д^. _ ууп - элементарный интервал разбиения периода промышленной частоты.

Значения Иг • для постановки з (22). получены, учитывая

ПОТ ';ТЗ ДАННЫЕ

вычисление • о и. ■ со„ I

конец счета Ц при • •

" 1

<а>=о;!

.' , Р.-ь . ъъ I ^г^ + А^е + Аге |

Ч= Ч +^ е + •} ) ('

Определение Щ .

!

тШ^д-Ь ! -1——-1

{Останов^

абсолотныз значения Ц (з связи с наличием двухполупериодного выпрямителя в цепп преобразования) и нелинейное сопротивление ве-ви , VЪА , -Кп

Л Ч 23 )

Выражение (23).положено в основу блок-схемы алгоритма решения на ЭВМ поставленной задачи, в которой три возможных варианта конца счета определяются характером переходного процесса и условиями гашения .цуги однофазного замыкания. Сопротивление ветви й п для каждого значения принято равный частному Ц^^/Ц■ , в величина Ч1Т4-и вычисляется по(20) в зависимости от Ци~31о!/

В результате проведенного анализа, подтвердивпего универсальность схемы реагирующего органа, разработаны общие рекомендации по построении комплектных устройств сигнализации и релейной защиты от однофазных замыканий с учетом уровня развития и условий эксплуатации сетей 6-35 кВ.

Определен путь дальнейшего совершенствования автоматики и релейной защиты от однофазных повреждений - создание и,внедрение автоматизированной системы централизованного управления сетью (АСЦУ), чем достигается принципиально новое качество совокупности распределительной сети и средств, осуществляющих функции диагностики и управления, В результате использования АСЦУ возможно в 1,5-2 раза сократить- на контролируемых линиях количество вводов с ТТНЯ, а сигсто относител#°гложных устройств автоматики и направленно? релейной защиты достаточно устано .вить простые датчики протекания тока нулевой последовательности [23] .

Наиболее благоприятные условия для применения АСЦУ в аварийном регаме однофазного замыкания (а также других видов повреждений) складываются в сетях промышленных предприятий ряда отраслей, собственных нужд электрических станций и др., где проблема автоматической селективной локализации повреждений особенно актуальна. Предложенная система моает быть использована и в тех случаях, когда ответственные потребители ( сети специального назначения) не допускают даае кратковременного перерыва электроснабжения. Особо важное значение концепция автоматизированного централизованного управления будет иметь в перспективе для развития локальных электроэнергетических сис-тег.

А. Реализация структур средств заняты от однофазных замыканий

Из совокупности средств комплексной запеты от однофазных за:гыдан22 ззделзкы, в первую очередь, устройства, предназнч-

чзшш для оптимизации passa нейтрали сетей 6-35 кВ (ркс. 8) с использованием высоковольтных резисторов [I; 3; 6; 16; 24]. Обоснованы требования к выбору параметров и схемы включения резисторов в зависимости от конкретных условий эксплуатации сети. Для применения в сетях 6-35 кВ рекомендованы изготовляемые НПО "Зиерготехпрсм" Ыинэнерго СССР высоковольтные резистора, на основе которых разработаны схемы заземления нейтрали.

Рассмотрены принципы построения к определена целесообразная область использования устройств компенсации емкостных токов однофазных замыкаш :

1. Реакторы додкны позг мять .автоматически регулировать ток компенсации в рааяке, црвдаестаувдаа однофазному загшканив

[25] .

2. В устройствах коьяенсац>ги долзны быть приняты.меры, сокращающие длительность существования прерывистых (в вцце "хлевков") однофазных газдссаний, предотвращавшие появление в аварийных нескзлгетрячкых рединах опасных напряжений сыгиения нейтрали, к позволявшие. использовать дискретные реакторы со ступеньз регулирования до 5 А.

3. В ссецах устройств компенсации емкостных токов однофазных зааахаюй необходимо предусматривать возможность создания условий для функционирования реле сигнализации участка линии с однофазны;.« замыканием и отвлечения поврежденной воздуа-ной линии при обрывах проводов.

