автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Методы и технические средства обеспечения энергосберегающих режимов электропитания сельскихтехнологических установок

M w

: ''

..'Л í

.Нацлональний аграрний ушверситет

На правах рукопису

Савченко Петро Ьлшч

МЕТОДИ ТА ТЕХШЧШ ЗАСОБИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕНЕРГОЗБЕР1ГАЮЧИХ РЕЖИМШ ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ СЫЬСЬКИХ ТЕХНОЛОГ1ЧНИХ УСТАНОВОК

05.20.02 - застосування електротехнологш в сшьськогосподарському виробництв1,05.09.03 -електротехтчш комплект i системи, включагочи ïx управлшня i регулювання

АВТОРЕФЕРАТ ДИСЕРТАЦП НА ЗДОБУТТЯ НАУКОВОГО СТУПЕНЯ ДОКТОРА ТЕХНШНИХ НАУК

КИШ -1997

Дисертацш е рукописом науково! пращ

Робота виконана в Харювському державному техшчному ушверситей сшьського господарства

Науковий консультант: доктор техшчних наук, професор, академик УААН Мартиненко 1ван 1ванович

Офпийн! опоненти: доктор техшчних наук, професор Овчаров Володимир Васильевич; доктор техшчних наук, професор Зорш Владлен Володимирович; доктор техшчних наук, професор Гриб Олег Герасимович

Захист вщбудеться Zd.CS 1997р. о 10 год. на засщанш спец1ашовано1 вченоГ ради Д. 01.05.05 при Нахцональному аграрному ун1верситеп за адресою:

252041, Кшв-41, вул.Геро1в Оборони, 15, учбовий корпус 3, аудитора 65.

Просимо прийняти участь у робот! снещалхзоважй вченог ради або наддслати вщгук на автореферат у 2-х пршмрниках, зав1рений печаткою Ваши установи, за адресою:

252041, Кшв-41, вул. ГероУв оборони, 15, сектор захисту дисертацш.

3 дисерташею можна ознайомитись у б1блютеш ушверситету.

Автореферат роз1сланий кв1тня 1997р.

Пров ¡дна оргатзащя: 1нстшуг мехашзаци та електрифшаци альського господарства УААН

ЗА ГАЛЬ НА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальн1сгь.В1дсупцсть наукового обгрунтування приниишв побудови системи забезпечення ефективносп електрифшованих технолопчних процеЫв ( ЕТП ), вщсутшсть техшчних засоб1в регулюваяня напруги \ пристрот керування ними в режиш мережного резерву, роблять неможливим забезпечення вщхилень подано! напруги до електрнфг кованих технолопчних установок ( Е'ГУ ) в межах, визначених диочим стандартом.

Розробка способ! в шдвищення якосп напруги 1 прннцигав побудови пристро!в регулювання напруги в електричнпх мережах, забезпечують ефектившсть ЕТП сшьськогосподарського виробншгтва в режим I мережного резерву, е актуальною науковою проблемою.

Зпдно актуальност! проблеми, ¡1 виршення здшснювалося вщпов1дно до координаш иного плану науково! ради АН СРСР по комплексной проблем1 "Науков1 основи електроенергетики".

Завдання 1. 9. 6. 24. 35. "Розробка принцитв створення методов I засобпз пщвищення якосгп. електроенерги в сшьських елекгричних мережах. Розробка трифазних пристро!в на баз1 вольтодобавочних трансформатор! в з тиристорним перемикачем в кол! збудження для мереж 6-10 кВ. Розробка та достдження систем керування тиристорами перемикаючих пристро!в класу 10-110 кВ з використанням герконово! техтки та рекомендашями Всесоюзно!' науково-техшчно! конференцц "Системи керування та контролю високовольтних елекгричних апаралв", де зазначено: "Розгорнути прикладж дослдження та дослщно-конструкторсью робота по створенню ! впровадженнкз високовольтних герконових реле для систем керування апаратами високо! напруги, тобто високовольтними перемикачами вщгалужень обмоток силовпх трансформатор1в".

Мета роботи: обгрунтування та розробка метод!в 1 техшчних засоб!в забезпечення ефективносп ЕТП на основ! шдвищення якосп напруги. яка подасться до ЕТУ сшьськогосподарського виробництва. Для досягнення ще! мети необхщно розв'язати таю задачг

1. Розробити методику визначення впливу вщхилень напруги на роботу ЕТУ 1 на режими ЕТП.

2. Розробити принципи побудови системи забезпечення ефективносп функшонування сшьських ЕТУ 1 методи анатзу режим! в напруги у ЕП при мережному резервуванн!.

3. Обгрунтувати 1 розробити принципи створення метод1в \ техшчних засоб^в забезпечення енергозбер1гаючих режим! в електроживлення сшьських ЕТУ.

4. Провести дослщження та дослщно - конструкторсьи роботи по створенню системи керування високовольтними перемикачами вщгалужень обмоток силових трансформатор! в.

Предметом дослщжень е техшчш засоби, яю забезпечують ефектившсть ЕТП сшьськогосподарського виробницгва.

Об'ектами дослщжень е ф1зичш продеси в електроприймачах (ЕП) технолопчних установок, яы виникають при змш 1 регулюванш напруги.

Методи дослщжень. В основу дослщжень покладено результата робгг провщних вчеяих в галун сшьсько! електриф1кацп, вшшву вщхилень напруги на роботу ЕП, ям застосовуються в сшьськогосподарському виробницга, а також в галуз1 регулювання напруги.

В теоретичних достижениях використаш сучасш методи розрахунку елекгричних мереж, методи теори ймов1рносп та математично* статистики, основи теорл розрахунку над1йност1 елемент1В 1 пристро1в автоматики.

Для розв'язання задач дослщжень застосоваш стандарта i розроблеш методи, пристрох 1 установки, а також методи анал1зу лабораторно-виробничих експеримен-пв, ф1зичного та математичного моделювання систем забезпечення ефекгивносп технолопчних процеав. При експериментальних дослщженнях застосовували самописш прилади та статистичш анатзатори якосп напруги, а також прилади, ям розроблеш нами впродовж наукових дослщжень. Результата дослщжень оброблялись на ЕОМ.

Еконо.шчна ефектившсть методов регулювання напруги визначена за единою методикою розрахунку економгчно! ефективносп використання в електроенергетищ ново1 техшки, винаходав та рашонал1заторських пропозищй.

Наукова новизна полягае в тому, що:

- на основ! структури елекгричних навантажень ЕТУ виявлена 1х неоднорщшсть 1 р1зний вплив вщхилень напруги на ф1зичш процеси в них. Запропоновано для характеристики ЕТУ -коефпцент структури навантаження;

- на основ1 анагпзу ф1зичних процеав ЕП, як складових частан ЕТУ, теоретично виявлена залежшсть окремих енергетичних та технолопчних показниюв ЕТУ при змш величини вщхилення напруги;

- у запропонованш методищ визначення впливу вщхилень напруги на ефектившсть технолопчних процеав сщьськогосподарського в1ф0бництва застосовано комплексний пщхщ в оцшщ ефекгивносп робота ЕП, як складово! частини ЕТУ, яка забезпечуе функцюнування даного ЕТП при вщхиленнях пщведено! напруги;

- на основ1 анашзу режимлв напруги в мережах, що живлять ЕТУ при мережному резервуванш, розроблеш методи визначення параметр1в техшчних засоб^в 1 обгрунтоваш приныипи побудови системи

4

забезпечення енергозбертаючих режишв електроживлення сшьсышх ЕТУ. Щ приншгпи базуються на приведений лшш, що взаеморезервуються до вигляду оргашзовано! автоматизовано! умовно - замкнуто! лшп з регулюванням напруги у и магистралях;

- на осжда анашзу способ1в шдвшцення циклосийкосп тиристор1в установлено, що кожен 13 них дозволяв полшшити один ¡з вузтв вентиля 1 не дае можливосгп усувати шк)длив1 наслщки перепад1в температура Запропонований споаб збшьшення циклостшкосп тиристор1в базуеться на зменшенш диапазону зшни температури вентильного елементу за кожним циклом;

- розроблено метод забезпечення шформацгано! та електричноТ сукупносгп польованих одна вщ одно! функцюнальних частин апаратури, не допускаючих 1х безпосереднього з'еднання мЬк собою ¡з-за високо! р1знищ потенц1ал1в, 1 принцип побудови нового пристрою (геркотрона) на магштокерованих контактах, на баз! якого розроблеш принципи побудови системи управл1ння високовольтними тиристорними перемикачами вадгалужень обмоток силовнх трансформаторов;

- розроблена методика ошнки статичних струтшв управлшня силових тирисгор1в, яка базуеться на методах теорп ймов1рносп та математично! статистики;

- експериментально визначено невщом! рашше властивост1 фершчв -лавинопошбного збшьшення провщносгп тд шею сильного електричного поля 1 вщновлення д!електричних власти востей теля зникнення поля. Доспдартсть теорстичних положень шдтвердилася експериментальною переваркою в лабораторнпх умовах, дослщно - виробничих випробуваннях 1 експлуатацн дослщних партш електричного обладнання. Основш аде! 1 розробки, яш виносяться на захист, належать автору.

