автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Повышение эффективности работы электросетей 10кВ на основе использования распределительных устройств с упрощенными коммутационными аппаратами с линейным электроприводом

О

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

На правах рукописи

КРАСИНСКИЙ ВИКТОР НИКОЛАЕВИЧ

ПОВЫИЕНИЕ ЭИеКГИВКОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОСЕТЕЙ 10 КВ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ С УПРОЩЕННЫМИ КОММУТАЦИОННЫМИ АППАРАТАМИ С ЛИНЕЙНШ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

Специальность: 05.14.02 - Электрические станции (электрическая часть), сети, электроэнергетические системы И управление ими.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Киев - 1995

Диссертацией является рукопись

Работа выполнена в Институте электродинамики HAH Украины в отделе электромеханических преобразователей энергии, г. Киёв.'

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Кравченко Адольф Никитович

Официальные оппоненты:-1 доктор технических наук, профеооор

Зорин Владлен Владимирович;

Ведущая организация -. Львовский государственный университет "Льв1воька пол1техника", МО Украины, г. Львов

специализированного ученого совета Д 01.08.04 в Институте электродинамики НАН Украины по адресу: 262680, Киев-57, проспект ПоАеды, Б6. Тел. 446-91-15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института электродинамики HAH Украины.

Автореферат разоолан " " ' ' 1095 г. Ученый секретарь

Специализированного ученого совета,

- доктор технических наук Тиоленко Виктор Васильевич

г. в

//

чао. на заседании

доктор технических наук, профессор

Титко А.И.

- з -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность и степень исследования тематики диссертации. В результате экстенсивного развития электрических сетей Украины уровень их надежности не отвечает требованиям потребителей электро -энергии и остается более низким, чем уровень, достигнутый в развитых странах. В первую очередь это касается распределительных электросетей (РЭ) сельскохозяйственного назначения (РЭСН).

Решение задач повышения надежности электроснабжения в условиях перехода Украины к рыночным отношениям проходит при резком сокращении централизованных капиталовложений в строительство новых и реконструкцию действующих РЭСН, изменении механизма ценообразования, реструктуризации энергохозяйства. Поэтому в современных условиях выбор экономичных и эффективных средств обеспечения необходимого уровня надежности электроснабжения потребителей имеет принципиальное, решающее значение.

Одним из самых эффективных путей решения этой задачи является оснащение РЭ соответствующим электрооборудованием. Однако состояние технической комплектации электросетей тагам оборудованием явно недостаточно, а каксмутациокшо аппараты (КА), выпускаемые промышленностью Украины для РЭ, имеют конструктивные недостатки и не обеспечивают работу этих сетей в автоматизированном режиме. Креме того, отсутствуют эффективные схемы РЭ, которые должны обеспечивать такой режим работы, остаются несогласованными параметры КА о реальной нагрузкой потребителей, требуют разработки научно обоснованные алгоритмы функционирования электрических сетей, особенно в аварийных ситуациях, а для реализации этих алгорктмоз должны быть созданы соответствующие КА и устройства автоматики.

В диссертации представлены основные результаты анализа и развития способов повышения надежности и экономичности работы РЭ на основе использования распределительных устройств (РУ) о упрощенными КА в комплексе о устройствами автоматизации, проблемами которых автор занимался в течение последних 15 лет.

Работа выполнялась в соответствии о программой Государственного комитета по науке и технике при Совете Министров СССР по решению научно-технической проблемы 0.51.21.01 "Разработать и внедрить методы, системы и автоматизированные устройства для обеспечения надежного, высококачественного и экономичного электроснабжения сельскохозяйственных потребителей" на 1988-1090 гг., а также в соответствии с отраслевыми планами научно-исследовательских и опытно- конструкторская работ Минэнерго Украины на 1993-1995 гг.

-Л".

Предмет и объект исследования. Методы исследования. В диссертации исследуются РЭ 10 кВ с РУ, в которых предложено использовать КА о линейным электроприводом. Исследования проводились на действующих моделях РЭ, специальных стендах, макетах, а также на опытных и промышленных образцах КА о использованием классических методов и положений анализа электрических цепей применительно к электрическим сетям, методов техники высоких напряжений, математической статистики и элементов теории вероятностей, математического моделирования фиаических процессов.

