автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Повышение надежности электроснабжения сельского хозяйства путем совершенствования релейных защит от аварийных режимов в сетях 0,38...35 кВ

ПОПОВ Николай Малафеевич

На правах рукописи

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РЕЛЕЙНЫХ ЗАЩИТ ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ В СЕТЯХ 0,38...35 КВ

Специальность 05.20.02 — Электротехнологии и электрооборудование в

сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург-Пушкин

2006

Работа выполнена на кафедре электроснабжения сельского хозяйства ФГОУ ВПО Костромская ГСХА

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Солдатов Валерий Александрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Косоухов Федор Дмитриевич

доктор технических наук, профессор Смоловик Сергей Владимирович

доктор технических наук, профессор Баев Виктор Иванович

Ведущая организация: Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ)

Защита состоится 28 ноября 2006 г в 13.30 часов на заседании диссертационного совета Д 220.060.06 Санкт-Петербургского государственного аграрного университета (СПбГАУ) по адресу: 196601, Санкт-Петербург, г. Пушкин, Петербургское шоссе, д.2, ауд.2-719

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета

Автореферат разослан «23» октября 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

В.Я. Сковородин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Электрические распределительные сети (PC) 0,38...35 kB включают воздушные (BJI) и кабельные линии (КЛ) напряжением 0,38, 6, 10, 35 кВ и трансформаторные подстанции (ТП) 35/10(6) кВ и 10(6)/0,4 кВ. В настоящее время в эксплуатации находятся 180 тыс. км ВЛ-35 кВ, 1,2 млн км BJI 6-10 кВ, 1,8 млн км ВЛ 0,38 кВ, порядка 550 тыс. ТП 10(6)/0,4 kB. PC оказывают большое влияние на устойчивость функционирования сельскохозяйственного производства и на жизнь сельского населения. Особенностью PC в сельской местности является большая протяженность и разветвленность отдельных ВЛ при малой плотности нагрузки, что снижает надежность электроснабжения потребителей.

Большая протяженность В Л-10 кВ приводит к снижению величин токов короткого замыкания (КЗ) в удаленных от подстанции точках и к снижению чувствительности максимальных токовых защит (МТЗ) линий на питающей подстанции. В эксплуатации PC встречаются линии, у которых токи нагрузки на головном участке линии соизмеримы по величине с минимальными токами двухфазных КЗ. Для анализа работы МТЗ в этих случаях необходимо разработать методику расчета токов КЗ с учетом токов нагрузки. С технической стороны следует совершенствовать секционирование линий. Еще сложнее отключать двойные замыкания на землю (ДЗЗ), при которых токи ограничиваются не только сопротивлениями проводов, но и сопротивлениями земли и заземляющих устройств опор и ТП. Одним из путей повышения чувствительности защит к КЗ является увеличение коэффициента чувствительности в пределе до единицы. Этого можно достичь использованием реле с магнитоуправляемыми контактами (герконами), которые не изменяют своих характеристик при внешних электромагнитных воздействиях.

Для сокращения размеров разрушений при КЗ необходимо уменьшать время действия защиты, но при этом следует соблюдать требование селективности. В этом направлении при построении схем релейной защиты рационально использовать симметричные логические функции.

В распределительных сетях 6-10 кВ резервирование отказов выключателей линий должно осуществляться выключателями трансформаторов. Но из-за низкой чувствительности их релейных защит к удаленным КЗ в конце отходящих линий функции резервирования выключатели трансформаторов в некоторых случаях выполнять не могут, что приводит к длительному перерыву электроснабжения потребителей. Аналогично высоковольтные предохранители на стороне 10 кВ ТП 10/0,4 кВ не всегда резервируют отказы ком-мутациионных аппаратов на стороне 0,4 кВ.

Несимметричная нагрузка, а также обрывы проводов питающих линий приводят к несимметрии напряжений и сокращению срока службы электрооборудования, особенно в сельском хозяйстве. Для выбора пускозащитной аппаратуры на напряжение 0,38 кВ необходимо рассчитывать несимметричные режимы и использовать простые надежные защиты, реагирующие на перегрузку и на несимметрию напряжений.

1

Целью исследования является повышение надежности электроснабжения сельского хозяйства путем увеличения чувствительности и ускорения действия релейных защит в РС. Эта цель достигается разработкой новых типов реагирующих органов, адаптивных защит, изменяющих алгоритм функционирования в зависимости от вида повреждения, а также развитием метода фазных координат:

- для расчетов любых сложных несимметричных режимов в радиальных и сетях с двухсторонним питанием;

- для расчетов реагирующих органов релейных защит потребителей от несимметрии напряжений и от перегрузки;

- для оценки надежности работы защиты линий и трансформаторов при минимальных токах КЗ.

Для достижения поставленных целей в работе решены следующие задачи:

- разработаны математические модели различных видов нагрузок, линий электропередачи, фильтров напряжения, трансформаторов, блоков несимметрии с возможностью их взаимного согласования;

- разработан метод расчета комбинированных защит потребителей от аварийных режимов с учетом влияния параметров линий и нагрузок;

- разработан метод расчета токов и напряжений с учетом токов нагрузки в местах установки защит при междуфазных КЗ, при ДЗЗ и при обрывах проводов на линиях;

- исследован токовый реагирующий орган с герконами, и на его базе построена защита с коэффициентом возврата, близким к единице;

- синтезирована схема релейной защиты, реагирующая на скорость приращения тока в линии, позволяющая резервировать выключателями трансформаторов отказы выключателей линий 6-10 кВ;

- разработан метод расчета линий с двухсторонним питанием;

- разработано устройство выделения поврежденной отпайки с выключателями нагрузки;

- разработаны комбинированные защиты потребителей.

Предмет исследования — математические модели РС, система линия - трансформатор — линия - потребитель как объект защиты, измерительные и логические органы устройств релейной защиты.

Объектом исследования являются совокупность вопросов теории и практики повышения эффективности работы релейных защит потребителей, линий и трансформаторов распределительных сетей 0,38...35 кВ.

Концепция научного решения проблемы состоит в объединении методов расчетов аварийных режимов электрических сетей, изобретательского творчества и методов анализа и синтеза устройств защиты в единый научно обоснованный метод создания и использования техники защиты электрических сетей.

В работе использовались: теория электрических цепей, расчеты электрических сетей методами симметричных составляющих и фазных координат, дифференциальные уравнения, теория релейных устройств, матричная алгебра.

Научная новизна работы заключается в том, что на базе метода фазных координат разработан единый методический подход как к расчету любых аварийных режимов в распределительных сетях 0,38...35 кВ, так и к расчету комбинированных защит потребителей. По результатам расчетов на базе теории релейных устройств синтезируются новые более совершенные устройства защит линий электропередачи и потребителей от аварийных режимов.

Практическая значимость работы заключается в следующих положениях:

— синтезирована и защищена авторским свидетельством схема управления устройством выделения ответвления 10 кВ с КЗ;

— разработаны и исследованы МТЗ повышенной чувствительности и токовые отсечки с герконами, снижающие размеры разрушений при КЗ;

— с использованием схем реализации симметричных логических функций синтезирована МТЗ с ускоренным отключением двухфазных КЗ по всей длине линии 35 кВ, разработаны и защищены авторскими свидетельствами устройства контроля за симметрией токов и напряжений;

— синтезирована и защищена авторским свидетельством схема релейной защиты, реагирующая на величину приращения тока в линии и позволяющая резервировать отказы выключателей линий 6-10 кВ;

— разработаны и защищены авторскими свидетельствами комбинированные защиты потребителей.

Реализация результатов исследований. Разработаны и внедрены в производство:

— методика расчета аварийных режимов в электрических сетях 10...35 кВ с изолированной нейтралью в ОАО «РОСЭП»;

— методика расчета аварийных режимов и защит от них в сетях 0,38 кВ с глухозаземленной нейтралью в ГНУ ВНИПТИМЭСХ;

— защиты потребителей от несимметрии питающих напряжений и перегрузки на сельскохозяйственных предприятиях Ростовской области;

— начиная с 1986 года результаты исследований используются студентами и аспирантами Костромской ГСХА.

Апробация работы. Основные положения, научные и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-практических конференциях Азово-Черноморского института механизации сельского хозяйства (г. Зерноград, 1977-85 гг.), Костромской ГСХА (г. Кострома, 1986-2005 гг.), на Всесоюзном совещании по электрификации сельского хозяйства (г. Суздаль, 1980 г.), на научно-методическом семинаре «Компьютеризация учебного процесса по курсам «Электротехника и основы электроники» и «Теоретические основы электротехники» (г. Астрахань, 1992 г.), на 3-ей и на 5-ой международных научно-технических конференциях «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» (г. Москва, 14-15 мая 2003 года, 16-17 мая 2006 года), на совещании деканов и заведующих кафедрами факультетов электрификации и автоматизации с.-х. (г. Москва, 2003 г.), на международной научно-практической конференции «Проблемы развития энергетики в условиях производственных преобразова-

ний» (г. Ижевск, 2003 г.), на международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-17» (г. Кострома, 2004 г.), на научно-практической конференции «Электротехнологии и электрооборудование в сельскохозяйственном производстве» (г. Зерноград, 2004 г.), на международной научно-практической Интернет-конференции «Электрооборудование и электробезопасность» (г. Орел, 2005 г.).

Публикации. Основное содержание работы отражено в 73 научных работах, в том числе 17 изобретениях и монографии.

На защиту диссертации выносятся следующие положения:

- комплексный подход к вычислению токов и напряжений в рабочем и аварийном режимах в любой точке системы: линия 35 кВ — трансформатор 35/10 кВ — линия 10 кВ — нагрузка;

- результаты исследований и расчета элементов токовых защит с гер-конами РС и потребителей;

- синтез схемы защиты ускоренного отключения двухфазных КЗ на линиях 35 кВ;

- метод расчета ДЗЗ и синтез схемы ускоренного отключения ДЗЗ в сетях 10 кВ с изолированной нейтралью;

- методы синтеза и расчета самонастраивающихся токовых защит трансформаторов, обеспечивающих резервирование отказов выключателей линий 10 кВ;

- методы проверки чувствительности защит линий и трансформаторов в сетях с радиальным и с двухсторонним питанием с учетом токов нагрузки;

- метод расчета несимметричных режимов сетей 0,38 кВ и параметров устройств комбинированных защит потребителей от аварийных режимов.

Структура и объем работы. Диссертация содержит: введение, 7 глав, заключение. Она изложена на 370 страницах, включая 17 таблиц, 84 рисунков и библиографический список из 210 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, основные положения, выносимые на защиту диссертации, данные о практической ценности, реализации результатов, апробации и публикациях.

В первой главе (Анализ аварийных режимов в распределительных сетях 0,38...35 кВ) проанализированы: аварийность сетей 0,38...35 кВ, средства защиты от аварийных режимов и методы расчета квазиустановившихся режимов РС.

Защита сетей 0,38...35 кВ от аварийных режимов чаще всего осуществляется МТЗ, в некоторых случаях для защиты трансформаторов применяют МТЗ с вольтметровой блокировкой. Гораздо реже используют дистанционные защиты.

В настоящее время расчет несимметричных аварийных и рабочих режимов PC 0,38 ... 35 kB осуществляется методом симметричных составляющих. По этому методу трудно вычислить изменение токов и напряжений у различных элементов сети, особенно при наличии несимметрии в нескольких точках. Этот метод чаще всего применяется для трехфазных симметричных сетей.

В сетях высокого напряжения несимметричные режимы рассчитываются методом симметричных составляющих, методом фазных координат, а также их комбинацией. Этому направлению посвящены работы С.А. Ульянова, H.A. Мельникова, А.Б. Чернина, С.Б. Лосева, В.А. Крылова, Т.Б. Заславской, В.А. Попова. В распределительных сетях 0,38...35 кВ несимметричные режимы рассматриваются в работах А.М. Федосеева, B.JL Фабриканта, А.М. Мусина, А.О. Грундулиса, М.И. Пронниковой, И.А. Будзко, Ф.Д. Косоухова, Т.Б. Лещинской, И.В. Наумова, И .Я. Сомова и др.

Применение используемого в расчетах несимметричных режимов высоковольтных сетей метода фазных координат для распределительных сетей накладывает свои особенности. Ранее метод фазных координат для расчетов PC в широком спектре не применялся. По этому методу в PC 0,38...35 кВ рассчитываются квазиустановившиеся рабочие и аварийные режимы работы, так как переходные процессы в этих сетях практически затухают за один период и существующие защиты на них не реагируют.

В представленной работе метод фазных координат получил дальнейшее развитие. На его базе осуществлен системный подход к анализу токов и напряжений во всех узлах сети и, в частности, в элементах: линия 35 кВ — трансформатор 35/10 кВ - линия 10 кВ - потребитель, а также трансформатор 10/0,4 кВ - линия 0,38 кВ — нагрузка при возникновении любой аварии в любой точке. Такой подход позволяет рассчитывать и анализировать устройства релейной защиты элементов электрических сетей с учетом токов нагрузки. Кроме этого, метод фазных координат впервые применен для расчета параметров релейных защит потребителей от несимметрии напряжений. При этом сеть может быть любой фазности (3,4, 5, 6 фаз).

Достоинство этого метода заключается также и в том, что при необходимости по напряжениям и токам, вычисленным в фазных координатах, всегда можно перейти к значениям этих величин в симметричных составляющих.

Во второй главе (Развитие методов расчета режимов работы распределительных сетей 0,38 ... 35 кВ) обосновано применение метода фазных координат для расчета токов и напряжений при различных нагрузках в любых точках сети произвольной конфигурации. Для этого смоделированы все элементы электрической сети. Модель каждого элемента сети представляется 2К-полюсником (где К — число фаз или проводов) в форме «Н» (Н — матрица передачи) или в форме «Y» (Y — матрица узловых проводимостей), а в процессе расчетов используются формулы перехода от многополюсника в форме «Y» к многополюснику в форме «Н» и наоборот. Для каждого участка, смоделированного в форме «Н», справедлива связь между токами и напряжениями

Ы=[С,]х[С/я]+[А]х[/й], (1)

где \ит 1 [£/А-, ], [/я, ], \1Ю ] — матрицы-столбцы напряжений и токов в начале и в конце ¡-го участка (1 — номер участка);

— квадратные матрицы параметров 2К-полгосника

ьго участка.

Эквивалентный 2К-полюсник всей сети (НЕ) при каскадном соединении элементов вычисляется как произведение матриц передачи Н,

л ЛЕ ВЕ ' СЕ ОЕ

Для каждого участка, смоделированного в форме «У», справедлива связь между токами и напряжениями

Ы=[^]х [иш}+ [Ш,]х [ию], (2)

где

— квадратные матрицы проводимостей 2К-полюс-

ника ¡-го участка.

В дальнейшем в данной работе обозначения скобок матриц опускаются, имея в виду то, что все операции производятся с матрицами. В результате развития метода фазных координат для расчета РС 0,38 ... 35 кВ получены формулы, по которым определяются параметры 2К-полюсников в форме «Н» и в форме «У» для следующих элементов:

- произвольной недвигательной нагрузки, подключаемой как к трехпро-водной, так и к четырехпроводной сети;

- любого вида несимметрии (короткого замыкания, обрыва) и их сочетаний в различных точках;

- линий электропередачи с произвольным числом проводов и с любым числом ответвлений;

- трансформаторов со схемой соединения обмоток «звезда — треугольник» и «звезда - звезда с нулем»;

- фильтров напряжения обратной и нулевой последовательности с произвольным выходным органом.

К составлению матриц узловых проводимостей нагрузок и участков с КЗ трехпроводных и четырехпроводных сетей использованы три подхода: 1)по законам Ома и Кирхгофа; 2) по общему правилу составления матриц; 3) с помощью матрицы инциденций.

В результате для трехпроводных сетей получены:

- матрица узловых проводимостей при соединении сопротивлений нагрузки в «треугольник»

Ъг+Г» -Уп -Уп

-Уп Гц+ 7* -У2 э

-У» -У23 У2з+Уп

у (3) _

1МФ

где У 12, 1, Ун — проводимости, включаемые между фазами.

Аналогично составляется матрица узловых проводимостей участка с междуфазным КЗ. Например, если КЗ произошло между 1 и 2 фазами, то следует принять У2з=0, У1 з=0;

— эквивалентная матрица узловых проводимостей при соединении нагрузки в «звезду» путем исключения 4-го узла схемы

УФР) = У1\-У12-У22'1-У2\,

0 0"

где У11 = 0 Уг 0 712 = ~Уг

0 0 у3_ .-Уз.

У21 = [-У, -У2 -У3]; У22 = [У1+У2+У3],

где У1,У2,Уз — проводимости нагрузок в каждой фазе.

Для четырехпроводной сети получены матрицы узловых проводимостей: — при соединении нагрузки в «треугольник»:

Уп+У» -Ух 2 ~У\ъ 0

-Уп Уц + ^23 ~У23 0

~Угз -У23 Уп ^13 ^34 "^34

0 0 -^34 ^34

где У¡4 — дополнительная малая проводимость, включаемая между третьим и нулевым проводом; — при подключении однофазных нагрузок между фазными и нулевым проводами

у I 0 0 — У 1ф\

0 Уф2 0 _у 1ф2

0 0 у — У

—У -У 1ф2 _у 1фз У + V - 1ф\ ~ 1ф2

Аналогично составляется матрица проводимостей участка с однофазным КЗ. Например, если КЗ произошло между фазой 1 и нулем, то следует принять УФ2 = 0, У,рз = 0;

— при соединении сопротивлений нагрузки в «звезду» без нулевого провода:

где 711 =

7 '

X 0 0 0

0 у2 0 0

0 0 0

0 0 0 у*.