Выполнен анализ еффехтивноств применения быстродействуе-пях У35 в сетях с емкостным» токами более 10 А и заземлением нейтрали через резонансно настроенный реактор, а также параллельно соединенные озактор и резистор. Показано, что применение реактора, резистора и УЭЭ могет быть оправдано ь сетях с емкостным током однофазного замыкания до 30 А.

Головное устройство релейной зааиты от однофазных замыканий представляет собой комплект ÎI5] , состоящий из блоков селективной ступени, защиты [26-] , устанавливаемых отдельно для каждой из линий, неселективной (общей) ступени залиты, неселективного контроля изоляция сети и селективных приставок контроля изоляции [IV; 18; 19] . Предложены кодификации реле зениты и сигнализации, действующе при замыканиях на земли, для различных условий их применения.

Разработано- новое, быстродействующее устройство автоматического заземления поврегцешгей фазы для применения в сетях,, питаших электроустановки с пор генной опасностьа, определен*: требования к схеке управления У32, решена задача согласования уставок срабатывания 72% я релейной завиты от однофазных закы-каний. Схема устройства автоматического заземления поврегд еккой фазы [20; 21; 27; 28; 29] позволяет осуществить быстродействующее снятие напояЕенкя с человека, случайно прикоснувшегося к токоведуцей части электроустановки, и способствует ликвидация неустойчивых зауыканий, когда электрическая прочность изоляции з месте повреждения кокет быть восстановлена снятием напряжения при срабатываниях У3$ без отключения повретдекной линии защитой от однофазных замккаюй.

В сетях сельскохозяйственного назначения применение устройств автоматического заземления'поврездекной фазы может быть эффективно при их совместном использовании со средствами диагностики однофазного повреждения, блокярувякми У3$ при обрывах: проводов и отклачаспдаи ликко (или ее участок) с таким повреждением. Ка примере сельских сетей 10 кЗ показана блок-схема совокупности средств комплексной загятк от однофазных поврег-дений (рис. 9>.

Для полного ресекяя задач зекяти распределительных сетей от однофазных замыканий (з том юксл® как понижается эта проблема з настоящей работе) необходимо выполнение ряда кер, спо-сзбстзугярс сокрэденкэ времена существования послеавар5йного режима сети. С этой цеяьз разработает устройства дистанционной и местной сигнализации поврежденного участка, измерения расстояния до однофазного замыкания, определения мест позрездежй з кабельных сетях. Использование последних [22; 31] следует рассматривать кап „звергакзкЗ этап ликвидации повреждений, а ;тх разработка на современном уровне позволяет ликвидировать серьезное отставание отечественных средств, реализующих т.н. топографические методы определения глее? повреждений. В предложенном автором и принятом к проыкаяекноиу внедрения комплекте ресекг задача повышения сффективкостн прояига изоляции в месте пробоя (рис. 10), что в подавлявшем больокнетв« случаев обеспечивает уверенное определение повреждений кабельных линий. 3 результате выполненных исследований сформулированы рекомендации по применен!» средств задкты сетей 6-35 кВ от однофазных замлсаний.

1.В сетях 6-35 кВ, схемы которых подготовлены к полной автоматизации (или для такой подготовки требуются сравнительно . небольшие затраты), а также,где составляющие высших гармони;: в токах однофазных замыканий превышают 20 А, оправдано использование .для заземления нейтрали высоковольтных резисторов, создающих дополнительный активный .ж замыкания:

1а» 10 А при 1о ■с 15 А

I*- 15 А 15 А 30 Л

1с." 30 А 30 А <; 1о < 60 А

1а" 60 А 60 А и < 120 А

1а- 120 А 120 А 1с < 180 А

1а- 180 А 180 А 1о

совместно с устройствами релейной защиты от однофазных замыканий и автоматики, обеспечивающими выделение поврежденного участка и переключение потребителей на резервный источник питания,

2. В кабельных сетях 10(6) кВ при затруднениях автоматизации выделения поврежденного участка и остаточных токах однофазных замыканий менее 20 А может быть технико-экономически обосновано применение простых дискретно регулируемых реакторов и устройств сигнализации поврежденного участка, работоспособных при кратковременных включениях в нейтраль резисторов, сопротивление которых соответствует приведенной выше таблице.

