Параметры изоляции относительно земли в распределительных электрических сетях 6,10 кВ и организация их контроля тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.01, кандидат технических наук Косоротова, Юлия Викторовна

• Косоротова, Юлия Викторовна
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Косоротова, Юлия Викторовна

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Изоляция как средство обеспечения бесперебойности и безопасности электроснабжения.

1.2. Организация контроля изоляции в распределительных электрических сетях.

1.2.1. Приемо-сдаточные испытания изоляции.

1.2.2. Дискретный контроль изоляции.

1.2.2.1 .Дискретный контроль изоляции со снятием рабочего напряжения.

1.2.2.2.Дискретный контроль изоляции без снятия рабочего напряжения.

1.2.3. Способы непрерывного контроля изоляции в сетях 6, 10 кВ.

1.3. Задачи исследования.

2. УРОВЕНЬ ИЗОЛЯЦИИ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ.

2.1. Основные схемы распределительных электрических сетей.

2.2. Особенности распределительных электрических сетей разной 54 принадлежности.

2.2.1. Карьерные распределительные электрические сети.

2.2.2. Городские распределительные электрические сети.

2.2.3. Сельские распределительные электрические сети.

2.2.4. Распределительные электрические сети промышленных предприятий

2.3. Анализ уровня изоляции в распределительных электрических сетях.

2.3.1. Городские распределительные электрические сети.

2.3.2. Карьерные распределительные электрические сети.

2.3.3. Сельские распределительные электрические сети.

2.3.4. Распределительные электрические сети промышленных предприятий

2.4. Выводы.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИЗОЛЯЦИИ ОТНОСИТЕЛЬНО ЗЕМЛИ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

С ОТПАЙКОЙ.

3.1. Разработка цифровой модели участка распределительной сети с отпайкой.

3.2. Аналитические зависимости для определения проводимости изоляции относительно земли по результатам измерения режимных параметров линии с отпайкой.

3.3. Анализ погрешностей определения проводимости сети относительно земли при наличии в ней линий с отпайкой.

3.4. Выводы.

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ВЫБОРА УСТАВОК ДЛЯ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6, 10 кВ.

4.1. Общие положения.

4.2. Обоснование алгоритма выбора уставки для системы контроля изоляции в сетях 6, 10 кВ.

4.3. Методика выбора уставок для систем контроля изоляции в электрических сетях 6, 10 кВ.

4.4. Выводы.

5. ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ В РАЗВЕТВЛЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Параметры изоляции относительно земли в распределительных электрических сетях 6,10 кВ и организация их контроля»

Актуальность работы. Надежность и безопасность эксплуатации распределительных электрических сетей во многом определяются состоянием изоляции этих сетей. Одним из способов поддержания изоляции на должном уровне является ее непрерывный контроль, обеспечивающий предотвращение электроопасных ситуаций путем исключения появления напряжения на металлических нетоковедущих частях.

Анализ аварийных ситуаций показывает, что около 60 % всех отключений и связанных с этим перерывов в электроснабжении вызывается снижением уровня сопротивления изоляции, приводящим, в конечном счете, к ее пробою.

Большинство известных методов непрерывного контроля изоляции обладают серьезными недостатками, ограничивающими их применение:

• ряд используемых в настоящее время методов не определяют величину сопротивления изоляции, а лишь фиксируют ее резкое снижение (метод трех вольтметров);

• все известные методы не обладают селективностью действия;

• для реализации каждого из этих методов требуется установка дополнительного высоковольтного оборудования;

• использование в некоторых методах оперативного тока ухудшает качество электроэнергии, поставляемой потребителям.

Кроме того, все существующие методы и средства непрерывного контроля изоляции практически четко фиксируют и контролируют, лишь замыкания фазы на землю. Они не позволяют выявлять наметившиеся процессы электрического старения изоляции и, тем самым, прогнозировать возможность возникновения аварийной ситуации (пробоя изоляции), приводящей к появлению опасных напряжений прикосновения и шага и нарушающей бесперебойность электроснабжения.

Следует отметить, что, в определенной степени, такое положение обусловлено отсутствием систематизированных данных о параметрах изоляции сети относительно земли. Это, а также невозможность регламентирования параметров изоляции сети относительно земли, например, на единицу длины, привели к тому, что для сетей 6, 10 кВ в настоящее время нет методики расчета уставок для систем контроля изоляции.