<4) =711-712-722-'-721,

721 = [— У, — У2 -У3 -74];

722 = [Г1+72 +73 +74],

""11"

-7,

■ 712 =

9 -У,

Гу4.

7/, У2, Уз — проводимости ветвей;

7/ — дополнительно введенная проводимость, включенная между нулевой точкой нагрузки и нулевым проводом.

Для всех случаев нагрузок параметры 2К-полюсников имеют вид

Л* =Е, & = О, С5 = УФ"\ Из = Е, (3)

где Е и 0 — соответственно единичная и нулевая матрицы размерностью 4x4 или 3x3 в зависимости от числа проводов сети; Уф(>) — матрица узловых проводимостей нагрузки.

Для получения 2К-полюсников линии электропередачи использован подход, при котором линия представляется в виде трех блоков. Два блока проводимостей (Уд) разнесены по краям линии, и между ними включен блок сопротивлений (2д). При этом получены такие же параметры 2К-полюсника линии, как и у других авторов

Ал=Е + гл-¥л; Вл=гд;Сл=2Ул+Ул-гл-Уд; £>л = Е + УЛ

(4)

В тех случаях, когда не требуется учитывать проводимости между фазными проводами и землей, параметры 2К-полюсника линии упрощаются:

АЛ=Е- Вл=гл-Сл=0-Ол=Е. (5)

Для моделирования обрыва фазного провода следует принять сопротивление этой фазы близким к бесконечности.

Параметры 2К-полюсников двухобмоточных трансформаторов со схемой соединения «звезда — треугольник» получены по следующему алгоритму:

1. По паспортным данным щ%, ¡хх%, АРК1, АРХХ определяются активное Ш, полное 21, индуктивное XI сопротивления и активная индуктивная В1 и полная Уг проводимости трансформатора.

2. По выведенным в работе формулам вычисляются собственные 2[, Д? и взаимные сопротивления обмоток трансформатора:

V с л2/ 2

• — К с \iZ\Z2 .

где Кс — коэффициент связи между обмотками, Кс = Кт — коэффициент трансформации.

2 + г? ■ 7Г

21 0 0 2М 0 0

0 21 0 0 гм 0

0 0 0 0

2М 0 0 0 0

0 гм 0 0 22 0

0 0 2М 0 0 22

3. С учетом найденных сопротивлений составляется матрица сопротивлений ветвей трансформатора размерностью 6x6

гь =

4. С использованием матрицы сопротивлений ветвей вычисляется матрица узловых проводимостей трансформатора по формуле

Л = -Мт,

где М — матрица инциденций;

Мт— транспонированная матрица инциденций;

2Ь~!— обратная матрица собственных и взаимных сопротивлений ветвей. Полученная матрица узловых проводимостей Yt имеет размерность

7x7.

5. Шесть узлов трансформатора связаны с сетью, а седьмой узел — промежуточный. Для исключения узла 7 путем выделения тока в этом узле эквивалентируется матрица узловых проводимостей относительно шести узлов. При этом матрица делится на блоки: Уц — размерностью 6x6, У¡2 — размерностью 1x6, Уц — размерностью 6x1, У22— размерностью 1x1.

6. С учетом выделенных блоков получается матричное уравнение

"■Л-б" ~Уи Уи

. Л . /21 у 22 _ У, _

или в развернутом виде

-и^+Ги-и, ; Л = ^■и1.6 + у22-и-1,

где все узловые токи и ./7 направлены в узлы.

7. Узловой ток в узле 7 равен нулю, поэтому после преобразований находятся токи

где Уу — эквивалентная матрица проводимостей,

Уу=Уп-Ги.У22'1 -У21.

8.Эквивалентная матрица проводимостей размерностью 6x6 делится на четыре блока относительно трехфазного входа и трехфазного выхода

ГУУп УУп ^>2, УУ22 .

Гу =

а векторы-столбцы токов и напряжений и,. также разделяются на два блока каждый. Токи и напряжения с индексами 1, 2, 3 относятся к входу трансформатора, а с индексами 4, 5, 6 — к выходу. Тогда матричные уравнения в развернутой форме представляют собой уравнения 2К-полюсника трансформатора в форме «У».

^6 = Ууп-и1-3+Гу22-и4_6.

9. Уравнения 2К-полюсника трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда — треугольник» из формы «У» преобразуются в форму «Н»: А{Р = ->>2Г'' Уу22; = -}у21-';

С(р=¥у12-Гуп-Гу2^-Уу22-, 01р=-¥уи-¥у2;1. (6)

С использованием вычисленных параметров 2К-полюсник трансформатора 35/10 кВ в форме «Н» имеет вид

шр =

А*р Bt„

Ct„ Dt„

р р.

По аналогичному алгоритму получены параметры 2К-полюсника трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда - звезда с нулем». Схема такого трансформатора имеет 8 узлов и 6 ветвей, поэтому матрица проводимостей У имеет размерность 8x8. Матрица проводимостей У разделена на четыре блока Уц, У¡2, У21, У22, каждый размерностью 4x4. Когда со стороны обмотки, соединенной в «звезду с нулем», протекают токи в четырех проводах, тогда со стороны обмотки, соединенной в «звезду», токи протекают в трех проводах. Поэтому преобразуем блоки Уц и У12 путем деления на четыре части

~т1 ИП2~

VII V21

V12 V22

2 =

W 21 W 22

После эквивалентирования по формулам преобразований блоков получены матрицы размерностью 3x3

VE\ = V 11 - П 2 ■ F22"1 • V21; WE\ = W\\-W\2-W22'1 W21.

Для согласования матриц VE1 и WE1 с другими матрицами проводимостей трансформатора введена дополнительная проводимость, которая не влияет на перераспределение токов, например, Yd2 = 10'8. После этого получены преобразованные матрицы VE] 1, WE12 размерностью 4x4.

Параметры 2К-полюсника трансформатора «звезда — звезда с нулем» будут иметь вид:

Atl = -Y21'1 -Y22; Btl = -Y2T1;

Ctl = WE12- VE11 ■У2Г'-Y22; Dtl =-VEll ■Y21''.

Но в трансформаторах со схемой соединения обмоток «звезда - звезда с нулем» сопротивление току однофазного КЗ увеличивается по сравнению с

сопротивлениями токам трехфазного и двухфазного КЗ из-за замыкания потоков нулевой последовательности через масло и через бак. Увеличение сопротивления в схеме замещения достигается включением в нулевую точку трансформатора добавочного сопротивления 2с1

2(1 = г/°/з - Я,,

где 2/!> — сопротивление трансформатора току однофазного КЗ;

211 — сопротивление трансформатора току прямой последовательности.

После этого вычисляются параметры 2К-полюсника добавочного сопротивления

ла = Е, ва = га, са = о, о<л = е.

Окончательно параметры 2К-полюсника трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда — звезда с нулем» определены по формуле:

Ht =

(7)

At 1 Bt 1 Ad Bd _ At„ Ctn Cil Dt\\\Cd Dd\~yBtn Dt„ После вычисления параметров 2К-полюсников всех элементов PC расчет

любых несимметричных режимов осуществляется по следующему алгоритму:

1) По заданным мощностям или сопротивлениям нагрузки вычисляется комплексная проводимость каждой фазы нагрузки и проводимость, включаемая между фазами. Затем составляются матрицы проводимостей и записываются параметры 2К-полюсников нагрузок в соответствии с формулами (3).

2) По параметрам линий электропередачи вычисляется комплексное сопротивление каждой фазы и проводимость каждой фазы относительно земли. Затем составляются матрицы сопротивлений и проводимостей и в соответствии с формулами (4) или (5) находятся параметры 2К-полюсников линий.

3) По паспортным данным в соответствии с представленной методикой и по формулам (6), (7) вычисляются параметры 2К-полюсников трансформаторов.

4) Как разновидность нагрузки составляются матрицы проводимостей участков, моделирующих КЗ или повреждения изоляции, и находятся параметры соответствующих 2К-полюсников по формулам (3).

5) Вычисляются параметры 2К-полюсников остальных элементов сети (фильтров, компенсирующих устройств и т.д.)

6) Путем объединения 2К-полюсников элементов сети вычисляются параметры эквивалентного 2К-полюсника. Например, к трансформатору подключена линия с КЗ на удалении L1 от трансформатора и нагрузка, тогда при каскадном включении элементов сети можем определить эквивалентный 2К-полюсник

НР ~HT-HLl-HKZi ■ Hi2 • Нп = !

Un Br

Df

(8)

где Лр,Вр,Ср,-Ор — обобщенные параметры, полученные путем последо-

тг

вательного умножения матриц, составляющих р .

7) По первому уравнению системы (1) находится напряжение в конце сети (на выводах нагрузки) при условии, что ток на выходе сети после конечной нагрузки равен нулю.

8) Двигаясь от конца сети к началу, по формулам системы уравнений (1) вычисляют напряжение и ток на входе каждого участка сети.

Для определения величин токов в сложных сетях следует учитывать токи ответвлений. В распределительных сетях 6...35 кВ к одной линии электропередачи в большинстве случаев подключается несколько потребителей, в том числе и через распределительные пункты. В простейшем случае к линии подключается одно ответвление. Тогда схема замещения сети 2К-полюсниками представляется в виде (рис. 1).

Рисунок 1 — Схема замещения линии с ответвлением

На этом рисунке магистраль, питающая нагрузку с параметрами Ап, Вп, Сп, Оп, содержит два участка с параметрами А1, В1, С1, В1 и А2, В2, С2, 02, ответвление представлено 2К-полюсником линии с параметрами АЗ, ВЗ, СЗ, ВЗ. На ответвлении происходит КЗ, 2К-полюсник которого имеет параметры Ак, Вк, Ск, Ок. В работе показано, что ответвление моделируется подключенным к магистрали 2К-полюсником с параметрами

Ао = Е; Во = 0; Со = СЗк-АЗкИо = Е.

Путем объединения 2К-полюсников находится эквивалентный 2К-полюсник с параметрами АЕ, ВЕ, СЕ, ЮЕ и вычисляется напряжение на выходе нагрузки при заданном напряжении на входе сети ип и отсутствии тока после нагрузки 1кк2 =0.

икк2 =АЕ' -ип; Цк =Ап- Шк2, 1кп =Сп-Цкк2.

После этого вычисляются напряжения и токи на любом участке сети по формулам (1).

Рассмотренный метод вычисления токов и напряжений на линиях с ответвлениями позволяет определять токи на поврежденном и на головном участках линии при любом КЗ на ответвлении.

Одним из технических мероприятий по увеличению надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей является секционирование сети на участки. Предложено поперечное секционирование линии осуществлять выключателем нагрузки, отключающим ответвление с КЗ во вторую бестоковую паузу двухкратного АПВ выключателя линии. Для управле-

ния выключателем нагрузки синтезирована и реализована схема управления с питанием от трансформаторов тока, к этим же трансформаторам тока подключаются два токовых реле 77 и Т2 с одинаковыми уставками.

Протекание тока КЗ через выключатель нагрузки приводит к срабатыванию токовых реле 77 и 72. Через выдержку времени 1Р.з релейная защита отключает всю линию, на ответвлении ток исчезает. Цикл: срабатывание 77 — выдержка времени Г/>. 3 — отсутствие срабатывания реле тока 77 запоминается схемой на время первой бестоковой паузы в соответствии с формулой

п = -71)^ ,

где 77 — сигнал срабатывания токового реле при КЗ на ответвлении;

Би[ — оператор задержки исчезновения сигнала 77 на время О, с;

7)^2 — оператор задержки исчезновения сигналов срабатывания и возврата реле 77 на время ¡2, с;

77— оператор памяти сигнала.

При неуспешном АПВ в схему поступает повторный сигнал о КЗ, пока память не стерлась и формируется сигнал на отключение выключателя нагрузки

Ов = ■ Т2 ■ П = (ГЮ? ■ • (Т2Щ • Т2).

При успешном АПВ не поступает повторного сигнала от токового реле, и схема возвращается в исходное состояние В = ТЮ2 .

Проведенные исследования моделей сетей с двухсторонним питанием показали, что для анализа работы сети в несимметричных режимах необходимо учитывать параметры трансформаторов с обеих сторон магистральной линии. Сложность расчетов заключается в том, что нагрузка линии может питаться как от каждого из трансформаторов в отдельности, а также от двух трансформаторов при разных уровнях напряжения, поэтому возможно изменение направления потока мощности со стороны 10 кВ на сторону 35 кВ (рис. 2.).

*кг

Рисунок 2 - Схема сети с двухсторонним питанием

В сети (см. рис. 2) можно выделить участки: 1) трансформатора Т1; 2) линии Ь1; 3) линии Ь2; 4) трансформатора Т2; 5) нагрузки Б1; 6) КЗ KZ. Каждый участок сети представим 2К-полюсником. Параметры 2К-полю-сников линий Ь1 и Ь2 без учета проводимостей будут иметь значения А1=Е; В1 = 21; С1 = 0; Ш = Е; А2 = Е; В2 = 22; С2 = 0; 02 = Е.

Параметры нагрузки, соединенной в «звезду», определяются путем эк-вивалентирования матрицы узловых проводимостей (см.стр.7) А$ = Е; В$ = 0; Сл = ГС; = К Параметры 2К-полюсника участка с двухфазным или трехфазным КЗ . находятся как для нагрузки с соединением сопротивлений в «треугольник» Аг=Е; Вг = 0; Сг = Укг; Ог = Е. Так как в данном примере нагрузка и участок с КЗ подключены к одной точке линии, то после их объединения получаем 2К-полюсник с параметрами А хб = Е; Вт=0; Сгэ = Угэ; Бгя = Е,

где = X? + Укг.

Поскольку потоки мощности на трансформаторах могут изменяться, то рассматриваем соединение обмоток одного из трансформаторов «звезда — треугольник» — 11 группа, а второго трансформатора «звезда — треугольник» — 1 группа. У таких трансформаторов отличаются матрицы инциден-ций и сопротивлений. Параметры 2К-полюсников этих трансформаторов обозначим:

А1, Ви а, П( и АТ, ВТ, СТ, ОТ. Путем объединения 2К-полюсников элементов сети находится эквивалентный 2К-полюсник с параметрами

АЕ СЕ

НЕ=

ВЕ йЕ

Задаются матрицы-столбцы напряжений на стороне 35 кВ одного и второго трансформаторов 17п и ик. Затем из первой формулы системы (1) определяются токи на выходе второго трансформатора

1к = ВЕ'-(ип-АЕ-ик).

По напряжению и току на выходе второго трансформатора находятся по формулам системы (1) напряжение и ток на стороне 10 кВ второго трансформатора, на нагрузке, на стороне 10 кВ первого трансформатора и на стороне 35 кВ первого трансформатора.

Для проверки модели выполнены расчеты сети с двухсторонним питанием в режимах: 1) симметричной нагрузки; 2) при изменении мощности трансформаторов; 3) при снижении напряжения на одном из трансформаторов; 4) при отключении одной из линий; 5) при обрыве фазного провода на одной и на второй линии; 6) при двухфазном КЗ на линии; 7) при трехфазном КЗ на линии.

Результаты расчетов сетей с двухсторонним питанием позволяют оценивать работу релейных защит линий и трансформаторов.

В третьей главе (Совершенствование реагирующих органов токовых защит) представлены формулы функционирования наиболее распространенных в РС МТЗ, построенных на электромагнитных или полупроводниковых элементах. Защита на полупроводниковых элементах ненадежно работает в зоне больших электромагнитных излучений. Поэтому, по электромагнитной совместимости, нельзя отказываться от электромагнитных реле. По надежно-

сти работы полупроводниковым элементам не уступают реле с герконами. До сих пор недостаточно исследована возможность применения их в МТЗ и в токовых отсечках.

Реле с герконами, у которых обмотка управления включается во вторичную цепь трансформаторов тока или непосредственно в силовую цепь, будем называть токовыми герконами (ТГ). Многочисленные эксперименты, проведенные с различными типами герконов и магнитопроводов, позволили создать рациональную конструкцию ТГ (рис. 3).

Up Л

\ 1с P=f( RP)

W,=9

1200 1600 2000 R, ,0м

Рисунок 3 — Конструктивное исполнение токового геркона

Рисунок 4 - Характеристики срабатывания токового геркона

В П-образном магнитопроводе между его полюсами устанавливается геркон с переключающими контактами. Для электрического разделения контактов геркона магнитопровод имеет диэлектрический промежуток. На одном стержне устанавливается основная обмотка с отпайками, включаемая в цепь трансформатора тока, на другом стержне — регулирующая обмотка, замкнутая на изменяемое сопротивление Лр.

При отсутствии насыщения магнитопровода и пренебрежении потоками рассеяния выведена формула для определения тока срабатывания ТГ:

Ф.

I,

AkW?

—___т-_

где

Ф.™ —

величина магнитного потока, при котором контакты геркона начинают соприкасаться;

WX,WP — число витков первичной токовой и регулирующей обмоток;

R2, Х2 — параметры дополнительной обмотки;

/, — длина средней силовой линии i-ro участка;

Hi, Qj — магнитная проницаемость и поперечное сечение i-ro участка магнитной цепи;

к— коэффициент формы кривой напряжения.

Из формулы видно, что удобнее всего регулировать ток срабатывания изменением W1 и сопротивлением Rp. Экспериментальные исследования подтверждают, что при таких регулировках ток срабатывания ТГ изменяется в широком диапазоне (рис. 4).

