Разработка способов определения места однофазного замыкания в сетях (6-10) кВ газовой промышленности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат технических наук Михель, Александр Альбертович

• Михель, Александр Альбертович
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Михель, Александр Альбертович

ВВЕДЕНИЕ.

1. Обзор методов и средств защиты от однофазных замыканий на землю в сетях (6-1,0) кВ предприятий газовой промышленности.!

1.1. Негативные последствия однофазных замыканий на землю в сетях (6-10) кВ предприятий газовой промышленности.

1.1.1. Характеристика объектов электроснабжения (6-10) кВ предприятий газовой промышленности.

1.1.2. Негативные последствия однофазных замыканий на землю.

1.2. Компенсация негативных последствий однофазных замыканий на землю в сетях (6-10) кВ предприятий газовой промышленности.

1.3. Релейная защита от однофазных замыканий на землю.

1.3.1. Устройство общей неселективной сигнализации по напряжению нулевой последовательности.

1.3.2. Ненаправленные токовые защиты нулевой последовательности.

1.3.3. Направленные токовые защиты нулевой последовательности.

1.3.4. Защиты с наложенным током с частотой, отличной от промышленной.

1.3.5. Защиты, реагирующие на высокочастотные составляющие в токе нулевой последовательности.

1.3.6. Устройства, реагирующие на составляющие тока и напряжения нулевой последовательности в переходном процессе ОЗЗ.

1.3.7. Оценка основных характеристик эксплуатирующихся в России устройств защиты от ОЗЗ.

1.4. Определение места повреждения при ОЗЗ.

Выводы.

2. Разработка методов и средств защиты от однофазных замыканий на землю в сетях (6-10) кВ предприятий газовой промышленности.

2.1. Методы защиты от однофазных замыканий на компрессорных станциях.

2.1.1. Перенапряжения при 033.

2.1.2. Феррорезонансные явления.

2.1.3. Однофазные замыкания на землю на линии ЭХЗ.

2.1.4. Защита от 033 двигателей компрессоров.

2.1.5. Особенности работы защиты от 033 при наличии пучка кабелей».

2.1.6. Защиты от 033 секционных вводов РУ 10 кВ.

Выводы.

3. Отыскание мест повреждения на воздушных ЛЭП электрохимзащиты.

3.1. Экспериментальные исследования переходных процессов при однофазных искусственных замыканиях на землю на В Л ЮкВЭХЗ.

3.2. Обработка результатов проведённых экспериментов.

3.3. Компьютерное моделирование переходного процесса замыкания на землю BJI10 кВ.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка способов определения места однофазного замыкания в сетях (6-10) кВ газовой промышленности»

Актуальность работы.

Энергохозяйство газовой промышленности содержит в своём составе большое количество линий электропередачи и энергоприёмников напряжением (6-10) кВ, от надёжности работы которых в большой степени зависит эффективность работы всего комплекса. Наиболее частым видом повреждений в таких сетях являются однофазные замыкания на землю (ОЗЗ), которые составляют порядка 70-80% от общего числа повреждений [1, 2].

В отличие от сетей с глухозаземлённой нейтралью, однофазные замыкания в рассматриваемых сетях не сопровождаются появлением больших токов, не искажают треугольник междуфазных напряжений и, следовательно, не отражаются на питании потребителей. Поэтому в отличие от коротких замыканий (КЗ) такие повреждения не требуют немедленной ликвидации (за исключением сетей с повышенной опасностью обслуживания оборудования), и работа сети с замкнувшейся на землю фазой допускается в течение времени, достаточного для выявления повреждённого элемента сети, перевода потребителей (если это требуется, например, по условиям конфигурации сети) на другой источник питания и отключения.

Между тем длительное существование ОЗЗ в сети нередко служит причиной развития повреждения с последующим переходом в аварийное, которое требует немедленного отключения оборудования. К числу аварийных последствий однофазных замыканий на землю относятся: возникновение на оборудовании значительных перенапряжений порядка 2,4 - 3,5 кратных по сравнению с фазным напряжением [3, 4, 5, 6];

- переход однофазного замыкания в междуфазное КЗ; ускоренное старение изоляции некоторых разновидностей электрических машин (двигателей, генераторов и т.д.);

- явления феррорезонанса, от которых в рассматриваемых сетях чаще всего выходят из строя трансформаторы напряжения. Иногда повреждаются и слабо нагруженные силовые трансформаторы, работающие в режиме, близком к холостому ходу.