Разработанный в Южно-Уральском государственном университете способ контроля изоляции, основанный на измерении режимных параметров сети, во многом свободен от отмеченных выше недостатков. Однако его реализация в виде отдельной системы затруднительна по причинам экономического характера. Кроме того, установленные ранее зависимости нуждаются в корректировке при наличии в сети отпайки.

Поэтому обеспечение непрерывного контроля состояния изоляции остается актуальной задачей и сегодня. Своевременное обнаружение и устранение дефектов изоляции до их перерастания в междуфазные и многоместные замыкания на землю позволит предотвратить возникновение электроопасных ситуаций и обеспечит бесперебойное питание потребителей электроэнергией.

Работа поддержана грантом по программе научного творчества молодежи в вузах Челябинской области, осуществляемой Министерством образования и науки РФ и Администрацией Челябинской области.

Работа выполнена в соответствии с перечнем приоритетных направлений развития науки, технологий и техники на период до 2010 года.

Цель работы — улучшение условий электробезопасности в распределительных электрических сетях напряжением 6, 10 кВ.

Идея работы — на основании исследования параметров изоляции фаз сети относительно земли разработать методику определения уставки для систем контроля изоляции, что позволит реализовать способ контроля изоляции по режимным параметрам в одном из блоков, входящих в систему управления электроснабжением любого объекта.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту

1. В сетях напряжением 6, 10 кВ распределение параметров изоляции фаз сети относительно земли подчиняется логнормальному закону независимо 5 от конфигурации и принадлежности сети.

2. Для определения проводимости сети относительно земли при наличии в ней отпайки достаточно измерить режимные параметры в начале и конце главной линии, а также в конце отпаечной линии.

3. Методика,- позволяющая определять уставку для любой системы контроля изоляции в любой распределительной электрической сети напряжением 6, 10 кВ.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются аргументированностью исходных посылок, вытекающих из основ электротехники, корректным использованием аппарата математической статистики и теории нечетких множеств, удовлетворительным совпадением результатов аналитических исследований со статистическими данными.

Значение работы. Научное значение работы заключается в том, что: установлены уровни сопротивления изоляции фаз относительно земли в распределительных электрических сетях разной принадлежности (промышленных предприятий, городских, сельских, карьерных); показано, что любые схемы электроснабжения, не имеющие отпаек, могут быть разбиты на более простые радиальные участки, что позволит осуществлять контроль изоляции по результатам измерения режимных параметров отдельных участков; получены и исследованы аналитические зависимости, позволяющие определять проводимости изоляции относительно земли по результатам измерения режимных параметров в распределительных электрических сетях 6, 10 кВ, содержащих отпайки; впервые обосновано, что в системах контроля изоляции для сетей 6, 10 кВ уставка должна быть адаптивной.

Практическое значение работы заключается в следующем: разработана методика, позволяющая определять уставку для любой системы контроля изоляции в любой распределительной электрической сети напряжением 6, 10 кВ; г показана возможность реализации способа контроля изоляции по режимным параметрам на основе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии, которые обладают всеми необходимыми для этого элементами (датчики тока и напряжения, устройства сбора и передачи данных, каналы связи, центр сбора и обработки информации и т.д.).

Реализация выводов и рекомендаций работы: полученные аналитические зависимости для определения проводимости изоляции фаз сети относительно земли по режимным параметрам и методика выбора уставки для систем контроля изоляции переданы компании «Эльстер Метроника» для применения в разрабатываемых ими различных автоматизированных системах контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ); результаты работы использованы Южно-Уральским государственным университетом в лекционном курсе «Основы электробезопасности» при подготовке студентов электротехнических специальностей, а также специальности 330100 («Безопасность жизнедеятельности в техносфере»).

Апробация работы. Основные материалы и результаты диссертационной работы были доложены, рассмотрены и одобрены: на восьмой Российской научно-технической конференции «Электромагнитная совместимость технических средств и электромагнитная безопасность» (Санкт-Петербург, 2004 г.); на IX Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии, 2003» (Томск, 2003 г.); на трех Всероссийских ежегодных научно-технических конференциях «Наука - Производство - Технологии - Экология» (ВятГУ, Киров, 2002, 2004, 2005 гг.); на второй Всероссийской научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии» (Челябинск, 2003 г.); на ежегодных научно-технических конференциях Южно-Уральского государственного университета (2002.2005 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ. 7

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 172 страницах машинописного текста, содержит 27 рисунков, 20 таблиц, список используемой литературы из 94 наименований и 3 приложения.

