Совершенствование методов определения параметров и мест повреждения изоляции в распределительных сетях 6...35 кВ

Нараева, Рузалия Раисовна

Охрана труда (по отраслям)

автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Совершенствование методов определения параметров и мест повреждения изоляции в распределительных сетях 6...35 кВ

кандидата технических наук: Нараева, Рузалия Раисовна
город: Челябинск
год: 2009
специальность ВАК РФ: 05.26.01

Диссертация по безопасности жизнедеятельности человека на тему «Совершенствование методов определения параметров и мест повреждения изоляции в распределительных сетях 6...35 кВ»

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование методов определения параметров и мест повреждения изоляции в распределительных сетях 6...35 кВ"

На правах рукописи

Нараева Рузалия Раисовна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ И МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ 6...35 кВ

Специальность 05.26.01 - «Охрана труда (электроэнергетика)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Челябинск 2009

003464688

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный университет» на кафедре «Электротехника».

доктор технических наук, профессор Хусаинов Ш.Н.

доктор технических наук, профессор В.Ф. Бухтояров; кандидат технических наук В.В. Кацан.

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет» (УГТУ-УПИ), г. Екатеринбург.

Защита состоится 26 марта 2009 г., в 10 часов, в ауд. 1001 на заседании диссертационного совета Д 212.298.05 при Южно-Уральском государственном университете по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76, ЮУрГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Уральского государственного университета.

Автореферат разослан « 5.0 » февраля 2009 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76, гл. корпус, Ученый совет ЮУрГУ, тел./факс: (351) 267-98-94, e-mail: nar.ru@mail.ru

Научный руководитель -

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие -

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Ю.С. Усынин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из основных факторов, определяющих безопасность распределительных электрических сетей 6...35 кВ, является состояние изоляции данных сетей.

Ухудшение состояния изоляции приводит к возрастанию токов утечки, в результате которых может возникнуть замыкание на землю через

поврежденный изолятор, приводящее к электроопасной ситуации в распределительных сетях. Персонал, обслуживающий данные сети, в случае аварии может быть подвержен негативному влиянию токов утечки на землю. Поэтому необходим непрерывный контроль изоляции сети, позволяющий предотвращать электроопасные ситуации в случае ухудшения изоляции.

К настоящему времени разработаны методы определения параметров изоляции. Однако каждый из них имеет определенные недостатки. Известны методы, требующие установки дополнительного высоковольтного оборудования либо применения оперативного тока, что приводит к изменениям рабочего режима работы сети и отражается на безопасности и надежности электроснабжения. Ряд известных методов лишь фиксирует снижение сопротивления изоляции, не определяя при этом саму его величину. Существуют методы, основанные на измерении режимных параметров сети, которые не вносят изменения в рабочий режим работы сети, но требуют дальнейшего развития в связи с тем, что не обеспечивают необходимой точности расчетов. Актуальной задачей на сегодняшний день является обеспечение непрерывного контроля изоляции, которое возможно осуществить на основе дальнейшего развития и исследования данных методов, основанных на измерении режимных параметров сети.

Дальнейшее развитие методов определения параметров изоляции предполагает в будущем реализовать непрерывный контроль изоляции в виде диагностики на основе измерения режимных параметров сети в реальном времени. Данная диагностика позволит на ранней стадии обнаружить ухудшение изоляции и определить ее участок, и своевременно устранить дефекты изоляции, без отключения потребителей электроэнергии, тем самым предотвратить аварийные ситуации в распределительных сетях.

Цель работы - повышение безопасности распределительных сетей 6...35 кВ с изолированной нейтралью за счет дальнейшего развития и внедрения на практике методов определения проводимости изоляции и места ее повреждения по режимным параметрам сети.

Идея работы - разработка оптимальных методов определения параметров изоляции и места ее повреждения на основе измерения режимных параметров сети и исследование эффективности этих методов с использованием цифровой модели сети.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту.

1. Погрешности определения проводимости изоляции фаз сети относительно земли зависят от выбора схемы замещения линии с отпайкой;

2. Аналитические зависимости проводимостей изоляции и режимных параметров сети, полученные в данной работе по методу узловых потенциалов (МУП) и методу контурных токов (MKT) дают различные погрешности определения проводимости изоляции фаз сети относительно земли. Использование дополнительно измеренных токов в месте присоединения отпайки, в упомянутых уравнениях уменьшает погрешности определения проводимости изоляции фаз сети относительно земли;

3. Точность определения проводимости изоляции фаз сети относительно земли и возможность определения участка с ухудшенной изоляцией зависят от степени ухудшения изоляции в месте повреждения и класса точности измерительных приборов;

4. Возможность непрерывного контроля изоляции на основе измерения режимных параметров сети.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается строгим соблюдением законов теоретических основ электротехники и сопоставлением результатов расчетов проводимости изоляции - с действительными значениями проводимости изоляции, заложенными в цифровой модели сети. Было также проведено сопоставление результатов определения реактивной проводимости изоляции реальной линии, полученной в эксперименте со справочными данными.

Значение работы. Научное значение работы состоит в том, что получены аналитические зависимости, которые позволяют определить проводимость изоляции фаз сети относительно земли линии с отпайкой по результатам измерения параметров режима в распределительных электрических сетях 6...35 кВ с изолированной нейтралью. На основе численных экспериментов, по полученным аналитическим зависимостям исследованы и проанализированы результаты расчетов предложенными методами по определению параметров изоляции относительно земли с минимальными погрешностями и доказана возможность определения участка с ухудшенной изоляцией в распределительной сети, имеющей отпайку.

Практическое значение работы заключается в разработке эффективной методики определения параметров изоляции фаз сети относительно земли, а также места ее повреждения и возможности реализации непрерывного контроля изоляции на ее основе по результатам измерения режимных параметров сети в реальном времени в виде диагностики с использованием автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии. Практическое внедрение данного метода позволит повысить безопасность работы распределительных электрических сетей.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Методика определения параметров изоляции относительно земли и участка ее повреждения на основе

измерения режимных параметров сети внедрена Центральными электрическими сетями филиала ОАО «МРСК Урала»-«Челябэнерго».

Результаты аналитических зависимостей, научных выводов и рекомендаций по определению проводимости изоляции относительно земли и места снижения сопротивления изоляции линии с отпайкой в распределительных электрических сетях 6...35 кВ с изолированной нейтралью предложены для применения Южно-Уральскому государственному университету для рассмотрения в лекционном курсе «Электрические сети и системы» при обучении студентов специальности 140205 «Электроэнергетические системы и сети», а также бакалавров по направлению 14020062 «Электроэнергетика».

Апробация работы. Основные материалы и результаты диссертационной работы были доложены, рассмотрены и одобрены на XXVII и XXVIII Российских школах по проблемам науки и технологий (Миасс, 2007, 2008), на ежегодных научно-технических конференциях Южно-Уральского государственного университета (Челябинск, 2007-2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ. Из них 2 - в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, содержит 201 страницу машинописного текста, 18 рисунков, 37 таблиц, список литературы из 151 наименований и 4 приложения на 55 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и основная идея работы, представлены научные положения и результаты, выносимые на защиту, отмечена научная значимость и практическая ценность работы, представлены сведения об ее апробации и основных публикациях по теме, описана структура диссертации.

Большой вклад в изучение проблемы определения параметров изоляции внесли такие отечественные исследователи, как Бендяк H.A., Бухтояров В.Ф., Гладилин Л.В., Петров O.A., Сидоров А.И., Цапенко Е.Ф. и др.

Из анализа литературных источников различные методы определения параметров изоляции предполагают разную степень воздействия на рабочий режим сети. В связи с этим различают следующие методы:

1) методы определения параметров изоляции, требующие полного отключения электроустановки;

2) методы определения параметров изоляции, использующие напряжение постороннего источника питания, токи которых накладываются на рабочий режим сети, что приводит к снижению уровня электробезопасности;

3) методы определения параметров изоляции, использующие подключение к электроустановке дополнительных элементов, что также

накладывает дополнительные токи на рабочий режим сети, способствующий снижению уровня электробезопасности;

4) методы определения параметров изоляции на основе измерения режимных параметров сети, без установки дополнительного оборудования и не оказывающие влияния на режим работы электроустановки.

На основе анализа литературных данных, выбрано направление проводимых исследований по дальнейшему развитию методов определения параметров изоляции через параметры режима сети.

В настоящей работе исследованы более эффективные методы определения параметров изоляции с выдвижением гипотез о месте повреждения изоляции. А также исследованы другие факторы, влияющие на определение величины проводимости изоляции и определения участка ее повреждения, такие как: кратность увеличения проводимости изоляции поврежденного участка и класс точности измерительных приборов.

В перечисленных выше исследованиях расчёты ведутся для комплексных проводимостей, а анализ ведется в основном для активных проводимостей, поскольку степень повреждения изоляции определяется активной проводимостью.

Данный метод, основанный на измерении режимных параметров сети, в дальнейшем может быть использован для реализации непрерывного контроля изоляции в режиме реального времени в виде диагностики. Это позволит фиксировать изменение проводимости изоляции и своевременно предотвратить аварийные ситуации, вызванные пробоем изоляции в случае ее - ухудшения.

В данной работе проводятся исследования по влиянию схем замещения линии с отпайкой на погрешности определения проводимости изоляции относительно земли в распределительных электрических сетях 6...35 кВ.

Исследования проводятся для двух вариантов схем замещения: П-образной и Т-образной, с применением в расчетах метода узловых потенциалов (МУП) и метода контурных токов (MKT).

Считается, что заданной является 3-фазная цепь с симметричным источником ЭДС и симметричной нагрузкой, поэтому расчеты выполняются для одной фазы (фазы А).

Для исследования возможностей предлагаемого метода определения проводимости изоляции и погрешности ее определения по режимным параметрам использованы цифровые модели электрической сети с П-образной и Т-образной схемами замещения, записанные в пакете MatCAD.

Задача цифрового моделирования (ЦМ) состоит в определении режимных параметров сети (или величин), рассчитанных с высокой степенью точности, которые принимаются за действительные значения, на основании измерения которых определяются параметры изоляции.

Расчет ЦМ основан на последовательном определении напряжений и токов на участках цепи, начиная с места присоединения отпайки и постепенно продвигаясь к концам и началу линий.

П-образная и Т-образная схемы замещения фазы А участка сети цифровых моделей представлены соответственно на рис. 1 и 2.

¡11 !ц> о '02

пи > | > \ >

Действительные значения измеряемых величин, Ог полученные в цифровых моделях, используются при моделировании

измерений напряжений и токов приборами класса 0,1 для 100 циклов измерений, представляющих собой модель одного реального измерения.

Рис. 1. П-образная схема замещения фазы участка сети

Рис. 2. Т-образная схема замещения фазы участка сети

Для П-образной схемы замещения линии с отпайкой при расчете по МУП и МКТ после выполнения всех

преобразований, с учетом приведенных в работе обозначений, получены уравнения по МУП:

■ £ +

~ 2

.—и2.е1^1')±_иует^. ±=о;

5 & &

и7

1 | С1-т)-Г

+ И

и,

^з 2

+ /

■ =0

(1) (2) (3)

и уравнения по МКТ:

m-Y Y+Y

2 2 2

+¡Uy^+i'l.e^

У + У

= 0;

и,-

(l-m).y r+y3J 2 (1 -m)-Y

Y + Y■

■ = 0;

(5)

т, t f/i--=-/,+

1 2 1

r^ .iizüÜL,/

T 2 2 I // 2 ■ 2-, +—+- -/,--

Г £3 r+rj r3

\ 2 --+

J y + y3

IV^Mj.

