автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка самонастраивающихся комбинированных устройств быстродействующего АВР для промышленных подстанций 6(10) КВ

. МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

рп> ' од.......... .—

■ • На правах рукописи

з пои ¡333

САВЗИХАНОВ РАМИЛЬ КАШИФОВИЧ

РАЗРАБОТКА САМОНАСТРАИВАЩИХСЯ- КОМБИНИРОВАННЫХ УСТРОЙСТВ БЫСТРОДЕЙСТВУЩЕГО АВР ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПОДСТАШЩЙ 6(10) КВ

Специальность- 05.09.03 - "Электротехнические комплексы и

системы, включая юс управление и , регулирование"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

СР.Ссави^аио?'-

Москва - 1993

Работа выполнена на кафедре Электроснабжения промышленных предприятий Московского энергетического института.

Научный руководитель: кандидат технических наук, ,доцент ГАМАЗИН С. И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор • -- ШУЦКИИ ЕИ. кандидат технических наук " ШАИН А. Д..

Ведут« организация: ГШ ЭЛЕКТРОПРОЕКТ '

Защита состоится 17 декабря 1993 года в аудитории М-214 в 14 час. 00 мин. на заседании Специализированного Совета К-053.16.06 псковского энергетического института

Отзывы о работе (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу: 105835 ГСП, 5&зсква, Е-250, ул. Краено;с-з&;ж,энная, д. 14, Ученый Совет МЭИ.

С.диссертацией можно ознакомиться в библиотек® МЗМ.

Автореферат разослан '/<£" ссО&'Ьр^ 1993 г.

УчглнЗ секретарь Специализированного Совета ^

кандидат технических наук, доцзнт

- Ул.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актз£§лъность_теш. Одной из актуальных проблем промышленной электроэнергетики является обеспечение синхронной динамической устойчивости синхронии двигателей при кратковременных наруы^иих. электроснабжения. Рост единичной мощности синхронны! двигателей (СД) напряжением 6-1Q кВ и их доли в общей нагрузке подстанции при широком-внедрении непрерывных технологических процессов в различных отраслях промышленности ведет к увеличению ущерба при краткоррим -.м-ных нарушениях электроснабжения, когда нарушение, устойчивости Cil является причиной срыва сложных технологических процессов, а длительность простоя установок и механизмов во много раз превышает длительность Сестоковой паузы. К числу таких установок можно относ ги технологические комплексы химических и нефтехимических заводов, предприятий черной и цветной металлургии, кустовые насосные станцил нефтедобычи, нвфтеперекачивакцие станции магистральных нефтепроводов и другие.

Одним из основных способов повышония надежности электроснабжения ответственных потребителей, получающих питание от двух независимых источников, было и остается использование средств автомата-lecKoro включения резерва (АВР). Однако, применение на подстанциях 1 распределительных пунктах с присоединением синхронных двигателей гстройств АВР с традиционным алгоритмом функционирования пускового зргана и всего комплекса, в целом в большинстве случаев оказывается 18 эффективным.

■ ~ совершенствование АВР промышленных подстанций пу-

там повышения быстродействия и использования комбинированных само-гастраивакщихся устройств, повышающих надежность и эффективность Шстродействущего АВР (БАВР).

Диссертационная работа выполнена на кафедре электроснабжения [ромышленных предприятий Московского энергетического института в юответствии с Координационным планом научных исследований, проносимых по проблеме (0.01.11 )."Разработка и внедрение новых методов и ■ехнических решений в области межотраслевых проблем промышленной 'Нергетики, направленных на энергосбережение".

1. Разработка усовершенствованного пускового устройства (НУ) ,'ЗР, дкхтвиаого сачояастраяввкгщыюя органами опереквпцвго и инфазнсгс АВР, органом автоматического самовозврата АВР и органом гэ№.-.тл/.г:го екхчвшч фэрСПрОВКИ возбукдения. Розультятц зкспорй -

ментальных исследований ПУ БАВР.

2. Разработка технических требований, конструкции и результаты экспериментальных исследований быстродействующего коммутационного аппарата для БАВР, выполненного на базе вакуумного выключателя ВВЭ-М-10 с электродинамическим устройством управления приводом, обеспечивающего полное время включения и отключения не более, чем по 0,03 с.

3. Разработка комплекса устройств БАВР, содержащего два быстродействующих вводных выключателя, быстродействующий секционный выключатель, усовершенствованное ПУ и систему бесперебойного питания БАВР на токи 1600 и 3200 А. Расширение сфзры использования БАВР па четырех и восьми секционные РУ и одностороннего действия. Внедрен!1, опытно-промышленной серии комплексов БАВР.

4. Математическая модель БАВР и компьютерная система расчэг1;:о-экспериментальных исследований работы БАВР в системах хфомздогааг электроснабжения.

Мето5жа_провеаешя_исслеаований. '

Исследования, проведенные в диссертационной рабо-re, базируете;) на использовании методов математического моделировавия, теории электрических цепей, численных методов решения систем нелиш&глх дифференциальных и алгеброических уравнений, теории функций ко;.гц-лэксных переменных. Программное обеспечение выполнено на алгоритм:! часком языке FORTRAN применительно к IBM РО.