Пель и основные задания научного исследования. В работе выполнен авалиа недостатков построения РЭ 10 кВ, выполненных по традиционным схемам, о точки врения возможности управления ими; обоснован способ оценки надежности электроснабжения потребителей с учетом влияния КА, установленных в таких сетях; обоснована целесообразность построения наиболее эффективного 'варианта РЭСИ 10 кВ с так называемым каскадным (по ходу энергии) принципом управления упрощенными КА; определены и обоснованы на основе этого принципа технические требования -к выключателям нагрузки (ВН) о линейным электроприводом и устройствам автоматики и релейной защиты; обоснованы и разработаны новые эффективные конструкции КА о линейными электроприводами; разработаны математические модели процесса дуго-гашения в газогенерирующей камере и обосновано концепции ее конструктивного решения для ВН 10 кВ.

.Научная новизна исследований.. На основе анализа современного состояния РЭ 10 кВ'предложены эффективные модели и методы их построения, позволяющие на стадии принятия решений по их развитию и эффективному использованию в них электрооборудования спрогнозировать необходимый уровень надежности и экономичности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей. Для электросетей с изолированной нейтралью впервые разработаны КА о пофазным управлением контактной системой о помошью линейных электроприводов. Для обеспечения автоматизированного режима работы РЭСН 10 кВ при минимальных затратах впервые обоснованы схемы таких сетей с применением в них упрощенных КА о линейными электроприводами.Обоснована целесообразность применения и выполнена разработка конструкции линейного электропривода для дистанционного управления разъединителями 110 и 1Б0кВ.

Теоретическая и практическая ценность результатов работы состоит в разработке методологии повышения эффективности работы электросетей 10 кВ на осйове использования РУ о упрощенными КА. Автором разработаны научно-технические основы проектирования новых конструкций таких КА о линейным электроприводом. При непосредс-

- б -

таенном участии автора разработаны, исследованы и переданы для организации серийного производства на заводах Украины несколько образцов таких КА (ВН 10 кВ, устройство АШФ, разъединители 110 и 150 кВ о дистанционным приводом, о линейным электродвигателем и др.).

На защиту выносятся такие научные результаты, в разработку которых автор внес наибольший личный вклад:

- упрощенные способы оценки времени возобновления электро -снабжения потребителей и обоснование влияния на уровень надежности их снабжения КА и устройств управления, установленных в РЭ 10 кВ;

- использование КА, в которых целесообразно применить линейные электроприводы, в РУ РЭ;.

- схемы РЭ Ю'кВ с применением РУ о упрощенными КА о линейным электроприводом;

- одномерная математическая модель процесса дугогашения в газоге-нерирущей камере,определение ее параметров при конструировании КА.

"Уровень реализации результатов исследований. Результаты рабоп» использованы в новых типовых проектах РУ для РЭ 10 кВ. В частности, выполнена разработка конструкторской документации на РУ с упрощенными КА о линейным электроприводом, на рааъединители 110 и 150 кВ о дистанционным приводом о линейным электродвигателем, на устройство автоматического шунтирования фаги (АПК). Результаты работы реализованы в опытно-конструкторских работах и изготовленных образцах, которые прошли испытания на стендак ВИТ (г.Запорожье), проводится подготовка к их серийному производству на Ривненскш и Запорозкзком заводах высоковольтной аппаратуры.

Апробация результатов научных исследований. Материалы диссертации докладывались автором и были одобрены на восьми конференциях, совещаниях и семинарах, в т.ч. на научно-техническом совете УНПО "Энергопрогресо"(Киев,1994г.),на научном семинаре в Институте электродинамики HAH Украины (Киев,1993-1995 гг.),на семинаре государств СНГ "Пути повышения эффективности работы РЭСН" (Москва,1995г.).

Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе 10 статей, 6 докладов и тезисов докладов на конференциях, совещаниях и семинарах. Приоритет техш> ческих решений защищен 4 авторскими свидетельствами на изобретения.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заклпчения, списка использованных источников (68 наименований), излаженных па 151 изадагопкс-иой странице, и двух приложений, изложенных на 14 страницах; 32 рисушси, б таблиц.

- 6 -

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении к диссертации обоснована актуальность тематики, сформулирована цель и основные задачи научного исследования, Кратко изложены основные результаты выполненных исследований.

Первая глава посвящена анализу современного состояния РЭСН Украины, • поиску более эффективных схем их построения, сравнению надежности функционирования основных элементов таких сетей, уровню надежности электроснабжения потребителей в развитых странах Запада и в Украине, разработке основных направлений повышения эффективности РЭСН Украины. Обоснован способ количественной оценки надежности электроснабжения потребителей с учетом влияния установленных в электросетях КА. Выполнен анализ аварийности РЭСН 10 кВ с изолированной нейтралью, имеющий место при однофазных повреждениях ВЛ 10 кВ, и на основе этого анализа разработан способ устранения этих повреждений путем использования предложенной и разработанной автором новой конструкции устройства автоматического шунтирования фазы (АПК».