ТГ реагирует на амплитудное значение синусоидального тока в обмотке с точностью 1,3%. При этом в течение каждого полупериода, при токе срабатывания, контакты находятся в замкнутом состоянии, по крайней мере, в течение 2 мс.

ТГ находят применение в токовых отсечках с выходом на промежуточное реле или на тиристор. Для запоминания кратковременного сигнала ТГ внутри магнитопровода промежуточного реле выполняется продольное отверстие, в которое устанавливается геркон памяти.

В схеме МТЗ последовательно с ТГ необходимо включать расширитель импульсов (РИ). В качестве РИ исследовано промежуточное реле с герконом, зашунтированное конденсатором С, а импульсы от ТГ проходят через последовательно включенное сопротивление 7?/. Рассмотрение переходного процесса РИ при воздействии сигналов от ТГ показывает, что составляющие тока при воздействии первого импульса равны:

и° I ;

рхр2Я,1С Р1Р2(р2 -р, )Я,ЬС'

где ¡(0 — значение тока в обмотке реле с герконом;

С/о — напряжение источника питания;

Ь,Я — индуктивность и сопротивление катушки реле с герконом;

Р1, р2 — корни характеристического уравнения

ЦЬСр2 + (Ь + Л, ЯС)р + + Л) = 0.

От полученного выражения ¡(0 переходим к формуле изменения напряжения на емкости 17с(1) и вычисляем их значение в конце импульса.

Во время паузы между импульсами происходит процесс разряда конденсатора на катушку реле при начальных условиях. В катушке реле ток будет изменяться по закону

Да-А) ДА-А)

где иск, Iк — значение напряжения на емкости и тока в катушке реле в конце импульса;

Рз,Р4 — корни характеристического уравнения рг + Я / +1 / ЬС = О.

Как показали исследования, чтобы РИ среагировал при поступлении первого импульса от ТГ, а в бестоковую паузу не возвратился, необходимо выполнить условия:

1. Изменение тока в катушке РИ должно происходить по апериодическому закону.

2. При импульсе в течение 1 мс величина тока должна быть больше то-

ка срабатывания геркона в РИ.

3. За 0,5 мс до окончания паузы между импульсами значение тока в катушке реле должно быть больше тока возврата.

При выполнении этих условий на выходе РИ получается постоянный сигнал. Для каждого промежуточного реле известны значения ¡ср, /в03, Л, Ь. Задаваясь стандартными значениями емкости С, можно определить

значение Яь при котором выполняются условия 1, 2, 3. Результаты расчетов проверены на действующем образце РИ.

Расширитель импульсов в сочетании с ТГ представляет собой элемент, коэффициент возврата которого близок к 1. В схеме МТЗ РИ может воздействовать на электромагнитное или электронное реле времени.

Разработаны токовые защиты с герконами, самонастраивающиеся на ток нагрузки. Их с успехом можно использовать для защиты потребителей (нагревателей, многоскоростных электродвигателей), у которых в зависимости от требований технологии изменяются токи нагрузки.

В четвертой главе (Совершенствование логической структуры релейных защит линий 10-35 кВ) предложено с целью ускорения отключений в зависимости от вида повреждения изменять формулу функционирования логической части релейной защиты.

Для анализа и синтеза логической части релейной защиты использованы симметричные логические функции (СЛФ), рассматриваемые в теории релейных устройств (ТРУ).

СЛФ называют функцию вида (хрХ2«..,хп), принимающую значение логической 1, если только к сигналов (не больше и не меньше) из п входных принимают значение логической 1.

Значение СЛФ не изменяется при любой перестановке переменных, которые могут принимать как прямые, так и инверсные значения

~к+1

^(х1) = Рпк(х!)-Рп (х,),

где Б* (X)) — пороговая функция, принимающая значение логической 1,

когда к и более входных переменных принимают значение логической 1; —;к+1

Рп (х;) — пороговая функция, принимающая значение логического 0, когда к+1 и более входных переменных принимают значение логической 1, а в остальных случаях функция равна логической 1.

В работе доказано, что реализация СЛФ может осуществляться двухконтактным реле с герконами, резисторно-диодным мостом и двухполупери-одными диодными мостами.

Если однофазный диодный мост на постоянном токе реализует функцию «неравнозначность» двух переменных, то трехфазный диодный мост реализует функцию «неравнозначность», но уже трех переменных. Если входные величины представить в виде истинных значений и их инверсий, то получаем формулу функционирования трехфазного диодного моста

где х, ,х1 — наличие сигнала и его отрицание.

В общем случае можно видеть, что п-плечевой диодный мост реализует симметричную функцию «неравнозначность» при наличии п-входных сигналов

у(х1...хп) = 8<1'"-,)(1,2,...,п-1,п).

Расширение функциональных возможностей элементов, реализующих симметричные функции, получают фиксированием на отдельных входах сигналов логический 0 или логическая 1.

Если принять у СЛФ (х,) одну из входных переменных хп= 0, тогда

хп = 1. Все члены, содержащие х„, исчезают, а число членов в конъюнкции с отрицанием уменьшится до п-к-1. Число членов без отрицания к остается прежним в каждом слагаемом. Получаем измененную СЛФ:

8п(х1х2...хк_1хкхп_10) = 8^_1(х;).

Реализация СЛФ диодными мостами применима в логической части релейных защит, но для этого необходимо представлять изменение токов или напряжений силовой сети в аварийных ситуациях.

Изменение токов на стороне низкого напряжения трансформатора 35/10 кВ приводит к неоднозначному изменению токов на стороне высокого напряжения и в питающей линии 35 кВ. Но в питающей линии 35 кВ изменяются токи и непосредственно при КЗ на линии. Для определения токов на выключателе 35 кВ, установленном на подстанции, при КЗ на линии 35 кВ и при КЗ за трансформатором 35/10 кВ используем схему замещения сети: линия 35 кВ - КЗ на 35 кВ - трансформатор - линия 10 кВ - нагрузка или КЗ на линии 10 кВ.

При каскадном соединении в результате поочередного объединения 2К-полюсников получаем эквивалентный 2К-полюсник сети в соответствии с формулой

Нр ~ Ни' Нкг\~ Щ ■ Н12 • Нп =

В результате расчетов по представленному алгоритму получено, что при двухфазном КЗ на линии 35 кВ токи увеличиваются в двух фазах, а при КЗ на стороне 10 кВ трансформатора токи возрастают в трех фазах. Поэтому при КЗ на стороне 35 кВ срабатывают два реагирующих органа из трех, а при КЗ на стороне 10 кВ срабатывают либо один реагирующий орган, либо три. Синтезировать схему, различающую место возникновения КЗ, удобно на базе ТРУ.

С использованием СЛФ синтезирована токовая защита, функционирующая в соответствии с алгоритмом

где 83 — функция, принимающая значение «логическая 1» при наличии одного сигнала из трех; Р3 — функция дизъюнкции; 83 — функция, принимающая значение «логическая 1» при наличии двух сигналов из трех; Г/, Т2, Т3 — сигналы токовых реле, включенных на разность токов двух фаз;

ТА,ТС,Т0,ТА,ТС,Т0 — сигналы реагирующих органов и их инверсии; — оператор выдержки времени; У — сигнал от ключа управления.

АР ВР СР оР

С использованием четырехплечего диодного моста, реализующего функцию «неравнозначность», синтезирована схема, реагирующая на несимметрию напряжений в сети 35 кВ и контролирующая исправность одной, двух и трех фаз трансформатора напряжения, подключенного к шинам 10 кВ.

В сетях с изолированной нейтралью следствием однофазных повреждений изоляции являются ДЗЗ. Самым тяжелым является такое ДЗЗ, когда одно из повреждений изоляции расположено на трансформаторном пункте, и ток протекает через заземляющее устройство потребительского трансформатора. Предложен метод расчета токов ДЗЗ в фазных координатах. В самом общем случае рассматривается наложение ДЗЗ на ток несимметричной нагрузки. Если повреждения изоляции происходят на разных линиях, то схема замещения сети 2К-полюсниками может быть представлена, как показано на рис. 5.

На каждом участке вычисляются напряжения и токи: 1) на выходе с подстанции иРи 1Ри ип, 1п\ 2) на входе участков несимметрии и2ь 1г\, ип, 1гг, 3) на выходе участков несимметрии С/сь 1с и ис2,1сг\ 4) на входах участков нагрузки ит, 1т, ит, 1т\ 5) на выходах участков нагрузки 1/к], 1ки 17^, 1кг.

Ш — 2К-полюсник трансформатора; Ны, НЬ2, Ни, Ны — 2К-полюсники участков линий; НгЬ Нг2 — 2К-полюсники участков мест повреждения изоляции; Им, НМ2 — 2К-полюсники нагрузок.

Рисунок 5 - Схема замещения 2К-полюсниками сети с ДЗЗ на разных линиях Поскольку все элементы сети в первой и во второй линии соединены каскадно, то для 1-ой и 2-й линии получим обобщенные 2К-полюсники

,!р\ -Нм ■Н12 -Н2Х • 11 и

АР1 Вп

НР2 — Нт • Н1А • Нгг • Ни

Лр2 Вр2 с о

где АР\, Вр1,Ср\,Врх, Ар2, В1>2,Ср2,0Р2 — параметры обобщенных 2К-полюс-ников первой и второй линии.

С учетом того, что после нагрузок 1К\= 0, 1кг= 0 находим общий ток, вытекающий из трансформатора

1р — (Ср\' + СР2 • Ар2 ) • иР = С1Е • ир, из общих уравнений 2К-полюсника в форме «Н» (1) находим

ир = (А{ + В1 • С1£ )'' - ин - АЕ'1 - ин, где Пн — известный вектор-столбец напряжений на входе трансформатора.

По фазным напряжениям на шинах подстанции вычисляется напряжение, подведенное к реле напряжения, которое подключается к обмотке трансформатора, соединенной в «разомкнутый треугольник»

|ЗЕ/о| = (££,,+££«+££«)/

Токи в каждой линий находятся по формулам:

лиР

1= Р\ ' иР 'г 1Р2~СР2'ЛР2 иР'

Проведенные исследования показали, что при переходе от режима замыкания на землю к режиму ДЗЗ токи увеличиваются в двух фазах в трансформаторе, и снижается напряжение нулевой последовательности. Тогда отключение токов ДЗЗ практически без выдержки времени осуществляется в соответствии с алгоритмом работы защиты

Ов={ТА+Тсуъи0О-, где ТА, Тс — сигналы токовых реле присоединения;

— оператор задержки исчезновения сигнала Зио.

В пятой главе (Резервирование отказов выключателей на линиях 0,38 -10 кВ) показано, что в случае отказа выключателя линии должен отключаться выключатель трансформатора на подстанции 35/10 кВ (рис. 6).

ЮкВ ТА2 ,(2)

ОР2

-о

Т1 ТА1

(ЖГ

35кВ

аР1

НТ"

МТ31 —I

ТА2

У2

Р32

ОРЗ

ТАЗ

тй

I- РЗЗ

1-1

Рисунок 6 - Расчетная схема сети

Ток срабатывания МТ31 значительно больше тока срабатывания МТЗ линии (Р32, РЗЗ). Проведенные исследования показали, что выключатель трансформатора не всегда резервирует выключатель на некоторых протяженных линиях при двухфазных КЗ в удаленных от подстанции точках.

С учетом наложения тока нагрузки на ток удаленного двухфазного КЗ общий ток через трансформатор увеличится. Наложение несимметричного КЗ на ток симметричной или несимметричной нагрузки предложено рассматривать методом фазных координат.

Предельная длина резервируемой зоны МТ31 зависит от мощности трансформатора, сечения проводов линии 10 кВ и от степени загрузки трансформатора.

В работе синтезирована схема токового устройства резервирования отказов выключателей на линиях 10 кВ (УРОВ-Ю). Для этого диапазон ожидаемых токов через трансформатор от нуля до тока срабатывания МТЗ

трансформатора разбивается на к ступеней токами срабатывания нескольких токовых реле. При подъеме тока нагрузки в линиях до тока срабатывания первой ступени сработает одно токовое реле, дальнейшее увеличение нагрузки вызовет срабатывание второго реле в дополнение к первому, затем третье и т.д., на к-ой ступени сработает к-ое реле.

Величину тока срабатывания ступеней выбираем такой, чтобы при максимальном изменении рабочего тока нагрузки не сработали одновременно два реле. Тогда при плавном увеличении нагрузки, несмотря на увеличение количества сработавших пусковых органов до к - 1, на выходе устройства резервирования сигнал отсутствует. При минимальном токе нагрузки не срабатывает ни одно реле. Когда на ток нагрузки накладывается ток удаленного КЗ, тогда одновременное срабатывание двух и более реле защиты запоминается схемой, и начинается отсчет выдержки времени.

Если за время отсчета выдержки времени ток не снизится до возврата последнего из сработавших одновременно реле, то происходит отключение.

Когда ток удаленного двухфазного КЗ накладывается на такой ток нагрузки, при котором сработало одно или несколько токовых реле, то этого суммарного тока достаточно для срабатывания последней ступени — обычной МТЗ.

Логическая часть защиты синтезирована по временным диаграммам с использованием временных булевых функций (рис. 7).

Рисунок 7- Блок-схема УРОВ-10

С учетом того, что третья ступень выполняет функции МТЗ, получаем формулу функционирования устройства

Ов = [71 • Т2 • (7| .Ор +у2) + П ]£>2П, где Тх ,Т2 — сигналы токовых реле первого и второго уровня;

Т3 — сигнал токового реле МТЗ;

ОР — оператор задержки появления сигнала на время ^ ;

Вг2'— оператор выдержки времени защиты;

У2-Т1-Т1 ■ Т{О,' — сигнал обратной связи для запоминания входных сигналов.

Схема может быть реализована на релейно-контактных или полупроводниковых элементах

В самом общем случае диапазон изменения токов разделяется на к ступеней, тогда для отключения выключателя при одновременном срабатывании двух пусковых органов защита должна функционировать в соответствии с формулой:

Ов =[£•т. ■ Рм+у,)+тк]12, 1=1

где Уi=Tнx^Ti■Ti_xti .

В некоторых случаях удобнее реализовать дизъюнкции вместо конъюнкций входных сигналов. Тогда получена преобразованная формула функционирования устройства

Ов=(Т1+Ъ+7\Г1+у2)12.

В сетях 0,38 кВ расчеты токов любых КЗ осуществляются по той же методике, как и в сетях 10 кВ. Исследования показывают, что в некоторых случаях токи нагрузки снижают токи однофазных КЗ на линиях 0,38 кВ. Существующими устройствами защиты отключение однофазных КЗ на линиях 0,38 кВ выполняется с большой выдержкой времени. Предохранители, установленные на стороне 10 кВ трансформатора, в случае отказа защитного аппарата линии 0,38 кВ при удаленных КЗ не срабатывают. Тогда потребительские трансформаторы перегреваются и выходят из строя.

Предлагается управление потребительскими трансформаторами осуществлять выключателями нагрузки. Сигнал на отключение выключателя нагрузки при однофазных КЗ на линии 0,38 кВ поступает от разработанного трансформаторного датчика токов нулевой последовательности через выдержку времени.

В шестой главе (Комбинированные защиты потребителей от аварийных режимов) показана необходимость совершенствования защит от несимметрии питающих напряжений.

В настоящее время для защиты от несимметрии напряжений и других аварийных режимов получают распространение полупроводниковые защиты. Но они выходят из строя при грозовых разрядах в линию, питающую, например, погружные электродвигатели. По этой причине предпочтение в эксплуатации отдается простым и надежным защитам. Варианты таких защит построены с использованием фильтров напряжения обратной (ФНОП) и нулевой (ФННП) последовательности. Обычно используют активно-емкостные ФНОП, на выходе которых устанавливают электромагнитный или полупроводниковый реагирующий орган (РО).

Если сопротивление РО имеет конечную величину, то проанализировать работу ФНОП с помощью векторных диаграммам невозможно. Анализ работы фильтра с РО любого сопротивления совместно с линией и с нагруз-

22

кой предложено осуществлять методом фазных координат. При подключении к четырехпроводной сети схема замещения ФНОП содержит 6 узлов и 6 ветвей. Тогда матрица узловых проводимостей фильтра имеет вид:

0 0 0 -у» 0

0 У25 + ^26 0 0 ~У2 5 -у26

0 0 У + У 34 т •'зб ~~ У$4 0 -Узе

0 0 У34 Уц 0 0

-Г.5 0 0 5,5+^25+^6 -У56

0 6 -Узб 0 "^6 >26+^6+^56

Если выделить узлы 5 и 6 , то матрица УФ4 разделится на блоки:

Уф11 =

Ут21 =

V« 0 0 0 0

0 0 У + У 25 ^ *26 0 0 У34 + У36 0 : Уф12 = -Ув 0

0 0 "^34 У34 . 0 0

0 "^25 0 о]. -у36 о]' У® 22 = "У15 + У25 + У56

-У«

При этом матрицы узловых токов и узловых напряжений также разбиваются на два блока, тогда получаем матричные уравнения

;ф4=Уф11-иф4+Уф12-и0; 10=Уф21-иф4+Уф22.и0.

С учетом того, что токи в узлах 5 и 6 равны нулю, из второй формулы находим значение ио и подставляем в первое уравнение, из которого находим эквивалентную матрицу проводимостей фильтра

Уеф = Уф 11 - Уф 12 ■ Уф 22'11 • Гф 21.

