Повышение эффективности дальнего резервирования защит до 1000 В тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат наук Соловьева Светлана Николаевна

• Соловьева Светлана Николаевна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Соловьева Светлана Николаевна

ВВЕДЕНИЕ

1 ПРОБЛЕМАТИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДАЛЬНЕГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ЗАЩИТ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И СОБСТВЕННЫХ НУЖД НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ

1.1 Особенности сетей 0,4 кВ по сравнению с сетями напряжением выше 1 кВ

1.2 Основные аспекты ближнего и дальнего резервирования защит сетей

0,4 кВ

1.3 Обеспечение селективности защит и невозгораемости кабелей при дальнем резервировании сетей 0,4 кВ

1.4 Особенности координации параметров защитных аппаратов и кабелей

0,4 кВ

1.5 Основные пути решения проблемы дальнего резервирования защит сетей до 1 кВ

1.6 Выводы к разделу

2 ОБЗОР ОСНОВНЫХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ТЕМПЕРАТУР НАГРЕВА КАБЕЛЕЙ В СЕТЯХ ДО 1000 В

2.1 Обзор современных нормативно-технических документов, регламентирующих условия проверки нагрева кабелей

2.2 Учет сопротивления электрической дуги

2.2.1 Обзор методики расчета сопротивления электрической дуги по ГОСТ

2.2.2 Обзор методики расчета сопротивления дуги по руководящим указаниям

2.3 Учет теплового спада тока при коротких замыканиях

2.4 Анализ методик расчета термического воздействия токов короткого замыкания

2.4.1 Обзор алгоритма расчета температуры нагрева кабелей по кривым, приведенным в ГОСТ Р 52736-2007 и ГОСТ

2.4.2 Анализ алгоритма расчета температуры кабелей через действующее значение периодической составляющей тока КЗ

2.5 Учет неадиабатического нагрева кабеля

2.6 Учет времени отключения повреждения

2.7 Выводы к разделу

3 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИК РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУР НАГРЕВА КАБЕЛЕЙ В СЕТЯХ ДО 1000 В

3.1 Разработка методики для расчета нагрева кабеля через мгновенное значение тока КЗ

3.1.1 Оценка влияния начальных условий на величину термического воздействия тока КЗ

3.1.2 Разработка уточненной методики расчета нагрева кабеля через мгновенное значение тока короткого замыкания

3.1.3 Апробация предлагаемой методики

3.2 Оценка влияния места повреждения на условия нагрева кабелей до 1000 В

3.2.1 Определение максимальной протяженности кабеля по уровню отклонения напряжения

3.2.2 Оценка нагрева кабеля в зависимости от места возникновения повреждения

3.3 Разработка методики расчета неадиабатического нагрева кабеля

3.3.1 Анализ продольной и поперечной теплопередачи в кабеле при КЗ

3.3.2 Разработка алгоритма расчета неадиабатического нагрева кабеля

3.3.3 Апробация предлагаемой методики расчета электротеплового процесса

3.4 Выводы к разделу

4 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ СРАБАТЫВАНИЯ ЗАЩИТЫ В СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 КВ

4.1 Определение расчетного вида КЗ при обеспечении чувствительности защитных аппаратов в сетях до 1000 В

4.1.1 Объект исследования

4.1.2 Анализ результатов расчета

4.1.3 Выводы по выбору расчетных условий для определения чувствительности защиты

4.2 Анализ эффективности секционирования распределительного щита при решении проблемы дальнего резервирования в сетях до 1 кВ

4.2.1 Общая оценка эффективности секционирования распределительного щита

4.2.2 Проверка невозгораемости кабелей при наличии секционирования

4.2.3 Оценка эффективности секционирования для обеспечения условий дальнего резервирования

4.3 Анализ эффективности сооружения вторичных сборок при решении проблемы дальнего резервирования защит сетей до 1 кВ

4.3.1 Оценка эффективности сооружения добавочных вторичных щитов

4.3.2 Анализ необходимости установки второго выключателя на кабеле, ведущему к вторичному щиту

4.4 Выводы к разделу

5 СОЗДАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ РАСЧЕТА ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ТЕМПЕРАТУР НАГРЕВА КАБЕЛЕЙ В СЕТЯХ ДО 1 КВ

5.1 Общая характеристика программного комплекса

5.2 Описание методик, заложенных в программу

5.2.1 Выбор методики расчета токов КЗ

5.2.2 Описание методик расчета температур нагрева кабелей

5.3 Интерфейс программного комплекса

5.3.1 Задание исходных данных

5.3.2 Хранение данных

5.3.3 Вывод расчетных данных

5.4 Выводы к разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Акт внедрения результатов диссертационной

работы

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Акт внедрения результатов диссертационной

работы

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Свидетельство о государственной регистрации

программы

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Фрагменты исходного кода программы «Программа для расчета температур нагрева кабелей в сетях напряжением до 1 кВ»

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности дальнего резервирования защит до 1000 В»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования и степень ее разработанности:

Сети до 1000 В, как правило, довольно разветвленные и имеют большое количество маломощных потребителей, что диктует свои особенности в части выполнения защит. До сих пор актуально применение автоматических выключателей как для защиты единичного потребителя, так и для группы присоединений. Актуальность темы исследования невозгораемости кабелей и улучшения эффективности дальнего резервирования сетей 0,4 кВ обусловлена тем, что при КЗ на присоединении и отказе основной защиты отключение повреждения может затянуться, а в некоторых случаях вышестоящий по селективности защитный аппарат оказывается нечувствителен к таким повреждениям. Затянувшиеся короткие замыкания приводят к возгоранию кабельных трасс. Сложившаяся ситуация диктует необходимость уточнения методик расчета токов КЗ и термического действия тока на оборудование, критериев выбора и проверки оборудования, а также нахождения способов повышения эффективности дальнего резервирования защит сетей 0,4 кВ.

Сегодня перспективным решением проблемы повышения эффективности дальнего резервирования защит до 1 кВ является применеие микропроцессорных терминалов защит 0,4 кВ, а также использование автоматических выключателей с дополнительными или улучшенными характеристиками срабатывания. Современные автоматические выключатели выпускаются ведущими зарубежными производителями электроэнергетического оборудования -Siemens (Германия, SENTRON), Schneider Electric (Франция, ComPacT, MasterPacT) и ABB (Швейцария, System pro M compact), а микропроцессорные терминалы защит - отечественным производителем Механотроника (БМРЗ-0,4).

Вопросам совершенствования защит и автоматики посвящены труды Антонова В.И., Булычева А.В., Ванина В.К., Илюшина П.В., Лачучгина В.Ф., Мокеева А.В., Нагая В.И., Нудельмана Г.С., Павлова Г.М., Попова М.Г., Шуина В.А., вопросам расчета токов короткого замыкания - труды Кизеветтера Д.В., Щедрина Н.Н. и других. Вопросам разработки и уточнения

методик расчета токов КЗ и принятия мер к снижению вероятности отказов защит сетей до 1000 В в разное время были посвящены публикации В.А. Зильбермана, А.А. Лапидуса, В.С. Фишмана, М.А. Шабада, М.А. Шиши и многих других авторов. Значительный вклад в решение этих задач внесли А.В. Беляев и М.А. Эдлин, предложив алгоритм дальнего резервирования, реализованный в микропроцессорном терминале БМРЗ-0,4.

Целью диссертационной работы является совершенствование методик расчета токов короткого замыкания и нагрева кабелей в сетях до 1000 В и разработка научно-обоснованных решений по повышению эффективности защит дальнего резервирования в низковольтных сетях.

Основные задачи диссертационного исследования:

• Определение максимально опасной фазы возникновения короткого замыкания и наиболее опасного места повреждения с точки зрения термического действия тока КЗ.

• Создание методики расчета температуры нагрева кабеля через мгновенное значение тока короткого замыкания.