Научная воьдзна работы жеэт бать с;эр.:ух:рсхлнг образом:

1.' Разработано усовврвпистЕовтанэе кск'гясросгл сг. к;,с:.ои.З' устройство БАВР,' работамцео но пршд«шу здояг&ц..*: а с^мо^ьо^о-;.. Точимо оптимального по чуБСТЕЛгельноси!

срабатывания БДВР, пусковое. устро*огзо кчээт op;'6."r -i-i р.:. •• • сш1ззно1'о АВР, орган автоматического с^жоьфль тт. и -о« • новлэш;и нормального олвктросиабг^кгш от ркбсчэгс гочг). .

опзрэз-ащей форсирован воэбутда^чя ¿Л, котг-р,_;ч в емтю » о •• родоЯствуюящш вводтгш и сожсняш вачлкчтж?-.! с- ч:-,::» и/ коилутацгс свило 20С00, позволтот с^зосгюшю шрго-.лг.*;; .«. ••

i-«o АВР.

2. Разработан, испытан и тиси-.в г»..;«.•: • "*. v ■< ■ таtr.:oH.o:', nm-iyiav *,з ' ,.•■ I. .

г ■ ■ - •>.■ . - . ,. . ;

',. ;.ч /> г •• ■; : . . ,:,..'

Зч о. .■:-'.->-'J.'i f.;>.Jj JK b'lJj; . т: - ."• .. ^ ..

электродинамическим устройством управления. Среди выключателей 6-10 кВ с механическими размыкающимися контактами разработанный коммутационный аппарат обладает наилучшими динамическими характеристиками, приближающимися к характеристикам тиристорных выключателей 6-10 кВ, однако существенно превосходит последний по надежности и в десятки раз дешевле.

3. Разработан-комплекс устройств БАВР, включающий в себя два быстродействующих вводных выключателя, быстродействующий секционный выключатель и усовершенствованное комбинированное пусковое устройство на токи 1600 и 3200 А. Расширена схема использования БАВР на четырех и восьми секционные распределительные устройства (РУ) и на случай БАВР одностороннего действия.

Комплексы устройств БАВР на токи 1600 А внедрены опытно-промышленной серией нч.10 подстанциях 6 промышленных предприятий. За период двухлетней эксплуатации семи комплексов БАВР зафиксировано 11 случаев успешного срабатывания БАВР. Опыт эксплуатации подтвердил высокую эффективность БАВР в системах промышленного электроснабжения.

. 4. Разработана математическая модель БАВР и компьютерная система расчетно-экспериментальных исследований работы БАВР в системах промышленного электроснабжения.

0Е§?11Э5ск§я_значимость_работы.

На основе проведенных исследований и разработанных рекомендаций разработан комплекс устройств быстродействующего АВР, включающий в себя вводные и секционный шкаф! КРУ с быстродейотвущими вакуумными выключателями с электромагнитным Приводом и электродинамическим устройством управления приводом и быстродействующим пусковым устройством АВР, соответствующий сформулированным техническим требованиям и прощедший промышленные испытания.

Апробация_работы.

Основные1 положения и результаты работы докладывались и обсуждалась на: XI сессии Всесоюзного научного семинара "Кибернетика электрических систем" в г.Абакане в 1989 г.; Всесоюзной научно-технической конференции "Создание комплексов электротехнического оборудования высоковольтной, преобразовательной, сильноточной и полупроводниковой техники" в г.Москве в 1990 г.; научно-технической конференции "Повышение эффективности эл.. .строснабкешя на промышленных предприятиях" в г.Уоскре в 1990 г; научно-технической конференции "Оитиг/язция режимов ^ектронотребления промышленных предприятий" п г.К'.п.ю^-к 199! г.; тп'/'пг-технчч^сксй кокф^ренита молодых

- б -

ученых и специалистов ВЭИ им. В.И.Ленина в г.Москве в 1991 г.; XII сессии Всесоюзного научного семинара "Кибернетика электрических систем" в г.Гомеле в 1991 г.; научннх семинарах кафедры электроснабжения промышленных предприятий МЭИ; научно-технических совещаниях во ЕНЩ ВЭИ им. В.И.Ленина в г. Истра.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Объем_и_с^уктура_диссартащш. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения Общий объем - 170 страниц машинописного текста, 45 рисунков и 4 таблицы. Список литературы включает 89 наименований, в прилояеки приведен акт внедрения результатов работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во_введении обосновывается актуальность проблемы создания быст родействувдего АВР для узлов с синхронной электродвигательной нагрузкой, дается краткая характеристика и формулируется цель раОош, приводится структура диссертации.

содержится обзор литературных источников по способам, схемам и устройствам для обеспечения устойчивости узлов с электродвигательной нагрузкой, пусковым органам проттаоаварийкей автоматики и высоковольтным выключателям 6-10 кВ. Определяются основные направления-и задачи исследования.'