Сравнение показателей надежности основных элементов РЭСН Украины с зарубежными показало, что их повреждаемость в 2-7 раз выше, чем зарубежных; существенно более высокой (в 3-5 раз) является также средняя продолжительность простоя сельхозпогребителей Украины. С целью определения конкретных путей повышения эффективности. работы РЭСН Украины автор выполнил количественную оценку надежности электроснабжения потребителей, • в основу которой было положено величину ожидаемого недоотпуска электроэнергии потребителям ДУС, вызванного отказами в РЭСН в течение года. При этом величина й'ДЗ определяется через частоту и отказов в РЭСН элементов электросети и время х восстановления электроснабжения потребителя.

Как пример определения такой количественной оценки надежности на рис.1 .приведены три варианта схем РЗСН, для которых выполнена такая оценка (а - схема без секционирующих КА; б - с секционирующими разъединителями; в - с секционирующими аппаратами и резервным питанием).Условные обозначения на схемах: Ш - источник питания; ГВ - головной выключатель; П - потребитель; Р - разъединитель; длины участков ВЛ 10 кВ (км) обозначены цифрами; под обозначением потребителя указана его мощность (кВт).

Для всех потребителей по схеме рис.1 повреждение на любом участке ведет к отключению гв и прекращению питания потребителей на время устранения повреждения и включения участка в работу. При этом недоотпуск электроанергии для потребителей щ по вариантам

схем а,б и в на рис.1 определяется соответственно по формулам: AWni - P„i uni tniî

ÛW„l - Pai «опл1°

L0-i tp + (Li_2 + ¿1-3 + i-3-4 + i-3-5) to

ЛИП1 - Рщ «опл1° -и Гп.

в которых обозначено: РП1 - нагруака потребителя Пц -

частота отказов и время восстановления электроснабжения этого потребителя; хп - время восстановления электроснабжения потребителей, которое может икеть такие составляющие,как время ремонта тр,время

2

10 кВ

ИП-Г

«yjnz I /}/

JZ—N_'У™

1,

ЮкВ

ИП-П

Рип.1

оперативных переключений тп«р.. время АВР - Тавр, установлены по статистическим данным для осредяенних условий Украины (тр - Бч; Хпор,- 2,5ч; Тавре - 0); иопл10 - удельный вес отказов ВЛ 10 кВ (для Украины статистическое значение и0пл10 - 1,25 откл. /год. км), через которую определяется частота отказов 1-го участка ВЛ 10 1« Длиной II; «п1 - «опл1° ~ длина всех участков по рис.

1»в.

Результаты расчетов, показателей надежности электроснабжения потребителей для различных вариантов схем сведены в табл.1.

Табл.1

N IКраткое описание (Величина расчетного недоотпуска расчет!схемы элекгроснаб4 электроенергии, Шц, кВт.ч/год ной 1жения ВЛ 10 кВ 1

схемы I I

------1-

I-

lAWni lAWns I Д'Лзз I ДУП4 I Шп5\Ш I

I

•I

I-

■I-

I-

I-

I-

I-

I-

IНерезервированная11625 1812,51 1210 I 406 1812,5148751 1,0

1ВЛ,беэ секциониру- I I I I

1ющих KA II Г I I

I Нерезервированная 11000 1662,61 337,51 360 I 719

1ВЛ, с секциониру-I | I | |

1ЕЩИМИ разъединителями II I I I Нерезервированная 1812,51 469 I 609 1 250 I 406

1ВЛ, с ручным вводом I I l I

(резерва секциони-I II I I

1рущими разъедини- | I '| |

1телями: I i | | | IРезервированная I812,БI 469 I 0 I 250 I 406

IBJI,c автоматичес-1 I I I • I

Iким вводом резер-l I I | Г

1ва и секционирую-l it | I

1щими разъединителями I | i | IРезервированная I о

(ВЛ, с АВР; секцио-1 I I | |

1нировании автома-I I I I I

1тическим KA I | | I |

I I I I 135791 I I I I 125471 1 I I I I I I I 119941 I I

I

I

0,73

0,52

0,41

I

I 125 10 I 94 I О I 2191 0,045

I I

- в -

Результаты расчетов показывают, что надежность работы РЭСН повышается при использовании секционирующих КА. При этом наибольшую надежность имеют РЭСН с КА, которые обеспечивают автоматизированный режим их работы (расчетная схема 5).