Заключение диссертации по теме «Охрана труда (по отраслям)», Косоротова, Юлия Викторовна

4.4. Выводы

1. Проанализированы существующие подходы к выбору уставки в сетях различного напряжения с разными режимами нейтрали. Анализ показал, что до настоящего времени применительно к сетям 6, 10 кВ не существует методики выбора уставки для систем контроля изоляции. Подходы к выбору уставки для устройств защитного отключения в сетях до 1000 В не применимы для систем контроля изоляции в сетях 6, 10 кВ. То же самое относится и к имеющимся методикам выбора уставки для защит от однофазных замыканий на землю в сетях 6, 10 кВ.

2. Сформулированы дополнительные требования к алгоритму выбора уставки:

- "методика выбора уставки не должна предусматривать проведение предварительных измерений сопротивления изоляции сети относительно земли;

- при выборе уставки необходимо учитывать конфигурацию сети, т.е. уставка СКИ должна обладать адаптивностью.

3. Разработана методика, позволяющая определять уставку для системы контроля изоляции в любой распределительной электрической сети напряжением 6, 10 кВ.

4. Для выполнения условия адаптивности уставки необходимо учитывать конфигурацию сети, т.е. количество присоединений на текущий момент контроля. Таким образом, уставка должна изменяться при подключении или отключении любого количества присоединений.

5. ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ В РАЗВЕТВЛЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Приведенные в предыдущих главах аналитические выкладки, исследование погрешностей, методика выбора уставок для СКИ предполагают в последующем реализацию подобных СКИ. В данной главе сделана попытка изложить основные принципы построения такой системы. При этом, на наш взгляд, ориентироваться надо на развитие уже; апробированных на практике автоматизированных систем путем расширения их интеллектуальных возможностей.

В работе [36] уже была предпринята попытка создания системы управления состоянием изоляции сети относительно земли, которая включает в себя мониторинг состояния изоляции. Мониторинг предполагалось осуществлять на основе способа непрерывного контроля уровня изоляции фаз I участка сети относительно земли, исходными данными для которого является информация о режимных параметрах сети. Структура данной системы включает следующие элементы (рис. 5.1) [37]: информационно-измерительную сеть; сеть передачи данных; центр мониторинга.

Информационно-измерительная сеть объединяет автоматические устройства сбора данных (УСД).

Сеть передачи данных обеспечивает сбор измерительной информации, поступающей от УСД по радио и/или телефонным каналам связи.

Центр мониторинга представляет собой ряд объединенных в локальную вычислительную сеть IBM PC совместимых компьютеров, выполняющих функции приема, накопления и обработки данных.

Пользовательский терминал устанавливается на рабочем месте диспетчера (главный щит управления) и обеспечивает персонал данными мониторинга состояния изоляции в реальном масштабе времени. сш

УСД

УОД

Центр мониторинга И каналы передачи данных

АРМ диспетчера

УСД J тп

Рис. 5.1. Структура системы управления состоянием изоляции сети относительно земли:

СШ — секция шин; ТП — трансформаторная подстанция; УСД — устройство сбора данных; УОД - устройство обработки данных

Организация новой самостоятельной системы требует значительных материальных вложений и трудозатрат. Это связано с необходимостью приобретения и установки дополнительной аппаратуры (например, датчиков тока и напряжения на концах линий), разработки программного обеспечения, организации каналов передачи данных.

С целью исключения подобного недостатка при построении любой новой системы, в т.ч. и системы контроля изоляции, желательно использовать возможности уже реализованных на практике систем. Применительно к рассматриваемому вопросу такими перспективными системами являются уже имеющиеся на рынке сегодня автоматизированные системы контроля и учета электроэнергии.

Под параметрами учета электроэнергии понимаются данные об электроэнергии и мощности (принятой/переданной) и данные о параметрах электросети, характеризующих качество электроэнергии (токи, напряжения, частота, cos f).

Основные принципы построения современных АСКУЭ [40]:

1. Измерения на базе цифровых методов обработки процессов. Ч '

2. Цифровые интерфейсы передачи измеренных параметров.

3. Глубокое архивирование основных измерений в счетчике.

4. Контроль достоверности и полноты данных на всех уровнях системы.

5. Диагностика работоспособности системы.

6. Резервирование каналов связи.

7. Параллельная синхронно-асинхронная обработка данных.

8. Иерархическое построение системы.

9. Возможность распределенной обработки данных.

Ю.Защита информации на всех системных уровнях.

11 .Использование проверенных и стандартных компонентов системы и инструментальных средств.

12.Параллельный сбор данных.

13.Масштабируемость и наращиваемость.