Одним из основных требований, предъявляемых к системам электроснабжения, является их надежность. Надежность электроснабжения пот-гебитёлай может быть говы^ша путем увеличения числа вотии^аиь ь ■ такая, резервирования отдельных элементов системы, улучшение <аиш :;лектроснаСжэния, усовершенствования устройств релейной еадты автоматики, применение самозапуска электродвигателей и другими мерами.

Наибо льшее распространение з промышленности длл шггаHSi.'i отв. г -стаэнных йлектроприемников полуюта двухсекционные КГ с рзанизь;, ::•< 'режимом работы секций 6-10 кВ. На них в качестве основного wk<r« ;:т пртгивоаварийной автоматики устанавливаются устройства АВР дзухсо-роннэго действия на секционном выключателе. .

Алгоритм функционирования традиционного способа штатного АБ~ v п-^голяет получить время АВР в расчетных режимах потеря питания м-tv«i 0,9 п. а время »порэрыпа пэогавгетая - мэге-.-1 • ,£ о. !й?5с

~.*»p?pur;i прл-с:«« «с *.ф.ч::дл1 а r.ii*::*.! -жт::-

непрерывного технологического процесса на промышленных прэдприяти-

■ их, еф^ектнвиосгь обычного АВР оказывается весьма низкой.

Совершенотвозание АВР шло по пути создания синфазного, быстро-р действующего опережающего и быстродействующего АВР на тиристорном секционном выключателе.

В зависимости от способа выполнения устройства АВР определенные .требования предъявляются к используемому оборудованию, превде всего

■ к выключателям, и к, пусковому органу АВР.'

Быстродействующее АВР, обладающее возможностью восстановления нормального электроснабжения после' его кратковременного нарушения без проворота ротора и гашения поля СД, т.е. без потери динамической. устойчивости, требует использования выключателей и пусковых органов АВР с высоким быстродействием;

Новые возшЕжюти по созданию БАВР открывают разработка и все более широкое применение в промышленности вакуумных выключателей с высоким быстродействием и, специальных устройств управления их приводами. Использование быстродействующих вакуумных выключателей и быстродействуюцего пускового органа создает предпосыжи для разработки устройства БАВР, осуществляющего восстановление питания по наиболее надежному традиционному алгоритму: отключение поврежденного ввода - включение секционного выключателя.

Функцию выявления аварийных рэкимов, при которых необходим переход на электроснабжение от резервного источника, выполняют в схемах АВР пусковые органы или устройства. Анализ существующих устройств показал, что и настоящие время пусковые устройства не удовлетворяют требованиям для использования в комплексе,устройств БАВР из-за недостаточного быстродействия, излишних блокирующих свойств, ограниченности фиксируемых аварийных режимов и других.

Необходимое быстродействие при осуществлении-быстродействующего АВР обеспечивается, как улучшением временных характеристик аппаратуры релейной защиты, так и уменьшением времени срабатывания комму-аппаратов.

В настоящее время мировой практикой освоено большое количество выключателей для комплектных распределительных устройств (КРУ) 6-10 кВ. Характерными параметрами этих выключателей являются собственное время включения (с приводом) - 0,075-0,2 с и время отключения -0,05-0,1. Очевидно, что для сохранения устойчивой работы СД при 1сратковреме1шых перерывах электроснабжения необходимы более бистро-действующие коммутационнне аппараты.

. Анализ технико-экономических и временных характеристик сущест-

вукщих выключателей 6-10 кВ показа»-, что для широкого внедрения быстродействующего АВР на подстанциях с двигательной нагрузкой не существует надежных и экономичных быстродействующих коммутационных аппаратов и встал вопрос о необходимости -раьрабогки быстродействующего коммутационного аппарата на базе совремэнннх взкувикг>-чателей 6-10 кВ.

Поставленные и реиа&мые в диссертационной раЛто задачл аогао сформулировать следувдсм образом:

1. Разработать комбинированное самонастраивающееся пусковое устройство АВР, включающее в себя помимо усоьаршииствовэнлого руо-кового органа быстродействующего АВР самонастраивающиеся пускоам органы синфазного АВР, опережающего АВР, орган &ишои.м форсягюш;»! возбувдения СД и орган автоматического самовозврата A3? при восстановлении напряжения на рабочем источнике.

2. Разработать технические требования к шшпгтэлим EU'?, избрать базовый тип выключателя, разработать олзьтргшскую электродинамического устройства управления приводом глютл'* ?*•.>.-i. обеспечивающего полное время вклотония к отключения ядаитрисля яе более, чем по 30 мс.

3. Разработать компьютерную систему рссч

исследований процессов в системах аюкгросштгика со срод«гг,?м БАВР.

Во второй главе приведено огшсапяе пришьшог ызтечаишспого моделирования системы промышленного авоктрослайленяя со прадсгигда ъдстродействующего АВР, но основании которых. |ц?$ч,богзч кг^пг'го ¡¿рограмм, позволяющий гфоводить расчетяо-гжспорга.'^нтгхяи.^? ■■

зания переходах процоссоь при работе ус1|юйсть cue t;-oi->a«y:..»-v3i..i . > ..IBP на подстанциях и распределительных п;;нкхот ютгвыкж?.