• Решение задачи продольной и поперечной теплопередачи в кабеле и создание методики расчета неадиабатического нагрева кабеля.

• Формулирование необходимых и достаточных расчетных условий для проверки защитных аппаратов по условиям чувствительности.

• Анализ эффективности предлагаемых схемных решений для обеспечения дальнего резервирования в сетях 0,4 кВ.

• Программная реализация численных методов и алгоритмов расчета токов КЗ и температур нагрева кабелей в сетях до 1000 В.

Научная новизна работы:

• Созданы уточненные методики расчета токов КЗ и температур нагрева кабелей до 1000 В, учитывающие тепловой спад тока, влияние электрической дуги на ток КЗ, неадиабатический характер нагрева проводника, зависимые время-токовые характеристики срабатывания защит.

• Сформулированы и обоснованы усовершенствованные требования к определению расчетных условий для расчета токов КЗ и температур нагрева кабелей, а также к выбору и проверке оборудования сетей до 1000 В по токам в аварийных режимах.

• Предложены и обоснованы схемно-технические решения для типовых конфигураций электросетей и распределительных устройств 1000 В, обеспечивающие повышение чувствительности и селективности защит дальнего резервирования в низковольтных сетях.

Теоретическая значимость работы:

Предложена и в результате расчетных исследований обоснована уточненная нелинейная математическая модель электротеплового процесса в кабеле, которая учитывает взаимно влияющие друг на друга факторы: возникновение короткого замыкания, сопровождающееся повышенным нагревом кабеля токами КЗ; неадиабатический характер нагрева, учитывающий отвод тепла от токоведущих жил кабеля через изоляцию в окружающую среду в продольном и поперечном направлении по отношению к протекающему току; тепловой спад тока, обусловленный увеличением активного сопротивления кабеля при его нагреве.

Практическая значимость работы:

Практическую ценность результатов диссертационной работы представляют разработанные в работе методы расчета токов КЗ и температур нагрева кабелей 0,4 кВ, а также сформулированные в работе рекомендации по улучшению условий дальнего резервирования сетей до 1000 В, которые применяются в проектных организациях при решении задач совместного выбора защит и токоведущих частей в низковольтных сетях.

Разработан программный комплекс, позволяющий производить расчеты токов КЗ и температур нагрева кабелей в низковольтных сетях (Свидетельство № 2020667567. Заявка № 2020667006, 24.12.2020).

Методология и методы исследования:

Методология диссертационного исследования заключается в проведении анализа методов расчета переходных процессов в сетях до 1000 В, численных экспериментов по исследованию электротепловых процессов в кабелях, синтезе новых способов повышения эффективности защит до 1000 В.

При проведении исследований использовались аналитические методы расчета электромагнитных и тепловых переходных процессов, а также численные методы решения дифференциальных уравнений их математических моделей. Численные эксперименты производились с использованием алгоритмов, реализованных в программном обеспечении MS Access, Matlab, Mathcad.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Разработанная методика расчета токов КЗ и температур нагрева кабелей до 1000 В.

2. Уточненные критерии проверки защитных аппаратов по условиям чувствительности и кабельных линий по условиям термической стойкости и невозгораемости.

3. Предлагаемые схемные решения для повышения эффективности дальнего резервирования защит сетей до 1000 В.

4. Методы и алгоритмы разработанного программного комплекса для расчета токов КЗ и температур нагрева кабелей в сетях до 1000 В.

Степень достоверности и апробация результатов:

Теоретические результаты получены с использованием строгих аналитических выражений и законов электротехники. Решение дифференциальных уравнений электротепловых переходных процессов осуществлялось с применением широко известных численных методов.

По теме диссертационной работы опубликовано 12 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, входящих в список рекомендуемых в перечне ВАК РФ, 1 свидетельство о регистрации программы, а также 2 публикации в изданиях, индексируемых в наукометрических базах Scopus.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XIV Всероссийской конференции «Фундаментальные исследования и инновации в национальных исследовательских университетах» (Санкт-Петербург, 2010), конференции политехнического симпозиума «Молодые ученые -промышленности Северо-Западного региона» (Санкт-Петербург, 2010), XV Всероссийской конференции «Фундаментальные исследования и инновации в национальных исследовательских университетах» (Санкт-Петербург, 2011), 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (St. Petersburg, 2020). Диссертация содержит материалы работы, победившей в номинации «Лучший проект молодого ученого» на Всероссийском конкурсе «Наукоемкие инновационные проекты молодых ученых» (Санкт-Петербург, 2012).

Методики, предложенные в работе, использованы при проектировании АЭС АЭС Ханхикиви (Финляндия) для проверки кабелей на невозгорание в системе собственных нужд 0,4 кВ.

Результаты работы используются при реализации учебного процесса в СПбПУ Петра Великого в рамках дисциплины «Электрические станции и подстанции», «Режимы работы электрооборудования станций и подстанций», а также в НОУЧ ДПО «Центр подготовки кадров энергетики» в рамках дисциплины «Собственные нужды станций и подстанций».

Соответствие диссертации паспорту научной специальности и требованиям Положения о присуждении ученых степеней. Диссертационная работа соответствует следующим пунктам паспорта специальности 05.14.02 «Электрические станции и электроэнергетические системы»: п. 3 - разработка методов расчета, прогнозирования, оптимизации и координации уровней токов короткого замыкания на электростанциях и в электрических сетях энергосистем; п. 6 - разработка методов математического и физического моделирования в электроэнергетике; п. 9 - разработка методов анализа и синтеза систем автоматического регулирования, противоаварийной автоматики и релейной защиты в электроэнергетике; п. 13 - разработка методов использования ЭВМ для

решения задач в электроэнергетике. Диссертационная работа отвечает всем основным критериям, указанным в пп. 9 - 14 Положения о присуждении ученых степеней.

Структура работы. Диссертация общим объемом 167 страниц состоит из введения, пяти разделов, заключения, четырех приложений и списка литературы из 64 источников. Работа содержит 85 рисунков и 12 таблиц. В приложениях приведены акты внедрения результатов работы, свидетельство о государственной регистрации программы, а также исходный код программы для расчета токов КЗ и температур нагрева кабелей.

В первом разделе диссертационной работы обозначены основные проблемы, возникающие при обеспечении дальнего резервирования сетей 0,4 кВ. К ним относятся трудности одновременного обеспечения селективности защиты и невозгораемости кабелей; большие времена срабатывания защитного аппарата в случае работы обратнозависимого расцепителя; недостаточная чувствительность защит при удаленных КЗ; слабое развитие методик, позволяющих провести расчет электротеплового процесса для большого промежутка времени.

Во втором разделе работы проанализированы основные требования, предъявляемые к выбору и проверке кабелей 0,4 кВ. Анализ показал несостыковки и противоречия в требованиях к условиям и методикам проверки, а также отсутствие четкой иерархии нормативных документов. Рассмотрены методики расчета токов КЗ и температур нагрева кабелей, предлагаемые действующими стандартами. Анализ методик показал основные недостатки: использование графического материала и эмперических коэффициентов не позволяет учитывать особенности переходных процессов при КЗ в сетях 0,4 кВ.

В третьем разделе диссертационной работы разработаны методики расчета токов КЗ и температур нагрева кабеля по мгновенному значению тока КЗ с учетом фазы возникновения повреждения, вида КЗ, теплового спада тока, неадиабатического характера нагрева, времени отключения КЗ. Сравнение результатов расчета методик, использующих расчет по действующему и

мгновенному значениям тока КЗ, показало, что переход к методике расчета по мгновенному значению полного тока КЗ обязателен при малых временах, что актуально для случая отключения повреждения действиями основной защиты. Анализ расчетных температур нагрева кабеля при проверке на невозгорание позволил сделать вывод о необходимости определения места возникновения и вида КЗ, которые приводят к максимальному нагреву кабеля при отключении повреждения по алгоритму дальнего резервирования.