(6)

Аналогично при расчете Т-образной схемы замещения получены уравнения по МУП:

4 ~±-т.т

Urft

4 4 vi

----m-У +

Ui-a

+1 {/+/'.

1 2 2 2) zrzrgl

4 +из+ц.Цем,)—i_=0;

V 2J ZfZygt

(7)

2 J Zx-Zrgl

4 4-o-«h

-(1 -m)-Y

I/ --1— = 0;

V 2) Z2-Z,-g,

(8)

2 J Z.-Zj-ft 4 2 „

2 J ZrZygt

IZl-ft Z3 -J и уравнения по МКТ:

3 2

- — -У,

.gJMf) _о

1 т-У

U.^Y.rAUÜLLIl

Z, Z3 1 1 2 2 т-У У3,

Iii=0.

12 У3] У3

(9)

Uj-m-Y-Ij- 1+

т-У-Z,

• +

Zi Zi —+—+-

r3j

,+Нй|+

2 M)-r

+C/2-(l-m)-K

(П)

(12)

Обозначения напряжений, токов, сопротивлений и проводимостей в уравнениях соответствуют обозначениям на схеме;

т = - коэффициент распределения проводимости изоляции; з ~

1 1 1

комплексная переменная; g = — + —+—.

— Z.\ Z.2

Полученные уравнения решаются методом минимизации среднеквадратичной погрешности в пакете MathCad, в результате чего определяется величина суммарной проводимости изоляции рассматриваемого участка сети и погрешность ее определения.

Анализ проведенных исследований показал, что диапазон изменения величины суммарной проводимости изоляции, и ее погрешности для цепи с П-образной схемой замещения не зависимо от выбора метода расчета (результаты по МУП и MKT совпадают) получились меньше, чем для Т-образной схемы замещения (табл. 1 и 2).

При расчете погрешности определения суммарной проводимости изоляции в качестве заданной активной проводимости принимается среднее значение активной проводимости изоляции воздушной линии с учетом того, что активная проводимость изоляции линии меняется в зависимости от климатических условий и состояния изоляторов.

Погрешности определения суммарной проводимости изоляции

Таблица 1

Схема замещения Метод расчета Gsmax, % Gs min, % Bs max, % Bs min, %

П MKT, МУП 33,29 ^7,49 49,59 -45,12

Т MKT, МУП 27,56 -72,78 75,00 -48,12

Таблица 2 Определение суммарной проводимости изоляции

Схема замещения Метод расчета Gs max, См Gs min, Cm Bs max, Cm Bs min, Cm

П MKT, МУП 0,0004799 0,0001890 0,001077 0,0003952

т MKT, МУП 0,0004592 0,00009800 0,001260 0,0003735

В результате исследований установлено, что оптимальным является выбор П-образной схемы замещения линии с отпайкой с применением в расчетах МУП и MKT.

Используя уравнения цепи, полученные выше для П-образной схемы замещения по МУП и MKT, выведем аналитические зависимости для более точного определения величины проводимости изоляции относительно земли.

На данном этапе расчетов считается, что в рассматриваемой цепи произошло повреждение изоляции в фазе А, поэтому расчеты проводимостей изоляции выполняются для схемы фазы А и сопоставляются с проводимостями изоляции неповрежденной фазы В. Расчеты выполняются для П-образной схемы замещения линии с отпайкой по МУП для трех случаев ухудшения изоляции:

1) на первом участке (1-0) главной линии;

2) на втором участке (0-2) главной линии;

3) на третьем участке (0-3) отпаечной линии.

В работе использованы результаты расчетов цифровых моделей при исправной симметричной сети и при ухудшении изоляции в фазе А на первом, втором или третьем участках со 100-кратным увеличением активной проводимости изоляции соответственно:

Zel + 100Re(Fi6), £2=&2+100Re(i^), + 100Re(£A).

Расчет симметричной цифровой модели приведен выше. Для вариантов с ухудшением изоляции расчеты выполняются по аналогичной методике. В результате расчета цифровых моделей определяются режимные параметры, которые используются как действительные значения измеряемых величин при моделировании измерений напряжений и токов приборами класса 0,1 для 100 циклов измерений.

В сети без повреждения изоляции проводимость распределяется пропорционально длине участков. В случае ухудшения изоляции коэффициент т не соответствует распределению проводимости по участкам сети. Поэтому выполняется перерасчет коэффициента распределения проводимости с выдвижением гипотез о месте повреждения: гипотеза 1 - повреждение на первом участке; гипотеза 2 - повреждение на втором участке; гипотеза 3 -повреждение на третьем участке.

С учетом полученных коэффициентов распределения проводимости изоляции выполняется расчет П-образной схемы замещения линии с отпайкой по методу узловых потенциалов по трем вариантам уравнений цепи:

Вариант 1 - расчет цепи по МУП без дополнительных уравнений (приведен выше);

Вариант 2 - расчет цепи по МУП с дополнительными уравнениями для токов. К уравнениям по МУП добавим дополнительные уравнения для токов /10, /02, /03, измеренных в месте присоединения отпайки:

иг-\2+-

(14)

(15)

Вариант 3 - расчет цепи по МУП с дополнительными уравнениями для напряжений. К уравнениям по МУП добавим дополнительные уравнения для напряжений ио в месте присоединения отпайки:

Расчет данных уравнений выполняется в пакете Ма&САБ и далее анализируются полученные результаты. Поскольку при повреждении изоляции возрастают активные токи утечки, что приводит к увеличению активной проводимости, то это позволяет в допустимых пределах рассчитать погрешности определения активных проводимостей. Для реактивных проводимостей получается большая погрешность ее определения, из-за малой величины самой реактивной проводимости (погрешности определения превышают саму величину реактивной проводимости). Поэтому анализ выполнен только для активных проводимостей.

При повреждении на одном из участков сети возрастает величина проводимости изоляции поврежденного участка, при этом на неповрежденном участке сохраняется малая величина проводимости и при расчете получается, что погрешность определения проводимости изоляции неповрежденного участка превышает саму проводимость. Поэтому эти значения в таблицах не приводятся. Во 2-м варианте уравнений для сравнения приведены результаты по всем участкам сети, так как 2-й вариант (с дополнительными уравнениями по току) дает большую точность в расчетах, тем самым, уменьшая величину погрешности. Это связано со значительным изменением токов в цепи за счет довольно существенных токов утечки на землю.

Проанализируем результаты исследований по первому участку (табл. 3 и 4), для второго и третьего участка анализ проводится аналогично.

(16)

(17)

(18)

Таблица 3

Погрешности определения проводимости изоляции по МУП при повреждении на первом участке со 100-кратным увеличением проводимости изоляции

Гипотеза Вариант уравнений вшах, % йтщ, % С3тах,% С3тт,% Сетах,% Озт1п,%

1 4,23 -3,88 - - 0,314 -0,359

1 2 0,617 -0,378 127 -201 0,247 -0,187

3 3,01 -5,57 - - 0,452 -0,446

1 229 225 - - -611 -654

2 2 -73,3 -106 -36,3 -41,8 -73,2 -106

3 281 266 - - -96,3 -118

1 -147 -154 - - -28,9 -31,9

3 2 -99,2 -107 14794 951 -50,1 -103

3 -15,4 -270 - - 34,9 -184

Обозначение в таблице вариантов уравнений: 1 - без дополнительных уравнений; 2-е дополнительными уравнениями для токов; 3-е дополнительными уравнениями для напряжений.

Таблица 4

Проводимости изоляции по МУП для случая повреждения на первом участке со 100-кратным увеличением проводимости изоляции

Гипотеза Вариант уравнений вшах, См (Зтш, См СЗтах, См СЗтт, См Сетах, См Сэтт, См

1 [_ 0,03777 0,03483 0,001641 -0,001545 0,03647 0,03623

1 2 0,03646 0,03610 0,0002728 -0,0001209 0,03645 0,03629

3 0,03733 0,03422 0,002224 -0,001130 0,03652 0,03620

1 0,1192 0,1177 -0,3045 -0,3195 -0,1856 -0,2014

2 2 0,009679 -0,002296 0,00007645 0,00006986 0,009755 -0,002220

3 0,1380 0,1326 -0,1314 -0,1445 0,001347 -0,006512

1 -0,01694 -0,01943 0,04418 0,04281 0,02587 0,02475

3 2 0,0002916 -0,002424 0,01787 0,001261 0,01815 -0,001162

3 0,03067 -0,06178 0,03228 0,01838 0,04905 -0,03055

Полученные результаты показывают, что при повреждении на первом участке (см. табл. 3) по всем трем вариантам уравнений цепи проходит гипотеза 1, по которой предполагается повреждение на участке (1-0). В данном случае погрешности определения проводимости изоляции получаются наименьшими для гипотезы 1, а именно:

- по первому варианту уравнений цепи, погрешности определения суммарной проводимости изоляции составляют Обгшп = -0,359 % и по главной линии втах = 4,23 %;

- по второму варианту уравнений цепи соответственно Gsmax = 0,247 % и по главной линии Gmax = 0,617 %;

- по третьему варианту уравнений цепи соответственно Gsmax = 0,452 % и по главной линии Gmin = -5,57 %.

Для неправильных гипотез эти значения во много раз больше. Если погрешность превышает саму величину проводимости, то проводимость может получиться отрицательной. Это говорит о том, что предполагаемая гипотеза является неправильной. Кроме того, при повреждении на первом участке главной линии, проводимость изоляции главной линии и суммарная проводимость сети увеличиваются на один и тот же порядок и по величине их значения близки (см. табл. 4), а именно, по первому варианту уравнений суммарная проводимость составляет Gsmax = 0,3647 См и Gsmin = 0,03623 См, проводимость главной линии Gmax = 0,03777 См и Gmin = 0,03483 См.

Поскольку действительная величина проводимости изоляции не известна, то для анализа результатов исследований принимаются следующие критерии:

1) критерий правильной гипотезы - проводимость поврежденного участка близка к суммарной проводимости сети;

2) критерий неправильной гипотезы - отрицательная величина проводимости изоляции.

Результаты, полученные по гипотезе 1 для первого варианта уравнений цепи, подтверждают правильность гипотезы по критерию правильной гипотезы. Результаты, полученные по второму и третьему вариантам уравнений цепи по гипотезе 1, также соответствуют данному критерию. Для неверных гипотез 2 и 3 по всем трем вариантам уравнений цепи (см. табл. 4) проводимости предполагаемых участков повреждения по величине и порядку увеличения не соответствуют суммарной проводимости и даже в некоторых случаях получаются отрицательными, что не соответствует критерию правильной гипотезы. Следовательно, результаты подтверждают неверность гипотез 2 и 3 при повреждении на первом участке.