Математическая -модель СПЭ базируется "а сладу; г л 'р.щг'Л системного подхода:

1. Модоль должна идеятифщироь-уъ СПЭ акоой структуры (v,:j

и количеству элементов), произвольной конфигурации (по послал п-тзльности га соединения) и в любом соогоячия (по полоъ-яа» ы -телей).

2. Исходные даншо о СПЭ доякки в максимальной сшюки о ,г,5:ро-оатьоя на каталожных данных элементов, что позволят ec>aj,,vr- :: '¡<£~ ¿¡.активно использовать банк данных.

3. Модель должна позволять отражать га роеппг сгн^; . нарушения к.-гектроснеЗпзьяя, рпб-лч- рд^-ис;: jc-i^-x':^; ,*г;с-

1:йто:лет«х7. и yi:cr-i.v г-ит-' - «7': i^-r; у.1' .. ! - .--■

' нами системы электроснабжения. ■

Качество моделирования система промышленного электроснабжения в значительной степени определяется способом моделирования ее режимов. Для упрочняя и систематизации отобрахэния режимов в иерархи-чсок'.й структуре СПЭ идалкют три уровня: первый - от ЭДС электрический «¡стоки до узлов лроншленной нагрузки; второй - от узлов прожплэшой нагрузки до енбодов двигателей; третий - двигатели

КШ'Р^ГСИ.

!' соответствии с разбиением СПЭ на иерархические уровни оэ рэ-гчяи й.шо охарактеризовать уравнениями узловых пепрякешй:

- для первого уровня

¡•де п„<Т ) - матрица уяловдх напряжений (токов), соответствующих рекгшям РУ в СПЭ > то есть узлам промышленной нагрузи!; 2 - матрица узловых сопротивлений. .

- для второго уровня

-вд"-у~-вд—д•

г.г.о т;^ - матрица напряжений па шводах двигателей; 20Д - матрица сопр.; ¡«пленяй от узла нагрузки до выводов двигателей; Мд- матрица ■ пздклач'лшя двигателей к узлам нагрузки; 1д - матрица токов двигателей. '

!!п третьем иерархическом уровне СПЭ решил двигателей определяется системой уравнений электромаппшшх и электромеханических процессов. . '

Отазапио пореходтшх процессов' в синхронной машине производилось па ос;:Г'Ье диФГо-ронциалышх уравнений Парка-Горева с использованием клзссл неких сх<=м замещения СД. Основными принципами при .выборе схс-м гтаеаепил являлись: принцип максимально возможных упрощений, при которых сздми замещения, тем но менее, правильно отракапт реальна ирсц^ссы в' элоктродвйгате.шгой нагрузке во всем диапазоне ре«даов и еос?.'л«юо»ь определения поромотроп схемы замещения только на осносо кэтзлсжл данных.

Оснсише п-темчтри рокпма СД определяются системой дифференциал л:,х ур')ппР!Г'Я тгоход-чи процессов следующего вида:

^ Ль

^г х<гха •

ха<1 х<4

Основные параметры режима АД описываются следующей системой дифференциальных уравнений:

—гт10(1-<*а+ва);

т3а =мэ"ммех;

(1Ед Х,-Х"

ТА--и„соз0;

• ^ « а Х1 а а

х, -х" изшеа

'а

X, ЦЦ

На каждом шаге интегрирования переходных процессов СД по отго-сзнию к верхним уровням СПЗ может Сыть тош® прадставлэн ехэ;,юд л -кещеяия, содержащий ветвь с комплэксяым сопротивлением

Ч эдо

и

где Нст - активное сопротивление статорной обмотки; ХД - продолиг'З сверхпереходное сопротивление; Е^ - поперечная состезлятатя сворх-переходной ЭДС; Ед - эквивалентная продольная составлявшая сверле-рэходной ЭДС за (сопротивлением X,", связанная с леями:

Схема замещения АД -по отношении к верхним уровням СПЗ содержит ветвь с комплексным сопротивлением

• . ?А1Гнста+;)Ха

и ЭДС

-33

Е^д=Е2(созба-Зд1п8а)=Е^е а, где Нста - активное сопротивление статорной обмотки; еа - угол, характеризующий положение вектора Едд относительно действительней епг синхронной системы координат.

Моделирование работы пускового органа является одним из необхо -димых условий создания адаптированного программного обеспо^ееття для расчетно-экспериментальных исследований процессов в СПЭ со средствами БАВР на подстанциях с двигательной нагрузкой. Основную заяячу модели можно сформулировать как программная имитация последователь ности. действий реального пускового устройства при возшшновеито нарушения электроснабжения. Исходными данными для моделирования слу-жет: количество устройств БАВР в системе электроснабжения; массив номеров секционных выключателей подстанций и РП с БАВР; значения уставок параметров контроля пускового органа.

Предложена методика определения уставки БКУ, запрещавшего вкл" чаше секционного вшивлотеля г, зоне возможного включения в протп-Есфазу, заклЕчазщаяся в использовании способа площадей для прогнозирования поведения двигательной нагрузки при яарупегаш электриотг-.' '¡¡гения, вызванное КЗ или неоперативным отключением питающего гводп. с последущим восстановлением питания путем включения резервного источника.