На захист виносяться там основш науков1 положения

дисертацп:

- методика визначення впливу вщхилень напруги на ефектившеть технолопчних пронес) в сшьськогосподарського виробництва;

- принципи побудови системи забезпечення ефективносп функщонування електротехнолопчних установок при мережному резервувашй;

- комплекс техшчних засоб1в, пристроГв г установок, що забезпечують енергозбер1гаюч1 режими електроживлення технолопчних установок

Практична цшт'сть роботи полягае в розробщ, випробуванш1

впроваджекш у виробницгво техшчних засоб1в регулювання напруги 1

пристро]'в керування Н1ши, якт забезпечують ефектившеть

технолопчних процеав сшьськогосподарського виробницгва i енергозбережвння в електроприймачах технолопчних установок i в сшьських електричних мережах.

Апробащя. Основш положения дисертащйно1 роботи обговореш i схвалеш в 75-ти доповщях, в тому числ1 на третш науково

- техшчшй конференци "Сучасш проблеми енергетики" (Кшв, квггень 1980р.); на Всесоюзшй техшчшй конференци "Спешальш комутащйш елементи" (Рязань, 1984р.); на Всесоюзному науково - техшчному ceMiHapi: "Досвхд eлeктpифiкaдii сшьського господарства на основ1 прискорення науково - техшчного прогресу" (Тернопшь, 1987р.); на Всесоюзшй нарада "Пщвшцення ефективносгп i надшносгп електропостачання у сшьському господарств!" (Москва, 1987р.); на Всесоюзшй науково - техшчнш конференци " Проблеми перетворюючоГ техшки" (Кшв, 1987р.); на III Всесоюзшй науково -техшчшй конференци "Енергозберкаюче електрообладнання для АПК" (Москва, ВДНГ СРСР, вересень 1990р.); на наукових конференциях професорсько - педагопчного колективу, наукових працшнигав та асшранпв MIICB (Москва, 1970р.), АЧ1МСГ (Зерноград, 1974, 1991р-р.), Х1МЕСГ (Харюв, 1970 - 1994р-р.), ХДТУСГ (Харив, 1995, 1996 р-р.)

ПублжацП. Основш положения дисертацшно! роботи опублшоваш в 125 друкованих роботах, в тому чиаш, в двох навчально

- методичних, i 40 авторськпх свщоцтвах на винахщ.

Результата дослщ1в в (1980, 1987, 1991 роках.) експонувались на ВДНГ СРСР i вщзначеш ср1бною й двома бронзовими медалями, а також експонувались на мЬкнародних виставках в м.Дел! (1989р.) та в м.Лейпцигу (1990р.)

Впровадження OKpeMi наук obi положения, рекомендации i hobi техшчш ршення, що випливають з дисертацп, впроваджеш разом з астрантами Гуревичем B.I., Кривцовим В.В., Бережнюком 1.Г., Тшценко O.K. в практику роботи сшьських електромереж Донецького, Миколшвського i Харивського шдприемств електричних мереж ПЕО "Донбасенерго", "Миколшвенерго" i "Харывенерго", в науково -дослщному ¡нститут1 електрично! апаратури ¡м.А.В.Ефремова, у Бшоруському вщдшенш ВДП1 i HII "Енергомережапроект".

О крем i розробки, рекомендаци, висновки, одержат в роботах, використаш при виконанш po6iT HBO "Радю" (м.Москва), НВО "Антей" (м.Москва), НВО "Електроф1зика" (м.Леншград), ВО "Азот" (м.Ивно), СКБ "Кабель" (м.Уфа), а також в РЕМ, колгоспах, радгоспах Хармвсько! та шших областей. MaTepiami дисертацп включеш в учбово - методичш поабники "Современные електрические аппараты управления для систем автоматизации сельскохозяйственного производства" .М., 1986; "Повышение качества

напряжения на зажимах автоматизированного електропривода агропромышленных копмлексов" Киев, УСХА, 1988, як! вшсористовуються в учбовому пронесi на факультетах "електрифнсацп та автоматизаии сьтьського господарства " сшьськогосподарських

Ву31В.

СТРУКТУРА ТА ОБСЯГ РОБОТИ

Дисерташя складаеться i3 вступу, 6 роздшв, висновюв i списка використано! лтгератури з 259 назв, в тому чист, 10 - шоземними мовами, а та кож з додатив.

Робота викладена на 414 сторшках друкованого тексту, BMiuiye 20 таблиць i 103 рисунки на 72 сторшках.

3MICT РОБОТИ

У вступ! "Загальна характеристика робота" розкрито наукову новизну та практичну щншсть робота, обгрунтовано ii актуальшсть, сформульовано мету дослцркень, задаш, а також основш положения, винесеш на захист.

У першому роздип "Анагиз сучасного стану проблеми i обгрунтування напрямку доопджень" на основ! анашзу л1тературних джерел i проведених досшджень показав, що вплив вщхилень напруги виг номинального значения на роботу електороприйма'-п в, наприклад асинхронних електродвигушв, джерел променево1 та теплово! енерпй та mini, яы застосовуються в Ыльськогосподарському виробншгга i детально розглянуп в роботах вчених 1.В.Жижеленко, Ы.Мартиненко, В.В. Овчарова, K.M. Пояркова, I.A. Сиром'ятшкова, М.М. Сирих та imirax.

Б1льш1сть дослдакень проводились з ЕП без врахування того, що вонн е складовими частинами ЕТУ. Тому доагпдження впливу вщхилень напруги на ефектившсть функцюнування ЕТП сшьськогосподарського виробництва практично тшьки почшаються, особливо у тих прогресивних технолопях, яга розглядаються в роботах учених ¡.Ф.Бородша, В.К.Мурзша та immix.

Проблем! тдвищення якост1 напруги у ЕП багато уваги придшяли у CBoix дослщженнях вчеш 1.0.Будзко, B.B.3opiH, М.О. Мельников, В.Г.Холмський та ¡Hmi. Розглядались питания регулювання напруги як у лромислових, так i у сшьських електричних мережах. Однак, питания регулювання напруги при мережному резервуванш в Ыльських електричних мережах вивчено недостатньо. Мережне резервування застосовуеться для пщвишення надшносп електропостачання сшьських ЕТУ. Воно здшснюеться шляхом буд1вншхгва лгнп зв'язку, яка своТми кшцями з'еднуе дв1 сусщш nimi що взаеморезервуються. Таку здвоену nmiio називають умовно - замкнутою. Втрати напруги в шй Bin джерела живлення до

вщдаленного ЕП зростають бшьш, шж у 4 рази. Тому виникае потреба в регулюванш напруги в умовно - замкнугих л1шях вольтодобавочними трансформаторами (ВТД). Послщовш обмотки ВТД Бвшкнеш в розрив мапстралей шни, що взаемно резервуються. В залежносп вщ того, яку л!шю резервують, в одного з ВДТ у послщовш й обмопц змшюсться напрям потоку потужносп. В цьому випадку ВТД зам!сть шдвшцеиня напруги буде п знижувати 1 попршувати умови роботи ЕП. Лшшш ВДГ 1 автотрансформатори,яы призначаються для роботи в магистратах умовко - замкнутих лжй, повинш бути двосторонньо1 ди, тобто регулювати напругу у заданому режим! незалежно вщ напрямку потоку потужносн.

Техшчна необхщшсть застосування пристроив РПН в сшьських мережах не викликас сумшву.

Пристро! РПН з мехашчним приводом - де складш агрегати, яю мають пщвишену аваршшсть. До 66% уах пошкоджень у трансформаторах припадае на долю РПН. Персонал енергосистем у 30% випадыв вимикае автоматику, здшснюючи школи ручш перемикання . Анатз лггературних дасерел показав, шо пошкодження контактно! системи бувае навпъ тод1, коли перемикання не здшснюються. Причиною таких пошкоджень с прогресуюче попршення поверхш перемикаючих контакпв ¡з-за взаемоди 1х з продуктами розкладу масла 1 створення електрохзоляцшно! гснвки, яка через деякий час наближаеться до центру контактних площин. В сыьсышх мережах при математичному спод1ванш числа перемиканъ РПН понад 10 5 ... 2 • 105 за р!к ресурс пристрою РПН з мехаючним приводом буде вичерданик практично за 1-2 роки експлуатацп. Таким чином, виникае потреба замши диочих РПН безконтактними тиристорними РПН. При розробщ системи керування високовольтними тиристорними перемикачами вщгалуженъ обмоток силового трансформатора виникла необхщшсть створити пристрш для зв'язку м1ж частинами апаратури, яы польоваш одна вщ одно! через високу р1знищю потешаатв.