В четвертом разделе предложены способы повышения чувствительности защитных аппаратов при обеспечении дальнего резервирования в сетях до 1 кВ. Проанализированы применение секционирования распределительного щита 0,4 кВ на две и три секции и сооружение добавочных вторичных сборок. Первый метод позволяет исключить или сократить количество и протяженность наиболее опасных мест возникновения КЗ по условию невозгорания кабелей. В рамках изучения второго метода проанализированы различные варианты схем и даны рекомендации по применению автоматических выключателей в конце кабелей, ведущих ко вторичным сборкам, для обеспечения чувствительности АВ при отказе основных защит.

В пятом разделе дано описание созданного программного комплекса «Программа для расчета температур нагрева кабелей в сетях напряжением до 1 кВ», в алгоритмах которого учтены такие факторы, как вид короткого замыкания, возможность расчета дуговых КЗ, возможность выбора места возникновения повреждения в любой точке схемы, тепловой спад тока, отвод тепла в окружающую среду, время отключения повреждения, зависящее от ВТХ защитного аппарата, расчет температуры нагрева по разным методикам в зависимости от длительности отключения повреждения или выбора пользователя.

1 ПРОБЛЕМАТИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДАЛЬНЕГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ЗАЩИТ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И СОБСТВЕННЫХ НУЖД НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ

1.1 Особенности сетей 0,4 кВ по сравнению с сетями напряжением выше 1 кВ

Сети 0,4 кВ выполняют функцию конечного распределения и выдачи электроэнергии потребителю и, как правило, конечный потребитель находится на большом расстоянии от источника питания, что позволяет считать напряжение в точке сети, где присоединен понижающий трансформатор, практически неизменным и равным своему номинальному значению.

Наряду с большой удаленностью от источников питания сети 0,4 кВ по сравнению с системами более высоких напряжений обладают высокой разветвленностью и большим числом элементов. При этом для повышения надежности схемы эффективно применение вторичных шинок, получающих питание непосредственно от главного распределительного щита (ГРЩ) 0,4 кВ, и третичных шинок, получающих питание от указанных вторичных шинок. Однако обеспечить селективную защиту потребителей, подключенных к третичным сборкам, выполнить довольно трудно, поэтому их область применения ограничена питанием наименее ответственных потребителей.

В отличие от сетей средних и высоких напряжений нагрузки 0,4 кВ имеют больший разброс по мощностям. Графики таких нагрузок довольно трудно выровнять, они носят более вероятностный характер, чем графики нагрузок более высоких напряжений.

Еще одной особенностью низковольтных сетей является чувствительность к переходным процессам в электродвигателях 0,4 кВ.

Приближенность и доступность для рабочего персонала на электростанциях, подстанциях, промышленных предприятиях, а также для

конечного потребителя электроэнергии - населения, делает рассматриваемые сети наиболее опасными для безопасности человека.

При расчетах токов короткого замыкания (КЗ) в сетях до 1000 В необходимо учитывать особенности низковольтных сетей, которые влияют на переходные процессы в исследуемых сетях, но не влияют на режимы работы сетей высоких напряжений:

- влияние на ток КЗ активных сопротивлений всех элементов схемы (распределительные трансформаторы, токоведущие части, реакторы, трансформаторы тока, автоматические выключатели, а также болтовые соединения шин, зажимов и разъемных контактов аппаратов);

- влияние на ток КЗ индуктивных сопротивлений элементов сети;

- влияние на ток КЗ переходного сопротивления электрической дуги в месте повреждения;

- влияние на ток КЗ двигательной нагрузки, при этом учет подпитки точки КЗ от группы асинхронных двигателей можно не учитывать, если величина эквивалентного номинального тока электродвигателей не превышает десятипроцентного значения периодической составляющей тока КЗ в нулевой момент времени, которая рассчитана без учета подпитки точки КЗ этими электродвигателями [1,2,3].

Необходимость учета электрической дуги обусловлена тем, что в отличие от высоковольных сетей, короткие замыкания в сетях до 1 кВ в большинстве случаев являются дуговыми, металлические КЗ встречются только в единичных случаях.

Перечисленные особенности диктуют основной подход в выполнении защиты сетей 0,4 кВ. В отличие от систем напряжений выше 1 кВ, в низковольтных сетях функции коммутационного элемента и защитного устройства объединены в одном аппарате - АВ с тепловым, электромагнитным и/или электронным расцепителем.

Также из перечисленных особенностей электроустановок 0,4 кВ вытекает способ выполнения токоведущих частей в виде кабелей, имеющих изоляцию,

которая, обеспечивая электробезопасность, в то же время затрудняет теплоотвод от токоведущей части в окружающее пространство. Таким образом, повышается вероятность нарушения термической стойкости кабеля и, более того, -возможность его возгорания [4,5]. Это приводит к значительному экономическому ущербу и, в ряде случаев, - к человеческим жертвам.

1.2 Основные аспекты ближнего и дальнего резервирования защит сетей 0,4 кВ

С учетом высокой ответственности защиты человека и электрооборудования от воздействия токов КЗ и вызванных ими пожаров, в системах любого напряжения становится очевидным требование резервирования защит.

При этом различают ближнее и дальнее резервирование.

Ближнее резервирование имеет место, когда две защиты, обслуживающие один и тот же участок сети, резервируют друг друга (рисунок 1.1, а). Примером для сетей выше 1 кВ могут служить максимальная токовая защита и токовая отсечка. Пример для сети 0,4 кВ - тепловой и электромагнитный расцепитель АВ.

КА

откл

КА^- ЗУ

откл

КА^- ЗУ

1МУ

^7

а)

б)

Рисунок 1.1 - Схема, поясняющая смысл резервирования: а) ближнее резервирование, б) дальнее резервирование

Дальнее резервирование защит - это отключение повреждения средствами защит смежных элементов при отказе основных защит (рисунок 1.1, б). Примером для сетей выше 1 кВ могут служить две максимальные токовые защиты, установленные на смежных линиях. Пример для сети 0,4 кВ -электромагнитные расцепители двух разных автоматов.

Особенность выполнения защит сетей до 1000 В автоматическими выключателями обуславливает отсутствие надежного ближнего резервирования в низковольтных сетях. При повреждении или отказе общих элекметов автоматического выключателя КЗ не ликвидируется ни одним из его расцепителей.

О реальном ближнем резервировании в низковольтных сетях можно говорить только в случае применения плавких предохранителей или дополнительных АВ, включенных последовательно с основными. Использование плавких предохрнителей последовательно с автоматом позволит, с одной стороны, снизить капитальные затраты на автоматические выключатели, обусловленные их коммутационной способностью, т.к. предохранитель будет выполнять фнкцию токоограничения. С другой стороны, использование предохранителей в сетях с двигательной нагрузкой неэффективно по условиям неполнофазного режима асинхронных двигателей, который сопровождается большими токами и повышенным нагревом. Включение двух последовательных автоматических выключателей не всегда экономически целесообразно.

Поэтому в сетях 0,4 кВ имеет смысл рассматривать именно дальнее резервирование [6,7,8,9,10,11,12].

1.3 Обеспечение селективности защит и невозгораемости кабелей при дальнем резервировании сетей 0,4 кВ

Помимо требования резервирования существует требование селективности в срабатывании защит вышестоящего и нижестоящего аппаратов. Селективностью называют способность защиты отключать непосредственно тот участок, на которм произошло короткое замыкание. Это предотвращает

избыточное отключение оборудования, обеспечивая бесперебойность и надежность электроснабжения.

Селективность может быть полной или частичной. На рисунке 1.2. приведено пояснение понятий полной и частичной селективности, при полной -любое повреждение ликвидируется отключением автоматического выключателя данного присоединения; при частичной - в зависимости от величины тока КЗ реагировать на повреждение будет либо автомат присоединения (АВ2), либо отключатся и групповой (АВ1), и индивидуальный (АВ2) автоматические выключатели.