Праравгзвач ллощахку ускорения площадке водооадого эср-к- •••!-?•' получки

Твкл ,ттт, Ткр ,ттч

Г (Р0-рш (Ро-Р^'ригтт

То Тркл Преобразовав выражение, получил

?0И) (ТКр--Т0 >+^П1'^ТкрЛР^То

С03Текл= ~~р(П)_р(111)

т т

Из урйпквя?д электро.,.'ехг,н;пзс!гж переходных иро^со»:

ро 2 V .

где Р0 - мощность предшествующего режима; - влвктро«о.4е;-.¿¿..екая . постоянная времени; I - время; 70 - угол между вектора;«' ЗДО «лоте-ми и узлом нагрузки в предшествующем режиме, определив врекл, п тачании которого 7 достигнет значения 7ЫЦ[ Пр, и зная время вклгочавии секцио!шого выключателя, определяем уставку блокирующего ЕКУ, как' ■ •

. р0 • -2 ' .

Тг2уст~1г0+ ^¡Г_(1;вкл,пр'"4СВ) . •

где гво Пр - время, в течении которого 7 достигает значения Твкп пр'Чсв ~ время рключения секционного выключателя.

Использование данных-соображений позволит в дальнейшем при перехода к микропроцессорной технике в изготовлемш пуског. ¡х устройств (ПУ) АВР выполнять блокирующий БКУ с плсьандай уставкой, определяемой соответствуюцим блоком , ПУ нэпосродств.эннс на под,станции, исходя из рабочих параметров секций.

Па основе предложенной модели СТО разработан пр'г^пкгл,;* кош-: леке для исследования переходных процессов в сют<н.г- лродшюшиго электроснабжения со' средствами БАВР написан на алгор;'.н:1Чи0К0Ч языке ?0КИШ1-ГГ применительно к. персональным ЭВМ ряда Ш ГС и совместимым с ним'. ' ..

В третьей главе представлеш основюю результаты разработка, создания и-усовершенствования пускового устройства Оыотродппзтвую-щего АВР.

При,создании пускового устройства БАВР город разработчиками ставилась задача выявления и локализация всех видов нарушений электроснабжения, которые могут бить прямой ИлИ косвенной причиной потери устойчивости двигательной нагрузкой.

Анализ эффективности работы оуцостзувцик пускошх органов АВР и исследования режимов работы подстанций 6-10 кВ с синхронной даига-тальной нагрузкой показали, что наибо/.эе Ь-Кяктиеннм гюрамзаром контроля аварийной ситуации является угол едцкга между векторами напряжений аварийной секции (потрряпшой озиоиюо.пигшшэ) и резервной. Исходя из втого, в разработанном пускоьом устройства АВР в качестве параметров контроля били исяользоьодш:

• . напряженке прямой послодопихелшзсти ни секциях распределительного устройстве;

- угол между векторами штриха;:;! ерьюй к-ххмдэгя«*...ь.чпя гак- "

•цез;

величина 51 направление тона, протекающего через еводкио а^лд» чатели. "

Существуют» вида ЛЕ? такие, как быстродействующее, быстродействующее оперэнающее, синфазное имеют определенные пр?иг.'ущзствч л недостатки.'Осуществление'включения резервного питания по одному алгоритму в некотором ре гаме работы оборудования ¡гагат к.'эть блэ-. гоприятнне последствие и может быть недопустимым в хоугях режимах. Была поставлена задача разработки я создания органа Ж* исвзолчщо-го в зависшости от вида аварийного рвкдаа работать по тагу ш другому алгоритму. Изготовленный на бэао кзкрозлектрснзка во ВШСЯ-рэлестроэшя (г.Чебоксары) ПУ АЗР предназначено дэт СЗДтрадеЗстдо-цэго включения резервного питания секций ш:гя двухстороннего дгйст-впя (для ¿дух секций пзга с раздельным питанием) с двигательпо]} нагрузкой.

Ллмхл устройства обеспечивает адаптируемое АВР, когда при :гс-чеслсго^п; нзтопм разрешается спережащео АВР, а при возникновении КЗ в 1:111'п:-" лапта - одновременное />ВР пля АВР с контролем о-с влок- п-нт.т? ота'ч'цштегося вводного ршипэтателя. ПУ и.«эет кон-Толь в п гогмогяоеть осуцестагсйня сзпфйтсю

¿ВР. Zr.ll Хг.и-,.С!Г,7Я >;>^КТЯГ!ОСТЯ ДВР и устс?Зчквостя СД в ПУ прелую ■ гготрспз п :;>'п»» сто'апа нз фирсарсвху возбуждения С", тзарзйтой сэк-нии одпсе^сгчшо о тодэчйй сигнала на отялзчекяе гладкого пг«пч»-толя г:-!'.п.'.'л пат-зряЕпей гатзлке.

. 5-,-п кг !Р? вк.'плаэт:

ь.-:,:ь щоп')?ых роке ?глттного напряжения, юит-лгих п т""'7 ряг:ог.'1 п'-чр-сй и второй пп;

блогприлита реле направления нозуюсти, каяцо из кочг.\<чх ко'лтро.'пр'/о'т !.'-лгрс'п,лс."тго пэвэдачя нсщпоста прямой чоолчдгп^т0 т'л'с" тп штзтчто еволп; . '.