Автор собрал, обработал и обобщил для шести различных районов электросетей энергосистем Украины данные по фактическим и расчетным величинам токов нагрузки на ЛЗП 10 кВ. По этим данным построена диаграмма распределения вероятностных токов нагрузки 1(А) в РЭСН 10 I® (рис.2). На рис. 2 обозначено: 1 - величины токов, рассчитанных: по установленным мощпостям трансформаторов; 2 п в» . - величины фактических то- -

ков, определенных по результатам замеров (мако.значения) . Из приведенной диаграммы можно сделать вывод, что в подавляющем большинстве РЭСН 10 кВ нет необходимости применять КА о номинальными токами, превышающими 200 А. Для повышения эффективности работы РЭСН 10 кВ предлагается применить 1аскадный принцип их секционирования с использованием упрощенных КА, которые имеют активны:"! привод дистанционного управления.

Схемы такого принципа секционирования приведены на рио.З (вариант а - для радиальной схемы электросети; б - для магистральной схемы электросети з двухсторонним питанием). На рио.З обозначено: !ССП - каскадный секционирующий пункт; ПАВР - пункт АВР; БУ - блок управления; АВР - устройство АВР; В - выключатель на подстанции.

В работе предложено построение РЭСН з каскадным принципом управления, в которых используются КА о линейным электроприводе?«. Принцип действия электросети с каскадным секционированием состоят в том, что при устойчивом КЗ после отключения релейной защитой главного выключателя линии на подстанции 110/35/10 кВ происходит автоматическое, с выдержкой времени 11, отключение всех устшгов

чи

.30

го

ю

J_и

50 ГШ № 200 ¿50 300 6201» А

Рио. 2.

О

Юкв

к>

- 10 -

КСП-1 «77-?

БУ-1

£

К

ЮкВ

КСП-1 ПАВ F КСП-2

ленных на данной линии выключателей КСП. по пути прохождения тока КЗ. Включение КСП осущест-10 нВ вляется автоматически о выдержкой времени t2 последовательно по факту появления напряжения при успешной работе АШ на подстанции.

Исследованы аварийные режимы работы РЭ 10 кВ с изолированной мейтралью о точки зрения выбора оптимальной технологической схемы работы устройства АПК. Обоснована конструкция такого устройства о

линейными электроприводами для по-фазного управления контактной системой с одним дугогасительным устройством, общим для трех фаз.

На рис.4 по результатам проведенных с участием автора измерений построены графики зависимости напряжений от переходного сопротивления в месте замыкания на землю в электросети 10 кВ с емкостным током замыкания 5 А. На рис.4 обозначено: 1 - при отсутствии АШФ; 2-е АЛ® при Д11 - 7 % в линиях с током наг-РУ3101 1Н - 120 А; 3 и з'- с АШЭ при &U - 5 X с IH - 120А и 20 А соответственно; 4 и 4' - с А1Ш> при Д1] -3 % с 1н - 120 А и 20 А соответственно; 5-е АШ при Ди -IX с 1Н -- 20 - 120А.

при-

10 го 30 S0 100 200300 Я,Ом

Рио.4.

Вторая глава диссертации посвящена анализу эффективности менения в РЗ 10 кВ различных видов коммутационного оборудования, в

т.ч. секционирующих разъединителей 10 кВ,отделителей типа ОД-10,ВН, масляных и вакуумных выключателей, работящих в пунктах секционирования и АВР ВЛ 10 кВ, а также новых, разработанных при участки автора, упрощенных КА с линейным электроприводом (разъединители 110 и 150 кВ, переключатели и выключатели нагрузки, коммутационные устройства о пофазным управлением контактной системой и др.).

Выполненный автором анализ причин повреждений и отказов в работе традиционных.конструкций упрощенных КА, широко используемых в РЭ 10 кВ, показал их недостаточную надежность. Так, для разъединителей 10 кВ наружной установки характерным является несоответствие величины тиса коммутант, который не должен быть меньшим 15А, требованиям Правил технической эксплуатации РЭСН (при испытаниях этот ток не превышал 10А), что вызывает дополнительные отключения потребителей оперативным персоналом. Для ВН типов ВН-15 и ВН-17 основными недостатками яеляются регламентированная ГОСТом величина тока включения при ручном оперировании (не более 7,5 кА), которая в реальных электрических, сетях часто бывает значительно большей, отсутствие дистанционного привода, а также несовершенная конструкция дугогасительного устройства.

В схемах РЭ, в которых возможно применение ВН, использование вакуумных шш масляных выключателей не всегда оправдано и эффективно из-за непомерно больших затрат на оборудование. Кроме того, в электросетях Украины отсутствуют КА с пофазным управлением с ли-пейшм электроприводом. В разъединителях 110, 150 itB не применяется дистанционное оперирование, что обусловлено отсутствием простого и надежного в эксплуатации привода.