/ АВ1

отключение:

/

АВ2 АВ1+АВ2 У///////^ ооооооооех]—►/КЗ

/АВ2

0

/

расц

/

/

ПКС

/ у

Рисунок 1.2 - Схема, поясняющая понятия полной и частичной

селективности:

/расц - ток расцепителя; /у - ток уставки; /пкс - ток предельной коммутационной способности; /КЗ - ток повреждения (КЗ)

Важно подчеркнуть, что требование селективности не должно исключать возможности срабатывания защиты в качестве резервной при дальнем резервировании. Различают три основных вида селективности:

- логическая селективность;

- селективность по чувствительности;

- селективность по времени.

Под логической селективностью понимается передача блокирующего сигнала вышестоящему АВ в случае, если автоматический выключатель присоединения почувствовал КЗ. Таким образом, вышестоящий по

селективности автоматический выключатель отключит повреждение без выдержки времени только в случае возникновения КЗ в его зоне резервирования и отсутствии блокирующего сигнала от основного АВ. При поступлении блокирующего сигнала по контрольному проводу вышестоящий автомат либо не сработает, либо отключит повреждение с задержкой по времени. В этом случае одновременно осуществляется и дальнее резервирование, и быстродейтвие защиты. Однако увеличение капитальных затрат и усложнение электрических связей между защитными аппаратами ограничивает область применения логической селективности.

Токовая селективность (селективность по чувствительности) - вид селективности, при котором время-токовые характеристики (ВТХ) автоматических выключателей смещены по токовой оси (рисунок 1.3, а). В этом случае дальнее резервирование неэффективно из-за невозможности настроить уставки по току защитных аппаратов с заданной чувствительностью.

и

откл

I

а)

б)

Рисунок 1.3 - ВТХ автоматических выключателей при обеспечении

селективностей: а) по чувствительности; б) по времени

Селективность по времени обеспечивается за счет смещения ВТХ последовательно расположенных автоматов по времени (рисунок 1.3, б). Время

срабатывания вышестоящей защиты выбирается на ступень селективности Ди больше, чем выдержка времени ¿откл2 нижестоящей защиты. В силу своей простоты, принцип селективности по времени получил широкое распространение в сетях 0,4 кВ. Вместе с тем, он имеет существенный недостаток - снижение быстродействия, что особенно опасно с точки зрения возгораемости кабелей.

Помимо этого, обеспечение выполнения условия невозгорания кабельных трасс напрямую зависит от эффективности дальнего резервирования защит низковольных сетей. Причиной многих пожаров на электростанциях являлся именно отказ основной защиты присоединения при КЗ и затягивание времени отключения вышестоящего по селективности автоматического выключателя [13,14,15,16,17].

Подобные случаи возгорания кабельных линий (КЛ) инициировали появление нормативных документов, ужесточающих требования пожарной стойкости кабелей, к которым в частности относится циркуляр №Ц-02-98(Э) «О проверке кабелей на невозгорание при воздействии тока КЗ» [18]. В данном циркуляре требование термической стойкости (или пригодности к дальнейшей эксплуатации) кабеля связано с успешным действием основной защиты присоединения, а более строгое требование невозгораемости - с несрабатыванием основной защиты и успешным срабатыванием резервной защиты. В контексте тематики 0,4 кВ это как раз и означает требование дальнего резервирования.

Снижение быстродействия защиты при дальнем резервировании обусловлено не только согласованием автоматических выключателей по селективности, но и особенностями ВТХ коммутационных аппаратов напряжением 0,4 кВ.

Двухступенчатая ВТХ стандартного автоматического выключателя обычно состоит из двух участков (рисунок 1.4).

t 4

Рисунок 1.4 - ВТХ автоматического выключателя: 1 - защита от перегрузки; 2 - защита от КЗ

Зона 1, обозначенная на рисунке 1.4, представляет собой обратнозависимую от тока характеристику выключателя, которая имеет достаточно большие времена отключения. Данная характеристика реализована с помощью биметаллической пластины теплового расцепителя или с помощью электронного расцепителя. Для краткости такой расцепитель можно называть «тепловым». Основное назначение зоны 1 - защита от перегрузки, но может также применяться как резервная защита при КЗ в случае несрабатывания нижестоящего АВ.

Зона 2 (рисунок 1.4) является независимой от тока характеристикой или отсечкой. Характеристика в данной зоне имеет малые времена отключения (у современных АВ ^ткл может равняться 0,01 с). Отсечка может быть реализована с помощью электромагнитного расцепителя. Для краткости такой расцепитель можно называть «мгновенным». Основное назначение зоны 2 - защита от токов КЗ.

Электромагнитный расцепитель АВ должен быть чувствительным к любым, в том числе минимальным токам КЗ. Расцепитель выбран и настроен верно, если на ВТХ диапазон всевозможных токов КЗ (штриховка на рисунке 1.5) находится правее тока срабатывания отсечки (/со), причем с 50%-ным запасом Тктт > 1,5/со (рисунок 1.5).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Соловьева Светлана Николаевна, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. РД 153-34.0-20.527-98. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования / под ред. Б.Н. Неклепаева. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002. - 152 с.

2. ГОСТ 28249-93. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электрических установках переменного тока напряжением до 1 кВ. -Введ. 1995-01-01. - Минск, 1993. - 66 с.

3. Урманчеева, А.С. О необходимости учёта асинхронных электродвигателей при расчёте нагрева кабелей во время короткого замыкания /

A.С. Урманчеева, А.А. Лапидус // XXXVI неделя науки СПбГПУ. Материалы Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов. Ч. II. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2008. - С. 14-15.

4. Фишман, В.С. Короткое замыкание в электропроводке. Возможные причины пожара / В.С. Фишман // Новости Электротехники. - 2007. - №1 (43). -С. 85-87.

5. Фишман, В.С. Короткое замыкание: пожара можно избежать /

B.С. Фишман // Новости Электротехники. - 2005. - №2 (32). - С. 69-72.

6. Соловьева, С.Н. Специфика термического действия токов короткого замыкания в кабельных линиях 0,4 кВ собственных нужд подстанций /

C.Н. Соловьева, А.А. Лапидус // Всероссийский конкурс «Наукоемкие инновационные проекты молодых ученых»: материалы работ победителей и лауреатов конкурса. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2012. - С. 299-317.

7. Беляев, А.В. Дальнее резервирование отказов защит и выключателей в сетях 0,4 кВ / А.В. Беляев, М.А. Эдлин // Электрические станции. - 2002. -№12. - С. 51-55.

8. Гондуров, С.А. Проблема дальнего резервирования в сетях 0,4 кВ / С.А. Гондуров, И.В. Иванов, М.Г Пирогов // Новости электротехники. - 2011. -№5. - С. 56-59.

9. Лапидус, А.А. О повышении эффективности защиты электроустановок 0,4 кВ в системе собственных нужд электростанций и

подстанций /А.А. Лапидус, К.В. Степанова // XXXVIII неделя науки СПбГПУ. Материалы международной научно-практической конференции. Ч. II. - СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2009. - С. 15-17.

10. Беспалов, А.В. Защита низковольтных электроустановок собственных нужд электрических станции от короткого замыкания / А.В. Беспалов, Е.С. Борисова, О.Ю. Гусев [и др.] // Электрические станции. -2005. - №4. - С. 53-61.

11. Ароян, Ш.О. О резервировании защит присоединений 0,4 кВ собственных нужд АЭС / Ш.О. Ароян // Электрические станции. - 2007. - №6. -С. 54-57.

12. Морозов, Н.Р. Резервирование защит сетей 0,4 кВ собственных нужд электростанций / Н.Р. Морозов // Электрические станции. - 1987. - №4. -С. 57-60.

13. Официальный сайт МЧС России [Электронный ресурс]. - URL: http://www.mchs.gov.ru/ (дата обращения: 12.04.2020).