14.Управление коэффициентом готовности системы на этапе проектирования.

Основные цели внедрения АСКУЭ [12, 44, 59]: г

1. Повышение точности и надежности учета электроэнергии и мощности.

2. Оперативный контроль работы энергетических объектов (повышение надежности работы энергетических объектов).

3. Определение балансов электроэнергии по предприятию (точный учет потерь электроэнергии).

4. Межмашинный обмен информацией (повышение оперативности и достоверности расчетов за электроэнергию).

5. Обеспечение точной, привязанной к единому астрономическому времени информацией о потребленной и переданной электроэнергии и мощности для расчетов по многоставочным дифференцированным тарифам на оптовом рынке электроэнергии.

6. Эффективная работа организации на рынке электроэнергии и выход ее на ФОРЭМ.

Основные функции системы АСКУЭ [12, 44, 59]:

1. Измерение, обработка, накопление, хранение и отображение электросчетчиками на местах их установки измерительной информации о потребленной (отпущенной) активной и реактивной энергии и мощности.

2. Объединение измерений на УСПД, полученных со счетчиков, в единые групповые измерения, соответствующие конкретным объектам.

3. Сбор данных учета переносным инженерным пультом на сервер БД по точкам учета отпуска субабонентам, не подключенным к УСПД.

4. Измерение энергии по заданным тарифам на заданном интервале времени.

5. Измерение средних мощностей на 30 минутном интервале усреднения.

6. Поиск максимальных мощностей за сутки и по тарифным зонам.

7. Ведение архивов заданной структуры.

8. Поддержание единого системного времени с целью обеспечения синхронных измерений.

9. Отображение показаний индикаторов счетчика по измеренной энергии.

Ю.Чтение информации из УСПД параллельно по нескольким независимым направлениям. г

11.Накопление, хранение и отображение информации, поступающей от УСПД и собираемой переносным инженерным пультом, в базе данных на сервере АСКУЭ обслуживаемой организации и предоставление информации другим заинтересованным организациям.

12.Формирование и печать отчетных документов.

13.Защита измерительной информации и метрологических характеристик системы от несанкционированного доступа и изменения.

14.Контроль работоспособности системы.

15.Конфигурирование системы.

Системы АСКУЭ являются многоуровневыми с иерархической распределенной обработкой информации.

Уровни системы [44, 59]:

1. Уровень точки учета, включающий трансформаторы тока (ТТ), трансформаторы напряжения (ТН), вторичные измерительные цепи, счетчики, блоки дополнительного питания.

На всех точках коммерческого учета установлены микропроцессорные счетчики электроэнергии (например, ЕвроАЛЬФА). Все счетчики имеют плату хранения графиков нагрузки и запрограммированы на 30-ти минутное усреднение мощности. Глубина хранения данных в счетчиках — более 45 суток. Каждый счетчик снабжен цифровым интерфейсом для подключения к коммуникационной аппаратуре и передачи данных на вышестоящие уровни. Счетчики, устанавливаемые на вводах, снабжены резервным блоком питания для обеспечения их работы при отключении силового оборудования и пропадании напряжения 100 В в измерительных цепях.

Все коммерческие счетчики класса точности 0,2S измеряют активную и реактивную электроэнергию и мощность в двух направлениях. Счетчики устанавливают на местах старых счетчиков на панелях ПЦУ. Рядом с каждым счетчиком смонтирована специализированная клеммная колодка с возможностью пломбирования, блок дополнительного питания и разветвитель интерфейса.

2. Уровень объекта, включающий устройство сбора и передачи данных (УСПД), устройство синхронизации времени (УССВ), каналы сбора данных со счетчиков и коммуникационную аппаратуру.

УСПД предназначены для сбора данных об электропотреблении от счетчиков, формирования групповых измерений, отображения данных учета на встроенный дисплей и передачу данных по каналам связи.

УСПД и сервер БД ставятся в виде низковольтных комплектных устройств (НКУ), в шкафах которых устанавливается аппаратура АСКУЭ, обеспечивается монтаж и контроль комплексной работы в заводских условиях. НКУ обеспечивают возможность размещения оборудования в промышленных помещениях, предотвращают несанкционированный доступ к оборудованию, обеспечивают климатическую защиту оборудования.

3. Уровень Центра сбора и обработки информации (ЦСОИ) АСКУЭ, включающий сервер БД, рабочие места пользователей, LAN.

В плане программного обеспечения системы АСКУЭ строятся на двух фундаментальных платформах. Основная - это Windows и СУБД ORACLE. Вторая платформа - это QNX платформа и Sybase [2].