пусгсвой я блокируем бяоки контроле угля 0Я7."упг""л:г напркряггой последовательности горгоЗ к г>.щ.сР апхт?. блок логики;

блоки выходных и приемных реле; элетаятн диагностики; . блок ГП1Т&НИя.

Анаг!з рогстов работа пускового устройства АЕР тщ герг^рги • г.идах псЕрггхлзняй л сястоие элзктроснебгэния п зксг.оря»."9кт».и'':п ргследрейахя 05идатейьстг?»г о шсокоч &ф&актазяос«1 ру дер п л ^рох^лзлеп ИЗ т: потере ллташм, визЕПнил!; отк.'лгчгтг.-.гн ллнл5л-л,\;'„.

¡ш головной подстанции. Суммарное время нарушения электроснабжения, составило соответственно до 0,07 и 0,12 с, что удовлетворяет требо-ьаниям обеспечения динамической устойчивости синхронных двигателей.

Применение в схемах электроснабжения комплекса устройств БАВР совместно со схемой возврата АВР позволяет перейти на эксплуатацию подстанций и распределительных пунктов без постоянного оперативного персонала. Схема возврата АВР осуществляет переход на нормальную схему электроснабжения подстанции пооло восстановления нормального гшэктроснабшния от рабочего источника. При нарушениях электроснабжения, вызванных КЗ на отходящих присоединениях расположенной выше . подстанции (рис. 1), например, в точке К1, или -неоперативными отключениями выключателя питающего фидера (В4), происходит работа средств БАВР на подстанции. При этом отключается вводной выключатель В1 и включается секционный ВЗ. После устранения КЗ (отключением выключателя В5) или восстановления питания включением ложноотк-люченного выключателя фидера к вводному выключателю В1 подводится нормальное питание. По цепям схемы возврата АВР осуществляется включение отключенного выключателя ввода и отключение секционного выключателя.

В зависимости от схемы электроснабжения подстанций комплекс ус-тройств-БАВР, может быть использован как быстродействующее АВР одностороннего действия. Схема подстанции с возможностью осуществле-■ ния одностороннего АВР показана на рис. 2. В данном случае рабочие ввода (В1 и ВЗ) играют роль быстродействующих вводов, а резервные (В2 и В4) - роль быстродействующих секционных выключателей. На секционном выключателе В,5 сохраняется только штатное АВР. Выключатели вводных фидеров Вб и В7, расположенные у резервного источника, в нормальном режиме постоянно включены в работу и играют роль штатных (небыстродействующих) вводных выключателей.

В ПУ АВР одностороннего действия.сохранены основные принципы построения органов контроля режимов работы сети, алгоритмы осуществления АВР, присущие комбинированному ПУ двухстороннего действия.

Особенностью осуществления быстродействующего АВР на подстанциях с четырьмя и более -секциями является наличие связи между смежными секциями разных пар секций шин через обмотки питающего трансформатора (рис. 3). Это приводит к тому, что при возникновении КЗ на секции 1 (точка К1) или на отходящей от нее присоединении (точка КЯ) на секции 3 может наблюдаться посадка напряжения, способная привести к срабатыванию устройства АВР на секциях 3-4 до отключения кл защитами ввода 1 или защитами присоединения. Быстрое включение

V

Ряо. I. Схема электроснабжения подстанций с с комплексом устройств ЕАВР.

И с. 2. Схема подсганшш с ¿ВР одностороннего действия.

Рпс.з. Схона подсдашаи с ~пг:рг'"

резьрьного питания на секции 3 препятствует выходу из синхронизма . получающих от нее питание СД. После отключения КЗ вышеуказанными защитами возврат к нормальной схеме электроснабжения секций 3-4 происходит автоматически по схеме возврата АВР.

Четвертая_глава посвящена разработке и исследованию характеристик быстродействующего коммутационного аппарата, позволяющего в комплекте о пусковым устройством АВР обеспечить динамическую устойчивость узлов с синхронной электродвигательной нагрузкой при кратковременных нарушениях электроснабжения.

Анализ технико-экономических показателей существующих выключателей 6-10 кВ показал, что на данном этапе наиболее перспективными являются вакуумные выключатели. ..

Разработка быстродействующего вакуумного выключателя типа ВВВЭ-10-20/630-1600 велась с целью комплектования такими выключателями комплексы устройств быстродействующего АВР. Из анализа расчетных исследований, проведенных дл? ряда характерных узлов промышленной нагрузки, в качестве технического требования к коммутационному аппарату были зафиксированы следующие времена коммутации: собственное время включения - 30 мс и собственное время отключения - 20 мс.

Разработанный выключатель предназначен для установки в секционные и вводные малогабаритные одно- и многоярусные КРУ, укомплектованные быстродействующим пусковым устройством АВР.

Быстродействие выключателя (время включения - 25 мс,отключения - 20 мс) достигается за счет применения электродинамического устройства управления (ЭДУУ) приводом.