14. Смелков, Г.И. Анализ статистических данных о пожарной опасности электрических изделий / Г.И. Смелков, А.И. Рябиков // Энергобезопасность и энергосбережение. - 2009. - №1. - С. 4-8.

15. Смелков, Г.И. Проблемы обеспечения пожарной безопасности кабельных потоков / Г.И. Смелков, В.А. Пехотиков, А.И. Рябиков // Кабели и провода. - 2005. - №2 (291). - С. 8-14.

16. Смелков, Г.И. Проблемы обеспечения пожарной безопасности электропроводок и кабельных линий в свете требований действующих нормативных документов / Г.И. Смелков, А.И. Рябиков // КАБЕЛЬ-news. -2009. - № 6-7. - С. 40-47.

17. Мироненко, Я.В. Обеспечение безопасности на объектах электроэнергетической отрасли. Пожарная безопасность / Я.В. Мироненко // Алгоритм Безопасности. - 2017. - №4. - С. 66-69.

18. Циркуляр № Ц-02-98(э). О проверке кабелей на невозгорание при воздействии тока короткого замыкания. - Введ. 1998-03-16. - М.: Департамент

стратегии развития и научно-технической политики РАО «ЕЭС России», 1998. - 12 с.

19. Автоматические выключатели типа COMPACT NS. Технические условия. - М.: Schneider Electric, 1996. - 243 с.

20. Гусев, Ю.П. Снижение чувствительности защитных аппаратов в низковольтных электроустановках из-за шунтирующего эффекта асинхронных электродвигателей / Ю.П. Гусев, Г.Ч. Чо // Вестник Московсвкого энергетического института. - 2003. - №6. - С. 131-135.

21. Лапидус, А.А. Алгоритм поиска расчетных условий для выбора электрооборудования в сетях низкого напряжения / А.А. Лапидус, И.М. Кречкивский // XL неделя науки СПбГПУ : материалы международной научно-практической конференции. Ч. II. - СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2011. - С. 14-15.

22. Попов, М.Г. Повышение эффективности защит дальнего резервирования в распределительных сетях электроснабжения до 1 кВ / М.Г. Попов, С.Н. Соловьева, А.А. Лапидус [и др.] // Вестник Чувашского университета. - 2020. - № 1. - С. 155-166.

23. Черновец, А.К. Обеспечение термической стойкости и невозгораемости кабелей напряжением до 10 кВ: Учебное пособие / А.К. Черновец, К.Н. Семенов, А.А. Лапидус // СПб. : Издательство ПЭИПК. -2004. - 58 с.

24. Черновец, А.К. Основные характеристики нового поколения кабелей с улучшенными показателями пожарной безопасности: Учебное пособие / А.К. Черновец, К.Н. Семенов, А.А. Лапидус // СПб. : Издательство ПЭИПК. -2004. - 63 с.

25. Solovjeva, S.N. Analysis of switchboard sectionalizing effectiveness with solving the problem of long distance protection in electrical networks up to 1 kV / S.N. Solovjeva, A.A. Lapidus, K.N. Semenov [et al.] // Proc. of the 2020 IEEE Conf. of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering. - 2020. -Р. 888-893.

26. Райнин, В.Е. Совершенствование защитных характеристик автоматических выключателей низкого напряжения / В.Е. Райнин, А.С. Кобозев // Электротехника. - 2009. - №2. - С. 44-51.

27. Лапидус, А.А. Совершенствование систем электроснабжения электрических станций при их реконструкции и продлении ресурса : дис. ... канд. техн. наук: 05.14.02 / Лапидус Александр Анатольевич. - Санкт-Петербург, 2004. - 228 с.

28. Библия электрика. Правила устройства электроустановок: ПУЭ МПОТ ПТЭ [Текст]. - 6-е и 7-е изд. - Новосибирск: НОРМАТИКА, 2014. - 688 с.

29. Смирнов, А.Г. Пособие к главе 3.1 ПУЭ / А.Г. Смирнов, Л.Б. Годгельф, В.Т. Шилин. - М.: ВНИИ «Тяжпромэлектропроект» им. Ф. Б. Якубовского, 1991. - 51 с.

30. ГОСТ Р 52736-2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания. - Введ. 2008-07-01. - М. : Стандартинформ, 2007. - 40 с.

31. Директивное указание №2794-Э. О проверке кабелей 0,4 кВ по условиям нагрева при коротких замыканиях. - Введ. 1986-04-18. - СПб.: СПбАЭП, 1986. - 38 с.

32. Новости Электротехники. Приложение «Вопрос - ответ». - 2007. -№6. - С. 27.

33. Беляев, А.В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ: Учебное пособие / А.В. Беляев. - 3-е изд., перераб. и доп. - Санкт-Петербург: ПЭИПК, 2012. - 270 с.

34. Шиша, М.А. Влияние электрической дуги на ток КЗ в сетях напряжением до 1 кВ / М.А. Шиша, В.М. Александров, В.Н. Рычагов // Новости Электротехники. - 2011. - №6 (72). - С. 38-41.

35. Беляев, А.В. Учет переходных сопротивлений при выборе защит и аппаратуры в сетях 0,4 кВ / А.В. Беляев, М.А. Шабад // Электрические станции. -1981. - № 3. - С. 50-55.

36. Шиша, М.А. Учет влияния электрической дуги на ток КЗ в сетях напряжением до 1 кВ переменного и постоянного тока / М.А. Шиша // Электрические станции. - 1996. - № 11. - С. 60-63.

37. ГОСТ 31996-2012. Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ. Общие технические условия. - Введ. 2014-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2012. - 40 с.

38. ГОСТ 30323-95. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания. - Введ. 1994-01-01. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2000. - 58 с.

39. ГОСТ Р МЭК 60949-2009. Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева. - Введ. 2010-01-01. -М.: Стандартинформ, 2009. - 14 с.

40. Лапидус, А.А. Совершенствование систем электроснабжения электрических станций при их реконструкции и продлении ресурса : автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.14.02 / А.А. Лапидус. - Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский политехнический университет, 2004. - 18 с.

41. Лапидус, А.А. Расчет нагрева проводников, защищенных автоматическими выключателями / А.А. Лапидус // Новости Электротехники. -2009. - №2. - С 46-49.

42. Егорушкин, И.О. Влияние теплового спада тока короткого замыкания на функционирование сельских электрических сетей напряжением 0,4 кВ : автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.20.02 / И.О. Егорушкин. - Красноярск: Красноярский государственный аграрный университет, 2008. - 20 с.

43. Черновец, А.К. О необходимости учета теплового спада тока вследствие увеличения активного сопротивления жил кабелей при их нагреве током короткого замыкания / А.К. Черновец, Ю.М. Шаргин, К.Н. Семенов [и др.] // Формирование технической политики инновационных наукоемких технологий: Материалы науч.-практ. конф. Т.1. - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2002. -С. 78-84.

44. Лапидус, А.А. Увеличение активного сопротивления проводников от их нагрева током короткого замыкания. / А.А. Лапидус // XXXI неделя науки СПбГПУ: Материалы межвузовской научной конференции - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003. - С. 5-7.

45. Зилъберман, В.А. Учет теплового спада тока КЗ при выполнении дальнего резервирования / В.А. Зильберман // Электрические станции. - 1989. -№12. - С. 55-60.

46. Лапидус, А.А. О проверке проводников на термическую стойкость и невозгорание / А.А. Лапидус, В.С. Фишман // Новости ЭлектроТехники. -2009. - №2. - С. 50-53.

47. Бессонов, Л.А. Переходные процессы в линейных электрических цепях. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: Учебник / Л.А. Бессонов. - 11-е изд., перераб. и доп. - М.: «Гардарики», 2007. - 701 с.

48. Двайт, Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы: Пер. с англ. / Г.Б. Двайт. - 4-е изд., испр. - М.: Наука, 1973. - 228 с.