На сервере БД развертывается программное обеспечение (например, Альфа ЦЕНТР с СУБД ORACLE). Сервер осуществляет сбор данных коммерческого (с УСПД и переносного инженерного пульта) учета, ведение базы данных АСКУЭ, долговременное хранение требуемой информации, преобразование данных в формат АСКП и т.д.

Помимо основного программного обеспечения (например, Альфа ЦЕНТР) на сервер устанавливаются дополнительные модули:

- модуль мониторинга (редактор электрических схем, отображение данных по фидерам, расчет и отображение групповых характеристик);

- модуль синхронизации времени по спутниковым часам;

- модуль расширенной диагностики систем с развитой системой г коммуникаций.

Рабочее место диспетчера позволяет:

- отображать параметры учета электроэнергии в виде экранных форм на дисплее компьютера и информации о текущем состоянии системы;

- документировать параметры учета электроэнергии в виде отчетных форм на принтере;

- обеспечивать настройки параметров системы и ручного ввода данных с переносного инженерного пульта;

- организовывать доступ к АСКУЭ на основе системы паролей и разграничения полномочий пользователей.

4. Уровень передачи данных в заинтересованные организации.

Передача данных из УСПД на сервер БД осуществляется по локальной сети Ethernet. При разрыве канала связи между счетчиком и УСПД данные в счетчиках сохраняются. После восстановления канала связи УСПД АСКУЭ автоматически считывает всю недостающую информацию. Если длительность неисправности канала связи превышает время хранения данных на счетчике, то информацию со счетчика можно будет считать через оптопорт, используя переносной инженерный пульт со специальным программным обеспечением.

Практически все интеллектуальные устройства, которые используются в АСКУЭ, позволяют работать с несколькими каналами параллельно, в том числе автоматически переходить при выходе из строя одного канала на другой канал. Один канал может быть главным, второй второстепенным, он может быть в горячем резерве. Например, АСКУЭ работает по оптоволокну, a GSM в горячем резерве, и система, при выходе из строя оптоволокна, автоматически переходит на резерв [40].

Для передачи данных на верхние уровни (например, ЦДР ФОРЭМ, Энергосбыт, ОДУ и.т.п.) используется выделенный номер АТС с выходом на междугородную сеть связи. Информация передается с главного УСПД при помощи профессионального модема в формате протокола . УСПД. Дистанционное изменение настроек модема защищено паролем. Для г организации резервного канала применяется стационарный GSM-терминал, работающий в сотовой сети и не зависящий от работы АТС. Сотовый терминал подключается к отдельному порту УСПД.

В системе АСКУЭ синхронизация времени производится от эталона, в качестве которого выступает GPS (глобальная система позиционирования). В качестве приемника сигналов GPS о точном астрономическом времени используется Устройство синхронизаций системного времени (УССВ), подключаемое к УСПД. От УССВ синхронизируются внутренние часы УСПД, а от них - внутренние часы счетчиков, подключенных к УСПД. Кроме того, от УСПД производится синхронизация встроенных часов сервера БД. В системе автоматически поддерживается единое время во всех ее компонентах, подключенных к УСПД, в частности в счетчиках, где происходит датирование измерений с точностью ± 2 секунды. При длительном нарушении канала связи между УСПД и счетчиками время счетчиков корректируется от переносного инженерного пульта.

Структура системы приспособлена к дальнейшей модернизации и развитию, а именно: предусмотрена возможность добавления в систему новых точек учета; возможно увеличение количества автоматизированных рабочих мест пользователей; наращивание аппаратных и программных средств обеспечивается без вывода системы из постоянной эксплуатации; средняя наработка на отказ счетчиков ЕвроАЛЬФА составляет не менее 35000 часов, а УСПД типа RTU-325 - 50000 ч. срок службы УСПД равен 24 года, срок службы счетчиков — 30 лет.

Разработкой и внедрением АСКУЭ занимается компания «Эльстер

Метроника». Эта компания производит и поставляет в Россию, страны СНГ и Европы счетчики электроэнергии, тепла и воды, оборудование и программное обеспечение для систем АСКУЭ, метрологическое оборудование, внедряет системы АСКУЭ «под ключ». Кроме того, она осуществляет техническую поддержку всей продукции.