Напряжение в узлах 5 и 6, подведенное к РО, равно и56=-Уф22-'-Уф21-иф4„ ию=и5-иб

Параметры 2К-полюсника ФНОП будут равны:

АФ =Е, ВФ= 0, Сф = Уеф, й = Е.

Объединяя 2К-полюсники линии, ФНОП и нагрузки, получаем эквивалентный 2К-полюсник сети. Изменение любого параметра сети отражается на напряжении, подведенном к РО.

Напряжение на РО изменяется при изменении параметров плеч фильтра. Так, при шунтировании части активного сопротивления контактами токовых реле, контролирующих ток нагрузки, в первом плече изменяется проводимость У25 и увеличивается напряжение на РО. С использованием этого явления разработано устройство, реагирующее как на несимметрию напряжений, так и на увеличение токов в фазах потребителя.

Наряду с защитами, построенными с использованием ФНОП, широко используют защиты с ФННП. Для моделирования ФННП, используемого в сетях 0,38 кВ, применен тот же подход, что и при анализе ФНОП. Показано расширение функциональных способностей защит с ФННП.

Если на входы трехфазного диодного моста подавать питание от однофазных трансформаторов, питающихся от одной фазы, то тогда в диагонали моста ток протекать не будет, так как потенциалы точек входов одинаковые.

Заменим синусоидальные сигналы, подаваемые на вход диодного моста, ступенчатыми сигналами — хь х2, ..., хь ..., хп; у,, у2, ..., уь ..., у„; ги г2, ..., ..., Хп, тогда на каждой ступени диодный мост будет реализовывать функцию «равнозначность».

При нарушении равенства подведенных на входы диодного моста напряжений, может оказаться, что на двух входах будет «п» ступеней сигналов, а на третьем входе «п - 1» ступень, тогда для п - 1-го уровня схема диодного моста реализует «равнозначность», а для п-го уровня реализуется «неравнозначность». Значит, диодный мост реагирует на несимметрию входных сигналов.

На изложенном принципе построена схема контроля целости цепей заземления с одновременным контролем температуры обмотки электродвигателя.

В седьмой главе (Экономическое обоснование совершенствования релейных защит сетей 35...0,38 кВ и потребителей) доказано, что экономический эффект от поперечного секционирования линий 10 кВ зависит от максимальной мощности на головном участке линии и от длины ответвления. Так, при установке УВПО на ответвлении длиной 9 км при мощности нагрузки на головном участке линии 450 кВА чистый дисконтированный доход (ЧДД) составляет 42470 руб. Ускоренное отключение при двухфазных КЗ линии 35 кВ протяженностью 30 км с нагрузкой 1000 кВА дает ЧДД — 15720 руб. Защита с ФНОП, использованная для защиты погружного электродвигателя, приносит ЧДД— 1837 руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Низкая надежность систем электроснабжения сельских районов, охватывающих распределительные сети и потребителей, во многих случаях обуславливается несовершенством построения реагирующих и логических органов релейных защит, что приводит к длительным перерывам электроснабжения и к большим ущербам как для потребителей, так и для предприятий электрических сетей. Существующие защиты не всегда обеспечивают быстрое и надежное отключение линий 0,38... 10 кВ и трансформаторов при удаленных КЗ.

Все это является важной народнохозяйственной задачей и требует совершенствования как методов расчета несимметричных режимов, так и схем защит и управления распределительных сетей.

В работе применены и получили развитие метод фазных координат и логические методы построения схем защит и управления распределительных сетей.

2. Проведенный анализ релейных защит распределительных сетей и потребителей сельских районов как фактора повышения надежности электроснабжения, показал, что одним из основных направлений является разработка методов расчета, синтеза и анализа работы новых способов и устройств выявления и отключения аварийных режимов. К ним относятся: а) повышение чувствительности токовых защит к аварийному увеличению тока; б) ускорение отключения двухфазных КЗ на линиях 35 кВ; в) ускорение отключения ДЗЗ на линиях 10 и 35 кВ; г) автоматическое выделение выключателем нагрузки ответвления с повреждением; д) резервирование выключателей на линиях 10 кВ; е) резервирование защитных устройств на отходящих от трансформаторных пунктов линиях 0,38 кВ; ж) применение комбинированных защит потребителей.

3. Проведенные исследования показали, что увеличение чувствительности токовых защит к удаленным КЗ достигается использованием в качестве РО разработанных токовых реле с герконами, которые применяются в токовых отсечках и в схемах МТЗ с коэффициентом чувствительности близким к единице.

4. По разработанным математическим моделям нагрузок, трансформаторов, линий, фильтров напряжений, блоков несимметрии в фазных координатах разработан единый методический подход к расчету аварийных режимов в распределительных сетях 0,38...35 кВ. Сущность этого подхода заключается в том, что все элементы сети моделируются 2К-полюсниками с параметрами в виде матриц размерностью 3x3 для сетей 10-35 кВ и размерностью 4x4 для сетей 0,38 кВ, затем методами преобразований находится эквивалентный 2К-полюсник сети. По заданному напряжению источника и параметрам эквивалентного 2К-полюсника вычисляются напряжения и токи во всех точках сети. Полученные значения токов и напряжений во всех аварийных режимах полностью совпадают с результатами расчетов, проведенных на базе теории симметричных составляющих.

5. Единый методический подход получил развитие и для расчетов линий с ответвлениями в сетях 10 кВ и 0,38 кВ. На основании результатов расчетов синтезирована схема управления выключателем нагрузки для выделения ответвления с КЗ.

6. С использованием единого методического подхода к расчетам несимметричных режимов электрических сетей показана возможность получения значения токов и напряжений в любых точках системы: «линия 35 кВ -трансформатор 35/10 кВ - линия 10 кВ — нагрузки» при любых аварийных режимах. На основе полученных результатов расчетов синтезирована с применением теории релейных устройств токовая защита, отключающая двухфазные КЗ по всей длине линии 35 кВ с минимальной выдержкой времени.

7. Примененный метод расчета несимметричных режимов в фазных координатах линий 10 кВ с двухсторонним питанием позволяет получить токи в любых точках сети 10 кВ и на стороне 35 кВ трансформаторов 35/10 кВ,

что облегчает анализ релейных защит линий и трансформаторов при изменении нагрузок, при изменении напряжений и при любых КЗ.

8. Единый методический подход используется для анализа сетей с ДЗЗ без нагрузок и с наличием нагрузок. На основании расчетов синтезирована МТЗ, отключающая ДЗЗ без выдержки времени, что обеспечивает безопасную эксплуатацию электрооборудования на стороне 0,38 кВ трансформаторов 10/0,4 кВ.

9. Расчеты, выполненные с использованием единого методического подхода, математически строго обосновывают необходимость разработки защит трансформаторов для повышения чувствительности к удаленным КЗ. С использованием результатов расчетов на базе теории релейных устройств синтезирована самонастраивающаяся токовая защита, резервирующая выключатели отходящих от подстанции линий 10 кВ. По представленным формулам функционирования защиту можно реализовать на любой элементной базе.

10. По результатам расчетов несимметричных режимов электрических сетей синтезированы с использованием теории релейных устройств и реализованы схемы контроля симметрии напряжений и токов на подстанциях и у потребителей.

11 .Впервые примененный метод фазных координат для расчета и проверки параметров устройств защиты потребителей от несимметрии напряжений на базе ФННП и ФНОП позволил определить их уставки с учетом реальных, подключаемых к линии, нагрузок и конструктивного исполнения сетей. С использованием полученных результатов расчетов разработаны и реализованы комбинированные устройства защиты потребителей от аварийных режимов, реагирующие на несимметрию напряжений и на увеличение тока.

12.Методический подход на базе метода фазных координат использован и для расчетов аварийных режимов в системе: «трансформатор 10/0,4 кВ — линия 0,38 кВ с ответвлениями - нагрузка». Расчеты токов показывают, что используемые для защиты линий 0,38 кВ автоматические выключатели и предохранители не обеспечивают отключение КЗ за требуемое время. По этой причине предложены пути совершенствования токовых защит. А для увеличение надежности работы трансформаторных пунктов 10/0,4 кВ рекомендуется управление трансформаторами со стороны 10 кВ осуществлять выключателями нагрузки, что позволит обеспечить резервирование отказов защитных устройств на линиях 0,38 кВ.

13.Анализ разработанных защит показал, что чистый дисконтированный доход (ЧДД) при использовании схемы управления выключателем нагрузки на ответвлении длиной 9 км при мощности нагрузки на головном участке линии 450 кВА составляет 42470 руб. Ускоренное отключение при двухфазных КЗ линии 35 кВ протяженностью 30 км с нагрузкой 1000 кВА обеспечивает ЧДД — 15720 руб. Защита с ФНОП, использованная для защиты погружного электродвигателя, реально приносит ЧДД — 1837 руб.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В РАБОТАХ

1. Попов, Н.М. Аварийные режимы в сетях 380 В с глухозаземленной нейтралью: Монография. - Кострома: Изд. КГСХА, 2005. - 167 с.-ISBN 5-93222-097-Х. 2J Попов, Н.М., Поляков, В.Е. Быстродействующая дополнительная токовая селективная защита ЛЭП-35 кВ от двухфазных коротких замыканий.// Известия вузов. Энергетика, 1974. — № 10. — С. 21-24. Попов, Н.М., Поляков, В.Е. Выделение поврежденного участка линии электропередачи с помощью токовой защиты на герконах. И Электрические станции, 1977.—№ 11. — С. 66-68. /4./ Попов, Н.М., Поляков, В.Е. Реализация и использование симметричных ло-у гических функций трех переменных в схемах автоматического управления и

защиты. // Известия вузов. Электромеханика, 1975. — № 7. — С. 793-796. £>/Солдатов, В.А., Попов, Н.М. Моделирование сложных видов несимметрии в распределительных сетях 10 кВ методом фазных координат. //Электротехника, 2003. —№ 10. — С. 35-39. /6T~JlonoB, Н.М., Поляков, В.Е. Максимальная токовая защита на герконах. //

Промышленная энергетика, 1975. — № 11. — С. 43-44. (7.) Нестеров, Н.В., Попов, Н.М. Делительная защита на герконах. // Электрические станции, 1975 — № 4. — С. 78-79. ПО Нестеров, Н.В., Попов, Н.М., Кайгородов, В.П., Поляков, В.Е. Схема самозапуска электродвигателей с фазным ротором. // Промышленная энергетика, 1975. — № 8. — С. 33-35. 19. ^Поляков, В.Е., Попов, Н.М., Выделение поврежденного участка линии х электропередачи с помощью токовой защиты на герконах. // Электриче-^-ские станции, 1977. — №11. — С. 66-68.

ПО.Попов, Н.М. Расчеты токов короткого замыкания методом фазных коор-"динат в электрических сетях 0,38 кВ // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. Процессы и машины ^в агроинженерных системах. Приложение 1, 2004. — С. 69-72. (11.Попов, Н.М., Солдатов, В.А.Моделирование и расчет двойных замыканий —'на землю // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. Технологии и механизация агропромышленной ^сферы. Спецвыпуск, 2005. — С. 90-98.

lZJlonoB, Н.М., Солдатов, В.А. Анализ фильтров напряжений обратной по-v следовательности в сетях 380 В // Известия высших учебных заведений.

Северо-Кавказский регион. Технические науки. Технологии и механиза-^^^ ция агропромышленной сферы. Спецвыпуск, 2005. — С. 98-106. \13чПопов, Н.М. Проверка чувствительности токовой защиты трансформаторов при коротких замыканиях на линиях 6-10 кВ // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2005. — № 4. — С. 13-16. 114.Г1опов, Н.М. Расчет токов и напряжений на линиях 6...35 кВ с ответвлениями // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2005. — № 7. — С. 24-27.

15.A.c. 516119 СССР, МКИ Н01Н 51/28; Н02Н71/44 . Промежуточное реле / Н.М. Попов , В.Е. Поляков (СССР). Заявл. 27.11.72 № 1850123. Опубл. 1976. Бюл. № 20. — С. 150.

16.A.c. 550714 СССР, МКИ Н02НЗ/08 Устройство токовой защиты/ Н.М. Попов, В.Е. Поляков (СССР). Заявл. 06.09.74 № 2058329/07. Опубл. 16.04.77. Бюл. № 10. —С. 3.

17.A.c. 564605 СССР, МКИ G01R 19/16. Устройство для контроля исправности цепей напряжения на многотрансформаторных подстанциях с разъединителями: / Н.М. Попов, В.Е. Поляков (СССР). Заявл. 12.01.76.

№ 2313842/07. Опубл. 19.08.77. Бюл. № 25. — С. 3.

18.A.c. 700891 СССР, МКИ Н02Н 3/08. Устройство для токовой защиты электроустановки от перегрузки в сети переменного тока/ Н.М. Попов, В.М. Гетманенко (СССР). Заявл. 20.06.78. № 2629895/24-07. Опубл. 1979. Бюл. №44.-С. 2.

19.A.c. 702449 СССР, МКИ Н02Н 3/16, Н02Н 5/10. Устройство для защиты от повреждения нескольких трехфазных потребителей/ Н.М. Попов. Заявл. 12.05.78. № 2617338/24-07. Опубл. 1979. Бюл. № 45. - С. 3.

20. A.c. 720610 СССР, МКИ Н02Н 7/04. Устройство для защиты трансформатора от однофазного короткого замыкания/ Н.М. Попов (СССР). Заявл. 20.09.78. № 2666224/24-07. Опубл. 15.03.80. Бюл. № 9.— С. 248.

21.A.c. 725139 СССР, МКИ Н02Н 5/10. Устройство для защиты от обрыва вторичной цепи трансформатора тока:. / Н.М. Попов (СССР). Заявл. 20.09.78. № 2666226/24-07; Опубл. 1980. Бюл. № 12. — С. 214.

22.A.c. 752601 СССР, МКИ Н02Н 7/08. Устройство для защиты многоскоростного электродвигателя/ Н.М. Попов (СССР). Заявл. 31.03.78 № 2596776 /24-07. Опубл. 1980. Бюл. № 28. — С. 290.

23.A.c. 803075 СССР, МКИ Н02Н 3/08. Устройство для токовой защиты от повреждений в сети переменного тока с зависимой выдержкой времени: / Н.М. Попов. Заявл. 21.03.79. № 2738222/24-07. Опубл. 1981. Бюл. № 5. — С.206.

24.A.C. 843077 СССР, МКИ Н02Н 3/08. Устройство для токовой защиты присоединения / Н.М. Попов, М.А. Юндин. Заявл. 04.04.79. № 2745011/24-07. Опубл. 1981. Бюл. № 24. — С. 272.

25.A.c. 864415 СССР, МКИ Н02Н 7/08, Н02Н 3/08. Устройство для защиты электродвигателей / Н.М. Попов. Заявл. 17.07.79. № 2798388/24-07. Опубл.

1981. Бюл. № 34. — С. 270.

26.A.c. 904080 СССР, МКИ Н02Н 7/08. Устройство для защиты электродвигателя: СССР / Н.М. Попов. Заявл. 23.06.80. № 2944682/24-07. Опубл.

1982. Бюл. №5. —С. 265.

27.A.c. 915161 СССР, МКИ Н02Н 7/08, Н02Н 5/10. Устройство для защиты электроустановки от несимметрии фазных токов / Н.М. Попов, С.Б. Панев (СССР). Заявл. 16.07.80. № 2956963/24-07. Опубл. 1982. Бюл. № 11. — С. 212.

28.А.С. 970532 СССР, МКИ Н02Н 3/08. Устройство для защиты электроустановки от токов перегрузки / Н.М. Попов, Е.Г. Аскольский (СССР). Заявл. 16.07.80 № 2959757/24-07. Опубл. 1982. Бюл. № 40. — С. 242.

29.А.С. 1053209 СССР, МКИ Н02Н 7/08. Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от неполнофазного режима / Н.М. Попов, В.М. Гетма-ненко, Н.В.Тынянов, Ю.Н. Ничипорук (СССР). Заявл. 12.03.82. № 3405622/24-07. Опубл. 1983. Бюл. № 41. — С. 214.

30.А.с. 1055303 СССР, МКИ Н02Н 7/08, Н02Н 5/04. Устройство для температурной защиты нескольких электродвигателей / Н.М. Попов (СССР). Заявл. 15.06.79. № 2782891/24-07. Опубл. 1984. Бюл. № 44. — С. 194.

31.А.С. 1060079 СССР, МКИ Н02Н 7/08. Устройство для температурной защиты нескольких электродвигателей / Н.М. Попов, А.Н. Попов (СССР). Заявл. 22.04.82. № 3426967/24-07. Опубл. 1984. Бюл. № 43. _ с. 203.

32.Солдатов, В.А., Попов, Н.М. Расчет несимметричных режимов сетей 0,38 кВ в фазных координатах // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 3-ей международной научно-технической конференции (14-15 мая 2003 года), Москва, ГНУ ВИЭСХ. Часть 1. Общие проблемы энергообеспечения и энергосбережения. — М.: ГНУ ВИЭСХ, 2003. — 416 с. (С. 136-141).

33.Солдатов, В.А., Попов, Н.М. Моделирование измерительных фильтров напряжения обратной последовательности в фазных координатах. / Математические методы в технике и технологиях. — ММТТ-17: Сб. трудов 17-й международной научной конференции / Под общ. ред. В.С. Балакирева. — Кострома: Изд. КГТУ, 2004. — Том 10. — С. 159-161.