49. Ульянов, С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах: Учебник для вузов / С.А. Ульянов. - М.: «Энергия», 1970. - 520 с.

50. Равилов Р.Э. Влияние фазы возникновения короткого замыкания на термическое и электродинамическое воздействие / Р.Э. Равилов, С.Н. Соловьёва // XXXVIII Неделя науки СПбГПУ: материалы международной научно-практической конференции. Ч. II. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009. - С. 12-13.

51. СТО 56947007-29.240.10.248-2017. Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35750 кВ. - Введ. 2017-08-25. - ПАО «ФСК ЕЭС», 2017. - 135 с.

52. Автоматические выключатели от 0,5 до 125 А серии MULTI9. Технически условия TYME-009-SE-99. - М.: Schneider Electric, 1999. - 226 с.

53. ГОСТ Р 54149-2010. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии

в системах электроснабжения общего назначения. - Введ. 2013-01-01. - М.: Стандартинформ, 2012. - 20 с.

54. Лапидус, А.А. Специфика расчета нагрева проводников / А.А. Лапидус, С.Н. Соловьева // Новости Электротехники. - 2010. - №2. -С. 44-46.

55. Лапидус, А.А. Расчёт нагрева кабелей при реализации дальнего резервирования в сетях 0,4 кВ / А.А. Лапидус, С.Н. Соловьёва // Фундаментальные исследования и инновации в национальных исследовательских университетах: материалы XIV Всерос. конф. Т.1. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. - С. 185-186.

56. Лапидус, А.А. Влияние расположения расчётной точки короткого замыкания на условия нагрева кабелей 0,4 кВ при реализации дальнего резервирования / А.А. Лапидус, С.Н. Соловьёва // Энергобезопасность и энергосбережение. - 2010. - №5. - С. 8-13.

57. Solovjeva, S.N. Improving the methods for calculating the heating of low voltage cables / S.N. Solovjeva, A.A. Lapidus, Y.A. Bobko // Proc. of the 2020 IEEE Conf. of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering. -2020. - Р. 883-887.

58. Лапидус, А.А. Анализ термического действия токов короткого замыкания в кабельных линиях напряжением 0,4 кВ в зависимости от места повреждения / А.А. Лапидус, С.Н. Соловьёва // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. -2011. - №3 (130). - С 46-50.

59. Соловьёва, С.Н. Методика проверки кабелей 0,4 кВ при реализации дальнего резервирования с учетом время-токовых характеристик автоматов / С.Н. Соловьёва, А.А. Лапидус // Молодые ученые - промышленности СевероЗападного региона: материалы конференций политехнического симпозиума. -СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. - С. 69-71.

60. Лапидус, А.А. Моделирование и расчёт электротеплового процесса в кабелях напряжением до 1000 В при коротких замыканиях / А.А. Лапидус //

Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. - 2008. - №6 (70). - С. 93-98.

61. Кудрявцева, Т.В. Расчёт электротеплового процесса в кабелях 0,4 кВ при коротких замыканиях / Т.В. Кудрявцева, А.А. Лапидус // XXXVI неделя науки СПбГПУ. Материалы Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов. Ч. II. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2008. - С. 18-19.

62. Лапидус, А.А. Учёт неадиабатического нагрева при проверке кабелей 0,4 кВ на невозгорание / А.А. Лапидус, С.Н. Соловьёва // Фундаментальные исследования и инновации в национальных исследовательских университетах: материалы XV Всерос. конф. Т.2. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2011. -С 38-40.

63. ГОСТ 9098-78. Выключатели автоматические низковольтные. Общие технические условия. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. - 28 с.

64. Заявка № 2020667006. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Программа для расчёта температур нагрева кабелей в сетях напряжением до 1 кВ» № 2020667567 / С.Н. Соловьева, А.А. Лапидус. - Зарегистрирована в Реестре программ для ЭВМ 24.12.2020.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Акт внедрения результатов диссертационной работы

УТВЕРЖДАЮ Директор НПП «Сигма»

7

Хачатуров В.М.

БИК044030790 к/сч 30101810900000000790

ИНН 7804000885 КПП 780401001 ПАО •Банк .Санкт-Петербург» р/сч 40702810849000000850

ОКОНХ 82000 ОКНО 27482518

ОГРН 1027802482399

_2022 г.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

результатов диссертационной работы

Настоящим актом подтверждается, что результаты диссертационной работы Соловьевой Светланы Николаевны «Повышение эффективности дальнего резервирования зашит до 1000 В», а именно разработанные автором методики и алгоритмы расчета токов КЗ и температур нагрева кабелей, были использованы при расчетах переходных процессов в системе собственных нужд 0,4 кВ при проектировании АЭС «Ханхикиви» (Договор №РН1/3913 от 22.04.2015 «Выполнение расчетов переходных электромеханических процессов в системах электроснабжения АЭС «Ханхикиви-1» между АО «Атомпроект» и ООО «НПП «Сигма»).

Программный комплекс для расчета температур нагрева кабелей в сетях напряжением до 1 кВ эффективно использовался при проведении расчетов в системе собственных нужд АЭС «Ханхикиви».

Ведущий научный сотрудник, к.т.н.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Акт внедрения результатов диссертационной работы

Нс1 осу ларе I всииое обра юва ic.ii.noe частое учреждение .10110.1 ни ic. ii.iioi о профессионального обраюваннн

«Центр подготовки кадров энергетики»

195220. г. Сашл-Негербург. ул. I жатская. 21, ннера Ь. ничсшеннс 7. офис I ИНН 7804089259 КШ1 7*0401001 (>1 РН 10278024960391ЮУЧ ДПО ЦПЮ Г/с 40703810680000000073 К/с 3010181020000000071М ЬИК 044030704 » Ф.ОИЕРУ ЬЛМКД ВТЬ (НЛО) и Сайт-Петербурге г. Санкт-Петербург То. (812) 959-9К-43. [phone] mel4Kjisliicpk.ctKTgo.nl. почюный адрес 194223. Сашп-Пегербург. а''я 44

УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор НОУЧ ДПО ЦПКЭ

Меркурьев А. Г.

«19» января 2022 г.

акт внедрения

результатов диссертационной работы

Настоящим актом подтверждается, что результаты диссертационной работы Соловьевой Светланы Николаевны «Повышение эффективности дальнего резервировании защит до 1000 в», а именно разработанные автором методики расчета токов КЗ и температур нагрева кабелей в сетях до 1 кВ, методы определения расчетных условий для проверки защитных аппаратов по чувствительности, решения для улучшения условий дальнего резервирования сетей 0,4 кВ, используются при реализации учебного процесса в Негосударственном образовательном частном учреждении дополнительного профессионального образования «Центр подготовки кадров энергетики» в рамках дисциплины «Собственные нужды станций и подстанций».