У другому роздш "Вплив вщхилень напруги вщ номшального значения на функщонування електрифшованих технолопчних процеав 1 установок в сшьському господарствГ наведет теоретичш даш впливу вщхилень напруги на окрем1 ЕП, яи були визначеш ¿з анал!зу лЬературних джерел.

Використовуючи ш дат на прикладах ЕТУ: передпоавного прогр1ву насшня шфрачервоним випром1нюванням; аероюшзацп пов1тря в тваринницьких примоденнях; водопостачання

твариншщьких ферм та ¿нших, розглянуто вплив вщхилень напруги на ефектившсть IX роботи. На рисунку 1 наведена змша ковзання системи "асинхронний електродвигун - робоча машина" в функцп

вщхилення напруги. Робоч1 машини розглядались чотирьох тишв, для яких коеф^щент залежное™ момента опору вщ швидкосп робочох машини дор!внюе: -1; 0; 1; 2. На цьому рисунку наведена у вщносних одиницях змша подач! 1 тиску вщыентрового насосу при змш вдаилень напруги живлення.

Рис. 1 Графж зли'ни величины ковзання електродвигуна (1.2) i napaMempie вгдцентроеих nacocie eid змти напруги живлення.

Визначення ковзання з р!вняння

W2s' sH , (i)

~-w-ГГ = -Тх-= const v '

(i-sH){sl+sl)

при 3MiHi вщхилень напруги проводилось на ЕОМ.

Розглянуто вгошв вщхилень напруги на роботу сгащонарних i пересувних ультраф i о л етов их опром1нювальних установок. Надаш пропозицп по тдвшценню строка служби джерел променево!' енергн

при вадхиленнях напруги. Для запалювання люмшесцентних ламп при великих вщхнпеннях напруги прошнуегься пускорегулюючий пристрш. Теоретично установлена 1 експериментально шдтверджена залежнклъ сложиваного з л1нп живлення струму навантаженого асинхронного двигуна при змш вщхилень напруги живлення. При пониженш напруги цей струм збш>шуегъся, шо призведе до збшьшення втрат напруги в лшц живлення, а не в свою чергу призведе до бшьших вщхилень напруги 1 зростання струму. Цей процес можна визначити за методом послщовних наближень. 3 достатньою точшстю до 1% р!шення обмежуеться теля друго! гсерацп.

Криву зм1шг струму навантаженого асинхронного двигуна 1;,с. У функдп напруги живлення Ц , можна приблизно виразити аналшгчно:

I,, = 1»и* 6,1' (2)

де 111с. - нoмiнaльний струм асинхронного електродвигуна, А; и„ - номшальна напруга електродвигуна, В Г=1 -Ц/и„

При ршшх значениях коефМента структури комплексного

1

2

(3)

На рис.2 показана залежшсть змшп втрат потужносп в лпш лсивення при змш вщхилень напруги живлення 1 р1зних значениях коефоденга струкгури навантажекня. Використовуючи \з л^тературних джерел теоретичш даш впливу вцгхилень напруги на роботу окремих ЕП, на основ] диочих методав визначення збитюв вщ роботи них ЕП при вщхиленнях напруги живлення, пропонуеться методика визначення сфекгивносп функцюнування ЕТП сшьськогосподарського виробницгва.

Економ1чт збитки вщ функцюнування ЕТП при ввдшленнях напруги розглядаються як сума е коном ¡чних шкод вщ роботи ЕП в склада ЕТУ, яи забезпечують функцюнування ЕТП.

Екожтпчщ збитки вщ роботи 1-того електроприймача в склад1 > то1 ТУ при к-тому вщхиленш напруги матиме такий виг л яд:

Г 5и=У+У+У + 7 + У (4)

1 .ТУ) ,с.Ък в Т ек М X - 4

навантаже1шя ЕТУ

загальна величина

.+ I,

значения спояашаного ЕТУ струму ¡з лшп живлення може бути визначена за формулою:

*о6 =

Г \0-6

'и. ^

С \ 1,2

' и4»

н.с.

ДР7.

.. : Рис.1. ,

/ - К„ = 1; 2 - =0,57; 3 - К„ = 0,37; •

Рис.2 Графжзмши втрат потужност\ ерозподыьчш лтп при змЬп напруги жиелення, залежип тд коефпрата структуры наеаптаження.

де V -енергетнчна складова шкодн, викликана змтою споживаноГ потужнот;

УТ - технолопчна складова шкоди, викликана змшою продуктивное!! ТУ, зниженням якост1 продукци;

Уек - експлуатацшна складова шкоди, викликана скороченням термшу служби;

У - зовшшяя складова шкоди, викликана з.чпяою втрат напруги, потужносп, енерги в електричнш мереяа;

Ух - невщома складова шкоди, викликана и особлив1стю змши функцюнування ЕТП. Яйцо не виявлеш особливосп технологичного процесу, то У — 0.

Вплив цих складових на економЬшу шкоду, викликану роботою асинхронного електродвигуна при напруз!

Ъик як

електропривода j- то! - ЕТУ, при коефшенл навантаження т=1, може бути записана в такому вигляш:

+/?[ДРН(-2,5 \диI + 4,75ёи 2к - 0,75<Ш+

>.М9

л К^ 1 с.в

+ £-(47«; I - 7,5 551/2+1)} + уКв*

1--

ш 1-5

л К^ 1 с.к

(5)

де ¿»(ДО/) 1 ¿>(ДР;) - прирют значень споживано! реактивно!

потужноот 1 активних втрат потужиосп пор1вняно з1 значениями цих величин при номшальнш напрузц

(3 - варлсть 1 кВт.г електроенергй; Р2 - питома варлсть реактивно!

потужносп джерела; X -час роботи електроприводу при напрузг к

д ц ; А()и - значения споживано! реактивно! потужност при к

номшальнш напрузц \ ^ -сташ коефщенти, залежш вщ типу електродвигуна; у - умовний показник вартосгп, вщнесений до 1 кВт.г недодано! електроенергй споживачам; А ^ - питома потреба електроенергй на одиницю продукци; АРС н - втрати погужносгп в мереяа, викликаш роботою елекгроприймача при номшальнш напрузц С0о, С0п - синхронна I номшальна кукш швидкосп Я ' - ковзання

двигуна при напруз1 8 Vк; Тн - нормативний термш служби

електродвигуна; ^ - термш служби електродвигуна при робой,

5 и к

коли пщведена напруга Ы/к; С. - варлсть електродвшуна.

Умовою еконолпчно! ефективносп роботи } - то! ЕТУ при к-тому режилп напруги е мйймум економ1чних збитмв

7

= 7Х„ +7„, +1г+1д-2 =шп

ТУЛД}К ^ геп ф! gI

(6)

де

7 7 7 7

ф1~> ¿Г' ¡32

-збитки вщ роботи джерел, вщповщно

мехашчно!, променево!, теплово! та цшшх виддв енерп при напрузк яка В1др1зняеться вщ номшально!.

Умовою економмко! ефекгивносп функцюнування ЕТП при к-тому режтп напруги е мшшум сумарних економ^чних збигав вщ роботи ЕТУ

т п

^ = Е £у*(5С/«) = тш (7)

>=1

де ^[дау)' значенкя визначено! для j-тoí ЕТУ е ко ном ¡ч но! характеристики, вщповщаючо! к-тому режиму роботи електроприймач1в ЕТУ при напруп 5 Ок. на затискачах електроприймач1 в;

I^ - триватсть к-того розрахункового режиму_|-то1 ЕТУ.

Умовою застосування пристро1в регулювання налруги при мережному резервуванш е нер1вшсть

Гп, - > 3 (8)

Т П . 5 . р Г П с . р 4 ^

Де „ „ - збитки вщ роботи вах ¿-тих електроприймач1в _|-тих

ЕТУ без застосування регулюючих пристро!в;

Угл_ ; -теж, але з застосуванням пристро!в регулювання;

3 - приведет втрати на пристро! регулювання.

