автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Устройство защиты кабельных линий постоянного тока от замыканий на землю

Введение.

Глава 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ УСТРОЙСТВ

ЗАЩИТЫ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ПОСТОЯННОГО

ТОКА.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО ПРИНЦИПА ЗАЩИТЫ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

ПОСТОЯННОГО ТОКА.

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАЩИТНОГО УСТРОЙСТВА.

3.1 Разработка принципиальных схем макетных устройств защиты кабельных линий. ^

3.2 Расчет параметров макетной установки.

3.3 Электрические схемы защитного устройства.

3.3.1 Структурная схема защитного устройства.

3.3.2 Электрическая схема логического блока.

3.3.3 Схема модернизированного кабельного сигнализатора.

3.3.4 Структурная схема логического блока защитного устройства

3.3.4 Блок питания.

3.4 Способы подавления помех при работе защитного устроиства

3.5 Генератор высокой частоты.

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДО

ВАНИИ.

4.1 Исследование амплитудно-фазовых характеристик кабельных линий. ^

4.2 Исследование макетного образца защитного устройст

4.3 Линейные испытания опытного образца защитного

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Выполнен критический анализ существующих устройств защиты кабельных линий постоянного тока. Показано, что существующие защитные устройства не обеспечивают надежного отключения поврежденного кабеля при его замыкании на землю в связи с многообразием условий, встречающихся в эксплуатации, а также рядом недостатков присущих данным защитам.

2. Разработана методика теоретического расчета амплитудно-фазовых характеристик (АФХ) кабельных линий постоянного тока как линий с распределенными параметрами, с помощью которой выполнено теоретическое обоснование предлагаемого принципа защиты.

3.Создан лабораторный макет кабельной линии в виде многоячеечного аналога, обеспечивающего хорошее представление кабельной линии как линии с распределенными параметрами. Наличие макета позволяет моделировать процессы, происходящие в кабельной линии в нормальном и аварийном режимах работы. С помощью макета получены дополнительные результаты по исследованию замыканий в промежуточных точках кабеля, что крайне затруднительно выполнить на реальной кабельной линии.

4.Разработан новый эффективный способ защиты кабельных линий постоянного тока, основанный на использовании высокочастотного генератора, включенного на проводящие элементы кабельной линии.

5.На основании сравнения различных способов подключения генератора к проводящим элементам кабельной линии сделан вывод, что наиболее предпочтительным является включение генератора между контрольной жилой и оболочкой кабеля.

6.Разработана схема логического блока, анализирующего ситуации в кабельной линии по показаниям датчиков тока и фазы.

7.Модернизировано существующее устройство защиты кабельных линий постоянного тока - кабельный сигнализатор. Предложено использовать модернизированный кабельный сигнализатор в предлагаемом устройстве защиты.

123

8.Рассмотрены два способа подавления помех, появляющихся при работе защитного устройства: повышение мощности полезного сигнала и использование элементов временной задержки в логическом блоке защитного устройства.

9.Созданы две цифровые системы защиты от помех, обладающие высокой чувствительностью к основному сигналу и обеспечивающие надежную отстройку от помех.

10. Экспериментальные исследования защитного устройства, проведенные в лабораторных условиях, а также на тяговой подстанции №1 г.Москвы совпадают с теоретическими выводами и свидетельствуют о возможности его применения для защиты кабельных линий постоянного тока.

Заключение.

1. Лилюхин A.B. Разработка устройств защиты кабельной сети 600В трамвая и троллейбуса: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.-М., 1988,- 153 с.

2. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса: Справочник/ Под ред. Ефремова И.С.-М.: Транспорт, 1984,- 311 с.

3. Загайнов H.A. Тяговые подстанции городского электрического транспорта.-М.: Высшая школа, 1970,- 460 с.

4. Бронштейн И.Н., Семендяев К.В. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов.-М.: Наука, 1986.- 544 с.

5. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники: В 2 т.-Л.: Энергоиздат, 1981,- Т.2,- 536 с.

6. Теория линейных электрических цепей / Афанасьев Б.П., Гольдин O.E., Кляцкин И.Г., Пинес Г.Я.-М.: Высшая школа, 1973.592 с.

7. Томлянович Д.К., Чубуков В.И. Защита устройств электроснабжения троллейбусов.-М.: Транспорт, 1980.- 150 с.

8. Каганов З.Г. Электрические цепи с распределенными параметрами и цепные схемы.-М,:Энергоатомиздат, 1990.- 248 с.

9. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей.-Л.: Энергоатомиздат, 1986,- 488 с.

10. Ренне В.Т. Электрические конденсаторы.-Л.:Энергия, 1969,- 592 с.

11. Иоссель Ю.Я. и др. Расчет электрической емкости.-Л.: Энергоиздат, 1981,- 288 с.

12. Загайнов H.A., Финкелыптейн Б.С., Печерский М.П. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса.-М.: Издательство литературы по строительству, 1970.- 368 с.

13. Техника сверхвысоких частот: В 2 т. / под ред. Брахмана Т.Р.-М.: Советское радио, 1953,- Т.1.- 472 с.