На сегодняшний день системы АСКУЭ уже реально используются во многих крупных организациях. 14 июля 2003 г. была сдана в опытную эксплуатацию АСКУЭ Бурейской ГЭС. В ОАО «Российские железные дороги» внедрение АСКУЭ началось с 1997 г. Сейчас программное обеспечение «Энергия Альфа», созданное на основе технологии «Альфа ЦЕНТР», работает в центрах сбора и обработки данных энергоучета ОАО «РЖД» и на 7 железных дорогах [45]. 1 октября 2003 г. была принята в эксплуатацию АСКУЭ Новокузнецкого Алюминиевого завода (НкАЗ), структурная схема которой приведена на рис. 5.2 [12].

Проведенный анализ систем АСКУЭ показал, что они обладают практически всеми необходимыми элементами (датчики тока и напряжения,

НкАЗ-2

U) РУСЛА

Рис. 5.2. Структурная схема АСКУЭ ОАО «Новокузнецкий алюминиевый завод»

УСПД, каналы связи, ЦСОИ и.т.д.) для реализации на их основе способа контроля изоляции по режимным параметрам, т.е. предлагается ввести в системы АСКУЭ дополнительную функцию по контролю изоляции.

Это позволит расширить возможности системы АСКУЭ, полнее использовать каналы связи, информировать персонал о состоянии изоляции сети относительно земли, сократить потери организации на выявление и ликвидацию замыканий на землю.

В связи с вышесказанным было подготовлено и отправлено письмо генеральному директору фирмы «Эльстер Метроника» с предложением о сотрудничестве по вопросу расширения функций АСКУЭ путем введения в систему функции по контролю изоляции на основании измерения режимных параметров.

Таким образом, обоснована возможность реализации способа контроля изоляции по режимным параметрам на основе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии, которые обладают всеми необходимыми для этого элементами (датчики тока и напряжения, устройства сбора и передачи данных, каналы связи, центр сбора и обработки информации и.т.д.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе, на основе статистических исследований параметров изоляции фаз сети относительно земли в распределительных электрических сетях-напряжением 6, 10 кВ, дано новое решение актуальной научно-технической задачи — организации контроля изоляции в этих сетях на основании измерения режимных параметров в составе современных систем управления электроснабжением объектов.

Проведенные исследования позволяют сформулировать следующие основные результаты и сделать выводы:

1. Установлено, что сопротивление изоляции фаз сети относительно земли в распределительных электрических сетях различной принадлежности (промышленных предприятий, городских, сельских, карьерных) подчиняется логнормальному закону распределения случайной величины.

2. Определены уровни сопротивления изоляции относительно земли в распределительных электрических сетях различной принадлежности. Для сетей промышленных предприятий этот уровень лежит в пределах 166,3-129 845,4 Ом; для городских - 65,28-69 327,6 Ом; для сельских — 743,6-165 900,4 Ом и для карьерных - 325,6-46 320,4 Ом.

3. На основании анализа схем электроснабжения различных объектов показано, что любые схемы электроснабжения, не имеющие отпаек, могут быть разбиты на более простые радиальные участки, что позволит осуществить контроль изоляции по результатам измерения режимных параметров отдельных участков.

4. Проведенные аналитические исследования позволили получить зависимости для определения параметров изоляции фаз сети относительно земли на основании измерения режимных параметров в распределительных электрических сетях 6, 10 кВ, содержащих отпайки.

5. В результате исследования возможностей предложенных формул путем анализа погрешностей установлено следующее: наиболее точно по предложенным формулам можно определить

136 суммарную проводимость изоляции линии относительно земли, при этом погрешность не превысит 10 %;

- наибольшие погрешности наблюдаются при определении с помощью предложенных формул проводимости отпаечной линии, при этом погрешности могут быть более 10 %. Это объясняется тем, что в предложенных формулах не содержится информация о режимных параметрах в месте присоединения отпайки (т.е. в начале отпаечной линии), а используются данные лишь о параметрах режима в конце отпаечной линии; на точность определения параметров изоляции относительно земли участков линии в значительной степени влияет точность определения коэффициентов распределения суммарной проводимости изоляции по участкам линии. Если задавать коэффициенты распределения пропорционально длинам линий, то проводимости участков линий будут определены с приемлемой для СКИ точностью.

6. Проанализированы существующие подходы к выбору уставки в сетях различного напряжения с разными режимами нейтрали, в результате чего сформулированы дополнительные требования к алгоритму выбора уставки в сетях 6, 10 кВ: методика выбора уставки не должна предусматривать проведение предварительных измерений сопротивления изоляции сети относительно земли; уставка СКИ должна быть адаптивной. Для выполнения условия адаптивности уставки необходимо учитывать конфигурацию сети, т.е. количество присоединений на текущий момент контроля. Таким образом, уставка должна изменяться при подключении или отключении любого количества присоединений.