34.Солдатов, В.А., Попов, Н.М. Математическое моделирование линий электропередачи с распределенными параметрами в фазных координатах. /Математические методы в технике и технологиях: Сборник трудов 17-й международной научной конференции / Под общ. ред. В.С. Балакирева. — Кострома: Изд. КГТУ, 2004, —Том 10, —С. 161-164.

35.Попов, Н.М. Резервирование отказов выключателей линий 6-10 кВ // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 5-ой международной научно-технической конференции (16-17 мая 2006 года), Москва, ГНУ ВИЭСХ. Часть 1. Проблемы энергообеспечения и энергосбережения. — М.: ГНУ ВИЭСХ, 2006. — 396 с. (С. 296-301).

36.Попов, Н.М., Лапшин, А.Н. Расчет напряжений в фазных координатах при замыкании на землю в сетях 6-10 кВ // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 5-ой международной научно-технической конференции (16-17 мая 2006 года), Москва, ГНУ ВИЭСХ. Часть 1. Проблемы энергообеспечения и энергосбережения. — М.: ГНУ ВИЭСХ, 2006. —396 с. (С. 278-283).

37.Попов, Н.М., Канов, А.Н. Моделирование в фазных координатах соединения двух однофазных трансформаторов в «открытый треугольник» // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 5-ой международной научно-технической конференции (16-17 мая 2006 года), Москва, ГНУ ВИЭСХ. Часть 1. Проблемы энергообеспечения и энергосбережения. — М.: ГНУ ВИЭСХ, 2006. — 396 с. (С. 284-289).

38.Попов, Н.М., Олин, Д.М. Расчеты пятипроводных сетей 0,38 кВ в фазных координатах // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 5-ой международной научно-технической конференции (16-17 мая 2006 года), Москва, ГНУ ВИЭСХ. Часть 1. Проблемы энергообеспечения и энергосбережения. — М.: ГНУ ВИЭСХ, 2006. — 396 с. (С. 290295).

39.Попов, Н.М., Солдатов, В.А. Моделирование в фазных координатах трансформаторов со схемой соединения обмоток «звезда — треугольник» // Вести вузов Черноземья, 2005. — № 1. — С. 19-21.

40.Солдатов, В.А., Попов, Н.М. Моделирование нагрузок распределительных сетей в фазных координатах / Солдатов В.А., Попов Н.М.; Костромская ГСХА. — Кострома, 2003. — 26 с. — Деп. в ВИНИТИ. 27.05.2003, №1029-В2003.

41.Солдатов, В.А., Попов, Н.М. Моделирование параметров K-фазных линий электропередачи в фазных координатах / Солдатов В.А., Попов Н.М.; Костромская ГСХА. — Кострома, 2003. — 27 с. — Деп. в ВИНИТИ. 08.07.2003, № 1306 —В2003.

42.Солдатов, В.А., Попов, Н.М. Моделирование фильтров напряжения обратной и нулевой последовательности в фазных координатах / Солдатов В.А., Попов Н.М.; Костромская ГСХА. — Кострома, 2003. — 24 е.— Деп. в ВИНИТИ. 08.07.2003, № 1307 — В2003.

43.Солдатов, В.А., Попов, Н.М. Моделирование трансформаторов распределительных сетей в фазных координатах / Солдатов В.А., Попов Н.М.; Костромская ГСХА. — Кострома, 2003. — 53 с.— Деп. в ВИНИТИ. 08.07.2003, № 1308 — В2003.

44.Попов, Н.М., Лапшин, А.Н. Повреждение фазной изоляции в распределительных сетях 6-10 кВ / Попов Н.М., Лапшин А.Н. — Кострома: Костромская ГСХА, 2006. — 65 с. — Деп. в ВИНИТИ. 15.05.2006, № 655 — В2006.

45.Попов, Н.М., Олин, Д.М. / Методы расчета однофазных коротких замыканий в электрических сетях 0,38 кВ с глухозаземленной нейтралью. — Кострома: Костромская ГСХА, 2006. — 108 с. — Деп. в ВИНИТИ. 15.05.2006, № 656 — В2006.

46.Солдатов, В.А., Попов, Н.М. Параметры трехфазных двухобмоточных трансформаторов в фазных координатах // Энергетика Молдовы-2005. Сборник докладов. — Кишинев: Институт энергетики Молдовы, 2005. — 756 е., С. 220-225.

47.Олин, Д.М., Попов, Н.М., Солдатов, В.А. Моделирование параметров блока несимметрии K-фазных линий электропередачи // Труды Костромской ГСХА. Выпуск 64. — Кострома: Изд. КГСХА, 2005. — 198 с. (С. 177-181).

48.Попов, Н.М., Солдатов, В.А. Алгоритм вычисления параметров трансформатора 35/10 кВ // Энергообеспечение и безопасность: Сборник материалов Международной выставки — Интернет-конференции. — Орел: Изд-во ОрелГАУ, 2005. — С. 27-30.

49.Попов, Н.М., Канов, А.Н. Соединение двух однофазных трансформаторов в «открытый треугольник» // Энергообеспечение и безопасность: Сборник материалов Международной выставки — Интернет-конференции. — Орел: Изд-во ОрелГАУ, 2005. — С. 7-10.

50.Попов, Н.М., Олин, Д.М. Анализ работы трансформатора 10/0,4 кВ с пя-типроводной сетью 0,38 кВ // Энергообеспечение и безопасность: Сборник материалов Международной выставки — Интернет-конференции. — Орел: Изд-во ОрелГАУ, 2005. — С. 33-35.

51.Попов, Н.М., Гетманенко В.М. Разработка и исследование опытного образца защиты двигателя с релейно-контактным реагирующим органом (отчет) — 34 е./ Сборник рефератов НИР и ОКР № 02840044870, серия «Энергетика, электротехника, ядерная техника», 1985. — № 5.— С. 38.

52.Попов, Н.М. Защита сетей 0,4 кВ от однофазных коротких замыканий // Применение электроэнергии и электробезопасность в сельском хозяйстве. — Ростов-на-Дону: Издательство Ростовского университета, 1974. — 132 е. —С. 102-104.

53.Попов, Н.М., Лапшин, А.Н. Двойные замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью. // Труды Костромской ГСХА. Выпуск 59. — Кострома: Изд. Костромской ГСХА, 2001. — С. 119-122.

54.Попов, Н.М., Юндин, М.А. Диагностика однофазных повреждений в электрических сетях 10 кВ сельских районов. // Труды Костромской ГСХА. Выпуск 57. Кострома: Изд. Костромской ГСХА, 1999. — С. 130-134.

55.Попов, Н.М., Васильев, В.Г. Распознавание коротких замыканий в распределительных сетях сельских районов. // Труды Костромской ГСХА. Выпуск 57. Кострома: Изд. Костромской ГСХА, 1999. — С. 123-126.

56.Попов, Н.М. Экономическое обоснование автоматического поперечного секционирования на линии 10 кВ// Труды Костромской ГСХА. Выпуск 65. Кострома: Изд. Костромской ГСХА, 2006. — С. 204-210.

57.Попов, Н.М., Перемышленников, М.Н. Сигнализация перегрузки электродвигателей // Электрификация стационарных технологических процессов сельскохозяйственного производства Нечерноземья. — Горький: Горьков-ский СХИ, 1990. — С. 65-68.

58.Попов, Н.М. Защита сельскохозяйственных потребителей от несимметрии питающих напряжений // Труды ВСХИЗО. Повышение надежности электрооборудования в сельском хозяйстве. - М.: ВСХИЗО, 1987. - С. 97-101.

59.Солдатов, В.А., Попов, Н.М., Лапшин, А.Н. Методика расчета двойных замыканий на землю в фазных координатах» // Проблемы развития энергетики в условиях производственных преобразований: т.2. Проблемы энергообеспечения и энергосбережения. — Науч. труды / ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА», 2003. — С. 3-8.

60.Попов, Н.М. Синтез схемы резервирования отказов выключателей на линиях 6-10 кВ // Проблемы развития энергетики в условиях производственных преобразований: т.2. Проблемы энергообеспечения и энергосбережения. — Науч. труды / ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА», 2003. — С. 86-91.

61.Солдатов, В.А., Попов, Н.М. Моделирование в фазных координатах трансформаторов со схемой соединения обмоток «звезда - звезда с нулем» // Проблемы развития энергетики в условиях производственных преобразований: т.2. Проблемы энергообеспечения и энергосбережения. — Науч. труды / ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА», 2003. — С. 42-48.

62.Попов, Н.М. Выделение поврежденной отпайки на линиях электропередачи 6-10 кВ // Проблемы развития энергетики в условиях производствен-

ных преобразований: т.2. Проблемы энергообеспечения и энергосбережения. — Науч. труды / ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА», 2003. — С. 23-27.

63.Попов, Н.М. Вопросы повышения чувствительности и быстродействия релейных защит в сельских электрических сетях. // Труды УПИ им. С.М. Кирова. Сб. № 236. — Свердловск, 1975. — С. 92-97.

64.Попов, Н.М., Поляков, В.Е. Токовые защиты и реле на герконах. // Записки Ленинградского СХИ, том 258. — Л., 1975. — С. 45-49.

65.Попов, Н.М., Поляков, В.Е. Дискретная самонастраивающаяся токовая защита. - Записки Ленинградского СХИ, т. 225. - Л.: ЛСХИ, 1974- С. 1417.

66.Поляков, В.Е., Попов, Н.М. Двухпроводная схема управления погружными насосами // Применение электроэнергии и электробезопасность в сельском хозяйстве. — Ростов-на-Дону: Издательство Ростовского университета, 1974. —132 с. —С. 99-101.

67.Попов, Н.М., Солдатов, В.А. Моделирование нагрузок трехпроводных электрических сетей в фазных координатах // Труды Костромской ГСХА. Выпуск 61. Кострома: Изд. КГСХА, 2003. — 118 с. — С. 107-113.

68.Солдатов, В.А., Попов, Н.М. Моделирование элементов распределительных электрических сетей в фазных координатах // Электротехнологии и электрооборудование в сельскохозяйственном производстве. Сборник научных трудов. Выпуск 4. Том 2. — Зерноград: АЧГАА, 2004. — С. 76-72.

69.Попов, Н.М. Электроснабжение. Рабочие режимы распределительных сетей 0,38... 10 кВ. —Кострома: Изд. Костромской ГСХА, 1999. — 168 с.— ISBN 5-93222-009-0.

70.Попов, Н.М. Эксплуатация погружных электродвигателей в сельскохозяйственном производстве. — М.: ВСХИЗО, 1989. — 80 с.

71.Попов, Н.М. Однофазные короткие замыкания в электрических сетях сельскохозяйственных потребителей. — М.: ВСХИЗО, 1988. — 57 с.

72.Попов, Н.М., Олоничев, В.В. Несимметричные режимы работы сельскохозяйственных электрических сетей 380 В. — М.: ВСХИЗО, 1991. — 43 с.

73.Попов, Н.М., Солдатов, В.А. Методика расчета линий с двухсторонним питанием // Труды Костромской ГСХА. Выпуск 64. — Кострома: Изд. КГСХА, 2005. —198 е. —С. 182-189.

Личный вклад. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит: в [2, 3, 6, 9, 51, 57, 64, 65, 66, 72] результаты исследований, разработка алгоритмов работы устройств; в [7, 8, 46, 50, 54, 55] - постановка задачи, в [5, 11, 12, 48, 49, 53, 59, 67, 68, 73] - разработка математических моделей; в [32, 33, 34, 37, 73, 40, 41, 42, 49, 61] — основные теоретические выкладки. В работах [38, 39, 43, 45, 47] соавторы имеют равный вклад. Общий объем текста, написанного в публикациях лично автором, составляет 31,2 п. л.

© Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Костромская государственная сельскохозяйственная академия" 156530, Костромская обл., Костромской район, пос. Караваево, уч. городок, КГСХА Лицензия на издательскую деятельность ЛР №021292. Выдана 18/06/98

Компьютерный набор. Подписано в печать 12/10/2006. Заказ №168. Формат 84x60/16. Тираж 100 экз. Усл.печ. л. 2,0. Бумага офсетная. Отпечатано 17/10/2006.

Отпечатано с готовых оригинал-макетов в академической типографии на цифровом дубликаторе. Качество соответствует предоставленным оригиналам.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ

В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ 0,38.35 KB.

1.1. Анализ аварийности распределительных сетей.

1.2. Методы расчета аварийных режимов.

1.3. Анализ средств отключения аварийных режимов на линиях 6-35 кВ.

1.4. Опасность двойных замыканий на землю.

1.5. Анализ средств отключения аварийных режимов на линиях 0,38 кВ.

1.6. Секционирование электрических сетей.

Выводы по главе 1.

Глава 2. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА РЕЖИМОВ РАБОТЫ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 0,38.35 КВ.

2.1. Моделирование нагрузок трехпроводных и четырехпроводных сетей.

2.1.1.Модель нагрузки, соединенной в треугольник, в трехпроводной сети.

2.1.2. Модель нагрузки, соединенной в звезду, в трехпроводной сети.

2.1.3. Модель нагрузки, включаемой между фазными и нулевым проводами, в четырехпроводной сети.

2.1.4. Модель нагрузки, соединенной в треугольник, в четырехпроводной сети.

2.1.5. Модель нагрузки, соединенной в звезду, в четырехпроводной сети.

2.2. Моделирование линий трехпроводных и четырехпроводных сетей.

2.2.1. Моделирование блока проводимостей линии электропередачи.

2.2.2. Моделирование блока сопротивлений линии электропередачи.

2.2.3. Моделирование всего участка линии электропередачи.

2.3. Вычисление матрицы сопротивлений трансформатора.

2.4. Моделирование трансформаторов со схемой соединения обмоток «звезда - треугольник».

2.5. Моделирование трансформаторов со схемой соединения обмоток «звезда - звезда с нулем».

2.6. Алгоритм расчета токов и напряжений в распределительной сети

2.7. Методика расчета линий 10 кВ с ответвлениями.

2.8. Синтез схемы управления устройством выделения ответвления с коротким замыканием.

2.9. Методика расчета линий с двухсторонним питанием.

Выводы по главе 2.

Глава 3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РЕАГИРУЮЩИХ ОРГАНОВ

ТОКОВЫХ ЗАЩИТ.

3.1. Особенности использования герконов в релейной защите.

3.2. Исследование токового геркона.

3.3. Использование токовых герконов в схемах токовых отсечек.

3.4. Исследование расширителя импульсов с герконом.

3.5. Построение максимальных токовых защит с токовым герконом.

3.6. Построение реагирующего органа на промежуточном реле.

3.7. Синтез схемы фазочувствительного органа.

3.8. Построение многоступенчатой токовой защиты.

3.9. Экономичная проверка работоспособности реагирующих органов защит.

Выводы по главе 3.

Глава 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ

РЕЛЕЙНЫХ ЗАЩИТ ЛИНИЙ 10-35 KB.

4.1. Симметричные логические функции и их реализация.

4.1.1.Сведения о симметричных логических функциях.

4.1.2.Реализация симметричных логических функций герконовыми реле.

4.1.3.Реализация симметричных логических функций диодными мостами.

4.2. Распознавание несимметрии напряжений на шинах 10 кВ подстанции.

4.3. Метод расчета несимметричных режимов в системе: линия 35 кВ -трансформатор 35/10 кВ - линия 10 кВ - нагрузка.

4.4. Обоснование времени действия защиты.

4.5. Синтез схемы ускоренного отключения двухфазных коротких замыканий на линиях 35 кВ.

4.7. Метод расчета двойных замыканий на землю.

4.8. Синтез схемы ускоренного отключения двойных замыканий на землю.

Выводы по главе 4.

Глава 5. РЕЗЕРВИРОВАНИЕ ОТКАЗОВ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

НА ЛИНИЯХ 10-0,38 KB.

5.1. Обоснование разработки устройства резервирования отказа выключателей на линиях 10 кВ.

5.2. Определение ущерба от неотключившихся коротких замыканий.

5.3. Синтез схем с памятью.

5.4. Синтез схемы устройства резервирования отказов выключателей на линиях 6-10 кВ.

5.5. Моделирование и расчет токов коротких замыканий в сетях 0,38/0,22 кВ.

5.6. Совершенствование фильтров токов нулевой последовательности

5.7. Анализ работы автоматических выключателей и проводов линий 0,38 кВ при удаленных коротких замыканиях.

5.8. Увеличение надежности работы потребительских трансформаторов.245 Выводы по главе 5.

Глава 6. КОМБИНИРОВАННЫЕ ЗАЩИТЫ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ.

6.1. Совершенствование методики вычисления коэффициентов обратной и нулевой последовательности по напряжению у потребителей.

6.2. Моделирование защит с фильтрами напряжения нулевой последовательности в фазных координатах.

6.3. Контроль напряжений у нескольких потребителей при обрывах фаз.

6.4. Моделирование и расчет защит с фильтрами напряжения обратной последовательности (ФНОП).

6.4.1. Определение сопротивлений ФНОП.

6.4.2. Моделирование ФНОП в трехпроводной сети в фазных координатах.

6.4.3. Моделирование ФНОП в четырехпроводной сети в фазных координатах.

6.4.4. Варианты исполнения реагирующих органов к ФНОП.

6.4.5. Совершенствование защит с ФНОП.

6.5. Реализация симметричных функций на переменном токе.

6.5.1. Совершенствование температурной защиты потребителей.

6.5.2. Реализация функции «неравнозначность» трехфазным диодным мостом для трехфазного тока.

Выводы по главе 6.