Далее исследования проводятся для цепи по MKT по такому же алгоритму, что и для МУП и сопоставляются результаты исследований.

Подтверждение гипотез, полученных при анализе результатов расчета по МУП и MKT, приведены в табл. 5 и 6.

Таблица 5

Подтверждение гипотез (100-кратное увеличение проводимости при расчете по МУП)

Участок ухудшения изоляции Вариант уравнений Критерии подтве рждения гипотезы Выбор гипотезы

по допустимой погрешности По величине проводимости изоляции

1 2 3 4 5

1 1 Гипотеза 1 Гипотеза 1 Гипотеза 1

2 Гипотеза 1 Гипотеза 1 Гипотеза 1

3 Гипотеза 1 Гипотеза 1 Гипотеза 1

1 2 3 4 5

1 Гипотеза 2 Гипотеза 2 Гипотеза 2

2 2 Гипотеза 2 Гипотеза 2 Гипотеза 2

3 Гипотеза 2 Гипотеза 2 Гипотеза 2

1 Гипотезы 1,2, 3 Гипотеза 3 Гипотеза 3

3 2 Гипотезы 1,2, 3 Гипотеза 3 Гипотеза 3

3 Гипотезы 1, 3 Гипотеза 3 Гипотеза 3

Таблица 6 Подтверждение гипотез (100-кратпое увеличение проводимости при расчете по MKT)

Участок ухудшения изоляции Вариант уравнений Критерии подтверждения гипотезы

по допустимой погрешности по величине проводимости изоляции Выбор гипотезы

1 Гипотеза 1 Гипотеза 1 Гипотеза 1

1 2 Гипотезы 1,2,3 Гипотезы 1,2 Гипотезы 1,2

3 Гипотезы 1,2, 3 Гипотеза 1 Гипотеза 1

1 Гипотеза 2 Гипотеза 2 Гипотеза 2

2 2 Гипотезы 1,2 Гипотезы 1, 2 Гипотезы 1,2

3 Гипотеза 2 Гипотеза 2 Гипотеза 2

1 Гипотезы 1,2, 3 Гипотеза 3 Гипотеза 3

3 2 Гипотезы 1,2, 3 Гипотеза 3 Гипотеза 3

3 Гипотезы 1, 3 Гипотеза 3 Гипотеза 3

Таким образом, результаты данных исследований, полученные при 100-кратном увеличении проводимости изоляции, с использованием в расчетах МУП, позволяют более точно определить участок повреждения сети и величину суммарной проводимости изоляции (с погрешностью 1-3%), а также величину проводимости изоляции поврежденного участка (с погрешностью не более 10%). Расчеты по MKT для некоторых вариантов уравнений дают сомнительный результат, лишь фиксируя по некоторым гипотезам - факт ухудшение изоляции.

Для уточнения минимальной величины увеличения проводимости изоляции, позволяющей обнаружить ее ухудшение и определить место ухудшения изоляции, проводятся дополнительные исследования для 10-кратного и 20-кратного увеличения проводимости изоляции по тому же алгоритму, что и при 100-кратном ее увеличении.

Сначала проводятся исследования для относительно небольшого ухудшения изоляции (10-кратного увеличения проводимости) в цепи с П-образной схемой замещения по МУП и MKT для трех вариантов уравнений по первому участку повреждения.

В результате исследований установлено, что при 10-кратном увеличении проводимости изоляции по некоторым гипотезам получаются сомнительные результаты, так как из-за большой погрешности определения параметров

изоляции увеличивается диапазон изменения величины проводимости между максимальными и минимальными значениями в который могут попасть значения проводимостей для неверных гипотез хоть и с малой вероятностью. Это не позволяет достаточно точно определить величину проводимости изоляции и участок ее ухудшения и поэтому для данных гипотез можно только установить факт ухудшения изоляции в сети. Расчеты по второму и третьему участкам при 10-кратном увеличении проводимости не рассматриваются, поскольку анализ и результаты аналогичны первому участку повреждения.

Для получения более точного значения проводимости изоляции поврежденного участка и возможности определения участка повреждения, исследуем цепь при 20-кратном увеличении проводимости изоляции на первом участке по МУП. Поскольку MKT дает сомнительный результат по некоторым гипотезам как при 10-кратном, так и при 100-кратном увеличении проводимости изоляции, то в данных расчетах MKT не рассматриваем.

Подтверждение гипотез при 20-кратном увеличении проводимости изоляции на первом участке при расчете по МУП приведены в табл. 7.

Таблица 7

Подтверждение гипотез (20-кратное увеличение проводимости при расчете по МУП)

Участок ухудшения изоляции Критерии подтверждения гипотезы

Вариант уравнений по допустимой погрешности по величине проводимости изоляции Выбор гипотезы

1 Гипотезы 1; 3 Гипотеза 1 Гипотеза 1

1 2 Гипотеза 1 Гипотеза 1 Гипотеза 1

3 Гипотеза 1 Гипотеза 1 Гипотеза 1

Проведенные исследования показали, что минимальной величиной ухудшения изоляции, позволяющей определить участок повреждения и его проводимость при расчете цепи по МУП, с использованием измерительных приборов класса точности 0,1 является 20-кратное увеличение проводимости изоляции поврежденного участка.

При выборе гипотезы поврежденного участка за верную гипотезу принимается та, номер которой соответствует номеру участка повреждения. Если номера не совпадают или несколько гипотез удовлетворяют критериям подтверждения гипотезы, то это означает, что на данном участке повреждения при расчете цепи пользоваться данным вариантом уравнений нельзя, так как этот вариант дает сомнительные результаты, не позволяющие определить участок повреждения и величину его проводимости изоляции.

В данной работе выполнены исследования с применением измерительных приборов класса точности 0,1 при моделировании 100 циклов измерений напряжений, токов и углов сдвига между напряжением и током. Исследованы возможности использования приборов класса 0,5 для определения

проводимости изоляции при 20-кратном, 30-кратном и 100-кратном ее увеличении в результате повреждения изоляции.

Исследования, проведенные для всех трех участков цепи со 100-кратным увеличением проводимости изоляции поврежденного участка при использовании приборов класса точности 0,5, также как и класса точности 0,1 позволяют достаточно точно определить участок повреждения и величину проводимости изоляции.

Использование измерительных приборов класса точности 0,5 несущественно повышает погрешности результатов расчета, и диапазон изменения проводимости изоляции получается несколько шире, чем при использовании измерительных приборов класса точности 0,1.

Для уточнения минимальной кратности увеличения проводимости изоляции, при использовании приборов класса 0,5 проводятся дополнительные исследования при 20-кратном и 30-кратном увеличении проводимости изоляции поврежденного участка в цепи с П-образной схемой замещения по МУП по методике приведенной выше.

Подтверждение гипотез, полученных по анализу результатов расчета при 20-кратном и 30-кратном увеличении проводимости изоляции на первом участке, приведены в таблицах 8 и 9.

Таблица 8

Подтверждение гипотез (20-кратное увеличение проводимости при расчете по МУП)

Участок ухудшения изоляции Критерии подтверждения гипотезы

Вариант уравнений по допустимой погрешности по величине проводимости изоляции Выбор гипотезы

1 Гипотезы 1; 3 СР СР

1 2 Гипотеза 1 Гипотеза 1 Гипотеза 1

3 Гипотеза 1 Гипотеза 1 Гипотеза 1

В таблице принято обозначение СР - сомнительный результат

Таблица 9

Подтверждение гипотез (30-кратное увеличение проводимости при расчете по МУП)

Участок ухудшения изоляции Вариант уравнений Критерии подтверждения гипотезы Выбор гипотезы

по допустимой погрешности по величине проводимости изоляции

1 1 Гипотеза 1 Гипотеза 1 Гипотеза 1

2 Гипотеза 1 Гипотеза 1 Гипотеза 1

3 Гипотеза 1 Гипотеза 1 Гипотеза 1

Из данных таблиц следует, что для приборов класса точности 0,5 при 20-кратном увеличении проводимости изоляции поврежденного участка по некоторым гипотезам получается сомнительный результат, в то время как при

30-кратном увеличении проводимости, можно определить проводимость изоляции и участок ее повреждения.

В табл. 10 и 11 приведены погрешности определения суммарной проводимости изоляции при 10-кратном, 20-кратном, 30-кратном и 100-кратном ее увеличении на первом участке по верной гипотезе 1 с применением измерительных приборов соответственно класса точности 0,5 и 0,1.

Таблица 10

Применение приборов класса точности 0,5

Кратность увеличения проводимости изоляции Суммарная проводимость Вариант уравнений

1 2 3

20-кратное бэтах, % 5,1 8,16 12,9

бэтт, % -16,2 -5,96 -37,6

вБср, % 10,7 7,06 25,2

30-кратное бэтах, % 3,34 4,99 8,6

Оэтт, % -9,57 -2,66 20,7

бвср, % 6,46 3,83 14,7

100-кратаое бэтах, % 1,11 1,52 3,72

бэтт, % -3,29 -1,07 -6,75

веер, % 2,2 1,3 5,24

Таблица 11

Применение приборов класса точности 0,1

Кратность увеличения проводимости изоляции Суммарная проводимость Вариант уравнений

1 2 3

10-кратное бэтах, % 4,68 2,55 7,79

бэгшп, % -2,03 -2,99 -13,1

бэер, % 3,36 2,77 10,45

20-кратное бэтах, % 1,76 0,515 2,09

бэтт, % -2,23 -0,628 -7,34

Обср, % 2,00 0,57 4,72

100-кратное Озтах, % 0,314 0,247 0,452

бэтт, % -0,359 -0,187 -0,446

Озер, % 0,34 0,22 0,45

Из данных таблиц видно:

- при большей кратности увеличения проводимости изоляции (100-кратном) получаются наименьшие проценты погрешности.

Для проверки методики определения проводимости изоляции относительно земли проведены экспериментальные исследования в распределительных сетях 35/10 кВ ПС Нязепетровск-Ункурда-Аптряково на основе измерения режимных параметров сети.

Конфигурация сети представлена на рис. 3. ПС Нязепетровск I

\ ПС Ункурда

ПС Аптряково (отпайка) Рис. 3. Конфигурация сети ПС Нязепетровск-Ункурда-Аптряково

Измерения текущих режимных параметров сети выполнялись для фазы А одновременно на ПС Нязепетровск (напряжением 35 кВ), на ПС Ункурда (со стороны 10 кВ), на ПС Аптряково (со стороны 10 кВ).

Характеристики воздушной линии: марка провода АС-70, длина линии между ПС Нязепетровск и ПС Ункурда - 33,5 км, длина отпаечной линии к ПС Аптряково - 22,5 км, расстояние от места присоединения отпайки до ПС Ункурда - 1 км.

Измерения выполнялись с учетом относительной погрешности приборов и масштабных преобразователей. Измерения проводились приборами Парма ВАФ-А (вольтамперфазометр). Результаты измерения режимных параметров по ПС Нязепетровск-Ункурда-Аптряково, приведенные к стороне 35 кВ, представлены в табл. 12.