14. Бухгольц Г. Расчет электрических и магнитных полей.-М.: Издательство иностранной литературы, 1961,- 712 с.

15. Иоссель Ю.Я. Расчет потенциальных полей в энергетике.-Л.: Энергия, 1978,- 351 с.

16. Жуховицкий Б.Я., Негневицкий И.Б. Теоретические основы электротехники: В 3 т.-М.: Энергия, 1972,- Т.2,- 200 с.

17. П.Афанасьев A.C., Долаберидзе Г.П., Шевченко В.В. Контактные и кабельные сети трамваев и троллейбусов.-М.: Транспорт, 1992,- 327 с.

18. Баскаков С,И, Электродинамика и распространение радиоволн. -М.: Высш.шк., 1992,- 416 с.

19. Полосковые системы сверхвысоких частот / под ред.Сушкевича В.И.-М.: Издательство иностранной литературы, 1959,- 356 с.

20. Книшевская Л., Шугуров В. Анализ микрополосковых линий.-Вильнюс: Мокслас, 1985,- 166 с.

21. Шимони К. Теоретическая электротехника.-М.: Мир, 1964,- 776 с.

22. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи с распределенными параметрами.-М.: Высшая школа, 1980,- 152 с.

23. Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем.-М.: Радио и связь, 1985,- 304 с.

24. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника.-М.: Мир, 1983.- 512 с.

25. Токхейм Р. Основы цифровой электроники.-М.: Мир, 1988,- 546 с.

26. Шакирзянов М.Ф. Волновые процессы в связанных линиях // 9 Международная конференция по оптоэлектронике.-Фирсановка, 2000,- С. 46-51.

27. Сырицо А. УМЗЧ на микросхеме TDA7294 // Радио.-2000,- №5,- С.17-21.

28. Фриш С.Э., Тиморева A.B. Курс общей физики: В 2 т.-М.: Физматгиз, 1959.- Т.2.- 509 с.

29. Говорков В.А. Электрические и магнитные поля.-М.: Энергия, 1968,- 487 с.

30. Бикфорд Дж.П. Основы теории перенапряжений в электрических сетях: Пер. с англ.-М.: Энергоиздат, 1981,- 168 с.

31. Бернас С. Математические модели элементов электроэнергетических систем.: Пер. с польск.-М.: Энергоиздат, 1982.312 с.

32. Электротехнический справочник: В 3 т. Т.1. Общие вопросы. Электротехнические материалы / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др.- 7-е изд., испр. и. доп.-М.: Энерго-атомиздат, 1985,- 488 с.

33. Белоруссов Н.И. Электрические кабели, провода и шнуры.-М.: Энергия, 1979,- 416 с.

34. Айзенфельд А.И. Определение мест короткого замыкания на линиях с ответвлениями.-2-е изд., перераб. и доп.-М.: Энерго-атомиздат, 1988,- 160 с.

35. Meldet Kabelkarzschlub/Elek.Energ.-Techn.- 1997- 42, №31. С.45.

36. Устройство для обнаружения замыкания на землю силового кабеля для систем с нейтральной точкой и систем, соединенных с землей через катушку Петерсена/Wang Luguang/Dianly xi-tong zidonghua.-Autom. Electric Power System.-1993-17, №6 C.48-51.

37. Steuerung, Regelung und Schutz der Gleichstrom kurzkupplung Etzenricht/Hans Gall von, Gartmair Heinrich, Hupfauer Herbert, Mebner Hans, Neubert Rolf, Seggl Christian, Zink Wolf-gang/Elektrizitatswirtschaft-1993-92, №12 - C.742, 744-748.

38. Schutz von mehreren parallelge schalteten Einteladern/U armann W./DE:Elektromeister+dtsch. Elektrohandwerk.-1995-70, №7 C.480.

39. Neutzalisierung von Erdschlubfehlern in Mittelspan-nungskaeln durch Leitererduny/Schuck Hans Ludwig/ Elektrizi-tatswirtschaft.-l994-93, №21 - C.1272,1274-1277,1278.

40. Cost-effectiveness model development for energy devices in rapid transit system-Microform/David I L Sunstein, Richard A.-Prep.by Rail systems center, Carnegie-Mellon univ., Pittsburch-Washington: Gov.pr.int.off.-1982.

41. Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Недошивин Р.П. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник.-М.: Энергоатомиздат, 1985,- 460 с.

42. Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоаппаратуры: Учебник для радиотехнических специальностей техникумов.-М.: Высшая школа, 1989.- 463 с.

43. Ненашев А.П. Конструирование радиоэлектронных средств: Учебник для радиотехнических специальностей вузов.-М.:Высшая школа, 1990,- 432 с.

44. Браммер Ю.А., Пащук И.Н. Импульсная техника.-М.:Высшая школа, 1968,- 368 с.

45. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах: Справочник.-М.: Радио и связь, 1990,- 304 с.

46. Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет / Под ред. Додика С.Д. и Гальперина Е.И.-М.:Советское радио, 1969,- 448 с.