Глава 7. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РЕЛЕЙНЫХ ЗАЩИТ СЕТЕЙ 35.0,38 KB И ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.

7.1. Экономическое обоснование автоматического поперечного секционирования на линии 10 кВ.

7.2. Экономическое обоснование внедрения схемы ускоренного отключения двухфазных КЗ на линии 35 кВ.

7.3. Экономическое обоснование внедрения УРОВ-Ю.

7.4. Обоснование использования защиты с ФНОП в схемах погружных электродвигателей.

Выводы по главе 7.

Электроэнергия ко всем производственным, коммунальным и бытовым сельскохозяйственным потребителям доставляется по распределительным электрическим сетям (PC). PC на напряжение 0,38.10 кВ представляют собой наиболее разветвленную и протяженную часть в электросетевой системе. Они осуществляют прямой контакт с обслуживаемой ими другой системой -системой потребителей электроэнергии - и являются важным звеном в инфраструктуре агропромышленного комплекса [82, 202]. PC оказывают большое влияние на устойчивость функционирования сельскохозяйственного производства. Большей частью PC построены по радиальной схеме с применением воздушных и кабельных линий (BJ1 и KJ1). В настоящее время в эксплуатации находятся более 3 млн. км BJ1 (из них 220 тыс. км линий 110 кВ; 180 тыс. км - 35 кВ; 1,2 млн. км - 6-10 кВ; 1,4 млн. км - 0,4 кВ). На селе установлено 16700 подстанций 110.35/6.10 кВ, порядка 550 тыс. трансформаторных пунктов (ТП) 6. 10/0,4 кВ [58].

Главная особенность электроснабжения сельскохозяйственных потребителей заключается в том, что электроэнергию надо подводить к большому числу сравнительно маломощных объектов на большой территории. В результате протяженность сетей в расчете на единицу мощности потребителей во много раз превышает эту величину в других отраслях народного хозяйства. А стоимость электроснабжения потребителей в сельской местности составляет 75% от общей стоимости электрификации, включая стоимость машин [19].

Повышение надежности электроснабжения сельского хозяйства способствует увеличению качества и количества произведенной сельскохозяйственной продукции. Из прогноза совершенствования систем электроснабжения села до 2010 года электрические сети должны обеспечивать[64]:

- адаптацию к изменяющимся нагрузкам;

- минимум затрат на эксплуатацию и обслуживание линий путем снижения аварийности;

- электрическую и экологическую безопасность применением надежной аппаратуры, устройств релейной защиты и автоматики [58];

- совершенствование систем учета электроэнергии, автоматизированного контроля и управления сбытом электроэнергии;

- экономическую эффективность распределения и подачи электроэнергии при минимуме ее потерь в сетях;

- техническую и технологическую восприимчивость к автоматизации и телемеханизации.

Из общего количества проблем электроснабжения сельского хозяйства в работе решены вопросы увеличения надежности работы релейных защит распределительных сетей, сокращение времени отключения аварийных участков линий 10 и 35 кВ, что снижает масштабы разрушений и снижает затраты на эксплуатацию и обслуживание линий, автоматического секционирования распределительных сетей 10 кВ [167]. Применение средств секционирования существенно улучшает технико-экономические показатели электроснабжения сельского хозяйства, сокращает недоотпуск электроэнергии потребителям и значительно сокращает трудозатраты на отыскание повреждений.

Одной из особенностей PC является близость к потребителям и, как следствие, влияние режимов этих сетей на показатели качества и надежности электроснабжения. На стадии проектирования качество электроснабжения оценивается на основании расчетов. До сих пор не разработаны методы расчета сетей с несколькими несимметричными нагрузками, которые широко распространены в сельскохозяйственных районах. Важную роль при решении этой проблемы имеет разработка таких методов моделирования электрических сетей, которые отличались бы универсальностью, адекватностью математического описания элементов при любых проявлениях несимметрии в сети. Результаты расчетов несимметричных режимов необходимы для оценки электрических величин при выборе уставок и анализе работы устройств релейной защиты [188].

От того, насколько удачен используемый для моделирования математический аппарат, зависит точность решения задач, объективность оценки допустимости функционирования PC при той или иной несимметрии. Несмотря на высокий уровень развития вычислительной техники ощущается отсутствие единой методологии как в вопросах построения моделей PC, так и в выборе метода решения.

Известны два подхода к решению задач несимметричных режимов - с помощью метода симметричных составляющих [1, 28, 175, 195] и метода фазных координат [76, 79]. При использовании метода симметричных составляющих в расчетах PC получил распространение подход с использованием расчетных выражений. В этом случае схемы всех последовательностей связываются между собой в соответствии с граничными условиями. Применение метода симметричных составляющих для расчета несимметричных режимов сопряжено со сложностью моделирования и решении задач симметрирования режимов [98].

Метод фазных координат обладает возможностью простого моделирования пофазного различия параметров как линий электропередачи, так и нагрузок [11, 138]. Применение этого метода позволяет выполнять расчеты установившихся и аварийных режимов PC 10-35 кВ в условиях любой несимметрии, которые раньше не рассматривались. Его недостатком является потребность в значительно большем объеме информации, требующейся для формирования схем замещения, а также необходимость работать с несимметричной матрицей узловых параметров [98].

В данной работе на базе метода фазных координат осуществлен единый методический подход к расчетам всех видов аварийных режимов в распределительных сетях [99,106, 125].

В связи с ухудшением характеристик оборудования из-за «старения» изоляции и отказами защитных устройств участились случаи аварийного выхода из строя оборудования электрических сетей. Наиболее частые и длительные отключения происходят в сетях 10-35 кВ. Отказы в работе сетей

0,38 кВ предприятиями электрических сетей и эксплуатационным персоналом сельскохозяйственных предприятий не регистрируются. Ущерб от перерывов электроснабжения и снижения качества напряжения неуклонно возрастает, в особенности на птицефабриках и животноводческих комплексах.

Наиболее часто в сетях 6. 10 кВ, работающих с изолированной нейтралью, повреждается изоляция одной фазы, которая сопровождается протеканием емкостных токов замыкания на землю и искажением фазных напряжений. Примерно 30% таких повреждений переходят в двойные замыкания на землю (ДЗЗ) [130, 190]. Токи ДЗЗ существенно меньше токов двухфазных коротких замыканий (КЗ), а релейные защиты присоединений проверяются на чувствительность только к токам двухфазных КЗ. Вероятнее всего это связано с тем, что в настоящее время отсутствует методика расчета ДЗЗ с учетом токов нагрузки. ДЗЗ в некоторых случаях не могут отключаться существующими токовыми защитами линий 10 кВ, что приводит к разрушению бетона из-за перегрева арматуры железобетонных опор. По этой причине электромонтерам запрещается подниматься на любые железобетонные опоры, у которых провод лежит на траверсе, без установки специальных распорок, что увеличивает стоимость ремонта линий и ущерб от недоотпуска электроэнергии потребителям.

Особенно опасны ДЗЗ, когда одно из повреждений изоляции находится на трансформаторном пункте. При этом возможно травмирование людей и животных в случае прикосновения к зануленным корпусам электрооборудования. При таких авариях необходимо отключать ДЗЗ без выдержки времени [115]. Необходимо увеличивать чувствительность защит ко всем видам КЗ.

В сетях 110 кВ и выше предусматриваются устройства резервирования отказов выключателей линий, которые отключают все присоединения, питающие секцию или систему шин с неотключившимся выключателем. В сетях 6. 10 кВ резервирование отказов выключателей линий должны выполнять выключатели питающих трансформаторов. Но чувствительность токовых защит этих выключателей во многих случаях недостаточна для отключения особенно удаленных даже двухфазных КЗ. Тем более эта защита не чувствует ДЗЗ.

При радиальной схеме электроснабжения потребителей в сельской местности даже такие ответственные потребители, как птицефабрики, предприятия электрических сетей относят к потребителям третьей категории. Отсюда следует важность повышения надежности работы трансформаторов в трансформаторных пунктах (ТП). Обследования, проведенные на ремонтных предприятиях, показывают, что основными причинами выхода из строя трансформаторов 6. 10/0,4 кВ является разрушение обмотки высокого напряжения и выгорание шпилек крепления низковольтных выводов. Обмотка высокого напряжения может выйти из строя либо из-за плохой защиты от перенапряжений, либо от перегрузки. Низковольтные вводы разрушаются только из-за перегрузок. Несоизмеримы стоимости трансформаторов и их защитных устройств. Так, трансформатор 10/0,4 кВ мощностью 160 кВА в ценах 2005 г. стоит 90765 руб., а защищается он от аварийных режимов только предохранителями стоимостью 1300 руб. Да и плавкие вставки этих предохранителей рассчитываются на двухкратную перегрузку трансформаторов [198]. Такие вставки срабатывают только при повреждениях внутри трансформатора. А если трансформатор длительно перегружается током удаленного КЗ, которое не отключилось автоматическим выключателем линии, то он неминуемо выйдет из строя. Необходимо использовать более совершенные средства управления трансформаторами 10/0,4 кВ. Эти средства управления должны иметь возможность резервирования автоматических выключателей линий 0,38 кВ.

Кроме этого, в соответствии с требованиями [39], время отключения однофазных КЗ в сетях 0,38 кВ не должно превышать 5 с. Электромагнитные расцепители автоматических выключателей, установленных на линиях, срабатывают без выдержки времени только в зоне 2-3 пролетов от подстанции. В остальной зоне срабатывают тепловые расцепители со временем, намного больше требуемых 5 с.

Требуемые показатели качества электрической энергии [34] у потребителей нарушаются из-за аварийных режимов в электрических сетях, и большое количество трехфазных электродвигателей (ЭД) выходит из строя из-за несимметрии напряжений. Эффективным средством для защиты потребителей от несимметрии напряжений являются простые защиты с фильтрами напряжения обратной последовательности (ФНОП) [103]. Но до сих пор отсутствует методика расчета защит с ФНОП.

На основании вышеизложенного целью исследования является повышение надежности электроснабжения сельского хозяйства путем увеличения чувствительности и ускорения действия релейных защит в PC. Эта цель достигается разработкой новых типов реагирующих органов, адаптивных защит, изменяющих алгоритм функционирования в зависимости от вида повреждения, а также развитием метода фазных координат:

- для расчетов любых сложных несимметричных режимов в радиальных и сетях с двухсторонним питанием;

- для расчетов реагирующих органов релейных защит потребителей от несимметрии напряжений и от перегрузки;

- для оценки надежности работы защиты линий и трансформаторов при минимальных токах КЗ.

Для достижения поставленных целей в работе решены следующие задачи:

- разработаны математические модели различных видов нагрузок, линий электропередачи, фильтров напряжения, трансформаторов, блоков несимметрии с возможностью их взаимного согласования;

- разработан метод расчета комбинированных защит потребителей от аварийных режимов с учетом влияния параметров линий и нагрузок;

- разработан метод расчета токов и напряжений с учетом токов нагрузки в местах установки защит при междуфазных КЗ, при ДЗЗ и при обрывах проводов на линиях;

- исследован токовый реагирующий орган с герконами, и на его базе построена защита с коэффициентом возврата, близким к единице;

- синтезирована схема релейной защиты, реагирующая на скорость приращения тока в линии, позволяющая резервировать выключателями трансформаторов отказы выключателей линий 6-10 кВ;

- разработан метод расчета линий с двухсторонним питанием;

- разработано устройство выделения поврежденной отпайки с выключателями нагрузки;

- разработаны комбинированные защиты потребителей.

На защиту диссертации выносятся следующие положения:

- комплексный подход к вычислению токов и напряжений в рабочем и аварийном режимах в любой точке системы: линия 35 кВ — трансформатор 35/10 кВ - линия 10 кВ - нагрузка;

- результаты исследований и расчета элементов токовых защит с герконами PC и потребителей;

- синтез схемы защиты ускоренного отключения двухфазных КЗ на линиях 35 кВ;

- метод расчета ДЗЗ и синтез схемы ускоренного отключения ДЗЗ в сетях 10 кВ с изолированной нейтралью;

- методы синтеза и расчета самонастраивающихся токовых защит трансформаторов, обеспечивающих резервирование отказов выключателей линий 10 кВ;

- методы проверки чувствительности защит линий и трансформаторов в сетях с радиальным и с двухсторонним питанием с учетом токов нагрузки;

- метод расчета несимметричных режимов сетей 0,38 кВ и параметров устройств комбинированных защит потребителей от аварийных режимов.

Реализация результатов исследований. Разработаны и внедрены в производство:

- методика расчета аварийных режимов в электрических сетях 10.35 кВ в ОАО «РОСЭП»;

- методика расчета аварийных режимов и защит от них в сетях 0,38 кВ с глухозаземленной нейтралью в ГНУ ВНИПТИМЭСХ;

- защиты потребителей от несимметрии питающих напряжений и перегрузки на сельскохозяйственных предприятиях Ростовской области;

- начиная с 1977 года результаты исследований используются студентами и аспирантами Азово-Черноморской агроинженерной академии, а с 1986 года — студентами и аспирантами Костромской ГСХА.

Апробация работы. Основные положения, научные и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-практических конференциях Азово-Черноморского института механизации сельского хозяйства (г. Зерноград, 1977-85 гг.), Костромской ГСХА (г. Кострома, 1986-2005 гг.), на Всесоюзном совещании по электрификации сельского хозяйства (г. Суздаль, 1980 г.), на научно-методическом семинаре «Компьютеризация учебного процесса по курсам «Электротехника и основы электроники» и «Теоретические основы электротехники» (г. Астрахань, 1992 г.), на 3-ей и на 5-ой международных научно-технических конференциях «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» (г. Москва, 14-15 мая 2003 года, 16-17 мая 2006 года), на совещании деканов и заведующих кафедрами факультетов электрификации и автоматизации с.-х. (г. Москва, 2003 г.), на международной научно-практической конференции «Проблемы развития энергетики в условиях производственных преобразований» (г. Ижевск, 2003 г.), на международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-17» (г. Кострома, 2004 г.), на научно-практической конференции «Электротехнологии и электрооборудование в сельскохозяйственном производстве» (г. Зерноград, 2004 г.), на международной научно-практической Интернет-конференции «Электрооборудование и электробезопасность» (г. Орел, 2005 г.).

Публикации. Основное содержание работы отражено в 73 научных работах, в том числе 17 изобретениях и монографии.

Выводы по главе 7.

1. Приведенная методика и пример экономического расчета доказывают целесообразность использования на линиях 10 кВ для поперечного секционирования УВПО. Капитальные вложения окупятся за 7 лет.

2. Ускоренное отключение двухфазных КЗ по всей длине линии 35 кВ дополнительной селективной защитой экономически оправдано, срок окупаемости дополнительной защиты составляет 3 года.

3. УРОВ-Ю обеспечивает отключение самых удаленных КЗ на линиях и успешно резервирует отказы в срабатывании выключателей линий 10 кВ, этим самым увеличивается надежность электроснабжения потребителей, а срок окупаемости УРОВ-Ю составляет 12 лет.

4. Установка комбинированной защиты погружных электродвигателей от несимметрии питающих напряжений и от перегрузки увеличивает надежность работы электрической части систем сельскохозяйственного водоснабжения. Срок окупаемости новой защиты не превышает 3 года.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Низкая надежность систем электроснабжения сельских районов, охватывающих распределительные сети и потребителей, во многих случаях обуславливается несовершенством построения реагирующих и логических органов релейных защит, что приводит к длительным перерывам электроснабжения и к большим ущербам как для потребителей, так и для предприятий электрических сетей. Существующие защиты не всегда обеспечивают быстрое и надежное отключение линий 0,38. 10 кВ и трансформаторов при удаленных КЗ.

Все это является важной народнохозяйственной задачей и требует совершенствования как методов расчета несимметричных режимов, так схем защит и управления распределительных сетей.

В работе применены и получили развитие метод фазных координат и логические методы построения схем защит и управления распределительных сетей.

2. Проведенный анализ релейных защит распределительных сетей и потребителей сельских районов как фактора повышения надежности электроснабжения, показал, что одним из основных направлений является разработка методов расчета, синтеза и анализа работы новых способов и устройств выявления и отключения аварийных режимов. К ним относятся: а) повышение чувствительности токовых защит к аварийному увеличению тока; б) ускорение отключения двухфазных КЗ на линиях 35 кВ; в) ускорение отключения ДЗЗ на линиях 10 и 35 кВ; г) автоматическое выделение выключателем нагрузки ответвления с повреждением; д) резервирование выключателей на линиях 10 кВ; е) резервирование защитных устройств на отходящих от трансформаторных пунктов линиях 0,38 кВ; ж) применение комбинированных защит потребителей.

3. Проведенные исследования показали, что увеличение чувствительности токовых защит к удаленным КЗ достигается использованием в качестве РО разработанных токовых реле с герконами, которые применяются в токовых отсечках и в схемах МТЗ с коэффициентом чувствительности близким к единице.

4. По разработанным математическим моделям нагрузок, трансформаторов, линий, фильтров напряжений, блоков несимметрии в фазных координатах разработан единый методический подход к расчету аварийных режимов в распределительных сетях 0,38.35 кВ. Сущность этого подхода заключается в том, что все элементы сети моделируются 2К-полюсниками с параметрами в виде матриц размерностью 3x3 для сетей 10-35 кВ и размерностью 4x4 для сетей 0,38 кВ, затем методами преобразований находится эквивалентный 2К-полюсник сети. По заданному напряжению источника и параметрам эквивалентного 2К- полюсника вычисляются напряжения и токи во всех точках сети. Полученные значения токов и напряжений во всех аварийных режимах полностью совпадают с результатами расчетов, проведенных на базе теории симметричных составляющих.