В связи с изложенным в диссертации решается задача создания простых экономичных КА, способных обеспечить автоматизированный режим работы РЭСН. Широкое использование линейных асинхронных"двигателей (ЛАД) в промышленности до последнего времени ограничивалось нестационариостыо процессов в двигателе и наличием ряда 1фае-еых эффектов, вредно влияющих на рабочие характеристики ЛАД. Однако, как показали исследования автора, при применении ЛАД в электрических КА, в которых привод работает кратковременно, с большими перерывами и к тому же имеет место существенное перемещение контактной системы, основным показателем привода является максимальное упрощение конструкции ЛАД, а вопросы повышения КПД и уменьшение потерь энергии, вызванные нестационарностью процессов и краевыми эффектами, в данном случае являются второстепенными.

Создание простых и экономических КА, способных обеспечить работу РЭ 10 кВ в автоматизированном режиме,сдерживается отсутствием

простого,;надежного и

- 12 -

экономичного привода. С целью устранения этого недостатка автор обосновал необходимость создания линейного привода на баае линейного асинхронного двигателя (ЛАД). В работе определена и разработана группа новых типов КА, в которых для линейного электропривода .используется ЛАД. К этой группе принадлежат выключатели и переключатели нагрузки, аппараты о по-фазным управлением контактной системы, разъединители напряжением 110,150 кВ.

В качестве примера использования ЛАД в упрощенных КА на рио. 5 представлен разработанный при непосредственном участии автора ВН о такими основными элементами, как корпуо (1), ЛАД (2), дугогаси-тель (3), основные силовые (4) и дополнительные (5} контакты, пружина (в), Рио.5. демпферная пружина (7), защелка (8).

Третья глава" посвящена математическому моделированию процесса дугогашения в газогенерирущей камере и обоснованию концепции конструктивного решения дугогасительного устройства для В11 10 кВ.

Математическая модель тепловых процессов, происходящих в газогенерирущей камере выключателя, построена с учетом интенсивностей лучистых потоков на внутренних поверхностях этой камеры. Она представлена в виде краевой задачи для системы двумерной эволюционной и стационарной задачи теплопроводности в цилиндрической системе координат (г, <р) и интегральных уравнений лучистого теплообмена в полости камеры.

Для случая, когда температурное поле и интенсивность лучистого потока не эависят от переменной величины ф, задача существенно упрощается к одномерной задаче теплопроводности о нелинейными краевыми услогияый излучения энергии и испарения вещества.

Простейшая модель тепловых процессов в стенках какеры выключателя предотавлена в виде одномерной линейной задачи теплопроводности в полупространстве о известными энергией и механизмом испарения вещества. В стационарном случае эта задача допускает точное решение, согласно которому получены такие характеристики процесса, как время достижения на поверхности температуры испарения и его скорость, масса испарившегося вещества. а тэк*е. давление в аззоре.

В работе также рассмотрены математические модели.тепловых явлений в дуге выключателя. При известных радиусе столба дуги г0, температуре поверхности дуги Т0, нелинейном коэффициенте теплопроводности *(Т), напряженности электрического поля Е,' порождающей длоулевые источники выделения тепла б(Т)Е2, потери на излучение Б(Т) математическая модель представлена в виде нелинейной начально-краевой задачи Эленбааса- Хеллера. Предложен приближенный аналитический метод решения такой нелинейной задачи.

На основе разработанных математических моделей и выполненных расчетов по определению характеристик физических процессов ¿втором предложено конструктивное решение нового дугогасителъного устройства для ВН 10 кВ, конструкция которого показана на рио. б. Основные элементы устройства: неподвижный контакт (1), корпус (2), захват (3), отстреливающее устройство (4), ■ пружина (б), неподвижный контакт (6), сетка (7), подвижный контакт (8), корпус (9), коммутационный отеряень (10), пружина (11).

Рис б.

Четвертая глава посвящена разработке РУ о упрощенными КА типа КСО КВН-10 и средств управления ими, использованию этого оборудования в схемах РЭСН, в т.ч. для компенсации реактивной мощности и в схемах включения трехфазных потребителей с разделенными фазами.

Разработанные с участием автора камеры КСО КВН-10 по сравнению с серийно выпускающимися имеют уменьшенные металлоемкость й габариты, в них использован ВН о линейным электроприводом.

В работе обоснована возможность использования ВН о линейным электроприводом в схемах компенсации реактивной мощности на под -станциях 110/35/10 кВ. В качестве примера такого использования на рис. 7 приведена схема включения конденсаторных батарей (КБ) на шины 10 кВ районной подстанции через обший выключатель Ока и выключатель нагрузки Ш каждой секции.