Начальник Учебно-методического отдела

О.В. Колесникова

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Свидетельство о государственной регистрации программы

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Фрагменты исходного кода программы «Программа для расчета температур нагрева кабелей в сетях напряжением до 1 кВ»

Option Compare Database

Public Sub knopkarasch_Click()

'Определение переменных 'Система

Dim rsyst, xsyst As Double

'Трансформатор

Dim marka_tr As String

Dim uk, pknom, rtr, xtr, rtr0, xrt0 As Double

'Прочие величины Dim n, t_vth, s_ As Integer

Dim VTH_1 As String 'Название таблицы, из которой будут выбраны данные для построения ВТН АВ щита 0,4 кВ Dim rp As Double

'Флаги

Dim flag_1 As Boolean 'Завершает работу программы при незаполненной таблице VTH_1 Dim flag_2 As Boolean 'Автоматический переход на методику ip

'Очистка таблицы table_4 Dim table_4 As Recordset

Set table_4 = CurrentDb.OpenRecordset("SELECT * FROM table_4")

With table_4

Do Until EOF

.Delete

.MoveNext

Loop

End With

'Выбор сопротивлений трансформатора Dim db As Database Dim table As Recordset

Set table = CurrentDb.OpenRecordset("Select * From трансформаторы Where kodtype=" & Me.Markatransf) With table If Not EOF Then .MoveFirst

marka_tr = !Nametransf s_tr = !s uk = !uk

pknom = !pknom rtr = !Rt xtr = !Xt rtr0 = !Rt0 xtr0 = !Xt0 End If End With

'Выбор параметров защитного аппарата Dim table_av As Recordset

Set table_av = CurrentDb.OpenRecordset("Select * From AV Where kodtype=" & Me.VTH_1) With table_av If Not EOF Then .MoveFirst

marka_av = !Name_av Inom_av = !In curve = !curve End If End With

'Начало расчета

Do

'Автоматический переход на методику действующего тока

If Me.Metodika_rasch = 1 And dt >= 0.01 Then flag_2 = True

If flag_3 = False Then 'Единичное предупреждение

MsgBox ("dt = " & dt & " Автоматический переход на методику ip(t)") flag_3 = True End If End If

'Расчет эквивалентного сопротивления в зависимости от точки кз

Select Case Me.Group_tkz Case 1 'Точка К1

Select Case Me.vid_kz

Case 1 'Трехфазное КЗ, точка К1

r_sum = r_out

x_sum = x_out

Case 2 'Однофазное КЗ, точка К1 r_sum = (1 / 3 * (2 * r_out + r0_out)) x_sum = (1 / 3 * (2 * x_out + x0_out))

Case 3 'Двухфазное КЗ, точка К1 r_sum = (2 / Sqr(3)) * r_out x_sum = (2 / Sqr(3)) * x_out End Select Case 2 'Точка К2

Select Case Me.vid_kz

Case 1 'Трехфазное КЗ, точка К2

p_1 = p_10 * (1 + (alfa * Q1)) / (1 + (alfa * Qnach1))

rkab1 = rkab1_0 * (1 + (alfa * Q1)) / (1 + (alfa * Qnach1))

r_sum = r_out + rkab1 * l1

x_sum = x_out + xkab1 * l1

Case 2 'Однофазное КЗ, точка К2

p_1 = p_10 * (1 + (alfa * Q1)) / (1 + (alfa * Qnach1))

rkab1 = (1 / 3) * (2 * rkab1_0 + rkab10_0) * (1 + (alfa * Q1)) / (1 + (alfa * Qnach1)) r_sum = (1 / 3) * (2 * r_out + r0_out) + rkab1 * l1

x_sum = (1 / 3) * (2 * x_out + x0_out) + (1 / 3) * (2 * xkab1 + xkab10) * l1

Case 3 'Двухфазное КЗ, точка К2

p_1 = p_10 * (1 + (alfa * Q1)) / (1 + (alfa * Qnach1))

rkab1 = (2 / Sqr(3)) * rkab1_0 * (1 + (alfa * Q1)) / (1 + (alfa * Qnach1))

r_sum = (2 / Sqr(3)) * (r_out + rkab1 * l1)

x_sum = (2 / Sqr(3)) * (x_out + xkab1 * l1)

End Select

Case 2 'Однофазное КЗ

p_2 = p_20 * (1 + (alfa * Q2)) / (1 + (alfa * Qnach2)) p_3 = p_30 * (1 + (alfa * Q3)) / (1 + (alfa * Qnach3))

rkab2 = (1 / 3) * (2 * rkab2_0 + rkab20_0) * (1 + (alfa * Q2)) / (1 + (alfa * Qnach2)) rkab3 = (1 / 3) * (2 * rkab3_0 + rkab30_0) * (1 + (alfa * Q3)) / (1 + (alfa * Qnach3)) r_sum = (1 / 3) * (2 * r_out + r0_out) + rkab2 * l2 + rkab3 * l3

x_sum = (1 / 3) * (2 * x_out + x0_out) + (1 / 3) * ((2 * xkab2 + xkab20) * l2 + (2 * xkab3 + xkab30) * l3)

If flag_5 = False Then

ik = Um * 1000 / zk_0 * (-Cos(fi - fk_0) * (Exp(-t / Ta_0))) + Um * 1000 / zk_0 * Cos(w * t + fi - fk_0)

ip = Um * 1000 / Sqr(2) / zk_0

p_1=p_10

p_2 = p_20

p_3 = p_30

rkab1 = rkab1_t0

rkab2 = rkab2_t0

rkab3 = rkab3_t0

Else:

ik = Um * 1000 / zk_0 * (-Cos(fi - fk) * (Exp(-t / Ta))) + Um * 1000 / zk * Cos(w * t + fi - fk) ip = Um * 1000 / Sqr(2) / zk End If

ik = Round(ik, 2) ip = Round(ip, 2)

If flag_2 = False Then

Select Case Forms!Form2!Metodika_rasch Case 1 I_ = ik Case 2

I_ = ip

End Select Elself flag_2 = True Then

I_ = ip

End If

s_ = s_ + 1 t = t + dt

'Dim vb_ As Integer

'vb_ = MsgBox(Mrkab3=M & rkab3, 4)

'If vb_ = 7 Then 'flag = True 'End If

'If flag = True Then 'Exit Do 'End If

t_vth = totkl(ip, t, dt, flag_1, flag_6, flag_8)

If t_vth = -1 Then Exit Sub End If

If flag_1 = True Then Exit Sub End If

Me.Q1 = Q1 Me.Q2 = Q2 Me.Q3 = Q3 Me.pole_t = t Me.ToK = ip0

kab_1 = kab1(marka_1, s1, l1, marka_tr, s_tr, uk, pknom, rd, flag_2, flag_4, flag_5, flag_6, marka_av, Inom_av, curve, t, dt, t_vth, Q1, Qkdd1, ip0)

kab_2 = kab2(marka_2, s2, l2, marka_tr, s_tr, uk, pknom, rd, flag_2, flag_4, flag_5, flag_6, marka_av, Inom_av, curve, t, dt, t_vth, Q2, Qkdd2, ip0)

kab_3 = kab3(marka_3, s3, l3, marka_2, s2, l2, marka_tr, s_tr, uk, pknom, rd, flag_2, flag_4, flag_5, flag_6, marka_av, Inom_av, curve, t, dt, t_vth, Q3, Qkdd3, ip0)

End Sub

Private Sub knopkagraph_Click() DoCmd.OpenForm ("Form1_") End Sub

Private Sub knopkaotchet_Click() Select Case Me.Group_tkz Case 1

Private Sub knopkadeletesvotchet_Click() 'Очистка таблицы расчет Set Расчет = CurrentDb.OpenRecordset("SELECT * FROM Расчет") With Расчет Do Until EOF .Delete .MoveNext Loop End With End Sub

Private Sub knopkasvotchet_Click() DoCmd.OpenReport "Расчет", acViewPreview End Sub

label_2:

Dim table_VTH_1 As Recordset

Set table_VTH_1 = CurrentDb.OpenRecordset("SELECT * FROM " & VTH_1 & " Order by I_vth") 'Ставить пробелы With table_VTH_1

If BOF = True And EOF = True Then MsgBox "Заполните таблицу " & VTH_1 flag_1 = True Exit Function End If .MoveFirst Do While Not EOF I_vth_1 = !I_vth t_vth_1 = !t_vth .MoveNext Loop End With

With table_VTH_1 .MoveFirst If ip < !I_vth Then

MsgBox "Автоматический выключатель не сработает" totkl = -1 Exit Function End If

MoveLast If ip > !I_vth Then

MsgBox "Нарушена коммутационная стойкость автомата " totkl = -1 Exit Function End If

Module 3

Option Compare Database

Function Q1_(I_, s1, 11, y1, Qnachl, c1, dt, t, flag_4, rkabl, dQ1, p_1, k_kab_1, h_kab_1, c_izol_1, y_izo1_1, k_izo1_1, h_izo1_1, c_okr, y_okr, k_okr, h_okr, Q_okr, alfa) As Double