Таблица 12

Результаты измерений режимных параметров сети

ПС Нязепетровск ПС Ункурда ПС Аптряково

Ш,В И, А СОБ^) 1 и2, В 12, А соз0>2 из, В 13, А сов^З

Время утреннего максимума нагрузки

20642 23,30 0,922 20300 17,09 0,921 20435 6,21 0,925

20639 23,61 0,922 20292 17,44 0,921 20439 6,17 0,925

20631 23,88 0,922 20283 17,75 0,921 20441 6,13 0,925

Дневное время

20653 18,30 0,922 20378 13,62 0,921 20522 4,68 0,925

20655 18,15 0,922 20380 13,54 0,921 20525 4,61 0,925

20658 18,06 0,922 20384 13,49 0,921 20526 4,57 0,925

Время вечернего максимума нагрузки

20650 20,27 0,922 20348 15,03 0,921 20455 5,24 0,925

20648 20,63 0,922 20341 15,27 0,921 20450 5,36 0,925

20643 20,99 0,922 20331 15,58 0,921 20447 5,41 0,925

По результатам измерений был выполнен расчет полной проводимости изоляции воздушной линии электропередачи. Поскольку в электротехническом справочнике активная проводимость для воздушных линий на 35 кВ не приводится, то для проверки предложенной методики выполняется сравнение рассчитанных значений реактивной проводимости со справочными данными. Результаты расчета проводимости изоляции приведены в табл. 13.

Таблица 13

Результаты расчета проводимости изоляции

Расчетные данные полной проводимости Справочные данные реактивной проводимости

У=СгИВ, См У3= вЗ+1ВЗ, См В, См ВЗ, См

Время утреннего максимума нагрузки

7,273Е-4+9,146Е-5 1,02Е-5+6,143Е-5 9Д46Е-5 б,143Е-5

7,346Е-4+9,146Е-5 5,188Е-5+6,143Е-5

7,669Е-4+9,146Е-5 1,044Е-5+6,143Е-5

Дневное время

5,538Е-4+9,146Е-5 1,592Е-4+6,143Е-5 9Д46Е-5 6Д43Е-5

5.329Е-4+9,146Е-5 2.135Е-4+6Д43Е-5

5,276Е-4+9,146Е-5 2,075Е-4+6,143Е-5

Время вечернего максимума нагрузки

б,105Е-4+9,146Е-5 2,95Е-6+6,143Е-5 9.146Е-5 6Д43Е-5

б,222Е-4+9,146Е-5 6/723Е-6+6Д43Е-5

6.353Е-4+9,146Е-5 1,746Е-5+6,143Е-5

Из полученных результатов видно, что при расчете полной проводимости изоляции, ее реактивная составляющая совпадает со справочными данными, что позволяет на практике применять разработанную методику определения параметров изоляции фаз сети относительно земли в распределительных электрических сетях 6...35 кВ.

По аналогичной методике можно выполнить расчет проводимости изоляции фаз В и С сети относительно земли.

Приведенные выше аналитические исследования по определению проводимости изоляции и погрешности их определения в распределительных электрических сетях 6...35 кВ и результаты проведенного практического эксперимента предполагают в дальнейшем реализацию системы непрерывного контроля изоляции в режиме постоянного отслеживания режимных параметров сети в виде диагностики. Данная диагностика на ранней стадии позволит фиксировать ухудшение состояния изоляции и определить ее участок, тем самым предупредить и своевременно предотвратить аварийные ситуации, вызванные пробоем изоляции - в случае ее повреждения.

Данный контроль можно осуществить на основе, существующих на практике, современных автоматизированных систем контроля за счет расширения их интеллектуальных возможностей. Для непрерывного контроля изоляции в режиме реального времени исходными данными являются сведения о режимных параметрах сети. Сведения о режимных параметрах электросети (токи, напряжения, угол сдвига фаз между напряжением и током), поступающие на устройства сбора данных с последующей передачей данных в центр мониторинга, где осуществляется прием, накопление и обработка данных, с дальнейшей передачей результатов мониторинга состояния изоляции оперативному персоналу на главный щит управления позволят, с применением вышеизложенной методики, контролировать состояние изоляции, и в случае ее ухудшения - определить участок повреждения в распределительной сети без отключенбия ее потребителей и своевременно устранить дефекты изоляции. Тем самым данная диагностика режимных параметров сети позволит повысить безопасность работы распределительных электрических сетей.

Наиболее эффективна и актуальна данная методика для линий на фарфоровых изоляторах, дефекты которых визуально не обнаружить. В энергосистеме линии на фарфоровых изоляторах напряжением 6...35 кВ составляют 80%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научно-технической задачи - определение параметров изоляции фаз сети относительно земли на основании измерения режимных параметров, позволяющее повысить надежность и безопасность в работе распределительных электрических сетей 6...35 кВ с изолированной нейтралью.

На основании исследований, проведенных в данной работе, получены следующие основные результаты и выводы:

1. Установлено, что при определении проводимости изоляции фаз сети относительно земли минимальные погрешности получаются при использовании П-образной схемы замещения.

2. Установлено, что использование в уравнениях цепи дополнительно измеренных токов в месте присоединения отпайки позволяет уменьшить погрешность определения проводимости изоляции фаз сети относительно земли.

3. Разработаны цифровые модели цепи, при расчете которых определяются режимные параметры, используемые в дальнейшем как действительные значения измеряемых величин при моделировании измерений напряжений и токов для расчета параметров изоляции относительно земли по полученным формулам.

4. Исследованы возможности полученных аналитических зависимостей путем анализа результатов расчета параметров изоляции и погрешностей их

определения в зависимости от степени ухудшения изоляции в месте повреждения. В результате чего установлено:

1) Проводимость изоляции по верным гипотезам предполагаемых участков повреждения, отвечает следующим критериям:

• критерий правильной гипотезы - проводимость изоляции поврежденного участка близка к суммарной проводимости сети;

• критерий неправильной гипотезы - отрицательная величина проводимости изоляции.

2) Метод узловых потенциалов (МУП), применяемый при расчете цепи, позволяет точно определить участок повреждения и величину его проводимости изоляции относительно земли, а также суммарную проводимость всей сети, при ухудшении изоляции, начиная с 20-кратного увеличении ее проводимости и выше при использовании измерительных приборов класса 0,1.

Более точные результаты получаются при 100-кратном увеличении проводимости изоляции. При этом погрешности для верных гипотез с использованием МУП составляют:

• По суммарной проводимости сети - от 1% до 3%;

• По проводимости поврежденного участка - не более 10%.

3) Суммарная проводимость изоляции сети и поврежденного участка, начиная с 20-кратного увеличении ее проводимости и выше, при расчете по МУП отвечает требованиям по критериям приведенным выше.

4) Метод контурных токов (MKT), применяемый при расчете цепи со 100-кратным увеличением проводимости изоляции поврежденного участка при использовании измерительных приборов класса точности 0,1 для варианта без дополнительных уравнений и варианта с дополнительными уравнениями по напряжению позволяет определить величину проводимости изоляции поврежденного участка и места ее ухудшения, а для варианта с дополнительными уравнениями по току по некоторым гипотезам лишь фиксирует факт ухудшения изоляции. При этом погрешности для верных гипотез с использованием MKT составляют:

• По суммарной проводимости сети - менее 1 %,

• По проводимости поврежденного участка - в пределах 7%.

5) Суммарная проводимость изоляции сети и поврежденного участка при 100-кратном увеличении ее проводимости при расчете по MKT для верных гипотез отвечает требованиям по критериям приведенным выше.

5. Исследовано влияние класса точности измерительных приборов на результаты расчетов. В результате чего установлено:

1) Для измерительных приборов класса точности 0,1 минимальной величиной ухудшения изоляции, позволяющей определить участок повреждения и его проводимость, является 20-кратное увеличение проводимости изоляции поврежденного участка; для приборов класса точности 0,5 такой величиной является 30-кратное увеличение проводимости.

2) Чем больше величина проводимости изоляции поврежденного участка, то есть кратность ее увеличения, тем точнее определяется участок повреждения и величина проводимости изоляции.

3) Использование измерительных приборов класса точности 0,5 также как и 0,1 позволяет достаточно точно определить участок повреждения изоляции и величину его проводимости при расчете цепи, имеющей П-образную схему замещения, рассчитанную по МУЛ при ухудшении изоляции со 100-кратным ее увеличением на поврежденном участке.

6. Аналитические исследования, представленные в данной работе, по определению проводимости изоляции и погрешности их определения в распределительных электрических сетях 6... 35 кВ и проведенный практический эксперимент предполагают в дальнейшем реализацию системы непрерывного контроля изоляции в реальном времени в виде диагностики на основе измерения режимных параметров сети. Данная диагностика позволит на ранней стадии обнаружить ухудшение изоляции и определить ее участок в распределительной сети без отключения потребителей, то есть, не внося изменения в режим работы сети, и своевременно устранить дефекты изоляции, тем самым повысить безопасность работы распределительных сетей.

7. Предложенный метод по определению проводимости изоляции фаз сети относительно земли и определению участка ухудшения изоляции в распределительных электрических сетях 6...35 кВ по результатам измерения режимных параметров сети внедрен Центральными электрическими сетями филиала ОАО «МРСК Урала»-«Челябэнерго», а также рекомендован для применения Южно-Уральскому государственному университету при подготовке специалистов электротехнических специальностей.

Научные публикации по теме диссертации в журналах, рекомендованных ВАК

1. Хусаинов, Ш.Н. Анализ методов определения проводимости изоляции для линии с отпайкой / Ш.Н. Хусаинов, P.P. Нараева // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». - 2007. - Вып. 8. - № 20(92). - С. 32-37.

2. Хусаинов, Ш.Н. Исследование влияния величины проводимости изоляции в месте повреждения на точность ее определения косвенным методом / Ш.Н. Хусаинов, P.P. Нараева // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». - 2008. -Вып. 9.-№ 11(111).-С. 9-15.

Другие научные публикации по теме диссертации

3. Нараева, P.P. Анализ погрешности результата расчета параметров изоляции, в зависимости от выбранных схем замещения линии электропередачи / Р.Р. Нараева, Ш.Н. Хусаинов // Наука и технологии: тезисы докладов XXVII Российской школы. - Миасс: МСНТ, 2007. - С. 147.

4. Нараева, P.P. Анализ погрешности результатов расчета параметров изоляции, в зависимости от выбранных схем замещения линии электропередачи

/ Р.Р. Нараева, Ш.Н. Хусаинов // Наука и технологии: сб. науч. тр. - М: РАН,

2007.-С. 364-374.

5. Нараева, P.P. Определение величины проводимости изоляции в линии с отпайкой и метод их диагностики / Р.Р. Нараева, Ш.Н. Хусаинов // Наука и технологии: тезисы докладов XXVIII Российской школы. - Миасс: МСНТ,

2008.- С. 107.

6. Нараева, P.P. Исследование величины проводимости изоляции в месте повреждения // Наука ЮУрГУ: материалы 60-й юбилейной научной конференции. Секция «Технические науки». - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ. -Т.1.-2008.-С. 178-181.

7. Хусаинов, Ш.Н. Определение места повреждения участка линии с отпайкой и величины проводимости изоляции в месте повреждения по результатам измерения режимных параметров / Ш.Н. Хусаинов, P.P. Нараева // Электротехнические системы и комплексы: межвузовский сборник научных трудов. - Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 2008. Вып. 15. - С. 215-222.