/ ЮкВ / ЩнВ

110 кВ 35 к В

111 " ТчТТп

" 3 г } * 4

Шина КВ

7—Г

о ф ъ™ а а а н

№

Рио. 7.

На первом этапе внедрения компенсирующих устройств (КУ) целесообразно ориентироваться на простые решения и с целью обеспечения максимальной удельной эффективности внедрять иг наименьшей мощности. При этом номинальная мощность НУ будет меньшей, чем реактивная мощность., потребляемая в минимальном эксплуатационном режиме, и .КУ не потребует применения никаких устройств автоматики; при.этом он постоянно должен находиться под напряжением.

В диссертации предложена схема такого КУ, показанная ка рис.8, иа котором обозначено: СДО - ВН; Г - предохранитель; С - КБ.

С целью эффективного ис-рШ* Ц пользования ВН 10 кВ с линей-

^ ^ II : ным электроприводом в диссер-

тации предложена схема вклю-Рис. 8. чения трехфазных электродви-

гателей о разделенными фазами. Такая схема при некоторых недостатках (необходимо увеличить вдвое длины кабелей и количество КА) имеет ряд существенных преимуществ (нечувствительность к многофазным КЗ, вероятность которых.достаточно мала; работоспособность схемы при однофазных КЗ на землю; возможность выбора тока КЗ).

Для обеспечения управления КА с линейным электроприводом при непосредственном участии автора разработаны соответствующие устройства автоматики, которые с одной стороны удовлетворяют условиям работы таких аппаратов, а о другой - требованиям рационального построения РЭ, которые работает в автоматизированном режиме.

При участии автора разработан й выполнен на современной электронной элементной базе ряд устройств автоматики: устройство для отключения КА, обеспечивавшее отключение аппаратов типа ВН, а такие отделителя в бестоковую паузу ЛИВ; устройство автоматического включения резерва (АВР), которое используется в схемах РЭ 10 кВ, где необходимо применять местное АВР, и которое должно обеспечивать АВР питания на КРУ с ВН с линейными электроприводами и др.

При применении первого из этих устройств при повреждении на ответвлении КРУ срабатывает защита на подстанции 110/35/10 кЗ. При этом отключение поврежденного участка осуществляется через установку времени по факту наличия тока КЗ и отсутствии напряжения на шинах 10 кВ КРУ. Применение такой автоматики позволяет избежать сложных завдт и дорогостоящих КА, причем логическая схема такой автоматики работает по заданному жесткому алгоритму.

Для выполнения ремонтных работ в РЭ 10 кВ по энергосберегающей технологии с применением специальных средств защиты по предложению и при непосредственном участии автора разработан способ устранения под напряжением аварийных повреддений ЛЗП. Этот способ состоит в том, что на питательной подстанции вводят ДНЮ, заземляя фазу, о которой связано повреждение. При этом происходит одновременное включение устройства АШЭ поврежденной фазы на подстанции потребителя. Устройство АШ1 выполнено на базе ВН с пофазным управлением линейными электроприводами.

Пятая глава посвящена разработке основных принципов подхода к оценке технического эффекта от применения в РЭСН 10 кВ РУ о упрощенными КА с линейным электроприводом, эффекту применения РУ, выделяющих повреждения.

Эффект от использования РУ с упрощенными КА можно определить с помощью методов расчета показателей надежности линии как разность значений этих показателей, рассчитанных при отсутствии и при наличии устройств на рассматриваемой линии. При этом для определения оптимального места установки устройства такие расчеты необходимо выполнять многократно, и поэтому применение этого метода требует больших затрат машинного времени ПЭВМ.

Установка в РЭ РУ с ВН о линейными электроприводами в комплексе с устройствами автоматики обеспечивает снижение годовой продолжительности отключений на Д Тру и снижение величины отключаемой нагрузки на Д Рру. Концевой аффект в виде снижения годового недо-отпуска электроэнергии, вызванного ненадежностью РЭ, в общем слу-

чае определяется в виде: Л Wpy . Д.ТруРт + й Рру'Тру - Д Рру'Д Тру, где Р - величина отключенной нагрузки той части линии (сети), при повреждении на которой проявляется аффект РУ в виде АТРУ; ДТРУ _ суммарная годовая продолжительность отключения той части линии (сети), при отключении которой имеет место эффект РУ в виде Д"Рру.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложены упрощенные способы оценки времени восстановления электроснабжения потребителей, дающие достаточную точность при решении поставленной задачи; анализ надежности при этом делается по потребителям, а не по участкам РЭ.

2. Предложены варианты схем построения РУ на базе упрощенных КА о линейными электроприводами, которые обеспечивают автоматизированный режим работы электросети.