Dim s As Double Dim p As Double

'Присваивание значений переменным

s = si * 0.000001 'Ед.изм - кв.м P = P_1

'p = rkab1 * 0.001 * s dh = 1

j_kab = I_ / s j_izol = 0 j_izol = 0 k_kab = k_kab_1 k_izol = k_izol_1 k_vozd = k_okr c_kab = c1 c_izol = c_izol_1 c_vozd = c_okr gamma_kab = y1 gamma_izol = y_izol_1 gamma_vozd = y_okr h_kab = h_kab_1 * 10 h_izol = h_izol_1 * 10 h_vozd = h_okr * 10 pi = 4 * Atn(1)

d = 2 * (h_kab + h_izol + h_vozd)

'MsgBox "h_vozd=" & h_vozd & " h_izol=" & h_izol & " h_каб=" & h_kab Q_nach = Qnach1 Q_vozd = Q_okr

h = dh

y_kab = k_kab * dt / (2 * pi * c_kab * gamma_kab * dh * dh * 10 A (-8))

y_izol = k_izol * dt / (2 * pi * c_izol * gamma_izol * dh * dh * 10 a (-8))

y_vozd = k_vozd * dt / (2 * pi * c_vozd * gamma_vozd * dh * dh * 10 a (-8))

a = j_kab a 2 * p * dt / c_kab / gamma_kab

y2_kab = 1 + 2 * y_kab

y2_izol = 1 + 2 * y_izol

y2_vozd =1 + 2 * y_vozd

If t = 0 Then

Set table_1 = CurrentDb.OpenRecordset("SELECT * FROM table_1 order by m") With table_1 Do Until h > d - dh .AddNew !m = h

!r = !m * 0.01

If h < h_vozd Or h > d - h_vozd Then

!Q = Q_vozd

Else:

!Q = Q_nach End If .Update h = h + dh Loop End With End If

If flag_4 = True Then 'Неадиабатический нагрев h = dh

Set table_1 = CurrentDb.OpenRecordset("SELECT * FROM table_1 order by m")

.Update

'MsgBox "Изоляция " & h

Case h_vozd + h_izol To d - h_vozd - h_izol '[h_vozd + h_izol, d - h_vozd - h_izol]

.MoveNext

.Edit

!m = h

!g_ = y2_kab - y_kab * a_ !a_ = y_kab / !g_ !b_ = (!Q + a + y_kab * b_) / !g_ a_ = !a_ b_ = !b_ .Update

'MsgBox "кабель " & h

Case d - dh '[h=dh]

.MoveLast

.Edit

!g_ = y2_vozd - y_vozd * a_ !a_ = y_vozd/ !g_

!b_ = (!Q + y_vozd * Q_vozd + y_vozd * b_) / !g_ a_ = !a_ b_ = !b_ .Update

'MsgBox "Последняя точка " & h End Select

h = h + dh

Loop End With

Set table_1 = CurrentDb.OpenRecordset("SELECT * FROM table_1 order by m")

With table_1 .MoveLast .Edit !Q = b_ Q = !Q

.Update

.MovePrevious Do While Not BOF .Edit

!Q = !a_ * Q + !b_

Q = !Q

.Update .MovePrevious Loop End With

With table_1 .MoveFirst Qmax = !Q

Do While Not EOF If !Q > Qmax Then Qmax = !Q End If .MoveNext Loop End With

Q1_ = Qmax

ElseIf flag_4 = False Then 'Адиабатический нагрев

dQ1 = (I_ A (2)) * dt * rkabl * 11 * 0.001 / 11 / s / y1 / c1 'dQl = (I_ a (2)) * dt * p / y1 / c1 / s / s h = dh

Set tab1e_1 = CurrentDb.OpenRecordset("SELECT * FROM tab1e_1 order by m") With tab1e_1 .MoveFirst Do Unti1 EOF .Edit

If h < h_vozd Or h > d - h_vozd Then !Q = Q_vozd

E1seIf (h_vozd <= h) And (h < h_vozd + h_izo1 - dh) Or (d - h_vozd - h_izo1 + dh < h) And (h <= d - h_vozd) Then !Q = Q_nach E1se: Q = !Q !Q = Q + dQ1 Q1 = !Q

End If .Update .MoveNext h = h + dh Loop End With

Q1_ = Q1

End If Module 5

Option Compare Database

Function Q3_(I_, s3, 13, y3, Qnach3, c3, dt, t, f1ag_4, rkab3, dQ3, p_3, k_kab_3, h_kab_3, c_izo1_3, y_izo1_3, k_izo1_3, h_izo1_3, c_okr, y_okr, k_okr, h_okr, Q_okr) As Doub1e

'MsgBox "h_vozd=" & h_vozd & " h_izol=" & h_izol & " h_Ka6=" & h_kab Q_nach = Qnach3 Q_vozd = Q_okr

h = dh

y_kab = k_kab * dt / (2 * pi * c_kab * gamma_kab * dh * dh * 10 a (-8))

y_izo1 = k_izo1 * dt / (2 * pi * c_izo1 * gamma_izo1 * dh * dh * 10 a (-8))

y_vozd = k_vozd * dt / (2 * pi * c_vozd * gamma_vozd * dh * dh * 10 a (-8))

a = j_kab a 2 * p * dt / c_kab / gamma_kab

y2_kab = 1 + 2 * y_kab

y2_izo1 = 1 + 2 * y_izo1

y2_vozd =1 + 2 * y_vozd

If t = 0 Then

Set table_3 = CurrentDb.OpenRecordset("SELECT * FROM table_3 order by m") With table_3

Do Until h > d - dh

.AddNew

!m = h

!r = !m * 0.01

If h < h_vozd Or h > d - h_vozd Then

!Q = Q_vozd

Else:

!Q = Q_nach End If .Update h = h + dh Loop End With End If

Case h_vozd To h_vozd + h_izol - dh, d - h_vozd - h_izol + dh To d - h_vozd '[h_vozd, h_vozd + h_izol) и (d - h_vozd - h_izol, d - h_vozd] .MoveNext .Edit !m = h

!g_ = y2_izol - y_izol * a_ !a_ = y_izol / !g_ !b_ = (!Q + y_izol * b_) / !g_ a_ = !a_ b_ = !b_ !r = r_ + dr .Update

'MsgBox "Изоляция " & h

Case h_vozd + h_izol To d - h_vozd - h_izol '[h_vozd + h_izol, d - h_vozd - h_izol]

.MoveNext

.Edit

!m = h

!g_ = y2_kab - y_kab * a_ !a_ = y_kab / !g_ !b_ = (!Q + a + y_kab * b_) / !g_ a_ = !a_ b_ = !b_ !r = r_ + dr .Update

'MsgBox "кабель " & h

Case d - dh '[h=dh]

.MoveLast

.Edit

!g_ = y2_vozd - y_vozd * a_

!a_ = y_vozd/ !g_

!b_ = (!Q + y_vozd * Q_vozd + y_vozd * b_) / !g_ a_ = !a_ b_ = !b_ .Update

'MsgBox "Последняя точка " & h End Select

h = h + dh

Loop End With

Set table_3 = CurrentDb.OpenRecordset("SELECT * FROM table_3 order by m")

With table_3

.MoveLast

.Edit

!Q = b_ Q = !Q

.Update

.MovePrevious Do While Not BOF .Edit

!Q = !a_ * Q + !b_

Q = !Q

.Update .MovePrevious Loop End With

With table 3

If h < h_vozd Or h > d - h_vozd Then !Q = Q_vozd

E1seIf (h_vozd <= h) And (h < h_vozd + h_izo1 - dh) Or (d - h_vozd - h_izo1 + dh < h) And (h <= d - h_vozd) Then !Q = Q_nach E1se: Q = !Q !Q = Q + dQ3 Q3 = !Q End If .Update .MoveNext h = h + dh Loop End With