47. Микросхемы и их применение / Батушев В.А., Вениаминов В.Н., Ковалев В.Г. и др-М.Энергия, 1978,- 248 с.

48. Лярский В.Ф., Мурадян О.Б. Электрические соединители: Справочник.-М.:Радио и связь, 1988.- 272 с.

49. Бирюков С.А. Цифровые устройства на интегральных микросхемах,-М.Радио и связь, 1987.- 152 с.

50. Мальцева Л.А. и др. Основы цифровой техники.-М.:Радио и связь, 1987,- 128 с.

51. Вениаминов В.Н., Лебедев О.Н., Мирошниченко А.И. Микросхемы и их применение: Справочное пособие.-М.:Радио и связь, 1989,- 240 с.

52. Нормы и правила проектирования систем электроснабжения трамваев и троллейбусов.-М.: ОНТИ АКХ, 1983.-56 с.

53. Технический справочник по городскому электротранспорту: В 3 т. / Под общей ред. Шполянского М.Н.-М.: МКХ РСФСР, 1961.-728 с.

54. Device for testing continuity and/or short circuits in a cable: Пат. 5477152 США, МКИ6 G 01 R 31/02 / Hayhursí A.K.; US by Administration of Nasa.-3 е.: Ил.2.

55. Cable fault detection using a high voltage alternating polarity the signal superposed with a system frequency a signal: Пат. 5448176 США, МКИ6 G 01 R 31/08 / Mashikian Matthew S., Northrop Robert В., Sui Dong; The University of Connecticut.-4 е.: Ил.8.

56. Устройство частотной токовой защиты кабельных линий:

57. A.с. 2094920 Россия, МКИ3 Н 02 Н 7/26 / Шпильман М.Б., Шпильман В.М. (Россия).-6 е.: Ил.6.

58. Каганов З.Г. Волновые явления в электрических цепях с распределенными параметрами: Учебное пособие.-Уфа:Уфимский авиационный институт им. С. Орджоникидзе, 1976.-85 с.

59. Карпинский М. Теория длинных линий: Конспект лекций по разделу курса ТОЭ.- Л.;Энергоиздат, 1959.-101 с.

60. Рогозин В.В. Длинные линии: Учебное пособие.- Л.: ЛПИ, 1977.-59 с.

61. Шило В.А. Популярные цифровые микросхемы: Справочник,- М.: Радио и связь, 1987,- 352 с.

62. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник/С.В. Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В.И. Кулешова и др./Под ред. С.В. Якубовского.- М.: Радио и связь, 1990.-496 с.

63. Электроснабжение метрополитенов/Под ред. Туманова

64. B.А.-М.:Трансжелдориздат, 1957.-399 с.

65. Электроснабжение метрополитенов: Устройство, эксплуатация и проектирование/Под ред. Быкова Е.И.-М.:Транспорт, 1977.-431 с.

66. Кантор Б.З. Исследование колебаний тяговой нагрузки и их влияние на надежность электроснабжения трамвая и троллейбуса: Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук.-М., 1966.-19 с.

67. Кантор Б.З. Максимальные нагрузки тяговых сетей троллейбуса и трамвая и вопросы надежности электроснабжения/ Материалы семинара «Новая техника городского электротранспорта».-М„ 1967,- С.49-51.

68. Инструкция по ограничению токов утечки из рельсов трамвая.-М.: ОНТИ АКХ, 1974.-41 с.

69. Комаров В.М. Исследование режимов защиты тяговых сетей трамвая и троллейбуса: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.-М., 1975,- 176 с.

70. Яворский Б.М., Детлаф A.A. Справочник по физике.-М.: Наука, 1977,- 944 с.

71. Русин Ю.С. Метод приближенного расчета электрической емкости / Электричество.-1960.-№11 .-С. 14-15.

72. Цейтлин JI.A. Индуктивности проводов и контуров,- Л.: Госэнергоиздат, 1950.-227 с.

73. Трегубенко М.Г. Защита питающих линий постоянного тока трамвая и троллейбуса от сверхтоков и токов замыкания на землю/В кн.; Материалы семинара «Новая техника и техника городского электрического транспорта».-М.: Транспорт, 1967,- С. 120.

74. Тарнижевский М.В., Томлянович Д.К. Проектирование устройств электроснабжения трамвая и троллейбуса.-М.: Транспорт, 1986.-376 с.

75. Алексенко А.Г. Основы микросхемотехники: Элементы морфологии микроэлектронной аппаратуры.- М.: Советское радио, 1977,- 145 с.

76. Риттер С. Управление коэффициентом усиления операционного усилителя с помощью одного потенциометра // Электрони-ка.-1972.-№16.-С. 78.

77. Сантана. Усилитель с большим динамическим диапазоном // Электроника.-1974.-№7.

78. Точчи К.С. Дешевый логарифмический усилитель // Электроника.-1980.-№12.-С. 69, 70.130

79. Авад С., Герин Б. Программируемый генератор синусоидальных колебаний // Электроника.-1981.-№15.-С. 74, 75.

80. Рид Дж. Стабильный генератор синусоидальных сигналов с многофазным выходом // Электроника.-1981.-№11.-С. 70, 71.