5. Единый методический подход получил развитие и для расчетов линий с ответвлениями в сетях 10 кВ и 0,38 кВ. На основании результатов расчетов синтезирована схема управления выключателем нагрузки 10 кВ для выделения ответвления с коротким замыканием.

6. С использованием единого методического подхода к расчетам несимметричных режимов электрических сетей показана возможность получения значений токов и напряжений в любых точках системы: «линия 35 кВ -трансформатор 35/10 кВ - линия 10 кВ - нагрузки» при любых аварийных режимах. На основе полученных результатов расчетов синтезирована с применением теории релейных устройств токовая защита, отключающая двухфазные КЗ по всей длине линии 35 кВ с минимальной выдержкой времени.

7. Примененный метод расчета несимметричных режимов в фазных координатах линий 10 кВ с двухсторонним питанием позволяет получить токи в любых точках сети 10 кВ и на стороне 35 кВ трансформаторов 35/10 кВ, что облегчает анализ релейных защит линий и трансформаторов при изменении нагрузок, при изменении напряжений и при любых КЗ.

8. Единый методический подход используется для анализа сетей с ДЗЗ без нагрузок и с наличием нагрузок. На основании расчетов синтезирована МТЗ, отключающая ДЗЗ без выдержки времени, что обеспечивает безопасную эксплуатацию электроустановок на стороне 0,38 кВ трансформаторов 10/0,4 кВ.

9. Расчеты, выполненные с использованием единого методического подхода, математически строго обосновывают необходимость разработки защит трансформаторов для повышения чувствительности к удаленным КЗ. С использованием результатов расчетов на базе теории релейных устройств синтезирована самонастраивающаяся токовая защита, резервирующая выключатели отходящих от подстанции линий 10 кВ. По представленным формулам функционирования защиту можно реализовать на любой элементной базе.

Ю.По результатам расчетов несимметричных режимов электрических сетей синтезированы с использованием теории релейных устройств и реализованы схемы контроля симметрии напряжений и токов на подстанциях и у потребителей.

11.Впервые примененный для сетей 0,38.35 кВ метод фазных координат для расчета и проверки параметров устройств защиты потребителей от несимметрии напряжений на базе ФННП и ФНОП позволил определить их уставки с учетом реальных, подключаемых к линии, нагрузок и конструктивного исполнения сетей. С использованием полученных результатов расчетов разработаны и реализованы комбинированные устройства защиты потребителей от аварийных режимов, реагирующие на несимметрию напряжений и на увеличение тока.

12.Методический подход на базе метода фазных координат использован и для расчетов аварийных режимов в системе: «трансформатор 10/0,4 кВ -линия 0,38 кВ с ответвлениями - нагрузка». Используемые для защиты линий 0,38 кВ автоматические выключатели и предохранители не обеспечивают отключение КЗ за требуемое время. По этой причине предложены пути совершенствования токовых защит. А для увеличение надежности работы трансформаторных пунктов 10/0,4 кВ рекомендуется управление трансформаторами со стороны 10 кВ осуществлять выключателями нагрузки, что позволит обеспечить резервирование отказов защитных устройств на линиях 0,38 кВ.

13.Анализ разработанных защит показал, что чистый дисконтированный доход (ЧДД) при использовании схемы управления выключателем нагрузки на ответвлении длиной 9 км при мощности нагрузки на головном участке линии 450 кВА составляет 42470 руб. Ускоренное отключение при двухфазных КЗ линии 35 кВ протяженностью 30 км с нагрузкой 1000 кВА обеспечивает ЧДД — 15720 руб. Защита с ФНОП, использованная для защиты погружного электродвигателя, реально приносит ЧДД — 1837 руб.

1. Авербух A.M. Примеры расчетов неполнофазных режимов и коротких замыканий. —Л.: Энергия. Ленингр. отд-ие, 1979. — 184 с.

2. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. — М.: Высшая школа, 1991. — 495 с.

3. Андриевский Е.Н. Секционирование и резервирование сельских электросетей.— М.: Энергоатомиздат, 1983. — 112 с.

4. Асеев Г.Г., Абрамов О.М., Ситников Д.Э. Дискретная математика: Учебное пособие. — Ростов н/Д: Феникс, Харьков : Торсинг, 2003. — 144 с.

5. Атабеков Г.И. Теоретические основы релейной защиты высоковольтных сетей. — М.-Л.: ГЭИ, 1957.

6. Баев В.И., Сомов И.Я. Экономическая эффективность защиты электродвигателей в сельскохозяйственном производстве// Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2004. — №9. — С.30-32.

7. Бахман У., Ванин В.К., Гиеновкер A.M., Павлов Г.М., Печковский А.В. Синтез измерительных органов защиты как градиентной самонастраивающейся системы// Электричество, 1987. — №4. — С.9-14.

8. Беркович М.А., Молчанов В.В., Семенов В.А. Основы техники релейной защиты. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 376 с.

9. Берман А.П. Расчет несимметричных режимов электрических систем с использованием фазных координат // Электричество, 1985.— №12.

10. Бернас С., Цек 3. Математические модели элементов электроэнергетических систем. — М.; Энергоиздат, 1982. — 311 с.

11. Бессонов J1.A. Теоретические основы электротехники. — М.: Высшая школа, 1973. — 750 с.

12. Богдан А.В., Богдан В.А., Савиных В.В., Соболь А.Н. Сравнение методов расчета однофазных КЗ в электроустановках до 1 ООО В// Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2004. — №11. — С.30-31.

13. Богдан А.В., Клецель М.Я., Никитин К.И. Адаптивная резервная токовая защита тупиковых линий с ответвлениями// Электричество, 1991. — №2, —С.51-54.

14. Борковская В.И., Пухов Г.Е. К расчету трехфазных цепей с произвольным числом коротких замыканий и разрывов фаз. — Электричество, 1955.—№5.

15. Бородин И.Ф., Сомов И.Я. Анализ устройств защиты асинхронных электродвигателей// Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2004. — №9. — С.28-30.

16. Брускин Д.Э. и др. Электрические машины: В 2-хч.Ч.1: Учебник для электротех. спец. вузов/ Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович, B.C. Хвостов.— М.: Высш.шк., 1987.— 319 с.

17. Будзко И.А., Зуль Н.М., Левин М.С. Повышение надежности систем сельского электроснабжения// Электричество, 1987. — №11. — С.5-10.

18. Буль Б.К. О некоторых особенностях управления устройствами, использующими герконы и постоянные магниты//Автоматика и электромеханика. — М.: Наука, 1973.

19. Бургучев С.А. Электрические станции, подстанции и системы. — М.: Колос, 1966. —688 с.

20. Бушуев В.А. Графоаналитический метод расчета времени срабатывания и тягового усилия магнитоуправляемых контактов// Электричество, 1968. —№10.

21. Водянников В.Т. Организационно-экономические основы сельской электроэнергетики. — М.: МГАУ, 2002. — 312 с.

22. Водянников В.Т. Экономическая оценка средств электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства и систем сельской энергетики. — М.: МГАУ, 1997.

23. Галицын А.А. Способ ускорения АВР ответственной нагрузки// Промышленная энергетика, 1971. — № 1. — С.48-51.

24. Гамазин С.И., Ставцев В.А., Цырук С.А. Переходные процессы в системах электроснабжения, обусловленные электродвигательной нагрузкой. — М.: Издательство МЭИ, 1997. — 424 с.

25. Гамазин С.И., Цырук С.А., Юнее Т и др. Неполнофазные режимы в системах электроснабжения// Промышленная энергетика, 1996.—№1. — С. 21-28.

26. Гельфанд A.M. Релейная защита распределительных сетей. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 368 с.

27. Гибкие линии электропередачи с продольно-емкостной компенсацией и фазоповоротным трансформатором/ Солдатов В.А., Киорсак М., Зайцев Д., Калинин JL.— Кишинев: Акад. наук р-ки Молдова, 1997.— 213 с.

28. Гизела Е.П. Расчет устройств автоматики энергосистем. — Киев: Вища школа, 1974. —344 с.

29. Гинзбург С.Г. Методы решения задач по переходным процессам в электрических цепях. — М.: Высшая школа, 1967.

30. Голубев M.JT. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4-35 кВ. — М.: Энергия, 1980. — 88 с.

31. ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — Минск : Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1998.

32. ГОСТ 27514-87. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ. — М.: Издательство стандартов, 1995.

33. ГОСТ 28249-93. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.— М.: ИПК Госстандарт России, 2003. — 44 с.

34. ГОСТ Р 50345-99. Аппаратура малогабаритная электрическая. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения. — М.: Госстандарт России, 2000.

35. ГОСТ Р50571. 18-2000. Защита электроустановок до 1 кВ от перенапряжений, вызванных замыканиями на землю в электроустановках выше 1000 В.

36. ГОСТ Р50571. 5-94. Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током.

37. Григорьева В.А. Определение места разрыва фазы в сельских электрических сетях 10 кВ. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. — М.: МИИСП, 1985.

38. Грундулис А.О. Защита электродвигателей в сельском хозяйстве. — М.: Колос, 1982. —104 с.

39. Гусейнов A.M. Расчет в фазных координатах несимметричных установившихся режимов в сложных системах // Электричество, 1989. — №3.

40. Данилов В.Н. Станция управления и защиты электродвигателя погружного насоса// Техника в сельском хозяйстве, 2000. — №3. — С.8-10.

41. Данилов В.Н., Ильин Ю.П., Банько И.С. Обоснование структуры схемы аппарата для защиты распределительных сетей 6,10 кВ от коротких замыканий// Техника в сельском хозяйстве, 2002. — №5. — 21-24.

42. Данилов В.Н., Карташов В.Н. О коэффициенте несимметрии напряжений по нулевой последовательности// Техника в сельском хозяйстве, 2003. —№1. —С.21-23.

43. Диковский Я.М., Капралов И.И. Магнитоуправляемые контакты. — М.: Энергия, 1970.

44. Жданов А.С., Овсянников В.В. Электромагнитные реле тока и напряжения РТ и PH. — М.: Энергия, 1971. — 72 с.

45. Жежеленко И.В. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных предприятиях.— М.: Энергоатомиздат, 1986.

46. Жидких Н.М., Лосев С.Б. Метод расчета на ЦВМ токов короткого замыкания эффективно использующий матрицу узловых проводимостей// Электричество, 1968. — №11. — С. 43-47.

47. Жуков В.В. Короткие замыкания в электроустановках напряжением до 1 кВ. — М.: Издательство МЭИ, 2004. — 192 с.

48. Забиров А.С. Пожарная опасность коротких замыканий. — М.: Строй-издат, 1987, —180 с.

49. Зинченко В.Ф., Кимкетов М.Д., Зинченко А.В., Черноусова Л.В. Электромагнитное реле максимального тока с высоким коэффициентом возврата// Электрические станции, 2006. — №2. — С.74-75.

50. Иванов B.C., Соколов В.И. Режимы потребления и качество электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 336 с.

51. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. — М.: Энергоатомиздат, 1989.

52. Киорсак М., Солдатов В., Зайцев Д., Калинин Л. Гибкие линии электропередачи с продольно-емкостной компенсацией и фазоповоротным трансформатором. — Кишинев: Институт энергетики республики Молдова, 1997. —214 с.

53. Клецель М.Я. Развитие теории и реализация релейной защиты подстанций с электродвигателями. Автореферат диссертации на соискание ученой степени докт. техн. наук. — Павлодар, 1998.

54. Клецель М.Я., Никитин К.И. Анализ чувствительности резервных защит распределительных сетей энергосистем// Электричество, 1992. — №7. — С. 19-23.

55. Кобазев В.П. Защита от обрыва проводов сельской электрической сети 0,38 кВ: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. — М.: МИИСП, 1985.

56. Когородский В.И., Кужеков С.Л., Паперно Л.Б. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ. — М.: Энергоатомиздат, 1987.248 с.

57. Колдуэлл С. Логический синтез релейных устройств. — М.: Изд. иностранной литературы, 1962.

58. Концепция развития сельского хозяйства России. — М.: Россельхозха-кадемия, 2001. — 37 с.

59. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров/ Под общ. ред. И.Г. Абрамовича. — М.: Наука, 1973. — 832 с.

60. Косоухов Ф.Д., Наумов И.В. Несимметрия напряжений и токов в сельских распределительных сетях. — Иркутск: Иркутская ГСХА, 2003. — 259 с.

61. Костанян Г.Г. Расчет режимов сложных повреждений по результатам расчета более простых режимов// Электричество, 1960. — № 11.

62. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий. — М.: Интермет Инжиниринг, 2005. — 672 с.

63. Кузнецов А.П. Определение мест повреждения на воздушных линиях электропередачи. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 94 с.

64. Куценко Г.Ф. Расчет показателей надежности электроснабжения потребителей АПК// Техника в сельском хозяйстве, 1997. — №3. — С. 1416

65. Кушкова Е.И. Анализ эффективности симметрирования неполнофаз-ных режимов электроэнергетических систем. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Санкт-Петербург, 2000.

66. Левинштейн М.Л. Операционное исчисление в задачах электротехники. — Л.: Энергия, 1972. — 360 с.

67. Лейтес Л.В., Пинцов A.M. Схемы замещения многообмоточных трансформаторов. — М.: Энергия, 1974. — 192 с.

68. Лещинская Т.Б., Белов С.И. Показатели надежности распределительных линий// Техника в сельском хозяйстве, 1997. — №3. — С.5-8.

69. Линт Г.Э. Симметричные составляющие в релейной защите. — М.: Энергоатомиздат, 1996. — 160 с.

70. Лосев С.Б., Чернин А.Б. Вычисление электрических величин в несимметричных режимах электрических систем. — М.: Энергоатомиздат, 1983. —526 с.

71. Максимович Н.Г. Линейные электрические цепи и их преобразования. — М.-Л. — Госэнергоиздат, 1961. — 264 с.

72. Матьяш Ходош. Применение герконов в устройствах релейной защиты и системной автоматики// Электрические станции, 1973. — №7. — С. 55-58.

73. Мельников Н.А. Матричный метод анализа электрических цепей. — М.: Энергия, 1972. — 231 с.

74. Мельников Н.А. Электрические сети и системы.— М.: Энергия, 1969.—456 с.

75. Микропроцессорные реле защиты. Новые перспективы или новые проблемы? Мнения специалистов// Новости электротехники, 2006. —№1. С.40-44.

76. Мурадян А.Е. Нетрадиционный подход к решению некоторых задач электрического расчета сельских сетей// Техника в сельском хозяйстве, 2005. —№2. —С.14-19.

77. Наумов И.В. Качество электроэнергии в сельских сетях 0,38 кВ // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2002. — №3. — С. 19 -20.

78. Нейман JI.P., Демирчян И.С. Теоретические основы электротехники. В 2-х томах. Т.2. — M.-JI.: Энергия, 1966. — 407 с.

79. Неклепаев Б.Н. Методы ограничения токов короткого замыкания в энергосистемах// Электрические станции, 1973. — №11.

80. Нудельман Г.С. Принципы выполнения реле и измерительных органов с одной воздействующей величиной. — JL: ЛИПКЭн,1991. — 80 с.

81. Овчинников В.В. Защита электрических сетей 0,4.35 кВ. Часть 1. — М.: НТФ «Энергопресс», 2002. — 64 с.

82. Операционное исчисление и процессы в электрических цепях. — М.: Советское радио, 1975. — 320 с.

83. Основы теории цепей: Учебник для вузов/ Г.В. Зевеке, П.А.Ионкин, А.В. Нетушил, С.В. Страхов. — М.:Энергоатомиздат, 1989. — 528 с.

84. Петько В.Г., Садчиков А.В. Устройство для защиты трехфазных электродвигателей от ассиметрии питающего напряжения// Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2002. — №10. — С.23-24.

85. Поляков В.Е. Вопросы самонастройки релейной защиты// Известия вузов СССР-Энергетика. — 1966. — №12.

86. Поляков В.Е., Попов Н.М. Двухпроводная схема управления погружными насосами // Применение электроэнергии и электробезопасность в сельском хозяйстве. — Ростов-на-Дону: Издательство Ростовского университета, 1974. — 132 с. — С. 99-101.

87. Поляков В.Е., Попов Н.М. Ускоренная максимальная токовая защита трансформаторов на основе функции «Запрет»// Записки Ленинградского СХИ, том 288. — Л.: ЛСХИ, 1976. — С.34-39.

88. Поляков В.Е., Проскурин Г.М., Федотов В.П., Шарнин Ю.К. Иерархическая сеть высших логических функций// Изв.вузов-Энергетика, 1970. — №6.

89. Поляков В.Е., Троценко А.А. Анализ релейных устройств с помощью временных булевых функций// Известия вузов СССР-Электромеханика. — 1976. — №3.

90. Поляков Г.П. О быстродействии реле переменного тока на магнито-управляемых контактах// Приборы и системы управления, 1971.—№11.

91. Попов В.А. Развитие методов исследований несимметричных режимов электроэнергетических систем и их практическое применение. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук.— С.-Пб.: ГОУ СПбГПУ, 2003.

92. Попов Н.М. Аварийные режимы в сетях 380 В с глухозаземленной нейтралью. — Кострома: Костромская ГСХА, 2005. — 167 с.