3. В сельских сетях 1П(6) кВ целесообразно использование резисторов, отключаемых при длительных однофазных замыканиях, устройств автоматического заземления поврежденной фазы, определения расстояния до мест замыкания, контроля изоляции сети и диагностики однофазного повреждения (действующих на отключение линии при обрывах проводов).

4. В сет..х, где по условиям безопасности требуется отключение линии с однофазным замыканием, а емкостный ток замыкания ограничен величиной 10 А, полезно применение резисторов, создающих активный ток однофазного замыкания порядка 4 А (независимо от величины 1С ), приборов контроля изоляции сети, устройств релейной защиты, обеспечивающих селективное отключение не только поврежденной линии, но и ее ответвления с однофазным замыканием, а также устройств автоматического заземления поврежденной фазы.

5. Строительство новых и реконструкция узе эксплуатирующихся распределительных сетей должны проводиться с учетом целесообразности их подготовка к анедрегата устройств автоматики и релейной защиты, дейстзузщих при однофазных замыканиях, а тахае наиболее перспективных централг ованкых систем диагностики я управления. &

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТА

3 диссертации реаена крупная, гмевщая важное народнохозяйственное значение научная проблема развития методов анализа, разработки принципов построения и создания средств комплексной защиты сетей 6-35 кВ от однофазных замыканий и повы-яекия на ее основе надежности я электробезопасности эксплуа -тацяи систем электроснабжения.

1. Выполнен обобщающий анализ средств защиты сетей 6-35 кВ от однофазных замыканий. Впервые использованы положения квалшгетряи для оценка интегрального показателя качества режима нейтрали этих сетей.

2. Разработаны математические модели для исследования эффективности применения устройств автоматики и релейной защиты, действующих при. однофазных замыканиях.

2. Обоснозаны пути повышения безопасности эксплуатации распределительных сетей, з том числе, а при выполнении работ под напряжением в случае возникновения однофазного замыкания э лэбой точке электрически связанной сети. Разработан метод определения эффективности быстродействующего автоматического заземления поврежденной фазы в сети с высокооыныи резистором з нейтрали..

4. Исследована возможность соз, ,ания простого реагирующего органа релейной зещиты, работоспособного в установившихся и перемехащихся речзшах однофазных заинканий. Разработана методика согласования параметров нового комплектного устройства релейной защиты, учитывающая стохастическую взаимосвязь емкостных характеристик сети и ее влияние на соо-. ноаение зон защиты я контроля изоляции по току и напряжению нулевой последовате -льности.

5. Предложена автоматизированная система централизованного управления распределительной сетью в ретаые однофазного за-унгсаняя, использование которой позволяет упростить решение

задач автоматизации сети и диагностики повреждений, осуществить опережающее включение резервного источника питания ответственных потребителей относительно момента отключения поврежденного участка сети, чем достигается новое качество устройств автоматики, действующих при однофазных замыканиях.

6. Обоснованы рекомендации по применению средств защиты от однофазных замыканий на предстоящий период развития распределительных сетей в зависимости от конкретных условий их эксплуатации.

7. Показано, что реализация результатов выполненных исследований позволяет ограничить внутренние перенапряжения, изменить уровни изоляции и нормы испытаний, уменьшить материалоемкость и стоимость высоковольтного оборудования, снизить вероятность развития однофазных замыканий в более опасные виды повреждений, обеспечить достаточные чувствительность, быстродействие, помехоустойчивость и селективность устройств релейной защиты от однофазных замыканий, создать условия для надежно: о функционирования сигнализации поврекдешого участка и автоматизированной системы централизованного управления сетью в реяиме однофазного замыкания, улучшить параметры устройств автоматического заземления поврежденной фазы, повысить производительное.

и безопасность труда персонала при локализации и определении мест повреждений, сократить ущерб от аварийных отключений, вызванных однофазными замыканиями, и, в итоге, существенно улучшить технико-экономические показатели эксплуатации сетей 6-35 кВ.

6. Разработанные устройства для заземления нейтрали, контроля изоляции, релейной защиты от однофазных замыканий, определения мест повреждений кабельных линий внедрены в эксплуатацию с экономической эффективностью 667 тыс. рублей в год. Ряд устройств защищены авторскими свидетельствами на изобретения.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Назаров В.В. Режимы нейтрали и автоматизация электрически сетей 6-35 кБ. - Киев: УЙК ВО, 1988. - 92 с.