Специальность 05.26.01- «Охрана труда (электроэнергетика)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Издательство Южно-Уральского государственного университета

Подписано в печать 16.02.2009. Формат 60x84 1/16. Печать трафаретная. _Усл. печ. л. 1,16. Уч.-изд. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ 41/53._

Нараева Рузалия Раисовна

Отпечатано в типографии Издательства ЮУрГУ. 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Нараева, Рузалия Раисовна

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Состояние изоляции как фактор надежности системы электроснабжения.

1.2 Методы определения параметров изоляции в распределительных электрических сетях.

1.2.1 Методы определения параметров изоляции, требующие полного отключения электроустановки.

1.2.2 Методы определения параметров изоляции, использующие напряжение постороннего источника питания.

1.2.3 Методы определения параметров изоляции, использующие подключение дополнительных элементов к электроустановке.

1.2.4 Методы определения параметров изоляции, не оказывающие влияния на режим работы электроустановки.

1.3 Задачи исследования.

2. ВЛИЯНИЕ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ ЛИНИИ С ОТПАЙКОЙ НА

ПОГРЕШНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОВОДИМОСТИ ИЗОЛЯЦИИ ОТНОСИТЕЛЬНО ЗЕМЛИ В

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6.35 кВ.

2.1 Определение проводимости изоляции при использовании П-образной и Т-образной схем замещения.

2.1.1 Разработка цифровых моделей участка сети с П-образной и Т-образной схемами замещения.

2.1.2 Определение проводимости изоляции по методу узловых потенциалов и методу контурных токов для участка сети с П-образной схемой замещения.

2.1.3 Определение проводимости изоляции по методу узловых потенциалов и методу контурных токов для участка сети с Т -образной схемой замещения.

2.2 Анализ погрешностей определения проводимости изоляции при использовании П-образной и Т-образной схем замещения.

2.3 Выводы.

3. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ЗАВИСИМОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПРОВОДИМОСТИ ИЗОЛЯЦИИ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6.35 кВ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗМЕРЕНИЯ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЛИНИИ С ОТПАЙКОЙ.

3.1 Определение проводимости изоляции по методу узловых потенциалов при использовании П-образной схемы замещения линии с отпайкой в случае ухудшения изоляции сети.

3.1.1 Перерасчет коэффициента распределения проводимости изоляции по предполагаемым гипотезам повреждения участков сети.

3.1.2 Формулы для расчета проводимости изоляции по методу узловых потенциалов (вариант 1).

3.1.3 Формулы для расчета проводимости изоляции по методу узловых потенциалов с дополнительными уравнениями для токов (вариант 2).

3.1.4 Формулы для расчета проводимости изоляции по методу узловых потенциалов с дополнительными уравнениями для напряжений (вариант 3).

3.2 Анализ величин проводимостей изоляции и погрешностей их определения при использовании П-образной схемы замещения, рассчитанной по методу узловых потенциалов.

3.3 Определение проводимости изоляции по методу контурных токов при использовании П-образной схемы замещения линии с отпайкой в случае ухудшения изоляции сети.

3.3.1 Формулы для расчета проводимости изоляции по методу контурных токов (вариант 1).

3.3.2 Формулы для расчета проводимости изоляции по методу контурных токов с дополнительными уравнениями для токов (вариант 2).

3.3.3 Формулы для расчета проводимости изоляции по методу контурных токов с дополнительными уравнениями для напряжений (вариант 3).

3.4 Анализ величин проводимостей изоляции и погрешностей их определения при использовании П-образной схемы замещения, рассчитанной по методу контурных токов.

3.5 Сопоставление результатов исследований, полученных по методу узловых потенциалов и методу контурных токов.

3.6 Выводы.

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ПРОВОДИМОСТИ

ИЗОЛЯЦИИ В МЕСТЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ И КЛАССА

ТОЧНОСТИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ НА

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ.

4.1 Погрешности определения проводимости изоляции сети в зависимости от степени ее ухудшения в месте повреждения.

4.2 Сопоставление результатов исследования для различных степеней ухудшения изоляции в месте повреждения.

4.3 Погрешности определения проводимости изоляции сети в зависимости от класса точности измерительных приборов.

4.4 Выводы.

5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕАЛИЗАЦИИ НЕПРЕРЫВНОГО

КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ НА ОСНОВЕ ИЗМЕРЕНИЯ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ СЕТИ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА.

5.1 Диагностика параметров сети как вид контроля изоляции.

5.2 Практический эксперимент.

5.3 Выводы.

Введение 2009 год, диссертация по безопасности жизнедеятельности человека, Нараева, Рузалия Раисовна

Актуальность работы. Одним из основных факторов, определяющих безопасность распределительных электрических сетей 6.35 кВ, является состояние изоляции данных сетей.

Ухудшение состояния изоляции приводит к возрастанию токов утечки, в результате которых может возникнуть замыкание на землю через поврежденный изолятор, приводящее к электроопасной ситуации в распределительных сетях. Персонал, обслуживающий данные сети, в случае аварии может быть подвержен негативному влиянию токов утечки на землю. Поэтому необходим непрерывный контроль изоляции сети, позволяющий предотвращать электроопасные ситуации в случае ухудшения изоляции.

Цель работы - повышение безопасности распределительных сетей 6.35 кВ с изолированной нейтралью за счет дальнейшего развития и внедрения на практике методов определения проводимости изоляции и места ее повреждения по режимным параметрам сети.

Идея работы — разработка оптимальных методов определения параметров изоляции и места ее повреждения на основе измерения режимных параметров сети и исследование эффективности этих методов с использованием цифровой модели сети.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту.

4. Возможность непрерывного контроля изоляции на основе измерения режимных параметров сети.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается строгим соблюдением законов теоретических основ электротехники и сопоставлением результатов расчетов проводимости изоляции — с действительными значениями проводимости изоляции, заложенными в цифровой модели сети. Было также проведено сопоставление результатов определения реактивной проводимости изоляции реальной линии, полученной в эксперименте со справочными данными.

Значение работы. Научное значение работы состоит в том, что получены аналитические зависимости, которые позволяют определить проводимость изоляции фаз сети относительно земли линии с отпайкой по результатам измерения параметров режима в распределительных электрических сетях 6.35 кВ с изолированной нейтралью. На основе численных экспериментов, по полученным аналитическим зависимостям исследованы и проанализированы результаты расчетов предложенными методами по определению параметров изоляции относительно земли с минимальными погрешностями и доказана возможность определения участка с ухудшенной изоляцией в распределительной сети, имеющей отпайку.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Методика определения параметров изоляции относительно земли и участка ее повреждения на основе измерения режимных параметров сети внедрена Центральными электрическими сетями филиала ОАО «МРСК Урала»-«Челябэнерго».

Результаты аналитических зависимостей, научных выводов и рекомендаций по определению проводимости изоляции относительно земли и места снижения сопротивления изоляции линии с отпайкой в распределительных электрических сетях 6.35 кВ с изолированной нейтралью предложены для применения Южно-Уральскому государственному университету для рассмотрения в лекционном курсе «Электрические сети и системы» при обучении студентов специальности 140205 «Электроэнергетические системы и сети», а также бакалавров по направлению 14020062 «Электроэнергетика».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ. Из них 2 - в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, содержит 201 страницу машинописного текста, 18 рисунков, 37 таблиц, список литературы из 151 наименования и 4 приложения на 55 страницах.

Заключение диссертация на тему "Совершенствование методов определения параметров и мест повреждения изоляции в распределительных сетях 6...35 кВ"

5.3 Выводы

По результатам проведенного эксперимента можно сделать следующие выводы:

1. Результаты расчета параметров изоляции, полученные в практическом эксперименте при нормальном режиме работы распределительных сетей 35/10 кВ ПС Нязепетровск-Ункурда-Аптряково, позволяют применить на практике разработанную методику определения параметров изоляции фаз сети относительно земли в распределительных электрических сетях 6.35 кВ.

Реактивная проводимость, полученная расчетным путем, совпадает со справочными данными, активная проводимость воздушной сети на напряжение 35 кВ в электротехнических справочниках не приводится.

2. Разработанный метод определения параметров изоляции фаз сети относительно земли может быть использован в дальнейшем для реализации непрерывного контроля изоляции в виде ее диагностики на основе измерения режимных параметров сети.

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научно-технической задачи - определение параметров изоляции фаз сети относительно земли на основании измерения режимных параметров, позволяющее повысить надежность и безопасность в работе распределительных электрических сетей 6.35 кВ с изолированной нейтралью.

На основании исследований, проведенных в данной работе, получены следующие основные результаты и выводы:

4. Исследованы возможности полученных аналитических зависимостей путем анализа результатов расчета параметров изоляции и погрешностей их определения в зависимости от степени ухудшения изоляции в месте повреждения.

В результате чего установлено:

• критерий неправильной гипотезы — отрицательная величина проводимости изоляции.

• По суммарной проводимости сети — от 1% до 3%;

• По проводимости поврежденного участка - не более 10%.

• По суммарной проводимости сети - менее 1%,

• По проводимости поврежденного участка - в пределах 7%.

5. Исследовано влияние класса точности измерительных приборов на результаты расчетов.

В результате чего установлено:

3) Использование измерительных приборов класса точности 0,5 также как и 0,1 позволяет достаточно точно определить участок повреждения изоляции и величину его проводимости при расчете цепи, имеющей П-образную схему замещения, рассчитанную по МУП при ухудшении изоляции со 100-кратным ее увеличением на поврежденном участке.

6. Аналитические исследования, представленные в данной работе, по определению проводимости изоляции и погрешности их определения в распределительных электрических сетях 6. 35 кВ и проведенный практический эксперимент предполагают в дальнейшем реализацию системы непрерывного контроля изоляции в реальном времени в виде диагностики на основе измерения режимных параметров сети. Данная диагностика позволит на ранней стадии обнаружить ухудшение изоляции и определить ее участок в распределительной сети без отключения потребителей, то есть, не внося изменения в режим работы сети, и своевременно устранить дефекты изоляции, тем самым повысить безопасность работы распределительных электрических сетей.

7. Предложенный метод по определению проводимости изоляции фаз сети относительно земли и определению участка ухудшения изоляции в распределительных электрических сетях 6.35 кВ по результатам измерения режимных параметров сети внедрен Центральными электрическими сетями филиала ОАО «МРСК Урала»-«Челябэнерго», а также рекомендован для применения Южно-Уральскому государственному университету при подготовке специалистов электротехнических специальностей.

Библиография Нараева, Рузалия Раисовна, диссертация по теме Охрана труда (по отраслям)

1. Андреев, В.А. Контроль изоляции в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью без использования трансформаторов напряжения / ВА. Андреев, Е.В. Бондаренко, Л.С. Бондаренко // Изв. вузов: Энергетика. — 1985. - № 4. - С. 8 - 13.

2. Атамалян, Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин / Э.Г. Атамалян. М.: Высшая школа, 1982. — 224 с.