3. Обоснована необходимость и целесообразность строительства РЭ 10 кЗ с более совершенными принципами управления, в том числе каскадным, с использованием для этого упрощенных КА.

4. В связи о тем, что до настоящего времени в Украине для РЭСН не разрабатываются и не изготовляются электрические КА, к создаваемым КА и схемам их.использования определены основные технические требования.

5; Разработаны упрощенные КА с линейными электроприводами, которые целесообразно использовать в РУ РЗСН о целью повышения эффективности их работы.

6. Для реализации автоматизированного режима работы РЭ 10 кВ разработаны, изготовлены и испытаны соответствующие устройства автоматики к релейной защиты. .

7. Проведены исследования и определены основные технический требования 15 устройствам АГО, которые при повреждении РЭ 10 кВ с изолированной нейтралью исключают опасные режимы работы этих сетей.

8. Обоснована целесообразность применения линейных электродвигателей в высоковольтных КА; разработана конструкция привода ВН с лилейным ЛАД и устройства управления км.

0. Предложены и разработаны математические модели процесса ду-гогашения в газогенерирующей дугогасительной камере, а также обоснована концепция ее конструктивного решения для ВН 10 кВ.

10. На основе ВН разработана конструкция, изготовлены опытные образца н проведено испытание РУ типа КВН - 10/400 уменьшенной металлоемкости.

11. С целью обеспечения безопасного выполнения работ в.электроустановках при непосредственном участии автора разработаны новые эффективные электроэащитные способы охраны труда (светозвуковые указатели напряжения, качественные изоляционные покрытия электроинструмента, штанги - манипуляторы изолирующие и т.д.); определены основные технические требования к этим средствам и организовано их серийное производство в Украине.

12. Основные, . выполненные при непосредственном участии автора, результаты по разработке РУ с упрощенными КА с линейным электроприводом реализованы в опытно-конструкторских работах и изготовле-ных образцах, которые прешли успешные испытания на стендах ВИТ (г.Запорожье) и переданы на Ривненский и Запорожский заводы высоковольтной аппаратуры для подготовки их серийного производства.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Красинский В.Н. Малогабаритные комплектные распредуотройотва о вакуумными выключателями //Техн. электродинамика. - 1992..-- Н5.-С.108-110.

2. Красинский В.Н. Математическое моделирование тепловых процессов в дугогасительном элементе высоковольтного вшшпателя нагрузки. ' Нелинейные краевые задачи математической физики' и их приложе-ния/Сб.научн.тр. Ин-та математики АН Украины, 1993. - С.73-75.

3. Красинский В.Н. Разъединители наружной установки серии РЛНТ-10. Сер. Строительство сельских электросетей. М.:Информэнер-го, 1983, вып.12. - С. 1-3.

4. Красинский В.Н., Молчанов В.Н. Конструирование коммутационных аппаратов с использованием математического моделирования процессов дугогашения// Энергетика и электрификация.- 1995. - М 4.- С.28-30.

5 .Фещенко П.П., Красинский В.Н., Сегеда А.П. Применение электромагнитного привода ПЭ-11 для масляных выключателей 10 ^//Энергетика и электрификация.- 1985.- N 2. - С. 27-28.

6. Фещенко П.П., Красинский В.Н., Сегеда А.П. Каскадное секционирование сельских распределительных сетей 6-10 кВ// Энергетика и электрификация.- 1985.- N 2. - С. 36-38.

7. Удод Е.И., Красинский В.Н. Учебный центр по подготовке и работам под напряжением// Энергетик. - 1988.- N12. - С.21-24.

8. Зубко В.Н., Черемысин Н.М., Коробко В.А., Красинский В.Н. К вопросу использования микропроцессоров для управления режимами подстанций и сетей сельскохозяйственного назначения. Сб. наупн. тр. МИЙСП им. В.П.Горячкина.-1984.- С.7-10.

9. Красинский В.Н,, Сегеда А.П.-Указатель светозвуковой УСЗ-0,38 //Строительство сельских электросетей. М.: Информэнерго.-1985, вып.10. - С.1-3.

■ 10. Фещенко П.П..Красинский В.Н..Иванов Л.Я. Разъединители 10 кВ наружной установки.//Строительство сельских электросетей. М.*: Лн-формэнерго.-1986, вып.1. - С.1-14.

11.A.C.N 1376172 (СССР) Устройство для отключения отделителя/Сегеда A.n. .Красинский В.Н..Швора В.В.Опубл.23.02.88. Вол.N7.-С.228.

12.А.С.N1647772 (СССР) Устройство автоматического включения резерва /Сегеда А.П..Красинский В.Н. Опубл.07.05.91.Вол.N 17.-С.234.