У третьому роздт "Принцип побудови системи забезпечення електротехнолопчних установок енергозбер1гаючими режимами живлення та засоби пщвищення якосл напруги при мережному--резервуваннГ розроблеш методолопчш принципи побудови ще! системи, в основу яко! покладена надшшсть електропостачання та яысть електрично! енерп!. Одним п головних засоб1в пщвищення нащйносл електропостачання с резервування по електричних розподшьчих мережах 10 кВ. Ефектившстъ мережного резервування шдвишуеться, коли умовно-замкнена мережа буде приведена до вигляду оргашзовано! автоматизовано! мереж1 [ коли в нш будуть застосоваш елементи мережно! автоматики високого ступеня надпоюстт роботи. На рис.3 наведена схема автоматизовано! умовно-замкнуто! мережи

Розроблеш нов1 пристро! мережно! автоматики, наприклад, пристрш для захисту вщ перенапруги л1шй електропостачання та показчик короткого замикання. Деяю з них побудоваш на бaзi нових високовольтних модутв (геркотрошв): пусковий орган АВР; пристрш АПУ для мереж 10 кВ; пристрш автоматичного вщщлення шдстанцп вщ джерела живлення, пристрш диференщйного захисту трансформатора та шип.

в

й

-Чда

?

-е—йМ-^—г-в-1—г-—е-г> Тт но-* I гг Т ^^

-а-

Рис.З Схема автоматизоеаноьумаено - замкнуто!лит I- кВ. АЛВ.Г-РТП, 1А...1Г - еимикач1; 2А...2Г. -ЗА - ЗГ, 4А...4Б, 5В - пункты секцюнуеання; АВСР1...АВСР6 - пункты ает-иатичиого елшкання мережпого резерву; 1АВР - аетоматтт етшкачг резерву ТП 10/0,4кВ, яю жиелять cnoжuвaчie першог категорп; ВДГО - еольтодобаеочний трансформатор одностороннъо! дп, ВДГД - аольтодобавочний трансформатор деостороннъог дп, ВЛ1А...ВЛ1Г - езасморезереоват лит.

На приклада пристрою диференщйного захисту трансформатора вщ струмш короткого замикання пропонуеться метод оцшки надшност) його роботи. Значения параметра потоку пошкоджень диференщйного захисту по числу спрацьовування визначасться

(9)

де 0.{- ймов1ршсть Е1ДМови в робоп по числу спрадьовувань пристрою диференц1йного захисту; X, -параметр потоку пошкоджень

трансформатора, яю супроводжуються спрадьовуванням захисту; X, -

параметр потоку несправжшх спрацювань диференщйного захисту.

Параметр потоку спрадьовувань диференщйного захисту при пошкодженш захищуваного трансформатора визначасться

Розглянуго граф стану \ переходов пристрогв з диференщйного захисту, який описуеться системою диференщйних р1внянь Колмогорова. Система них лшйних р1внянь була розв'язана методом Гауса, I одержано вирази для ощнки пристроив диференцшного

захисту трансформатора п'еГ чи 1ншо! конструкци з обчисленням його наджносл".

Теоретично визначено зб1лыпення втрат напруги в' 4 рази мапстрал! умовно-замкнуто} лшн до п характерних том о к поргвняно з втратами напруги в рад1альшЙ Л1Ш1 до тих же тонок. В польових умовах при мережному резервуванш були проведет дослщження вщхилень напруги на шинах 0,4 кВ трансформаторннх гадстанщй (ТГТ) 1 виявлено, що вдаилення напруги на шинах 0,4 кВ ближних ТП до районно1 трансформаторно! шдстанци (РТП) в 67% дослщжуваного часу виходили за допустим! диочим стандартом норми, а у ТП, найбшып вщдалених вед РТП, вони весь час перевишували ш норми. Були розглянуп засоби зниження вциилення напруги, гадведеноУ до ЕТУ.

Найбшьшу ефектившсть дае регулювання напруги на шинах (РТП) 1 в розпошльчих Л1шях. Пропонусться граф1чний метод розрахунку умовно-замкнутих лштй, в яких застосовуються регулююч1 пристро1, та номограма, за допомогою яко1 визначаготься вщхилення напруги на шинах 0,4 кВ ТП.

У четвертому "Розробка 1 дослшження пристро\'в

регулювання напруги пш навантаженням I обгрунтувания системи упраелгння ними" теоретично доведена можтшсть створення безконтаЕстного РПН 35 кБ для силових трансформатор1в потужшстю до 6300 кВА Для комутацп в колах вщгалужень обмоток трансформатор1в застосозують тиристори, з'еднан! вдаовадно до схеми рис. 4а,б,в.

Рис. 4а,б,в Схеми тиристорних перемикач1'е 1 5

В сучасних трансформаторах регулювання напруга проводиться в межах 15-20% номшально! напруги. Тому при робот1 регулятора на першому ступеш регулювання рис.4а до однш п ячейок тиристоргв буде прикладатися сумарна напруга вах ступешв регулювання. Висока напруга виникатиме 1 на тиристорах шших ступешв I буде перевшцувати 1х допустиме значения. Тому таку схему можна застосовувати на споживчих трансформаторах з перемиканням без збудження ( БПЗ ), яы мають Д1апазон регулювання напруги ±5 % .

При використанш регуляторов на трансформаторах з первиняою напругою бшьш шж 10 кВ, необхшко установлювати на кожному ступеш послщовш ячейки тиристорш. Загальне число ячейок тиристора залежить вщ схеми 1х з'еднання, його можна визначити за приблизними формулами:

N.=^4«. (И)

100%ир1.

н

N.

Д%

100%

100%ир.,

■+1

0,8и „ (12)

/М^.^оли.-г аз)

чЮ0%ирт

де 11н- номшальна напруга обмотки трансформатора, на якш проводиться регулювання; Д % - доапазои змши напруги при регулюванш, % п - число ступешв регулювання

ир.т - допустима робоча напруга одте! ячейки тиристоров.

Розроблеш 1 досшджеш пристро!" регулювання напруги в розподшьчих мережах. Розглянуп чотири резкими робота вольтодобавочного трансформатора двосторонньо! до (ВДГД) (рис.5).

1.При нормальнш напрузх в лши, в якш виконуються регулювання напруги, обмотка збудження ВДТД замкнена на обмотку струму органа контролю напрямку потоку потужносп в лпиГ. Цей режим аналолчюш нормальному режиму робота втпрювального трансформатора струму. Результуючий магштний полк обмоток (послщовно! 1 збудження ) наводить у обмотщ збудження електрорушшну силу, вектор яко! може бути визначений за формулою:

I • » ,

= /с(гя +]хн) + /е(ге ,(14)

де } с + jx ^ ^ - вектор падших напруги у активному г3 та шдуктивному х3 опорах обмотки збудження. В;

'1 Л Л^ -

6)1

и. Ал

!/ ^ I

Рис.5 Осцилограми: а) змти напруги на обмотцi збудження; б) змти напруги на абмотщ збудлсення при паралельно приеднаному активному onopi; в) змию струму в mni обмотки збудження. 1-оймотка збудження замкнута накоротко; 2-обмотка збудження розткнута; 3-обмотка збудження приеднана до трансформатора жиелення.;

Для трансформатор1в з первинною напругою 35 кВ для схемы (рис.4а) число ячейок складас 140( 280 mupucmopie ), 46 - 28(56), 4е - 12(24тиристора ). Найбшыи прийнятний eapiaum еза схемою 4в.

/ с- (гн + )х н ) - вектор падания напруги у активному гн 1 щдуктивному хн опорах навантаження.

Вектор напруги посл!довно1 обмотки ВДГД ип бшыпе приведеного до ще: обмотки вектора Е3 на величину падання напруги в нш, тобто:

ип = Ез+1вгп ( 15 )

2.При зниженш напруги в лщп на обмогку збудження подасться напруга вщ блоку живлення. За нас перемикання обмотки збудження а замкненого стану на джерело живлення вона стае розьмкненою. Цей режим роботи ВДГД аналопчний режиму роботи вюшрювального трансформатора струму з роз1мкненою вторинною обмоткою. Весь струм навантаження стае струмом намагшчування. Збшьшуються втрати потужносп на пстерезк 1 вихров! струми,а вщповщно нагртання магштопроводу.Так як цей режим короткочаснмй ( вад 0,04 до 0,08 с ), нагр1вання магштопроводу не е небезпечним.

З.Одна з секцш обмотки збудження приеднуегься до втор1шно! обмотки трансформатора живлення. При вщсутноа! навантаження в лшп, в яга» регулюеться напруга, режим роботи ВДГД аналопчний робот1 тдвищуючого трансформатора в режти холостого ходу з коефшентом трансформаци КБдг.

Вед схеми з'еднання обмоток збудження I трансформатора живлення залежить величина добавления напруги 1 кут зсуву по фаз!.