Основное назначение ЭДУУ - накопление электрической энергии в конденсаторной батарее и отдача этой энергии во включающий или отключающий электромагниты по сигналу управления. Подсоединение конденсаторных батарей к электромагниту -включения производится с помощью полностью запираемого тиристора, а к электромагниту отключения - с помощью обычного-тиристора. Сигналы управления на тиристоры поступают от внешних цепей управления КРУ через разъемы. ЭДУУ получает питание от сети 220 В 50 Гц и от сети 220 В постоянного тока. При понижении напряжения разряда конденсатора до +220 В к включающему электромагниту "ощш'чается постоянное напряжение сети +220'В. Отключающий электромагнит получает питание только от конденсаторной батареи, которая заряжается от выпрямленного напряжения сети 220 В •:п Гц.

'Фуикцксюыыкю назначение ?ЛУУ :

5) р.^.пг'!;-'!!',!^ , от'сл»"!-'-'!''* j вук.тсчр i 4jiji;

б) блокирование против повторения операций включения и отлег ■ ния выключателя, когда команда на включение остается подплнпй irwu»

; аварийного отключения;

в) сигнализация о положении выключателя, с помощью коммутирующих контактов для внешних вспомогательных цепей и для цоппй контр-' ля и управления в КРУ.

Цепи питания ЭДУУ в рабочем режиме подключаются к зшнкям питггтя (±Е1Г) и шинкам управления 220 В 50 Гц, имеющимся во вторичных цепях КРУ. Надежность питания обеспечивается запитой и автоматикой этих шинок, предусмотрешшх в схемах вторичных цепей. Кроме того, • схема ЭДУУ имеет возможность работать при изменении гтитлюпего чпн ряжения от 180 В до 250 В 50 Гц, а так же в течении 1 минута тел» лзчезновения питания по цепям напряжений постоянного и mjwimwr« тока заряда конденсаторов достаточно, чтобы отхлзчлть К'КЩ/>->т->л*. .

Для определения работоспособности к соотяетсшш ми <■> >-. . разца вакуумного выключателя ЕЕБЭ-Ю-сО/1бОО а приводом и электродинамическим устройством :/1;рдаие;:ил пр«)»с-д:-ч г ■ ■■ проведепн акспергодтдоыше исследования данного отодрал.

На основании проводят?« гопытачяй бчли сделан--» следp;v-

да:

1. Злектродийамическое устройство упревлзппя точно 1»си ял запираемого тиристора имеет хорошую работоспособнее i-ь я сой.'Г"н.;-вует техническому заданию.

2. Суг;оствен:о сшшитск г-Лпргип;"» p''.v:.т та внглгяателя, с нз'.зкоя силового конгакхора д w--- ч; • » нзпптп sanimae?-:"' -п^стог^м гсвкззотся ....» •: >:. тегл.

3. В 2-2,5 газа уеоггг!«»9Тся бцстроде'Лстан') -пкл ¡а;" i сиг одчгорзгтегяе? now?n л-трягдзшя от псточетгк- пес-гкюк'гп ••• • 'Л с;::'сст-:ого яогстнтолч чя 1 слст-тг-'О'гт нч:'! - t,n!- ,> и,- : -.-:

' тлрлгтора ТЗ!42~п0-)2.

Р';:-работка и создггткэ вк:л:зчатэ,гп "•Т'ПТ ,тз ■•--•v . ■

:?.;с токл 1600 А ятештся чзчалшп'этелсп сс-г*"' :г пт-т-rTT-ii";!^". "sii б"."се г;;по"от\) p;;".;ur. .'>гл:'м" - г.-:-- ■

i;::- ' v< ;i Д.

Наиболее полные опыты, включающие в себя опыты различных видов КЗ, были проведены на кустовой насосной станции поддержания пластового давления КНС-13А Федоровского месторождения нефти Тюменской области на двигателях типа СТД-1250-2, оснащенных тиристорадш возбудительными устройствами. В состав комплекса устойств БАВР, установленного на РУ-6 кВ, входили вводные и секционный шкафы КРУ серии К—I13 с вакуумными выключателями ВВБЭ-10-20/1600 и пусковое устрой-: ство АВР. • •

Программа испытаний предусматривала проведение опытов отключе-- \ ния выключателей в цепи питания на стороне 35 и 6 цВ, двухфазного КЗ на стороне 35 кВ и трехфазного КЗ на стороне б кВ в цепи питания одной из секций, двухфазного КЗ на отходящей линии б кВ.

Все опыты подтвердили ожидаемые результаты; время перерыва питания электроснабжения при трехфазном КЗ составило 0,07 с,' при отключении выключателя - до 0,12 с. Двигатели после нескольких качаний вернулись в исходный режим без нарушения динамической устойчивости.

На последующих объектах, в связи с тем, что характер работ и особенности технологических процессов не позволяют провести опыты, связанные с ЙЗ, испытания были ограничены опытами нвоньративного отключения вводных фидеров подстанций.

Испытания, проведенные на подстанциях Куйбышевского нефтеперерабатывающего завода на двигателях СДКП-2-41-16 мощностью 1250 кВт • с тиристорными системами возбуждения и НоЕокуйбышевского завода синтетического спирта на двигателях СДКП-17-26-12 мощностью 630 кВт, также показали эффективность работы комплекса, как средства повышения надежности электроснабжения ответственных потребителей.