93. Попов Н.М. Вопросы повышения чувствительности и быстродействия релейных защит в сельских электрических сетях.// Труды УПИ им. С.М. Кирова. Сб. № 236.— Свердловск: УПИ, 1975

94. Попов Н.М. Защита сельскохозяйственных потребителей от несимметрии питающих напряжений //Труды ВСХИЗО. Повышение надежности электрооборудования в сельском хозяйстве. — М.:ВСХИЗО, 1987. — С.97-101.

95. Попов Н.М. Защита сетей 0,4 кВ от однофазных коротких замыканий// Применение электроэнергии и электробезопасность в сельском хозяйстве. — Ростов-на-Дону: Издательство Ростовского университета, 1974. — 132 с. — С Л 02-104.

96. Попов Н.М. Опасность однофазных коротких замыканий в сетях 380 В // Материалы межвузовской научно-практической конференции, 2 том. — Кострома: КГСХА, 2001. — С. 158-159.

97. Попов Н.М. Отключение аварийных режимов в распределительных сетях 6-10 кВ// Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе. Материалы межвузовской научно-практической конференции.— Кострома: Изд. Костромской ГСХА, 2002. — С. 125-127.

98. Попов Н.М. Экономическое обоснование автоматического поперечного секционирования на линии 10 кВ// Труды Костромской ГСХА. Выпуск 65. Кострома: Изд. Костромской ГСХА, 2006. — С. 204-210.

99. Попов Н.М. Проверка чувствительности токовой защиты трансформаторов при коротких замыканиях на линиях 6 -10 кВ // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2005. — № 4. — С. 13 16.

100. Попов Н.М. Расчет токов и напряжений на линиях 6.35 кВ с ответвлениями // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2005. —№7. —С. 24-27.

101. Попов Н.М. Эксплуатация погружных электродвигателей в сельскохозяйственном производстве. — М.: ВСХИЗО, 1989. — 80 с.

102. Попов Н.М. Электроснабжение. Рабочие режимы распределительных сетей 0,38.10 кВ. — Кострома: Изд.Костромской ГСХА, 1999. — 168 с.

103. Попов Н.М., Васильев В.Г. Распознавание коротких замыканий в распределительных сетях сельских районов.// Труды Костромской ГСХА. Выпуск 57. — Кострома: Изд. Костромской ГСХА, 1999. — С. 123-126.

104. Попов Н.М., Лапшин А.Н. Двойные замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью.// Труды Костромской ГСХА. Выпуск 59. — Кострома: Изд. Костромской ГСХА, 2001. — С. 119-122.

105. Попов Н.М., Нестеров Н.В. Делительная защита на герконах// Электрические станции, 1975. — № 4. — С.78-79.

106. Попов Н.М., Олоничев В.В. Несимметричные режимы работы сельскохозяйственных электрических сетей 380 В. — М.: ВСХИЗО, 1991.43 с.

107. Попов Н.М., Перемышленников М.Н. Сигнализация перегрузки электродвигателей //Электрификация стационарных технологических процессов сельскохозяйственного производства Нечерноземья.— Горький: Горьковский СХИ, 1990. — С. 65-68.

108. Попов Н.М., Поляков В.Е. Быстродействующая дополнительная токовая селективная защита ЛЭП-35 кВ от двухфазных коротких замыканий .//Известия вузов-Энергетика.— 1976.— №10.— С.21-24.

109. Попов Н.М., Поляков В.Е. Выделение поврежденного участка линии электропередачи с помощью токовой защиты на герконах. //Электрические станции, 1977. — №11. — С. 66-68.

110. Попов Н.М., Поляков В.Е. Дискретная самонастраивающаяся токовая защита// Записки Ленинградского СХИ, т.225. — Л.: ЛСХИ, 1974.1. С. 14-17.

111. Попов Н.М., Поляков В.Е. Максимальная токовая защита на герко-нах.//Промышленная энергетика, 1975. — № 11 .— С.43-44.

112. Попов Н.М., Поляков В.Е. Реализация и использование симметричных логических функций трех переменных в схемах автоматического управления и защиты// Известия вузов. Электромеханика, 1975. — N7. — С.793-796

113. Попов Н.М., Поляков В.Е. Токовые защиты и реле на герконах. //Записки Ленинградского СХИ, том 258. — Л., 1975. — С.45-49.

114. Попов Н.М., Солдатов В.А. Методика расчета линий с двухсторонним питанием// Труды Костромской ГСХА. Выпуск 64. — Кострома: Изд. КГСХА, 2005. — 198 с. — С. 182-189.

115. Попов Н.М., Солдатов В.А. Моделирование в фазных координатах трансформаторов со схемой соединения обмоток «звезда треугольник»// Вести вузов Черноземья, 2005.— №1.— С. 12-18.

116. Попов Н.М., Солдатов В.А. Моделирование нагрузок трехпроводных электрических сетей в фазных координатах // Труды Костромской ГСХА. Выпуск 61. — Кострома: Изд. КГСХА, 2003. — 118 с. — С. 107113.

117. Попов Н.М., Солдатов В.А.Моделирование и расчет двойных замыканий на землю //Известия высших учебных заведений. СевероКавказский регион. Технические науки. Технологии и механизация агропромышленной сферы. Спецвыпуск, 2005 .- С.90-98.

118. Попов Н.М., Юндин М.А. Диагностика однофазных повреждений в электрических сетях 10 кВ сельских районов. // Труды Костромской ГСХА. Выпуск 57. — Кострома: Изд. Костромской ГСХА, 1999. — С.130-134.

119. Поспелов Д,А. Логические методы анализа и синтеза. — М.: Энергия, 1974.

120. Правила технической эксплуатации электроустановок // Министерство энергетики Российской Федерации. — Екатеринбург: Уральское юридическое изд-во, 2004. — 302 с.

121. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое изд.— М.: НЦ ЭНАС, 2003.

122. Прусс В.Л., Тисленко В.В. Повышение надежности сельских электрических сетей.— Л.: Энергоатомиздат. Ленингр.отд-ие, 1989. — 208 с.

123. Пястолов А.А., Козюков В.А. Особенности несимметричных режимов работы трансформаторов со схемой «звезда-звезда с нулем»// Промышленная энергетика, 1968. — №4.

124. Пястолов А.А., Попов Е.П. Сопротивление нулевой последовательности трансформаторов с алюминиевыми обмотками // Электрические станции, 1967. — №4.

125. Рабкин Л.И., Евгенова И.Н. Магнитоуправляемые герметизированные контакты. —М.: Связь, 1976.

126. Реле защиты/ B.C. Алексеев, Т.П. Варганов, Б.И. Панфилов и др. — М.: Энергия, 1976. — 464 с.

127. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования. — М.: НЦ ЭНАС, 2002. — 152 с.

128. Рыбаков Л.М., Шумелева Е.С., Соловьев Д.Г. Анализ повреждений распределительных сетей 10 кВ// Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2003. — №1. — С.25-27.

129. Рыбакова H.JI. Особенности эксплуатации сельских распределительных сетей// Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2006.2. —С.16-18.

130. Рюденберг Р. Эксплуатационные режимы электроэнергетических систем и установок: Пер. с нем./Под ред. К.С. Демирчана. — Л.: Энергия. Ленингр. отд-ие, 1980. — 578 с.

131. Сагутдинов Р.Ш. Защита электрических сетей 0,38 кВ от несимметричных режимов работы. — М.: Информэнерго, 1989. — 48 с.

132. Сагутдинов Р.Ш., Красников В.Н., Гловацкий В.Г. Защита электрических сетей 0,38 кВ при обрыве фазного провода // Электрические станции, 1982. —№7.

133. Селивахин А.И., Кобазев В.П., Желиховский Х.М. Защита воздушной линии электропередачи 0,38 кВ от обрыва фазного провода // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1985. — № 7. — С. 55-57.

134. Селивахин А.И., Сагутдинов Р.Ш. Эксплуатация электрических распределительных сетей.— М.: Высш. шк., 1990.— 239 с.

135. Синельников В.Я. Самонастраивающаяся токовая защита для линий 6-10 кВ// Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 1974.5.

136. Синельников В.Я., Фельдман Н.М. Анализ основных способов повышения чувствительности защит радиальных линий 6-10 кВ// Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1969. — №5. — С. 34-35

137. Соколов Н.М., Фомичев В.Ф. Токовый орган на магнитоуправляемых контактах в релейных защитах высоковольтных линий// Известия ву-зов-Энергетика, 1974. — №9.

138. Солдатов В.А., Попов Н.М. Моделирование трансформаторов распределительных сетей в фазных координатах/ Солдатов В.А., Попов Н.М.— Кострома: Костромская ГСХА, 2003.-53 е.— Деп. в ВИНИТИ. 08.07.2003, № 1308 В2003.

139. Солдатов В.А., Попов Н.М. Моделирование нагрузок распределительных сетей в фазных координатах/ Солдатов В.А., Попов Н.М.— Кострома: Костромская ГСХА, 2003. — 26 с. — Деп. в ВИНИТИ. 27.05.2003, № 1029-В2003

140. Солдатов В.А., Попов Н.М. Моделирование параметров К-фазных линий электропередачи в фазных координатах/ Солдатов В.А., Попов Н.М.— Кострома: Костромская ГСХА, 2003.-27 е.— Деп. в ВИНИТИ. 08.07.2003, № 1306 В2003

141. Солдатов В.А., Попов Н.М. Моделирование сложных видов несимметрии в распределительных сетях 10 кВ методом фазных координат // Электротехника, 2003.- № 10.- С. 35-39.

142. Солдатов В.А., Попов Н.М. Моделирование элементов распределительных электрических сетей в фазных координатах// Электротехнологии и электрооборудование в сельскохозяйственном производстве.

143. Сборник научных трудов. Выпуск 4. Том 2. —Зерноград: АЧГАА, 2004. —С.76-72

144. Солдатов В.А., Попов Н.М. Параметры трехфазных двухобмоточных трансформаторов в фазных координатах// Энергетика Молдовы-2005. Сборник докладов.— Кишинев: Институт энергетики Молдовы, 2005. — 756 с. — С.220-225.

145. Солдатов В.А., Попов Н.М., Моделирование фильтров напряжения обратной и нулевой последовательности в фазных координатах/ Солдатов В.А., Попов Н.М.; Костромская ГСХА. Кострома, 2003. — 24 с. — Деп. в ВИНИТИ. 08.07.2003, № 1307 В2003

146. Солдатов В.А., Постолатий В.М. Расчет и оптимизация параметров и режимов управляемых многопроводных линий. — Кишинев: Штиинца, 1990. —240 с.

147. Сомов И.Я. Повышение эффективности защиты асинхронных двигателей сельскохозяйственных электроустановок от ненормальных и аварийных режимов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени докт. техн. наук. — Волгоград, 2005.

148. Справочник инженера-электрика сельскохозяйственного производства/Учебное пособие. — М.: Информагротех, 1999. — 536 с.

149. Справочник по проектированию электросетей в сельской местности. Под ред. П.А. Каткова, в,и. Франгуляна. — М.: Энергия, 1980. — 350 с.

150. Суханов В.Н. Устройство выделения поврежденного участка в сельских сетях 6-10 кВ// Электрические станции, 1973. — №10.

151. Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей / Под ред. Л.Г. Мамиконянца. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 240 с.

152. Сырых Н.Н. Эксплуатация сельских электроустановок. — М.: Агро-промиздат, 1986. — 255 с.

153. Теоретические основы построения логической части релейной защиты и автоматики энергосистем/ Поляков В.Е., Жуков С.Ф., Проскурин Г.М. и др.; под ред. В.Е. Полякова.— М.: Энергия, 1979. — 240 с.

154. Тихонов А.В., Тихонов П.В. Анализ отказов силовых трансформаторов 10/0,4 кВ// Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2006. —№2. —С. 18-20.

155. Тошматов М.Т. Влияние режимов сетей 0,4 кВ на надежность работы силовых трансформаторов 10/0,4 кВ// Энергетик, 1992. — №10. — С. 13.

156. ПЗ.Троценко А.А. Вопросы использования теории релейных устройств для логического анализа и синтеза релейной защиты электрических систем. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. — Свердловск, 1973.

157. Тульчин И.К., Нудлер Г.И. Электрические сети и электрооборудование жилых и общественных зданий. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 480 с.

158. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы: М.: Энергия, 1970. —520с.

159. Устройство токовой защиты: А.С. 550714 СССР / Н.М. Попов , В.Е. Поляков.-№ 2058329/07 ; Заявл.06.09.74. // Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. — 1977.— №10. С. 3

160. Устройство для защиты от повреждения нескольких трехфазных потребителей: А.С. 702449 СССР / Н.М. Попов.-№ 2617338/24-07; За-явл. 12.05.78 // Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. — 1979. — №45. — С.З.

161. Устройство для защиты электроустановки от несимметрии фазных токов: А.С. 915161 СССР / Н.М. Попов, С.Б. Панев. —2956963/24-07; Заявл. 16.07.80 // Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки, 1982. — № 11. — С. 212.

162. Устройство для температурной защиты нескольких электродвигателей: А.С. 1055303 СССР / Н.М. Попов. — № 2782891/24-07; Заявл. 15.06.79 // Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки, 1984. — № 44. — С. 194.

163. Устройство для защиты многоскоростного электродвигателя: А.С. 752601 СССР / Н.М. Попов .-№2596776 /24-07; Заявл.31.03.78 // Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. -1980. —№28. —С.290.

164. Устройство для защиты трансформатора от однофазного короткого замыкания: А.С. 720610 СССР / Н.М. Попов .-№ 2666224/24-07; За-явл.20.09.78 // Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. — 1980. — №9. — С.248.

165. Устройство для защиты электроустановки от токов перегрузки: А.С. 970532 СССР / Н.М. Попов, Е.Г. Аскольский.-№2959757/24-07; Заявл. 16.07.80 // Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. — 1982. — № 40. — С.242.

166. Устройство для контроля исправности цепей напряжения на многотрансформаторных подстанциях с разъединителями: А.С. 564605 СССР

167. Н.М. Попов , В.Е. Поляков .-№ 2313842/07 ; Заявл. 12.01.76 // Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. — 1977.25. —С.З.

168. Устройство для токовой защиты присоединения: А.С. 843077 СССР / Н.М. Попов, М.А. Юндин.-№ 2745011/24-07; Заявл. 04.04.79 // Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. — 1981.24. — С.272.

169. Фабрикант B.JL, Глухов В.П., Паперно Л.Б. Элементы устройств релейной защиты и автоматики энергосистем и их проектирование. —М.: Высшая школа, 1974. — 472 с.

170. Федосеев A.M., Федосеев М.А. Релейная защита электроэнергетических систем. — М.: Энергоатомиздат, 1992. — 526 с.

171. Фишман В. Новые ПУЭ требуют модернизации существующей защитной аппаратуры в сетях до 1 кВ// Новости электротехники, 2003. — №2(20)

172. Фомичев В.Т., Юндин М.А. Показатели надежности сельских распределительных сетей// Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2001. — №8. — С. 19-20.

173. Фролов В.А. Обеспечение оптимальной надежности электроснабжения сельскохозяйственных предприятий// Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1991. — №5-6. — С.24-26

174. Харазов К.И. Устройства автоматики с магнитоуправляемыми контактами. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 256 с.

175. Хорольский В.Я., Таранов М.А., Петров Д.В. Технико-экономическое обоснование дипломных проектов. — Ставрополь: Ставропольский ГАУ, 2004. —107 с.

176. Чалый А. Создавая новые стандарты электрооборудования// Новости электротехники, 2006. — №2. — С.66-68

177. Чернин А.Б. К вопросу о вычислении токов и напряжений при одновременных несимметричных коротких замыканий для целей исследования релейной защиты и автоматики// Изв. Вузов-Энергетика, 1968. — №10. — С.1-5.

178. Чернобровое Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. — М.: Энергоатомиздат, 1998. — 800 с.

179. Шабад М.А. Автоматизация распределительных электрических сетей с использованием цифровых реле. — М.: НТФ «Энергопресс», 2000. — 68 с.

180. Шабад М.А. Защита трансформатров 10 кВ. — М.: Энергоатомиздат, 1989. —144 с.

181. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. — Л.: Энергоатомиздат, 1985. — 296 с.

182. Шакиров М.А. Системные схемы замещения трехфазных машин и их применение для расчета несимметричных режимов электрических систем // Электротехника, 2003. — № 10. — С. 26-35.

183. Шалин А.И. Микропроцессорные реле защиты// Новости электротехники, 2006. — №2. — С.86-88.

184. Шестопалов A.M. О расчете параметров асимметрии трехфазного напряжения// Электричество, 1986. — №5. — С.51-54.

185. Шоффа В.Н., Макаричев Ю.М., Умеренков А.С., Шибанов Н.А. Расчет намагничивающей силы срабатывания реле на герконе с применением ЭВМ// Труды МЭИ. Вып.244. — М.: Изд. МЭИ, 1975.

186. Эдельман C.JI. Математическая логика. — М.: Высшая школа, 1975. — 176 с.

187. Электрические системы и сети в примерах и иллюстрациях/ В.В. Еж-ков, Г.К. Зарудский, Э.Н. Зуев и др.; Под ред. В.А. Строева. — М.: Высшая школа, 1999. — 352 с.

188. Электрические системы. Электрические сети: Учеб.для электро-энерг.спец.вузов/ В.А. Веников, А.А. Глазунов, JI.A. Жуков и др.: Под ред. В.А. Веникова, В.А. Строева. — М.: Высш.шк., 1998. — 511 с.

189. Электроснабжение сельского хозяйства / Т.Б. Лещинская, И.А. Будз-ко, В.И. Сукманов. — М.: Агропромиздат, 2000. — 536 с.