7. С учетом указанных выше дополнительных требований впервые разработана методика, позволяющая определять уставку для любой системы контроля изоляции в любой распределительной электрической сети напряжением 6, 10 кВ.

8. Показана возможность реализации способа контроля изоляции по режимным параметрам на основе автоматизированных систем контроля и учета

137 электроэнергии, которые обладают всеми необходимыми для этого элементами (датчики тока и напряжения, устройства сбора и передачи данных, каналы связи, центр сбора и обработки информации и.т.д.).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Косоротова, Юлия Викторовна, 2005 год

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

2. Андриевский Е. Н. Эксплуатация электроустановок в сельском хозяйстве. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 143 с.

3. Безопасность жизнедеятельности: Конспект лекций/ А. И. Сидоров, В. Ф. Бухтояров, Л. И. Леухина и др.; Под ред. А. И. Сидорова. — Челябинск: ЧГТУ, 1997. 4.VI. - 240 с.

4. Белых Б. П., Заславец Б. И. Распределительные электрические сети рудных карьеров. М.: Недра, 1978. - 239 с.

5. Бендяк Н. А. Контроль изоляции на рабочем напряжении в электрических сетях 6-35 кВ сельскохозяйственного назначения: Дис. . канд. техн. наук. -Челябинск, 1990.-210 с.

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

7. Борисов А. Н., Крумберг О. А., Федоров И. П. Принятие решений на основе нечетких моделей: Примеры использования. — Рига: Зинатне, 1990. — 184 с.

8. Будзко И. А. Электрические сети. М.: Колос, 1967. — 327 с.

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

10. Ю.Бухтояров В. Ф., Щуцкий В. И. Защита от замыканий на землю в электроустановках 6-35 кВ. Екатеринбург: УрГАПС, 1999. — 430 с.

11. П.Вентцель Е. С. Теория вероятностей: Учеб. для вузов. 5-е изд. - М.: Высшая школа, 1998. - 575 с.

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

13. Дзюбан В. С. Аппараты защиты от токов утечки в шахтных электрических сетях. -М.: Недра, 1982.- 152 с.

14. Н.Ермилов А. А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия, 1976. - 368 с.

15. Ермилов А. А., Соколов Б. А. Электроснабжение промышленных предприятий. — 2-е изд., перераб. М.: Энергия, 1971. — 120 с.

16. Изоляция установок высокого напряжения/ Г. С. Кучинский, В. Е. Кизеветтер, Ю. С. Пинталь; Под ред. Г. С. Кучинского. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 368 с.

17. Караев Р. И., Волобринский С. Д. Электрические сети и энергосистемы. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1978. - 312 с.

18. Князевский Б. А., Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. — М.: Высшая школа, 1986. 348 с.

19. Козлов В. А. Городские распределительные электрические сети. — 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоиздат, 1982. - 224 с.

20. Козлов В. А. Надежность и эффективность электроснабжения потребителя в условиях рынка// Промышленная энергетика. 1996. — № 12. - С. 6-10.

21. Козлов В. А. Электроснабжение городов. 2-е изд., перераб. - Л.: Энергия, 1977.-280 с.

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

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

24. Контроль изоляции в распределительных сетях: Тез. докл. научно-практич. конференции. — Челябинск: ЧГТУ, 1992. 34 с.

25. Королькова В. И. Электробезопасность на промышленных предприятиях. -М.: Машиностроение, 1970. — 522 с.

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

27. Косоротова Ю. В. Общая характеристика сопротивления изоляции относительно земли в распределительных электрических сетях// Электробезопасность. — 2003. — № 2—3. — С. 7-13.

28. Кудрявцев А. С. Эксплуатация устройства непрерывного контроля сопротивления изоляции в сетях 6 кВ// • Безопасность труда в промышленности. 1985. — № 7. - С. 43-44.

29. Лапченков К. В. Управление состоянием изоляции в распределительных электрических сетях: Дис. . канд. техн. наук. Челябинск, 1998. — 120 с.

30. Лапченков К. В., Сидоров А. И., Григорашвили Б. А. Мониторинг состояния изоляции в распределительных электрических сетях с изолированной нейтралью напряжением 6-35 кВ// Электробезопасность. — 1997. — № 3-4. — С. 5-11.

31. Лейбов Р. М., Озерной М. И. Электрификация подземных горных работ. — М.: Недра, 1972.