Хорошее совпадение результатов натурных и расчетных экспериментов подтверждает достоверность разработанных и применяемых для исследований алгоритмов, методов и программ.

вывода

1. Разработан программный комплекс для расчетно-эксперкшнтаяь-шх исследований динамики .изменения, режимов и состояния СПЗ с электродвигательной нагрузкой, вызванных повреждением .электрооборудова-. кия, работой релейной защиты к автоматики (включая средства -БАВР! иле действиями оперативного персонала.

2. Предложен способ моделирования пускового органа быстродействующего АВР иетгарущэго работу саь.онасгрЕнгаг.хэго пускового устройства 1ВР. Еатюльаовкииэ мэтодккк опрэдодшп*: уставки блокирую^-

го блока контроля угла ПО АВР позволит в дальнейшем, при переходе к микропроцессорной технике в изготовлении пусковых устройств АВР, выполнять данный блок с плавающей уставкой, определяемой исходя из рабочих параметров нагрузки подстанции.

3. Разработано усовершенствованное комбинированное пусковое устройство БАВР, работающий по принципу адаптации и самонастройки. Пусковое устройство имеет органы опережающего и синфазного АВР, орган автоматического самовозврата АВР при восстановлении нормального электроснабжения от рабочего источника, орган опережающей форсиров-ки возбуждения СД, которые в сочетании с быстродействующими вводными и секционным выключателями с числом циклов коммутации свыше 20000, позволяют существенно переосмыслить идеологию АВР.

4. Разработан, испытан и включен в состав комплекса БАВР коммутационный аппарат на номинальное напряжение 6(10) кВ, отличающийся технической новизной в управлении и обеспечивающий полное вр~мя включения и отключения не более, чем по 0,03 с. Ороди нгклтете.т;,! 6-10 кВ с механическими размыкающимися контакте.;-а рзгрзбэтслккЛ коммутационный аппарат обладает наилучшими динамическими хергктя-ристинами, приближающимися к характеристикам ткрастсрных кашлст;— лей 6-10 кВ, однако существенно превосходит последний по нацекнезт;: н в десятки раз дешевле.

5. Разработан комплекс устройств БАВР, включающий в себя дЗп быстродействующих вводных выключателя, быстродеПсгву^геЛ секпио:::-г.гЛ выключатель и усовершенствованное комбинированное пусковое .устройство на токи 1600 ц 3200 А. Расстрела с?о»/а пскслзозтпв 5'-*!Р гл четырех и еосьми секционные роспредвлительше /tij .-Яои • л :а с . чай БАВР одностороннего действия.

6. огошто-прокашленннв испытания комплекса устройств Р\ГР *•-■ подстанциях предприятий нефтедобывающей, нефпепврэрзб^tuitas^a * нефтехимической промышленности показали эффективность его рабой', как сродство повнвения надокяоети элвктроатС-гэрг/- окпгстнэиш.. лотрзбителей.

Ochoehuo поло-кстгая диссертации отротинн ч «f,sywi публики;<;

1. Бэрзяшша С.И., • Кирьенкова Е.В, Ср.взжг-поп Р.К. Чсг.годо:-резаков работа сгавроашх двигателей 6-Ю кЗ ге^ярокисот^гг г г грпятт-t при KpaTKCBpevssJwx паругэииях этактге-икйгеяия. / Кос..эперг.ин-т. - 1989 - Вал. 210., с. IG5-III.

Р«:с:;;гтно С.И., Стпплсв Д.П., Сзвзвхввг* Р.К. .-? ;

т ;%>■■-.;:. ' : г;.: Пс:^ 1Г>Р мя тпг-^^г.кй 6-Ю г.У: р.^гл^л. ..

кан, 1989. ;

3. Савзиханов P.K. Исследование различных типов быстродействующих пусковых устройств АВР на электродинамической модели. Тез.докл. науч.-техн.конф. "Повышение эффективности электроснабжения на промышленных предприятиях".

4. Савзиханов Р.К. Анализ эффективности систем возбуждения синхронных двигателей при кратковременных нарушениях электроснабжения.: // Тр.ин-та / Чуваш.ун-т - 1990 - с. 92-96.

5. Савзиханов Р.К. Оценка работы возбудительных устройств синхронных двигателей на подстанциях 6-10 кВ при кратковременных нарушениях электроснабжения.// Тр.ин-та / Моск.энерг.ин-т. - 1991 -Вып. N 290, с. 95-99. ' .

6. Гамазин С.И., Понаровкин Д.В., Цырук С.А., Вершинина С.И., Степанов Д.И., Савзиханов Р.К., Шеховцов В.П., Кузьмин Н.М., Карпов В.И. Повышелие эффективности пускового органа быстродействующего АВР. - Пром.энергетика,. 1992, N 4.

Пидииеаио_к печати ^^'^Ил ltКГ)

||еч. л 1%5_Тираж ¡(¡О Заказ УЛУС/

Типография МЭИ, Кр^-иокаэарменная, 13.