Напруга на вговдц ВДГД визначаеться за формулою:

При мережному резервуванш, коли резервуюча тшя стае лай сю, яку резервують, первинна обмотка трансформатора живлення вв1мкнена на вихщну напруху, яка визначаеться за методом послщовних наближеннь з обмеженням ршень при першш перацп

(17)

К. к,

1 Л 1+2—

К™) К.т I к (К ^

при ф!=0

и1„ = и,

1 + 1 +

А к

КВДТ 1[ КВ»Т

(18)

4.Через послщовну обмотку ВДТД проходить струм навантаження лши. Система диференхцальних р1внянь елекгрично! ршноваги трансформатора живлення 1 ВДГД для будь - якого моменту часу мае вигляд:

U.x = = r,i. Ci —— + M dt dt

U , = u г = = -M di, . di, di2 —— - a „, - dt ' dt (19)

u . = r3i, + asf dt 3 dt di„ n3dt

ил = -М di 31 dt 1 , di. , r di" 4 dt

де Ьп, Ъп - ¡ндуктивтсть первинно! 1 вторинно! обмоток трансформатора живлення;

^ь - ¡ндуктивтсть розсиння первинно! I вторинно!

обмоток трансформатора живлення; М12, М21 - взаакмндуктившсть мiж обмотками

трансформатора живлення, и, 1 - миттев! значения напруги 1 струму обмоток;

г - активний ошр обмоток;

Ь(ь Ь, - шдуктившсть первинно! 1 вторинно! обмоток

В ДГД;Ь „ - ¡ндуктивтсть розстяння послщовно! обмотки; М,,ь Мго - взаемо1ндуктившсть М1ж обмотками ВДТД.

Основою побудовн ново! системи управлшня комутащйними пристроями, що здшснюють перемикання вщгалужень обмоток силового трансформатора при регулюванш напруги тд навантаженням, е герконовий модуль ( геркотрон ) i тирисгорний ключ з самоуправлшням ( ТКСУ ),( рис.6 ). При створенш uicï системи управлшня вшшкли тсхшчш проблеми тага, як: передача сигнашв управления роботою mpucropiB, що знаходяться тд високим потенщалом вщносно заземлених ланок управлшня; запоб1гання короткого замикання од me! h секшй високовольтно! обмотки, яке виникае при iï псримиканш в момент регулювання напруги пщ навантаженням; забезпечення синусошально! вихщно! напруги; запобкання небезпеки намагтчування трансформ aropis при можливому виникнснш однонатвпер! одного випрямлення струму. Для високовольтних тиристорних перемикачЁв ( ВТП ) можшше використання будь - якого з вщомих 3aco6iB передач! сигнал)в управлшня, як! використовуються в високовольтних ТИрИСТОрНИХ перетворювачах.

Але кошюваиня вдомих принцитв приведе до невиправданого ускладнення i збшьшення вартост! пристрою. Для передач! дискретних команд типу " так - Hi " м1ж р13нопотенщальними ланками ВТП розроблеш hobî ( ям не мають втизняних та заруб1жних

аналопв ) пристро! - високовольтш герконов1 реле, умовно назваш геркотронами.

Обмотка збудження геркона лриеднана за допомогою низьковольтного кабеля до блоку управлшня тиристорами. Вщкривання тиристор! в при замкнених контактах геркона проводиться шпульсами струму змшення, що формусться з 1х анодно! напрути на початку кожного нашвперюду напрути в мереж!.

Для забезпечення синусощально! форми струму при робоп на активно - шдуктивне навантаження кут вщкривання тиристор! в повинен бути близьким до критичного, тобто сигнали на керуюч! електроди повинш подаватися 31 зсувом по фан, р1вним фазовому куту навантаження ф.

В ТКСУ параметр» ¡мпульЫв управлшня встановлюються автоматично, синхронно з! змшою струму навантаження { його характеру, що по суп е вир!шенням задач! забезпечення сннусощальност! вихщно! напрути.

Достижения запропонованого методу управл1ння, проведене на тиристорах типу ТД250 з нормованим струмом управлшня до 0,6 А, показали, що струм, який проходить через геркон, мае характер поодиноких iмпyльciв трикутно! форми невелико! тривалосп, що виникають на початку швперюду. Тому при розрахунку потужносп геркона необхщно враховувати не нормоване значения струму управлшня \у, а деякий екв1валентний струм у повторно -короткочасному режиш, величина якого може бути визначена за формулою:

I.. =

Я

1 - ехр Т

1 - ехр Т

(20)

де 1и - триватсть пропкання струму; ^ триватсть паузи мш 1мпульсами; Т - стала часу нагр1вання геркона.

Управлшня тиристорними ключами за допомогою геркошв приводить до короткого замикання одше! чи юлькох ступешв обмотки силового трансформатора.

Пщ час комутацп тиристори наступного ступеню регулювання встигають вщкритися до того, як закриються тиристори попереднього ступеню. В результат цього, протягом деякого часу ,буде коротке замикання частини витав обмотки

де - момент переден! команда на перемикання; 1:г - час

спрацювування геркона; и - час вщкривання тиристоров; f - частота струму, яка дср!внюе 50 Гц.

1з - за малосп значеннь 1Г ( 1,0 мС ) 1 ^ (0,0 - мС ) час кнування короткого замикання, в основному, залежить вш моменту комутаци. При надходженш команди на перемикання в початковш дшянщ синусоши ( найбшьш несприятливий випадок) час ¡снування короткого замикання наближасться до половини периоду, а амшитуда 1мпульсу струму в секцп обмотки трансформатора досягае вщчутно! величини. Все це шщмбно враховувати при вибор1 тиристор1в. Для тиристор1в, наприклад, типу ТВ800 критична швидмсть ( сИ/ск ) нормусться значениям 70 - 100 А/мкС. Анал1з отриманих осцилограм показуе, що шпульс струму короткого замикання мае значну крутизну переднього фронту, що обумовлюе величину дИ&Х, р1вну приблизно 1,4 А/мкС. Це, однак, не перевшцуе допустимих для тиристор1в значеннь.

Для забезпечення нормально! роботи тиристоров необхщно або обмежувати струм короткого замикання при перемиканнях, або використовувати спещальш пристро!. В рол1 такого пристрою запропоновано спещальний синхротызатор, який дозволяе затримати вмикання наступного ступеню до вщключення, тобто до моменту проходження струму через нульове значения.

У даний час розроолеш синхрошзатори на 6аз'\ герконових модул1в.

Теоретичш дослщження роботи зустр1чно - паралельно ввомкненнх тиристор!в з самоуправлшням показали тцо, струм

управлшня до моменту вщкриття тиристоров зм1нюеться за законом: 1у = - <ру) =

де Ъу- повний ошр кола управлшня;

ИнХ,, - активна \ реактивна складов! повного опору навантаження;

Я - ошр резистора, що обмежуе значения струму;

Яу - ош'р переходу " керуючий електрод - катод ";

фу - фаза струму по водношенню до прикладено! напруги.

ю, = агсвш н (23)

Вщкривання тиристора вадбувасться тода, коли 1у > 1у; ( 1У -струм управлшня тиристора ). У техшчнш документаш! вказуеться граничне значения, так же, як 1 по струму утримання . Так як зовам немае шформаш! про вщхилення фактичних ¡у 1 вщ !х граничних

значеннь, то це значить, що комплектация комутацшно! апаратури тиристорами проводиться без врахування розкиду параметр1в одного типу i класу напруги. Фази вмикання тиристор!в мають тикий вигляд:

• ■ (24) а, = arcsm ——+ arcsm ——--

ия

ХН , У*

аг - arcsmarcsm

Z„, U,

(25)

»« - -<рн)< />г (26>

'У 2

Закриття тиристор1в вщбуваеться в момент, коли через тиристор пропкае ^ що визначасться за формулою:

у 1

и

тз ф1Г - фаза струму навантаження вадносно прикладено! напруги (ошр переходу "анод-катод" не враховуеться)

Ф í = агсвт^-^ (27,!

2Н

В шпульсних системах управлшня несиметр1я струлпв навантажешм зумовлена несиметр1оо купв вщкриття ( «1 ^ а2) 1 куп в закриття СР1 * Рг > ■ ! - за р!знищ струм ¡в утримання.

Повшстю симетрична робота тиристор1в у схемою самоуправлшня можлива Л1Ш1е при дотримуванш умови 1у]=1у2; 2у1=2у2. Вважаеться, що Ку«Я+Кн можна приймати як Ъ^Ъ^Ъ^. 3 урахуванням ща' обставини 1 нехтуючи падшням напруги на вщкрктому тиристор^ вважаеться, що в цьому випадку иш визначасться з сшввщношення:

ит = V21н2п , (28)

де 1н - диоче значения струму навантаження, же мало б мюце при куп провщносп, який дор1внюе к. Тода вираз для купв розузгодження буде мати вигляд:

А а - агсэ тК1К2 - агс&шКгКг -

(29)

= arcsin

yi - К\К\ - Кг К у ф - к* к

де к _£п_- К К - (R + R»y + J»

' <J2IH ' 2 J2IH ' Z \ R2H + XI

Розклавши в бшом1альний ряд i обмежившись з достатньою для практичних потреб точшстю другим членом, одержимо:

А/

А а = arcsinATz

у

V21п

i+i*?7'1'7*

\

4 Ц J

(30)

Анализ цього виразу показуе, шо кут розузгодження при вмиканш тиристор1в ( Да ) тим бшьший, ним менший струм навантаження, особливо тодд, коли вш стае сумфним 3i струмами управл1ння.