32. Леухина Л. И. Разработка методов и средств повышения уровня электробезопасности в карьерных сетях напряжением выше 1000 В: Дис. . канд. техн. наук. М, 1989. — 158 с.

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

34. Маврицын А. М., Петров О. А. Электроснабжение угольных разрезов. — М.: Недра, 1977.- 184 с.

35. Магидин Ф. А. Сооружение линий электропередачи. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1987. — 264 с.

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

37. Мельников П. В. Новые тарифы для МТС// Измерение.ги. — 2003. № 8. — С.30-32.

38. Морозов И. А. Энергия Альфа АСКУЭ для ОАО «Российские железные дороги»// Измерение.ги. - 2003. - № 8. - С. 20-22.142

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

40. Номоконова О. В. Применение нечетких множеств в оценке и прогнозировании опасных ситуаций: Дис. . канд. техн. наук. — Челябинск, 2003.-100 с.48,Оверин Б. А. Электробезопасность на предприятиях цветной металлургии. — М.: Металлургия, 1992. 240 с.

41. Петров О. А., Ершов А. М. Режимы нейтрали электрических сетей систем электроснабжения промышленных предприятий. Челябинск: ЧПИ, 1990. — 67 с.

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

43. Петуров В. И. Исследование и разработка способов и средств контроля параметров изоляции рудничных электрических сетей: Дис. . канд. техн. наук. — М., 1992.-120 с.

44. Пивняк Г. Г., Шкрабец Ф. tl. Несимметричные повреждения в электрических сетях карьеров. М.: Недра, 1993. — 192 с.

45. Постников Н. П., Рубашов Г. М. Электроснабжение промышленных предприятий. — 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Стройиздат, 1989. - 352 с.

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

47. Правила устройства электроустановок/ Главгосэнергонадзор России. — 6-е изд., перераб. и доп. М.: ЗАО «Энергосервис», 1998. - 608 с.

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

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

50. Самойлович И. С. Режимы нейтрали электрических сетей карьеров. М.: Недра, 1976. - 175 с.

51. Сборник нормативных и методических документов по измерениям, коммерческому и техническому учету электрической энергии и мощности/ Сост. Я. Т. Загорский, У. К. Курбангалиев. М.: ЗАО «Издательство НЦ ЭНАС», 1998.-318 с.

52. Сельницын А. А. Классификация способов непрерывного контроля сопротивления изоляции в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью// Безопасность жизнедеятельности: Сб. научн. трудов. Челябинск: ЧГТУ, 1992. - С. 16-24.

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

54. Сидоров А. И. Повышение надежности сельских электрических сетей с помощью устройств компенсации токов однофазного замыкания на землю: Дис. . канд. техн. наук. — Челябинск, 1984. 148 с.

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

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

57. Сиротинский JI. И. Техника высоких напряжений. Волновые процессы и внутренние перенапряжения в электрических системах. M.-JL: Госэнергоиздат, 1959. — Ч.З. - Вып. 1. - 368 с.

58. Соболев В. Г. Электрическая изоляция рудничного электрооборудования. — М.: Недра, 1982.- 143 с.

59. Стасенко Р. Ф., Фещенко П. П. Автоматизация сельских электрических сетей. Киев: Техника, 1982. - 128 с.144

60. Сычев JI. И., Цапенко Е. Ф. Шахтные гибкие кабели и электробезопасность сетей. М.: Недра, 1978 - 216 с.

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

62. Утегулов Б. Б. Исследование условий и повышение уровня электробезопасности при эксплуатации электроустановок 6 кВ угольных разрезов: Дис. .канд. техн. наук. — М., 1981.- 154 с.

63. Утегулов Б. Б. Развитие теории, разработка способов и средств повышения эффективности систем электроснабжения горных предприятий: Автореф. дис. . .докт. техн. наук. М., 1991. — 32 с.

64. Федоров А. А., Ристхейн Э. М. Электроснабжение промышленных предприятий. — М.: Энергия, 1981. 360 с.

65. Филиппов М. М. Автоматизация электросетей в сельской местности. — М.: Энергия, 1977.-102 с.

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

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

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

69. Цапенко Е. Ф., Сычев JI. И., Кулешов П. Н. Шахтные кабели и электробезопасность сетей. — М.: Недра, 1988. — 213 с.

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

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

72. Электробезопасность на открытых горных работах/ В. И. Щуцкий, А. М. Маврицын, А. И. Сидоров, Ю. В. Ситчихин; Под ред. В. И. Щуцкого. М.:1461. Недра, 1983.- 192 с.