3. Базуткин, В.В. Техника высоких напряжений: Изоляция и перенапряжения в электрических системах. 3-е изд. переработ, и доп. / В.В. Базуткин, В.П. Ларионов, Ю.С. Пинталь и др. М.: Энергоатомиздат, 1986. -464 с.

4. Барг, И.Г. Воздушные линии электропередачи: Вопросы эксплуатации и надежности / И.Г. Барг, В.И. Эдельман.-М: Энергоатомиздат, 1985.-248 с.

5. Сидоров, А.И. Безопасность жизнедеятельности: конспект лекций / АИ. Сидоров, В.Ф. Бухтояров, ЛИ Леухинаи др. Челябинск: 41 ТУ, 1997. -Ч. VI. -239 с.

6. Бендяк, Н.А. Контроль изоляции на рабочем напряжении в электрических сетях б 35 кВ сельскохозяйственного назначения: Автореферат дис. . канд. техн. наук / Н.А. Бендяк. — Челябинск. - 1990. - 18 с.

7. Бендяк, Н.А. Контроль изоляции в электрических сетях 6.35 кВ сельскохозяйственного назначения: Дис. .канд. техн. наук / Н.А. Бендяк. -Челябинск, 1990. 151 с.

8. Бендяк, Н.А. Анализ повреждений изоляции в распределительных электрических сетях / Н.А. Бендяк, Е.Б Петрашева, М.Н. Хомутова, К.В. Лапченков // Безопасность жизнедеятельности: Сб. научн. трудов. — Челябинск: ЧГТУ, 1996. С. 10 - 16.

9. Бендяк, Н.А. Принципы управления состоянием изоляции в электротехнических комплексах / Н.А. Бендяк, А.И. Сидоров, К.В. Лапченков // Безопасность жизнедеятельности: Сб. научн. трудов. -Челябинск: ЧГТУ, 1996. С. 7- 10.

10. Бендяк, Н.А. Определение параметров изоляции в сетях с изолированной нейтралью / Н.А. Бендяк, А.И. Сидоров, А.И. Свигарис // Проблемы электробезопасности в народном хозяйстве: тезисы докл. Всесоюзн. научно-практической конф. Челябинск. - 1991. - С. 18.

11. Бородин, Н.И. Особенности измерения сопротивления изоляции подземных электрических сетей напряжением 6 кВ / Н.И. Бородин, И.Е. Васильев, Н.Я. Гущин, Е.А. Востров // Труды СКГМИ. 1972. - Вып. XXX.-С. 129-138.

12. Будзко, И.А. Электроснабжение сельского хозяйства / И.А. Будзко, В.Ю. Гессен-М.: Колос, 1973.-499 с.

13. Будзко, И.А. Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов. 2-е изд. переработ, и доп. / И.А. Будзко, М.С. Левин. -М.: Агропромиздат, 1985.-320 с.

14. Бухтояров, В.Ф. Защита от замыканий на землю в электроустановках 6-35 Кв / В.Ф. Бухтояров, В .И. Щуцкий. Екатеринбург: УрГАПС, 1999.-430 с.

15. Вольдек, А.И. Электрические машины / А.И. Вольдек. Л.: Энергия, 1974.-840 с.

16. Вы готовы к рынку? Тогда мы идем к вам. АСКУЭ НКаЗ// Измерение.ги. - 2003. - № 8. - С. 25-29.

17. Гладилин, Л.В. Основы электроснабжения горных предприятий / Л.В. Гладилин М.: Недра, 1980. - 327 с.

18. Гладилин, Л.В. Измерение сопротивления изоляции карьерных электрических сетей и установок напряжением 6 35 кВ / Л.В. Гладилин, В.И. Карелин // Изв. вузов: Горный журнал. - 1974.-№ 10. - С. 156 - 162.

19. Гладилин, Л.В. Измерение сопротивления относительно земли электроустановок с изолированной нейтралью напряжением выше 1000 В

20. JI.В. Гладилин, В.И. Щуцкий, Н.Я. Гущин // Безопасность труда в промышленности. — 1974. — № 10. — С. 51 — 53.

21. Горбачев, Г.Ф. Определение параметров изоляции электрических сетей с изолированной нейтралью / Г.Ф. Горбачев, А.И. Федоров А.И, В.И. Щуцкий // Охрана труда в цветной металлургии: тезисы докл. научно-практической конф. Челябинск. - 1990. - С. 19 - 20.

22. ГСИ. Измерения косвенные. Определение результатов измерений и оценивание погрешностей. МИ2083-90.-М.: Изд-во стандартов, 1991.-9с.

23. Дзюбан, B.C. Аппараты защиты от токов утечки в шахтных электрических сетях / B.C. Дзюбан. М.: Недра, 1982. - 152 с.

24. Ермилов, А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. 3-е изд. переработ, и доп. / А.А. Ермилов. М.: Энергия, 1976. - 368 с.

25. Ермилов, А.А. Электроснабжение промышленных предприятий. 4-е изд. переработ, и доп. / АА. Ермилов, БА Соколов. -М.: Энершатомиздат, 1986. -144 с.

26. Железко, Ю.С. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии / Ю.С. Железко. М: Энергоатомиздат, 1985.-224с.

27. Караев, Р.И. Электрические сети и системы. 2-е изд. переработ, и доп. / Р.И. Караев, С.Д. Волобринский. — М.: Транспорт, 1978. -312 с.

28. Карпов, Ф.Ф. Компенсация реактивной мощности в распределительных сетях / Ф.Ф. Карпов. М.: Энергия, 1975. - 184 с.

29. Козлов, В.А. Городские распределительные электрические сети. 2-е изд. переработ, и доп. / В.А. Козлов. JL: Энергоатомиздат, 1982. — 224 с.

30. Козлов, В А. Электроснабжение городов/В. А. Козлов.-Л.: Энергия, 1977.-280 с.

31. Колосюк, В.П. Защитное отключение рудничных электроустановок / В.П. Колосюк. М.: Недра, 1980. - 334 с.

32. Колосюк, В.П. Безопасная эксплуатация шахтных электроустановок / В.П. Колосюк, Э.С. Шурин, А.Н. Чупика. Киев: Техника, 1980. - 143 с.

33. Контроль изоляции в распределительных сетях: Тез. Докл. Научно-практич. Конференции. — Челябинск: ЧГТУ, 1992. — 34 с.

34. Косарев, Н.Д. Разработка и исследование новых методов и средств контроля параметров изоляции карьерных электроустановок. Дис. . канд. техн. наук / Н.Д. Косарев. - М., МГИ. - 1975.

35. Косоротова, Ю.В. Методика выбора уставок для систем контроля изоляции в электрических сетях 6-35 кВ / Ю.В. Косоротова // Электробезопасность. 2004. - № 1-2. - С. 14-21.

36. Косоротова Ю.В. Характеристики параметров изоляции в городских распределительных электрических сетях / Ю.В. Косоротова // Электробезопасность. 2003. - № 1. - С. 40^45.

37. Косоротова, Ю.В. Параметры изоляции относительно земли в распределительных электрических сетях 6, 10 кВ и организация их контроля: Дисканд.техн. наук/Ю.В. Косоротова.-Челябинск,2005.-172с.

38. Кудрявцев, А.С. Эксплуатация устройства непрерывного контроля сопротивления изоляции в сетях 6 кВ / А.С. Кудрявцев // Безопасность труда в промышленности: Сб. науч. трудов. 1985. - № 7. - С. 43 - 44.

39. Кутин, В. М. Непрерывный контроль изоляции в распределительных сетях 6-10кВ/В. М. Кутин, А.Е. Рубаненко // Электробезопасность и надежность эксплуатации электрооборудования: Тезисы докл. Всесоюз. семинара. — Калининград-Светлогорск. 1991. - С. 15-16.

40. Лапченков, К.В. Анализ способов определения параметров изоляции в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью / К.В. Лапченков //Безопасность жизнедеятельности: Сб. научн. трудов. -Челябинск: ЧГТУ, 1996. С. 16 - 20.

41. Лапченков, К.В. Управление состоянием изоляции в распределительных электрических сетях. Дис. .канд. техн. наук/КВ. Лапченков. — Челябинск. — 1998.-120 с.

42. Лапченков, К.В. Определение параметров изоляции относительно земли сети с изолированной нейтралью / К.В. Лапченков, Н.А. Бендяк, А.И. Сидоров // Электробезопасность. 1996. - № 1. - С. 38 - 43.

43. Лапченков, К.В. Анализ погрешностей дискретного способа контроля параметров изоляции/КВ. Лапченков, АН. Сидоров//Электробезопасность. 1997.-№ 2.-С. 5- 13.

44. Лапченков, К.В. Мониторинг состояния изоляции в распределительных электрических сетях с изолированной нейтралью напряжением 6.35 кВ / К.В. Лапченков, АЛ Сидоров, Б.А. Григорашвили // Электробезопасность. -1997.-№3-4.-С. 5- 11.

45. Лапченков, К.В. Система контроля изоляции сетей с изолированной нейтралью / КВ. Лапченков, АЛ Сидоров, АЛ Новиков //VIII Бенардосовские чтения: Тезисы докл. международной научно-технической конференции. -Иваново, 1997.-С. 296.

46. Лейбов, P.M. Электрификация подземных горных работ / P.M. Лейбов, МЛ Озерной. М.: Недра, 1972.

47. Лифанов, Е.И. Принципы построения современных систем АСКУЭ / Е.И. Лифанов // Измерение.ги. 2003. - № 8. - С. 16-19.

48. Маврицын, A.M. Электроснабжение угольных разрезов / A.M. Маврицын, О.А. Петров. -М.: Недра, 1977. 184 с.

49. Макаров, Е.Г. Инженерные расчеты в Mathcad. Учебный курс / Е.Г. Макаров. СПб.: Питер, 2005. - 448 с.

50. Малый, А.С. Определение мест повреждений линии электропередачи по параметрам аварийного режима / А.С. Малый, Г.М. Шалыт, А.И. Айзенфельд. -М.: Энергия. 1972. - 215 с.

51. Машкин, А.Г. Активные параметры электрической изоляции сетей и электроустановок / А.Г. Машкин, И.Ф. Суворов // Электробезопасность. 1996.-№ 1.-С. 12-22.

52. Мельников, П.В. Новые тарифы для МТС/ПВ.Мельников//Измерение.ги. -2003.-№8.-С. 30-32.

53. Меньшов, Б.Г. Определение комплексной проводимости на землю электрических сетей с изолированной нейтралью / Б.Г. Меньшов, В.И. Ейвин, Е.С. Мироненко // Труды МИРЭА. 1971. - вып. 50. - С. 12 - 20.

54. Молоканов, М.В. Измеритель расстояния Щ4120 до места повреждения кабеля / М.В. Молоканов, В.И. Спиридонов // Сб. Определение мест повреждений линий электропередачи: труды ВНИИЭ. Вып. 52. - М.: Энергия, 1977.-С. 40-51.

55. Монаков, В.К. Исследование и разработка устройств контроля и обнаружения повреждений изоляции для сетей с изолированной нейтралью до 1000 В: Автореферат дис. .канд. техн. наук / М.В. Молоканов. М. - 1976. - 20 с.