Дуже виражена не симетр1я може бути i тод1, коли onip навантаження ZH стае сушрним 3i значениям опору R, що обмежуе струм в Koni управлшня. Цей onip повинен бути значно меншим значения опору навантаження, тобто R « ZH.

Практичну шншсть мае визначення диапазону струму навантаження 1кч,. для тиристор1в р1зних тишв. Ор1ентовно, значения Irkp. можна визначити за формулою:

1нкр.« 40,3 Д1У (31)

Якщо умова 1„ > 1нк. не виконуегься, асиметр!я може бути такою, що двохшвперюдннй режим стае однотвперюдним . Цю негативну властив1сть схеми з сам оу прав л i н ня м при скиданш навантаження, або роботу на холостому ход1, необхщно враховувати, тому що по поява постшного струму у первиншй обмотщ силового трансформатора веде до одностороннього пщмагшчування магн1топроводу i до збшьшення амплпуди змшно! складово! струму намагшчування.

Нкспср! гме нтальн i дослщжения показали, що при pi'iHimi в кутах мeншjй,нiж 0,5-1,0°, nocrifma складова не перевнщуе демлькох десятих частки амшптуди струму холостого ходу i змушене намагшчування трансформатора не мае полптного впливу. Однак, при збшьшенш величина А а. i Aß до 9° поспйна стала збшыиуеться на цшш порядок, що понижуе техшко - економ1чн) показники трансформатора.

Визначена cyMicuicrb робота тиристор!в конкретного типу з силовим трансформатором задано! потужносп.

У п'ятому роздЫ "Розробка i дослщження нов их пристро!в високопотешцально! розв'язки кола управлшня i захисту електроустановок" зформоваш принцили створення цих пристро!в, в основу я ких покладено принщш взаемоди магштного поля обмотки збудження через шар вксоковольтно! ¡золяцй на герметизовашш магштокерований контакт, розташовашш у зош високого потенщалу i який з'еднуе собою керуюч! елекгроди зустр1чно - паралелъно BBiMKHyrnx тиристор iß через обмежувальний резистор ( рис 6 ).

На даний час створено багато вщцв геркотрошв (рис.7). Bei вони можуть бути поддлеш на чотири основш тгши: з акЫальним, i3 поздовжним розташуванням обмоток i геркошв i безобмотков! геркотрони.

Застосування геркотрошв в схемах захисту 1 автоматизацп ЕТУ привело до необхщносп створення геркотрошв порк спрацювання яких регулюеться (рис.8)

геркотрона / тиристорного геркотрона;

ключа з самоуправлптям б) загалышй вигляд ттерфейсного

(ТКСУ) реле серп "ВШнг" (геркотрона)

Прилади тако! конструкци розраховаж на робочу напругу до 35 кВ 1 номшальний струм спрацювання вщ 0,05 до 10А.

РозбЪкшсть порогу спрацювування вщносно зафшсованого ргвня не перевищуе ±0,3%.

Певну складшсть при розробщ подабних пристрот створюе великий розкид значень м.р.с. спрацювання геркоюв промислових тишв.

Рис.8 Геркотрон з регулгованням порогу спрацюеання на робочу напругу 1050 кВ.

а) схеми розмщення геркопа; б) конструьсц1'я геркотрона: 1-лШб; 2-нерухомий гмлятор; 3-обмотка збудженпя; 4-переборка; 5-кришка; 6-нерухоме осердя; 7-рухоме осердя; 8-корпус; 9-електростатичтш екран; 10-геркон; 11- коппаунд; 12-феромагштний шунт; 13-рухомий гзолятор; 14-геинт фжсатор.

У даному роздал даеться методика ймов1рно'1 оцшки параметр!в спрацьовування геркотрошв. В рол1 початкових даних був запропонований вар1ащйний ряд втпряних м.р.с. спрацьовування геркоюв типу МКС-2/103Б. При перев1рщ ппотези про нормальний закон розподшення значень м.р.с. спрацьовування застосовувався присгр1й згоди Шашро - Ушсса.

Результата розрахунку пщтверджують вщповщшсть розподшу нормального закону.

На стабшьшсть р1вня пороху спрацьовування геркотрошв впливае не лише розкид м.р.с. спрацьовування геркотрошв Лгг, але й величина просторового змодення геркошв ДБ.

Для визначення, яким чином впливають вщхилення збурюточих факторш на середшй р1вень вщхилення порогу спрацьовування, було використано статичне моделювання - метод Монте-Карло.

Злдно методу ймов1рну ощшу вихщних параметр1в геркотрошв здшснювали таким чином: визначали ймов1рш характеристики збурюючих факгор1в (щентиф1кувався закон розподшення 1 враховувались оцшки числових характеристик); установлювався функщональний взаемозв'язок параметру спрадьовування геркотрона з1 збурюючими факторами: 1гт=Г(ДРг,Д5) вираховувалося значения параметру спрацьовування, 1 так повторювалося N раз1в, теля чого за формулами ощнювалося оч1куване середне значения вщхилення вихщного параметру. Описаний алгоритм дано у вигляд! блок-схеми.

У даному роздш розглянуп методи температурно! компенсацп параметр1в геркотрошв. При змш! температуря навколишнього середовища 1 при постшнш шдведешй до обмотки напруй, струм у п мш буде змшюватися за законом:

/ =_Ч._, (32)

Л0(1 + а/)

де Ко - ошр обмотки при 1=0°С; а - гемпературний коефшент опору.

Розрахунки показують, що в реальних умовах експлуатаци геркотрошв в штервал1 температур вщ -50 до +70 °С I з урахуванням температури обмотки струм слраиьовування геркотрону може змшюватися майже вдв1ч1 Тому прн використанш геркотрошв у рол1 струмових реле в системах захисту необхадш штучно прийоми, компенсукга вплив температури.

Так як феритов! елементи е складовими частинами герконових реле, то це привело до необхшносп виявити елекгричш властивосп1х в умовах елекричного поля.

Випробувальна установка являе собою високовольтний втаирювальтт трансформатор типу НОМ-10 . Обмотка низько! напруги вмикалася на вгоад автотрансформатора типу ЛАТР-1. Досшдження проводилися з феритом марки М600 НН розморами 95x20x3хмм. Струм через ферит не перивищував десятков мшроампер, поки не було досягнуто напруги лавиноутворення. Шсля цього струм через ферит лавиноподабно зростав в деылька раз1в. На рис.9 наведена всшьтамперна характеристика. Виявлеш властивосп ферипв мають практичне значения для створення нових керуючих лристро1в.

У даному роздш пропонуеться методика розрахунку надшносп геркотрошв 1 системи управлшня.

Ймов1ршсть безвщмовжл робота системи, як вщомо, визначасться виразом:

Р{1) = ПРт = Пехр(1-А/0, (33) де «Ки;

Х,п. нормоване значения ¡нтенсивнооп вщмовп ¡-того елемента;

Кц г коефшент, враховуючий вхшш навколишнього середовища (для закритих примщень Ко - 1); коеф^щент навантаження; Г - час робота елеменпв.

Рас. 9 Волътамперна характеристика ферта марки М600НН.

Розглянуто пщвшцення надшносгп геркотрона за рахунок резервування геркона I обмотки збудження.

У шостому роздип "Економ1чна ефектившсть розроблених пристро1в" даеться оцшка 1 трвняння метода регулювання напруги в мш обмотки 35 кБ силового трансформатора. Застосування тиристорного регулятора напруги вимагае враховувати новий показник - збитки вщ неанусощальносп напруги. Збитки при плавному регулюванш напрут обумовлеш додатковими втратами потужносп 1 прискореним старншям ¡золяцп визначаться як:

У^Ут+Утп+Удв+Укзб+Уак, (34)

дз Уp™, Ут1„ Удв, УК35, У с. к - збигки вщповщно для трансформатор1в РТП i ТП, двигушв, кабел1в, батарей конденсатор1в.

Кожна з складових може бути представлена у вигляда

де Кс - коефшетт вартостх вдаовщного виду електрообладнання;

Результата розрахунмв збитшв вщ застосування плавнорегульованого РПН на сторош 35 кВ силового трансформатора показали, що перевагу мае дискретний метод регулювання.