13. A.C. Н 1436168 (СССР) Устройство для автоматического повторного включения линии электропередачи /Сегеда А.П., Красинский В.Н., Фещенко П.П..Олийниченко A.C. Опубл. 07.11.88. Взл.Н 41.-С.208.

14. A.C. 1820433 (СССР) Способ устранения под напряжением аварийных повреждений линии электропередачи /Удод Е.И.«Красинский В.Н., Сегеда А.П. Опубл.07.06.93. Вол. N 21.-С. 155.

15. Красинский В.Н., Сегеда А.П. Блок защиты и автоматики ВЛ 0,4 кВ. Тез. докл. Воеооюзн. иаучя.-практ.совещания "Совершенствование управления и автоматизация сельских электрических сетей". Минск.-1984,- С.15-16.

16. Красинский.В.Н., Сегеда А.П. Отделитель секционирующий типа СЩ-10 для распределительных сетей 10 кВ. Там же, С.33-35.

17. Красинокий 13.Н..Сегеда А.П. .Фещенко П.П. Каскадное секционирование сельских распределительных сетей 6-10 кВ //Тез. докл. па Воесоюзн.совещании "Повышение эффективности и надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей". М.;-1987.- С.38-40.

18. Красинский В.Н., Сегеда А.П., Фещенко П.П. Управление рас предсетями 6-10 кЗ. Там ве, С.15-17.

Личный вклад. В работах, которые опубликованы в соавторстве, диссертанту принадлежит: в 14-10, 15-183 - постановка, научное обоснование и разработка проблемы; в [11-143 - обоснование идеи, участие в разработке и формулировке признаков изобретений.

Список ооновных сокращений', принятых в автореферате: РЭ - распределительные электросети, РЭСН - РЭ сельськохозяйотвенного назначения, РУ - распределительное устройство, ВЛ - воздушная линия, КУ - компенсирующее устройство, КСП - каскадный секционирующий пункт, КА - коммутационный аппарат, ВН - выключатель нагрузки, Р -разъединитель.

- 19 -АНОТАЦШ

Крас1нський В.Н. Шдвищення ефективност1 роботи електромереж 10 кВ на ochobI використання р1зпод1льчих пристроив з1 спрощеними комутац1йними апаратами 8 л1н1йнш електроприводом.

Дисертац1я у вигляд1 рукопису на вдобуття вченого ступеня кандидата техн1чних наук по спец1альноот1 05.14.02 - Електричн1 станцП (електрична частина). ыереж1. електроенергетичн! системи та управл1ння ними. 1н-т електродинам1ки НАН У крайни, Ки1в, 1995.

ДисертаЩя, яка захищаеться, м1отить теоретичн1 та експеримен-тальн! досл1дження розпод1льчих мереж налругою 10 кВ, процес1в 1х функц1онування та побудови. Обгрунтовано метод к1льк1сно1 оц1нки над!йност! електропоотачання споживач1в, я кий враховув вплив кому-тац1йно1 апаратури та засоб1в управд1ння. Були роэроблен1 та зд1йснен1: нов1 схеии сггрощених коыутаЩйних апарат1в, як1 вико-ристовуються в електричних роэпод1льчих мережах напругоп 10 кВ 1 забеэпечують автоматнчний контроль 1х роботи, нов1 конструкц11 ко-мутац1йних апарат1в, а такса математичне моделюваяня процес1в ду-гогас1ння.

Krasynsky V.N. The efficiency Improvement operation energized 10 kV networks based on using swltchgears simplified breakers with linear electric drive.

Thesis for the doctor of technical sciences on speciality 05.14.02 "Power station (Electrical part), networks, electrical power systems and control". National Academy of Sciences of Ukraine. The Institute of Electrodynamics, Kiev, 1995.

The protected dissertation contains theoretical and experimental researches energized 10 kV distributing networks, its operation and designs. The quantity estimation method of consumer's power supply security was . grounded, accounting Influences of switching Instruments and control facilities. The new outlines simplified switching apparatuses, using energized 10 kV distributing networks, established automatic control operating circuits, its operation and new switching designs and the mathematic simulation of the arc damping processes were developed and realized.

Ключевые слова; распределительные электросети, коммутационный аппарат, ¡цугогасительная камера, линейный электропривод, автоматизированный режим работы, надежность электроснабжения.

Шдпйсано до друку 5.10.1995 г. Формат 60x84/16 Пап1р офсетний Умовн.-друк.аркуш 1,0 ООа.-вид. аркуд 1.0 Тираж 100. Замовл.//07. Пол1граф. д1лън. Гнотитуту електродинам1ки HAH Укра1ни, 252680, Ки1в-Б7, проспект Перемоги, 56. •