56. Морозов, И.А. Энергия Альфа — АСКУЭ для ОАО «Российские железные дороги» / И.А. Морозов // Измерение.ги. 2003. - № 8. - С. 20-22.

57. Мукосеев, Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий / Ю.Л. Мукосеев. Энергия. - М. - 1973. - 584 с.

58. Мусс, К.Б. Устройство профилактического направленного контроля за изоляцией в распределительных сетях 6 кВ с изолированной нейтралью / КБ.Мусс,СП. Шулецкая //Промышленная энергетика. -1982.-№ 1.-С.35-38.

59. Назаров, В.В. Эксплуатационный контроль изоляции сетей напряжением 3 10 кВ / ВВ. Назаров // Электробезопасность на открытых и подземных горных работах: тезисы докл. и сообщ. Всесоюзн. научно-техн. конф.

60. Электробезопасность на горнорудных предприятиях черной металлургии СССР". Днепропетровск. - 1982. - С. 80 - 81.

61. Нараева, P.P. Анализ погрешности результатов расчета параметров изоляции в зависимости от выбранных схем замещения линии электропередачи /P.P. Нараева, Ш.Н. Хусаинов // Наука и технологии: сб. науч. тр. Москва: РАН, 2007. - С. 364-374.

62. Нараева, P.P. Определение величины проводимости изоляции в линии с отпайкой и метод их диагностики / P.P. Нараева, Ш.Н. Хусаинов // Наука и технологии: тезисы докладов XXVIII Российской школы. Миасс: МСНТ, 2008. - С. 107.

63. Определение мест повреждений в воздушных и кабельных линиях: Переводы статей. -М., JL: Госэнергоиздат, 1959. 63 с.

64. Орловский, И.А. Разработка устройств непрерывного контроля изоляции распределительных сетей 6 — 10 кВ карьеров: Автореферат дис. .канд. техн. наук / И.А. Орловский. М. - 1988. - 18 с.

65. Петров, О.А. Режимы нейтрали электрических сетей систем электроснабжения промышленных предприятий / О.А. Петров, A.M. Ершов Челябинск: ЧПИ, 1990. - 67 с.

66. Петров, О.А. Устройство измерения параметров изоляции электрической сети / OA. Петров, Г.С. Валеев // Контроль изоляции в распределительных сетях: тезисы докл. научно-практической конф.-Челябинск.-1992.-С. 16-17.

67. Петров, О.А. Об измерении емкостного тока в электрических сетях напряжением выше 1000 В горнодобывающих предприятий / OA Петров, AJVL Маврицып, В.И. Щуцкий//Изв. вузов: Горный журнал. — 1975. № 1.-С. 139-143.

68. Петров, О.А. Методика измерения емкостных токов однофазного замыкания на землю в электрических сетях напряжением 6. 10 кВ / OA Петров, А.И. Сидоров, А.А. Сельницин Челябинск, 1990. - 24 с.

69. Петров, Г.М. Контроль параметров изоляции электрических сетей напряжением до 1200 В на переменном измерительном токе / Г.М. Петров, В.И. Щуцкий, АА Смирнов// Электробезопасность. -1998.-№ 1.-С.23 -28.

70. Петуров, В.И. Способ измерения параметров изоляции фаз в сетях с изолированной нейтралью / В.И. Петуров // Электробезопасность. 1998. -№ 1.-С. 9-12.

71. Правила изготовления взрывозащищенного и рудничного электрооборудования. -М.: Энергия, 1969.

72. Правила охраны электрических сетей напряжением выше 1000 В. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 14 с.

73. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации /Министерство топлива и энергетики РФ, РАО "ЕЭС Россини": РД 34.20.50/- 59. 15-е изд., перераб. и доп. М.: СПО ОРГРЭС, 1996.-287 с.

74. Правила устройства электроустановок / Главгосэнергонадзор России.-7-е изд. перераб. и доп. -М.: ЗАО "Энергосервис", 2003.

75. Правила эксплуатации электроустановок потребителей / Госэнергонадзор Минтопэнерго РФ. 5-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1992.-288 с.

76. Пулькин, С.П. Вычислительная математика /С.П. Пулькин, JT.H Никольская, А.С. Дьячков-М.: Изд-во Просвещение. 1980. - 176 с.

77. Рабинович, СГ. Погрешности измерений/СР. Рабинович.—Я: Энергия, 1978.-262 с.

78. Ревякин, А.И. Электробезопасность и противопожарная защита в электроустановках / А.И. Ревякин, Б.И. Кашолкин -М.: Энергия, 1980.-160 с.

79. Сельницин, А.А. Классификация способов непрерывного контроля сопротивления изоляции в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью / АА Сельницин // Безопасность жизнедеятельности: Сб. научн. трудов. Челябинск: ЧГТУ, 1992. - С. 12 - 24.

80. Сидоров, А.И. Основы электробезопасности: Учебное пособие / А.И. Сидоров. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2001. - 344 с.

81. Сидоров, А.И. Повышение надежности сельских электрических сетей с помощью устройства компенсации токов однофазного замыкания на землю: Дис. .канд. техн. наук/А.И. Сидоров. Челябинск, 1984. - 148с.

82. Сидоров, А.И. Теория и практика системного подхода к обеспечению электробезопасности на открытых горных работах: Дис. .докт. техн. наук / А.И. Сидоров. Челябинск, 1993. - 444 с.

83. Сидоров, А.И. Теория и практика системного подхода к обеспечению электробезопасности на открытых горных работах: Автореф. дис. . .докт. техн. наук / А.И. Сидоров. Кемерово, 1994. - 38 с.

84. Сидоров, А.И. Определение параметров сетей с изолированной нейтралью отноистельно земли / А.И. Сидоров, Н.А Бендяк, С.Н.

85. Степанов // Контроль изоляции в распределительных сетях: тезисы докл. научно-практической конф. Челябинск. - 1992. — С. 12.

86. Сидоров, А.И. Погрешность косвенного способа измерения емкостных проводимостей относительно земли в электрических сетях напряжением 6. 10 кВ / А.И. Сидоров, О А. Петров, И.М. Ушаков // Электричество. -1990.-№ 10.-С. 33-36.

87. Сидоров, А.И. Определение проводимости изоляции по отношению к земле для сетей напряжением 6-35 кВ с изолированной нейтралью / А.И. Сидоров, Н.А Хусаинова // Электричество. 2001. - № 5.

88. Сирота, И.М. Защита от замыканий на землю в электрических системах / И.М. Сирота. Киев.: АН УССР. - 1955. - 208 с.

89. Сиротинский, Л.И. Техника высоких напряжений. Волновые процессы и внутренние перенапряжения в электрических системах / Л.И. Сиротинский. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1959. - Ч.З. - Вып. 1. - 368 с.

90. Соколова, В.Н. Анализ существующих способов и средств определения мест повреждения в сельских распределительных сетях напряжением 6.10 кВ / В.Н. Соколова // Тр. ЧИМЭСХ. 1981. - Вып. 169. -Челябинск. - С. 80 - 82.

91. Сумин, И.Ф. Измерение сопротивления изоляции рудничных высоковольтных сетей / И.Ф. Сумин, В.Н. Прокопченко // В кн. Безопасная эксплуатация электрооборудования в шахтах.-1966.—С.52-58.

92. Федоров, А.А. Электроснабжение промышленных предприятий / А.А. Федоров. М.: Энергия, 1979. - 408 с.

93. Хусаинова, Н.А. Исследование возможностей формул определения сопротивления изоляции относительно земли сетей 6. 10 кВ по параметрам режима с помощью численных экспериментов / Н.А. Хусаинова//Электробезопасность.- 1999. — № 1.-С. 7-13.

94. Хусаинова, Н.А. Определение параметров изоляции линии электропередачи с отпайкой в распределительных сетях по режимным параметрам / Н.А. Хусаинова, Ю.В. Косоротова, А.И. Сидоров // Электробезопасность. 2001. - № 2-3. - С. 9 - 13.

95. Хусаинова, Н.А. Контроль изоляции в сетях 6. 10 кВ при наличии в сети статических устройств компенсации реактивной мощности / Н.А. Хусаинова, К.В. Лапченков, А.И. Сидоров // Электробезопасность. 1998. -№ 2. - С. 17-21.

96. Хусаинова, Н.А. Определение локального места повреждения изоляции линии электропередачи 6-10 кВ по результатам измерения параметров режима / Н.А. Хусаинова, А.И. Сидоров, A.JI. Шестаков // Электробезопасность. 1998. - № 3 - 4. - С. 18 - 24.

97. Хусаинов, Ш.Н. Определение параметров изоляции для линии с отпайкой по результатам измерения режимных параметров / Ш.Н. Хусаинов, А.И. Сидоров, Н.А. Хусаинова // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2001. - Вып. 1. - № 4(04). - С. 55-59.

98. Хусаинов, Ш.Н. Определение поврежденного участка сети, содержащего основную и отпаечную линию, по результатам измерения режимных параметров методом небалансов / Ш.Н. Хусаинов // Вестник ЮурГУ. Серия «Энергетика». 2004. - Вып. 4. -№ 1(30). - С. 58-63.

99. Хусаинов, Ш.Н. Определение поврежденного участка сети, содержащей основную и несколько отпаечных линий, по результатам измерениярежимных параметров / Ш.Н. Хусаинов, А.И. Сидоров // Электробезопасность. 2005. - № 1. - С. 36 - 48.

100. Хусаинов, Ш.Н. Анализ методов определения проводимости изоляции для линии с отпайкой / Ш.Н. Хусаинов, P.P. Нараева // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2007. - Вып.8. - № 20(92). - С.32-37.

101. Хусаинов, Ш.Н. Исследование влияния величины проводимости изоляции в месте повреждения на точность ее определения косвенным методом / Ш.Н. Хусаинов, P.P. Нараева // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2008. - Вып.9. - № 11(111). - С.9-15.

102. Цапенко, Е.Ф. Вентильная схема контроля сопротивления изоляции в сетях 6. 10 кВ с изолированной нейтралью / Е.Ф. Цапенко, А.С. Кудрявцев // Промышленная энергетика. 1984. - № 8. - С. 46 - 48.

103. Цапенко, Е.Ф. Устройство непрерывного измерения сопротивления изоляции в сетях 6. 10 кВ с изолированной нейтралью / Е.Ф. Цапенко, И.А Орловский, И.Ф. Горячев // Промышленная энергетика. 1988. - № 10.-С. 27-29.

104. Цапенко, Е.Ф. Расчет сопротивлений фаз относительно земли, обусловленных наличием пятистержневых трансформаторов контроля изоляции / Е.Ф. Цапенко, Чан Ань Кйет // Промышленная энергетика. -1985.-№ 8.-С. 46-47.

105. Цепелев, В.В. Исследование параметров изоляции электрических сетей напряжением 6 кВ калийных рудников /В.В. Цепелев, М.А. Сапунков // Контроль изоляции в распределительных сетях: тезисы докл. научно-практической конф. Челябинск. - 1992. - С. 7 - 8.

106. Черников, А.А. Компенсация емкостных токов в сетях с незаземленной нейтралью / А.А. Черников. М.: Энергия. - 1974. - 97 с.