2. Щуцкий В.И., Ягудаев Б.Н., Назаров В.В. Критерии оптимизации режима изолированной нейтрали сетей 6-10 кВ горных предприятий. - Электричество, 1984, № 9, с. 11-17.

3. Назаров В.В. Оптимизация режима нейтрали распределительных электрических сетей с малыми токами замыканий на землю.-

Энергетик, 1978, с. 28-30.

4. Ягу.цаеа Б.М,, Назаров В.В. Перенапряжения при дуговых однофазных замыканиях и режиму нейтрали в некомпенсированных сетях 3-10 кВ. - В кн.: Электробезопасность на горнорудных предприятиях- черной металлургии СССР. Тезисы докладов и сообщений II Всесоюзной научно-технической конференции. Днепропетровск-Марганец, 1979, с. 130-132.

5. Сирота И.М., Назаров В.В. Заземление нейтрали через активное сопротивление в некомпенсированных сетях 6-35 кВ. -Техническая электродинамика, 1980, д5 5, с. 84-51.

6. Назаров В.В. Устройство для изменения активного сопротивления в нейтрали некомпенсированных сетей 3-10 кЗ. Энергетик, 1981, № 7, с. 33-35.

7. Сирота И.М., Назаров В.В. Автоматическая компенсация повревденной фазы в сетях с изолированной нейтралью. - Электричество, 1980, № 8, с. 13-13.

8. Ягудаев Б.М., Шишкин Н.З., Назаров В.В. Защиты от эл6к— тропоражекий в горной промышленности. - М.*. Недра, 1982 - 152с.

9. Назаров В.В., Ягуцаев Б.М. Режим нейтрали - важнейший фактор повышения электробезопасности распределительных сетей 3-10 кВ. - В кн.: Электробезоласность на открытых и подземных горных работах. Тезисы докладов и сообщений III Всесоюзной научно-технической конференции "Электробезопасность на горнорудных предприятиях черной металлургии СССР". Днеппопетровск, 1582 , с. 112-115.

10. Назаров В.В., Ягудаев Б.М. Влияние режима нейтрали некомпенсированных сетей 3-10 кВ на параметры устройств защиты от электропораясения.- В кн.: Электробезопасность на горнорудных предприятиях черной металлургии СССР. Тезисы докладов и сообщений II Всесоюзной .тучно-технической конференции. Днепропетровск, 1979, с. 86-87.

11. Сирота И.Ы., Масляник В.В., Назаров В.В. Сети средних напряжений (3-10 кВ) и электробезопасность. Вестник АН УССР , 1979, № I, с. 47-56.

12. Сирота И.М., Масляник В.В., Назаров В.В. Эффективные способы обеспечения электробеэоласности в распределительных сетях и установках средних напряжений. - В кн.: Сборник докладов ос .^государственной конференции ЧССР "Автоматизация и управление

в распределительных системах". Ческе Бедейовице, 1978.

13. Назаров Б.В., Шпак Е.И. Особенности расчета токов замыканий на землю в сети с быстродействующим тиристорным замыкателем. - В кн.: Автоматизация и релейная защита электрических систем. Киев, 1977, с. 86-90.

14. Назаров В.В.-, Ягудаев Б.М. Определение поврежденной фазы в сетях с изолированной нейтралов. - Изв. высших уч. заведений "Энергетика", 1986, JP 10, с. 41-45.

15. Ягудаев Б.Ы., Назаров В.В. и др. Реаиы нейтрали к релейная защита в карьерных сетях 6 кВ. - "Промышленная энергетика", 1986, » II, с. 36-38.

16. Назаров В.В. 0 рекиме нейтрали сельских некомпенсированных сетей напряжением 6-10 кВ. - В кн.: Реаим нейтрали е электрических распределительных сетях напряжением до 35 кВ. Тезисы докладов Республиканской научно-технической конференции. Киев. 1980, с. 86-87.

17. Назаров В.В. Контроль изоляции в сетях 3-10 кВ. -Электрические станции, L98I, № I, с. 62-63.