Середня економ]1я за рж вщ передав електроенерги споживачам умовно - замкнуто! лши за рахунок установки ВДГ складае 4134 крб. в щнах 1990р.

1. Обгрунтоваш принцши побудови системи передач! одиночних дискретних команд управлшня, захисту та сигнал! зацй' мпк р1знопотенщалыпши частинами високовольтних електричних апарайв, яш базуються на використанш вузл1в потенщально! розв'язки, що дозволило розробити,вигоговити i випробувати високовольтш repKOHOsi реле Timy ВГР-10, ВГР-35, ВГР-110 (геркотрони), яи не мають вггчизняних i заруб1жних аналопв. Вони мають таку техшчну характеристику:

- рабоча напруга, кВ...6-11-; споживана потужшсть, Вт...0,2-10; час спрацьовування, мС ... 0,3-10; струм комутащ!, А... до 0,5; напруга комутаци, В ...100-1000; габарита, мм ... 100x30 - 600x80; масса, кг ... 0,5...5,0.

2. Обгрунтоваш принцшш побудови ново! системи управлшня комутуючими пристроями, в основу яко! покладеш тиристорний ключ з самоуправлшням ( ТКСУ ) i герконовий модуль (геркотрон), яш дозволяють керувати комутащею в колах до 150 кВ.

3. Експериментально виявлено невщом1 рашше властивосгп фернпв -лавиношдабне щдвшцення провщносп шд даею елекгричного поля i вщновлення даелектричних властивостей теля зникнення поля, яга базуються на ф1зичних процесах в р - п переходах, що вщкривае можливосп створювати високовольтш пристро! для керування одночасно електричними i магштними полями.

4. Для характеристики ЕТУ запропоновано коефщент струкгури елекгричного навантаження, що зм!нюеться в межах вщ 0 до 1, в основу визначення якого покладено символ1чний метод розрахунку юл синусоидального струму, який дозволяе класиф1кувати

• У,-=КД,

(35)

- гармошчний коефодент шкоди. (36)

ОСНОВШ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ.

навантаження ЕТУ з метою систематизацп 1 прискорення процесу визначення 1х енергетичних показшшв.

5. Теоретично встановлена 1 експериме нтал ь но шдтверджена залежшсть споживаного струму ЕТУ у функцп вщхилення напруги, в основу яко1 покладеш режими роботи асинхронних двигушв, джерел теплово! 1 променево! енерги при змш напруги, що пщвищуе точшеть визначення режиму напруги у л ¡ни живлення при мережному резервуванш.

6. Обгрунтовано метод визначення економ1чних збитшв, яю завдаються сшьськогосподарському виробшщтву роботою ЕТУ при вщхиленнях напруги, в основу якого покладено комплексний пцшд, який полягае в едносп диференщрованих показншав (енергетичних, експлуатацшних та технолопчних ), вага якпх враховуегься при вибор! режиму напруги в л!ни живлення. Наприклад, при вщхштенш напруги на затискачах електродвигуна занурюваного вщцентрового насосу на 20 % - втрати потужност! в двигуш збшыцуються в 1,15, в розподшьшй лнш в 1,45, строк служби ¡золяца в 2,7 раз1в, питом! втрати електроенергп на 0,094 кВт.г./м3 1 зменшення подач! вода - на 5,4%, тиску - на 10,5%.

7. Обгрунтоваш методолопчщ принципи побудови системи забезпечення електроживлення технолопчних установок, як! базуються на приведена) до вигляду оргашзовано! автоматизовано! умовно-замкнуто! мереж!, яка дозволяе скоротити перерви в електропостачанш на 80%, однак, втрати напруги до вщдаленного споживача зростають бшып гаж у 4 рази.

8. Теоретично обгрунтоваш принципи побудови ново! конструкци тиристорного РПН на 35кВ, ям базуються на допустима! робо'пй напруз1 тиристоргв 1 д!апазош регулювання 1 забезпечують ймов!ршсть безв]дмовно1 роботи РПН через 104 годин-0,9903.Теоретично обгрунтовано зааб пщвищення комутащйно! зносост1йкосп силових тиристор1в, оснований на зменшенш диапазону змши температура вентильного елементу за кожшш циклом. Це дае можлив!сть збшынити число цшипв з Змо3 до 3«ю5, а строк служби тиристора до 10 рошв.

9. Теоретично визначена система р1виянь режи\ив роботи ВДТД, яка базуеться на законах Клрхгофа, дас можпшеть виявити залежнгсть напруги гад час розмикання кола обмотки збудження в функци струму навантаження лшн, експериментально в умовах Веселшвського РЕМ, шдтверджена працездатшеть ВДТД. При ступеш регулювання 5%, одержана добавка напруги в инщ умовно - замкнуто! лши 7-8%.

10. Розроблено ! дослщжено метод в1м!рювання статичних струдив управл!ння силових тиристор!в та методику визначення Ух

статичних характеристик, що дозволяе оперативно зробити масов1 вимфювання 1 скласти каталог ймовфносних характеристик статичних струшв управл1ння тиристорами, як1 випускае промисловють.

11. Проведене технко - економ1чне тсрвняння плавнорегулюючого 1 дискретного РПН на сторош 35 кВ силового трансформатора ТМН-6300/35 дозволило установит що сумарний р1чний економ^чний ефект вщ замши одного плавнорегулюючого РПН дискретним може досягнути 1874, 1 крб. (в щнах 1990р.)

12. Ефектившсть розроблено! системи забезпечення енергозбершаючими режимами електроживлення сшьських технолопчних установок 1 техшчних засоб!в регулювання напруги шдтверджена результатами експлуатаци в умовах виробництва в сшьських електричних мережах Харивського, Донецького, Миколшвського обласних шдприемств електричних мереж, в колгоспах, радгоспах Харывсько!, Сумсько!', ВоронезькоТ, Дншропетровсько! областей. Сумарний економиний ефект вщ впровадження названих систем 1 пристро1в за перюд з 1980-1990 року склав 532300 крб.

Основш положения дисерташ висвстлено в роботах:

1. Гуревич В.И., Савченко П.И. Повышение надежности работы люминесцентных ламп при низкой температуре окружающей среды. // Светотехника, 1979, №6, с. 8-9

2. А С.649181 (СССР). Осветительное устройство/СавченкоП.И., Гуревич В.И. - Опубл. в Б.И., 1979, №7.

3. 832790 (СССР). Пускорегулирующее устройство для зажигания люминесцентных ламп /Савченко П.И., Гуревич В.И. - Опубл. в Б.И., 1981, №19.

4. А. С. 1798934 (СССР). Стационарная установка для ультрафиолетового облучения/Земляной И.Н., СавченкоП.И. и др. -Опубл. вБ.И., 1993,№8.

5. Савченко П.И., Земляной И.Н., Шаповал В.И. /Подвижная облучательная. //Сельский механизатор, М.: 1994, №11. с.25-26.

6. Земляний 1.М., Савченко ПЛ., Шудрик М.П. //Використання рефлскав тварин для автоматичного керування температурою об1ф1ву молодняка. //Проблемы энергосбережения, К.: 1995, №4-5

7. Савченко П.И. Повышение качества напряжения на зажимах автоматизированного электропривода агропромышленных комплексов. //Киев, УСХА, 1988. 32с.

8. Савченко П.И. Вероятностно - статистический анализ режима напряжений в сельских условно - замкнутых сетях 10 кВ.

//Электрификация сельскохозяйственного производства. Межвузов сб. научн. тр. М.: 1972, Т9, вып.3,ч.2. с.11-16.

9. Савченко П.И. О необходимости регулирования напряжения в сельских распределительных сетях при сетевом резервировании //Электрификация сельскохозяйственного производства. Сб. научн. тр. ХИМЭСХ, Харьков: 1972, вып. 21, с. 160-162.

10. Имшенецкий В.Н., Савченко П.И., Гончар М.И. и др. Секционирование сельских условно - замкнутых сетей. //Техника в сельском хозяйстве, 1973, №2. с.38-40

11. Савченко П.И. Определение отклонения напряжения в распределительных сетях по номограмме. //Электрификация сельскохозяйственного производства. Сб. научн. тр. ХИМЭСХ, Харьков: 1972, вып.21. с.36-42.

12. Савченко П.И. Графоаналитический метод анализа режимов напряжений в условно - замкнутых сетях с учетом регулирующих устройств. //Электрификация сельскохозяйственного производства. Межвуз. сб. научн. трудов МИИСП и ХИМЭСХ, вып.З, ч.2, т. 10, М.: 1973. с.8-16

13. Имшенецкий В.Н., Савченко П.И., Гончар М.И. Вопросы секционирования и автоматизащш сельских условно - замкнутых сетей 6-10 кВ. //Электрификация сельскохозяйственного производства. Межвуз. сб. научн. трудов МИИСП и ХИМЭСХ .М.: 1975, вып.З, 4.2. т. 12. с.11-18

14. A.C. 538301 (СССР). Устройство для учета электрической энергии в трехфазных условно - замкнутых сетях. /Савченко П.И., Стрижак В. Д., - Опубл. в Б.И., 1976. №45.