107. Шаткин, А.Н. Контроль сопротивления изоляции в сетях 6 10 кВ с использованием пятистержневого трансформатора типа НТМИ / А.Н. Шаткин // Промышленная энергетика. - 1986. - № 8. - С. 49 - 50.

108. Шаткин, А.Н. Измерение емкости в электроустановках 6 10 кВ с использованием заземленной нулевой точки разделительного трансформатора / АН Шаткин //Промышленная энергетика.-1984. - № 12. - С. 24 - 26.

109. Шаткин, А.Н. Непрерывный контроль сопротивления изоляции гибкого кабеля 6 кВ и оборудования экскаватора / А.Н. Шаткин // Промышленная энергетика. 1985. -№> 8 . - С. 48 - 50.

110. Шаткин, А.Н. Устройство непрерывного контроля за состоянием изоляции в заводских установках 6 кВ / А.Н. Шаткин // Промышленная энергетика. 1981. - № 2. - С. 18 - 20.

111. Шингаров, В.П. Измерение параметров изоляции в городских электрических сетях 6; 10 кВ / В.П. Шингаров // Контроль изоляции в распределительных сетях: тезисы докл. научно-практической конф. -Челябинск.-1992.-С. 6.

112. Щадинский, В.К. Устройство для длительной регистрации сопротивления изоляции карьерных электрических сетей напряжением 3 10 кВ относительно земли / В.К. Щадинский, Б.Г. Меньшов // Горные машины и автоматика. - 1969. - № 5 (110). - С. 95 - 96.

113. Щуцкий, В.И. Методика исследования состояния изоляции сетей 6 кВ / В.И. Щуцкий, Н.Я. Гущин // Сб.: Безопасность труда в промышленности.- 1973.-№ 10.-С. 47-49.

114. Щуцкий, В.И. Электробезопасность на открытых горных работах / В.И. Щуцкий, А.И. Сидоров, Ю.В. Ситчихин и др.-М:Недра, 1996.-267с.

115. Щуцкий, В.И. Обобщение опыта эксплуатации защит от однофазных замыканий на землю в электроустановках напряжением выше 1000 В; Экспресс-информ / В.И. Щуцкий, Ю.В. Ситчихин, А.И. Сидоров. М.: ЦНИЭИуголь, 1980. - 29 с.

116. Щуцкий, В.И. Исследование состояния изоляции электрических сетей напряжением выше 1 кВ горнодобывающих предприятий / В.И. Щуцкий, Х.М. Усманов // Изв. АН Таджикской ССР, Отд. физ.-мат. и геолого-хим. наук. 1967. - № 2 (24). - С. 38 - 48.

117. Гладилин, Н.В. Электробезопасность в горнодобывающей промышленности / Н.В. Гладилин, В.И. Щуцкий, Ю.Г. Бацежев и др. -М.: Недра, 1977.-327 с.

118. Aucoin, B.M. "High Impedance Fault Implementation Issues" / B.M.Aucoin, R.H Jones // IEEE Transactions on Power Delivery, January 1996, Volume 11, Number 1, pp 139-148.

119. ЦИФРОВАЯ МОДЕЛЬ УЧАСТКА СЕТИ С П-ОБРАЗНОЙ СХЕМОЙ1. ЗАМЕЩЕНИЯ (MathCad)

120. Трехфазная цифровая модель участка сети с П-образной схемой замещения, содержащей линию с отпайкойдля случая без ухудшения изоляциий) Заданные величины:

121. Напряжение в месте присоединения отпайки, кВ:1. Линейное Uabo := 1010 Фазное Uao := —1. V3180р :=к

122. Начальная фаза, рад: у := —Р

123. Нагрузка в конце главной и отпаечной линий, Ом:

124. Za2 := ——— Za3 := ——— 0.04 ф 0.04

125. Ток в конце главной и отпаечной линий, кА: 1а2 := 0.04 1аЗ := 0.04

126. Угол сдвига фаз между напряжением и током в конце главной и отпаечной линий, рад:2 := acos(0.9) ф2 = 0.45102681 фЗ := acos(0.9) фЗ = 0.45102681

127. Длина главной и отпаечной линий, км: 1 := 24 13 := 12

128. Коэффициент распределения сопротивления: к := 0.6

129. Сопротивление главной линии, Ом: Z := (0.306 + 0.421Г)-1 Z= 7.344+ 10.104i

130. Сопротивление отпаечной линии, Ом: Z3 := (0.603 + 0.5i>13 Z3 = 7.236 + 6i

131. Сопротивление первого участка главной линии, Ом: Zl := k-Z1. Z1 = 4.4064 + 6.0624i

132. Сопротивление второго участка главной линии, Ом:1. Z2 := (1 k)-Z1. Z2 = 2.9376 + 4.0416i

133. Напряжения: Uao := Uao-eI'r Uao = 5 2.88675135i

134. Определение напряжения и тока в конце основной линии: Za2 := Za2-e'Za2 = 129.90381057 + 62.91528696iz := —— z = 130.82125834 + 60.87687178i1. Za2-Y2 + 2

135. Zao2:=Z2+Zi2 Zao2 = 133.75885834 + 64.918471781112 := I12 = 0.02177663 0.03215082i1. Zao2

136. U2 := I12-Zi2 U2 = 4.8060882 2.88031754i12 := — 12 = 0.02126943 0.03247395i1. Za2

137. Определение напряжения и тока в конце отпаечной линии:

138. Za3 := гаЗ-еЬф3 Za3 = 129.90381057 + 62.91528696i 7аЗ-2

139. Z13 :=--Zi3 = 131.0406192 + 60.36314598i1. Za3-Y3 + 2

140. Zao3 := Z3 + Z13 Zao3 = 138.2766192 + 66.36314598i113 :== -b^- I13 = 0.02124633 0.0310734i1. Zao3

141. U3 := Ii3-Zi3 U3 = 4.65982111 2.78938222113 := — 13 = 0.02063202 0.03146522i1. Za3

142. Ток через проводимость Y0 в месте присоединения отпайки:

143. Yl + Y2 + Y3 Y0 := LLL±fL:--y0 = 0.00018 + 0.00036i21. := Uao-Yo Io = 0.00193923 + 0.00128038i

144. Определение напряжения и тока в начале основной линии: 111 := hl+ I13 + Io 111 = 0.0449622 0.06194384i

145. U1 := In-Zl + Uao II 1ц + Ul —

146. U1 = 5.57364976-2.88712184i II = 0.04577925-0.0613491 li

147. Определение токов в месте присоединения отпайки по участкам цепи:1ю := 1ц Uao-— 1ю = 0.04418651 - 0.06245599i21оз := Ii3 + Uao1. Y3102 = 0.02229376 0.03180939i103 = 0.02189274 0.0306466li

148. Для цифрового моделирования:ll| = 0.076547061.| = 0.038819411131 = 0.03762632l0| = 0.00232379

149. Ul| = 6.27702511 |U2| = 5.60309851 |U3| = 5.43089182 |Uao| = 5.77350269ф1 := arg(Ul) arg(Il) ф1 = 0.45178632 ф2 := arg(U2) - arg(I2) ф2 = 0.45102681 фЗ := arg(U3) - arg(I3) фЗ = 0.45102681

150. ЦИФРОВАЯ МОДЕЛЬ УЧАСТКА СЕТИ С Т-ОБРАЗНОЙ СХЕМОЙ1. ЗАМЕЩЕНИЯ (MathCad)

151. Трехфазная цифровая модель участка сети с Т-образной схемой замещения, содержащей линию с отпайкойдля случая без ухудшения изоляциий)1. Заданные величины:

152. Напряжение в месте присоединения отпайки, кВ:1. Линейное Uabo := 1010 Фазное Uao := —Ф1801. Р :=71

153. Начальная фаза, рад: у := —Р

154. Нагрузка в конце главной и отпаечной линий, Ом:004 ф ' 0.04-^/З

155. Ток в конце главной и отпаечной линий, кА: 1а2 := 0.04 1аЗ := 0.04

156. Угол сдвига фаз между напряжением и током в конце главной и отпаечной линий, рад:ф2 := acos(0.9) ф2 = 0.45102681 фЗ := acos(0.9) фЗ = 0.45102681

157. Длина главной и отпаечной линий, км: 1 := 24 13 := 12

158. Коэффициент распределения сопротивления: к := 0.6

159. Сопротивление главной линии, Ом: Z := (0.306 + 0.421Г)-1 Z= 7.344+ 10.104i

160. Сопротивление отпаечной линии, Ом: Z3:= (0.603 + 0.50-13 Z3 = 7.236 + 6i

161. Сопротивление первого участка главной линии, Ом: Zl := k-Z1. Z1 = 4.4064 + 6.0624i

162. Сопротивление второго участка главной линии, Ом: Z2 := (1 -k)-Z Z2 = 2.9376 + 4.0416i

163. Напряжения: Uao := Uao-e"1'7 Uao = 5 2.88675135i Определение напряжения и тока в конце основной линии:

164. Za2 := Za2-e1<|2 Za2 = 129.90381057 + 62.91528696i1. Z2

165. Z12 := Za2+y Z12 = 131.37261057 + 64.93608696i1. Zl2z22 :=----Z22 = 133.26398676 + 60.73519927i1. Zi2-Y2+ 1 Z2 21. Z2

166. Zao2 := Z22+ — Zao2 = 134.73278676 + 62.75599927i10 := i2Q = 0.02229404 0.0318099i Zao2у12 := I20— 12 = 0.02126942 0.0324743i Z12

167. U2 := I2-Za2 U2 = 4.80610849 2.88036375i

168. U20 := I20-Z22 U20 = 4.90297307 2.88508076i

169. Определение напряжения и тока в конце отпаечной линии:

170. Za3 := Za3-e' ^ Za3 = 129.90381057 + 62.91528696i 73

171. Z13 := Za3 + — Z13 = 133.52181057 + 65.91528696i1. Zj3

172. Z33 :=---Z33 = 135.91041882 + 60.47270396i1. Zi3-Y3 + 173

173. Zao3 := Z33+ — Zao3 = 139.52841882 + 63.47270396i 210 := I30 = 0.02189271 0.03064853i1. Z3313 1зо-— из := 13 -Za3

174. U3 = 4.65980324 2.78959125i

175. U30 I3o-Z33 U30 = 4.82884659 2.84l54309i

176. Определение напряжения и тока в начале основной линии:1.o := I20+ I30

177. O = 0.04418675 0.06245843i1. Z11. := Iio + Iio-Yl + Uao-Yl И = 0.04578047 0.06135208i

178. U1 := I1-—+ Iio-—+ Uao 2 21. U10 := Uao+ I10-— 2

179. U1 = 5.57351019 -2.88682203i U10 = 5.28667622 2.89042088i

180. Для цифрового моделирования:

181. Ul| = 6.27676328 |U2| = 5.60313967 |U3| = 5.43098384 |Uao| = 5.77350269 |U10| = 6.02523679 |U20| = 5.68883433 |U30| = 5.602867711IXI = 0.07655018 |I2| = 0.03881969 J13 . = 0.03762696l,o| = 0.07650832 |l2oj = 0.03884448 |l3oj = 0.03766461ф1

Похожие работы

Безопасность жизнедеятельности человека
05.26.00