.18. Назаров В.В, Эксплуатационный контроль изоляции сетей напряжением 3-10 кВ. - В кн.: Эдектробезопасноеть на открытых и подземных горных работах. Тезисы докладов и сообщений III Всесоюзной научно-технической конференции "Злектробезопасность на горнорудных предприятиях черной металлургии СССР". Днепропетровск, 1982, с. 80-81.

19. Грабко В.В., Моккк Б.И., Назаров В.В., Поляков В.В. Информационно-измерительные системы для технической диагностики состояния электрической сети. Сборник тезисов докладов 7-й Всесоюзной научно-технической конференции "Измерительно-информационные системы". ВЛИ, 1985, с. II4-II5.

20. Назаров В.В. Тиристорное аунтируюцее устройство. Энергетика и электрификация, 1977, $ I, с. 23-25.

21. Сирота И.М., Ккслекко С.Н., Назаров В.В. Быстродействующее заземление поврежденной фазы в сетях с изолированной нейтралью. - Промышленная энергетика, 1977, Р 5, с. 37-39.

22. Назаров В.В. Передвижная высоковольтная кабельная лаборатория. - Электрические станции, 1985, № 5, с. 70-71,

23. A.c. 1383232 (СССР). Устройство для дистанционного определения повревденноЯ линии и управления разветвленной распределительной электрической сетью. / В.В.Назаров, А.В.Кобылкнский и др. - Опубл. в.Б.И., 1988, S II.

24. A.c. 680097 (СССР). Устройство для эачиты от перенапряжений при дуговых замыканиях на земли в сетях с изолированно;! нейтрали. / В.Ф.Антонов, Б.М.Ягудаев, В.В.Назаров - Опубл. в Б.И., 1979, 5 30.

25. A.c. I228I82 (СССР). Устройство для автоматической настройки дугогасяцего реактора. / Б.Й.Мокин, В.В.Назаров,

Б.Д.Ткачук - Опубл. в Б.И., 1986, 16.

£6. A.c. 1350733 (СССР). Устройство для защиты от замыканий на эемлэ в сети с изолированной нейтраль». / В.В.Назаров, 3. В. Поляков, Б.М.Ягудаев -Опубл. вБ.И., 1987, №41.

£7. A.c. 636735 (СССР). Устройство для выбора поврежденной фазы. / В.В.Назаров - Опубл. в Б.И., Р 45, 1972.

28 A.c. 607432 (СССР). Устройство для защиты от поранений '■тектротесккл током в сети с изолированной нейтралью. / Б.М.Ягудаев, З.В.Назаров - Опубл. в Б.И., 1981, JA ?.

29. A.c. 964554 (СССР). Способ определения поврежденной фазы в электрической сети с изолированной нейтралью. / В,Ф.Антонов, Б.М.Ягудаев, В.В.Назаров и др. - Опубл. в Б.И., 1982, № 37.

Отчеты о НИР, выполненных под научным руководством автора:

30. Разработка и внедрение устройств для повышения надежности и электробезопасности карьерных сетей б кВ. Отчет о НИР ЗПИ Минвуза УССР, 1984, per. 01826055441.

31.Разработка и внедрение устройств для профилактики оборудования электрических сетей напряжением 0,4-10 кВ. Отчет о НИР ВПИ Минвуза УССР, 1985, per. № 01850067200.

32. Разработка л внедрение средств повышения надежности и электробезопасности эксплуатации сетей до 35 кВ. Отчет о НИР ВПИ Минвуза УССР, 1988, per. S 0I860II30I4.

Личный вклад автора. В работах: 2 - анатиз влияния заземления нейтрали через высокоомный резистор на токи однофазного замыкания; 4, 9, 1С - теоретический анализ, экспериментальные исследования; 5, 7, 8, II-I4, 21 - исследования параметров и эффективности У35; 15 - разработка схем устройся; 19 - синтез Ш, диагностики изоляции сети; 23, 24, 26, 28 - обоснование и эазработка схем устройств; 25 - разработка силовой *тзсти схемы; :9 - обоснование принципа сравнения напряжений поврежденной и яставщей фаз.

БЛ OP 53^Подгясдяа к печати . W'9 г

хх í л мшдкиД об лет к т уи раа л окал. 'îa ьаз „V ¿j f) Т j[QQ