15. Гуревич В.И., Савченко П.И., К вопросу о коммутационной износостойкости тиристорных устройств РПН. //Автоматизация и повышение качества электроснабжения животноводческих и птицеводческих комплексов. Сб. научн. тр. ХИМЭСХ. М.: 1981, с.21-25

16. A.C. 832607 (СССР). Способ охлаждения электрического аппарата. /Савченко П.И., Гуревич В.И. - Опубл. в Б.И. 1981, №19.

17. A.C. 1054804 (СССР). Указатель короткого замыкания. /Гуревич В.И., Савченко П.И. и др. - Опубл. в Б.И. 1983, №42.

18. Бережнюк И.Г., Гуревич В.И., Саченко П.И. Пусковой орган устройства АВР на геркотронах. //Энергетик, 1988, №12, с.29-31

19. Савченко П.И. Стрижак В. А. Учет электроэнергии в сельских условно - замкнутых сетях. //Энергетика и электрификация. Экспресс - информация вып. 9 /176 .М.: 1979

20. Савченко П.И. Стрижак В. А. Особенности учета электрической энергии в замкнутых сетях..

21. A.C. 1580489 (СССР). Устройство АПВ с контролем уровня изоляции в бестоковую паузу. /Бережнюк И.Г., Гуревич В.И., Савченко П.И. - Опубл. в Б.И.

22. A.C. 1580490 (СССР). Пусковой орган минимального напряжения. /Бережнюк И.Г., Гуревич В.И., Савченко П.И. - Опубл. в Б.И.

23. Бережнюк И.Г., Гуревич В.И., Савченко П.И. Устройство АПВ для сетей 6-10 кВ на базе геркотронов. //Техника в сельском хозяйстве, 1990, №2, с.34-35

24. Гуревич В.И., Савченко П.И. Применение геркотронов в автоматике отделения подстанций от питающего источника. // Энергетик, 1985, №8, с.27-28

25. Савченко П.И. Проблема оптимизации режима напряжений в сельских электрических сетях с меняющимся направлением потока мощности в магистралях распределительных линий. //Повышение надежности электроустановок животноводческих комплексов. Сб. научн. трудов. ХИМЭСХ, Киев, 1993. с.48-51

26. Савченко П.И. Расчет низковольтных сетей по допустимым отклонениям напряжения. //Электрификация сельскохозяйственного производства. Сб. научн. трудовХИМЭСХВып.16, Харьков, 1971. с.346-349

27. Савченко П.И., Гуревич В.И. Применеие автотрансформаторов типа ЛТМ в электрических сетях с меняющимся направлением потока мощности. //Электрические станции, 1978, №12. с. 76

28. A.C. 443440 (СССР). Устройство для автоматического регулирования напряжения в распределительных сетях. /ИмшенецкийВ.Н., Савченко П.И., Гончар М.И. Опубл. в Б.И. 1974, №34.

29. Савченко П.И.Схема автоматического управления вольтодобавочным трансформатором двустороннего действия. /Электрификация сельскохозяйственного производства. Сб. науч. тр. ХИМЭСХ, М.: 1974. с.61-67.

30. Савченко П.И., Гуревич В.И. Применение тиристоров для коммутации ответвлений силовых трансформаторов. /Электротехническая промышленность. Сер. "Преобразовательная техника". 1979, вып.2 9109). с.22-25.

31. Савченко П.И., Гуревич В.И., Таранишин С.И. Исследование тиристорных регуляторов напряжения /Электрооборудование сельскохозяйственных комплексов. Сб. науч. тр.ХИМЭСХ М.:

1979. с,98-108

32. Савченко П.И., Гуревич В.И. Тиристорный стабилизатор напряжения. /Механизация и электрификация сельского хозяйства.

1980. №2. с.57-58

33. Савченко П.И., Гуревич В.И., Балахонов А.М. Управление тиристорами переключателя ответвлений силового трансформатора. /Электротехника, 1980.№7, с.28-31

34. Гуревич В.И., Попатаев А.И., Савченко П.И. Исследование работы встречно-параллельно включенных тиристоров с самоуправлением. /Техническая электродинамика. 1982, №1 с.29-34

35. Савченко П.И., Гуревич В.И. Регулирование напряжения устройствами РПН. //Известия вузов СССР. "Энергетика", 1985, №5. с.30-34

36. Гуревич В.И., Савченко П.И. К вопросу о применении тиристорного ключа с самоуправлением в качестве коммутирующего элемента статического устройства РПН. //Автоматизация и повышение качества электроснабжения животноводческих и птицеводческих комплексов. Сб. научн. трудов ХИМЭСХ, М.: 1984, с.29-33

37. A.C. 650056 (СССР). Устройство для регулирования трехфазного переменного напряжения. /Савченко П.И., Гуревич В.И. Опубл. в Б.И. 1979, №8

38. Гуревич В.И., Савченко П.И. Надежность геркотронов и системы управления на их основе /Совершенствование электрооборудования сельскохозяйственных предприятий и аграрных комплексов. Сб. научн. тр. ХИМЭСХ, M.: 19S2, с.78-39

39. A.C. 758462 (СССР). Устройство для управления тиристорами с антипараллельным включением высоковольтного переключателя. /Савченко П.И., Гуревич В.И. - Опубл. в Б.И. 1980, Бюл.31

40. A.C. 85.59.21. (СССР). Устройство для управления двумя парами встречно-параллельно включенных вентилей высоковольтного переключателя. /Гуревич В.И., Савченко П.И., Балахонов A.M.

41. A.C. 947772 (СССР). Устройство для измерения тока отпирания тиристоров. /Гуревич В.И., Савченко П.И., Жуковский Ю.В. -опубл. в Б.И. 1982, 328

42. Савченко П.И., Гуревич В.И. Геркотроны - новые устройства дистанционного управления высокопотенциальными цепями. /Электронная техника. Серия 4."Электровакуумные и газоразрядные приборы." вып.4 (103). М.: - 1985, с.57-59

43. Гуревич В.И., Покатаев А.И., Савченко П.И. Лавинный эффект в ферритах. //Электронная техника. Сер. 6. "Материалы". Вып. 9 (158), 1981, с,18-20

44. Гуревич В.И., Кривцов В.В., Савченко П.И. Методы коррекции параметров геркотронов. - //Электронная техника. Серия4. "Электровакуумные и газоразрядные приборы". Вьш.З (22), 1988

45. Гуревич В.И., Кривцов В.В., Савченко П.И. Интерфейсные реле. //Электротехника, 1990. №6. с.71-75

46. Gurevich V.I., Krivtson V.V., Savchenko P.I. Interface Relays. - Soviet Electrical Engineering, 1990, Vol. 61, No. 6, pp. 122-127 (Allrton Press, Inc., USA).

П.И. Савченко. Методы и технические средства обеспечения энергосберегающих режимов электропитания сельских технологических установок.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальностям 05.20.02 - применение электротехнологий в сельскохозяйственном производстве, 05.09.03 -электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование, национальный аграрный университет, Киев, 1997 защищается 125 научных работ, в том числе 40 авторских свидетельств, которые содержат теоретические и экспериментальные результаты исследований влияния отклонений напряжения на эффективность функционирования технологических процессов сельскохозяйственного производства. Разработаны методы и техшческие средства обеспечения надежности электроснабжения качественной электрической энергией сельские технологические установки.

Khk>4obí слова: елегарнфжоваш технолопчш установки та технолопчш процеси, вщхилення напруги, мережне резервування, repKOHOBi реле, тиристори, геркотрони.

ANNOTATION

P.I. Savchenko. Methods and technical supply means of energy - conceiving regimes of electric feeding of rural technologic setting

This is for a degree of the Doctor of Technical Sciens on the speciality 05. 20. 02. - application of electric technologies in agriculture and on the speciality 05.09.03. - electric and technical complexes and systems with their adjustment and management. National Agricultural University, Kyev, 1997.

125 scientific works, including 40 author's certificates, which contain theoretical and experemental results of investigation of the influence of voltage deviation upon the efficiency of functioning of technologic processes of rural production, are defended.

The methods and technical means of providing of safety of electric supply with energy of high quality to rural technologic setting were developed.

Key words: electric feeding, technologic setting, investigation, influence, voltage deviation, functioning, production, technical means, provide, safety, regimens. /

3 4 A/