- появление двойных замыканий на землю в разных точках сети из-за пробоя или перекрытия изоляции на неповрежденных фазах, вызванных перенапряжениями при замыкании на землю;

- выгорание и оплавление железа статора высоковольтных двигателей;

- возникновение пожаров в кабельных помещениях и т.д.

Однофазные замыкания в рассматриваемых сетях представляют большую опасность для жизни оказавшихся поблизости людей, служат источником электротравмирования обслуживающего персонала и нередко являются причиной несчастных случаев.

Для облегчения последствий, вызванных однофазными замыканиями на землю, необходимо иметь надежные и эффективные устройства защиты от них. При этом в ряде случаев, например, при падении на землю оборванного провода воздушной линии, рассматриваемая защита от 033 является практически единственным средством, уменьшающим вероятность случайного попадания человека под напряжение прикосновения или шага.

Однако по статистике на 80% российских подстанций такого класса напряжения вообще отсутствуют селективные устройства защиты от 033 [7]. Есть только сигнализация по признаку появления напряжения нулевой последовательности на сборных шинах и повреждённое присоединение приходится выявлять путём поочерёдного отключения потребителей.

Эффективность же тех защит, которые эксплуатируются на оставшихся 20% подстанций, очень низка, и, например, по оценкам некоторых специалистов не превышает трёх баллов по пятибалльной шкале [8].

Таким образом, в настоящее время задача совершенствования защит от однофазных замыканий на землю в рассматриваемых сетях является весьма актуальной.

Опыт работы показывает, что при сохранении традиционных способов заземления нейтрали существенного «прорыва» в этой области едва ли можно ожидать. Принципиально новые возможности с точки зрения повышения эффективности таких защит появляются при резистивном заземлении нейтрали сети, которое в последние годы всё чаще используется в энергосистемах [8-15]. Наличие в нейтрали сети заземляющего резистора приводит к снижению уровня перенапряжений, практически исключает возникновение феррорезонанса, а также даёт возможность построения селективной защиты от замыканий на землю, так как появляется устойчивый признак — активный ток, протекающий через повреждённое присоединение при ОЗЗ.

Цель работы и задачи исследования.

Целью работы является разработка и исследование характеристик средств защиты от однофазных замыканий на землю в сетях (6-10) кВ предприятий газовой промышленности.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

- анализ существующих методов и средств защиты от однофазных замыканий на землю, пригодных для сетей (6-35) кВ с резистивным заземлением нейтрали;

- разработка рекомендаций по применению различных типов защит в зависимости от вида сетей, в которых они эксплуатируются (кабельные, воздушные или смешанные);

- разработка новых, более эффективных алгоритмов действия защит от однофазных замыканий на землю для сетей с резистивным заземлением нейтрали;

- исследование небалансов токов в защитах от однофазных замыканий на землю в нормальном режиме сети и при внешних повреждениях;

- разработка методики расчёта уставок защит от замыканий на землю и проверки их чувствительности применительно к сетям с резистивным заземлением нейтрали;

- исследование сигналов в защитах, эксплуатируемых на так называемых пучках кабелей (когда питание потребителей осуществляется через несколько параллельных кабелей).

Методы исследования: математическое моделирование на базе теории электрических цепей; лабораторные экспериментальные исследования; моделирование на ЭВМ в системе схемотехнического моделирования; проверка результатов исследования при проведении натурных испытаний в условиях реальной эксплуатации.

Научная новизна работы:

- разработан новый алгоритм действия защиты от однофазных замыканий на землю в сети с резистивным заземлением нейтрали, при использовании которого защита не требует для своей работы трансформаторов напряжения;

- проведены исследования небалансов токов в защитах от однофазных замыканий на землю в нормальном режиме сети и при внешних 033;

- предложены новые критерии определения места повреждения на протяженных линиях электропередачи;

- показано, что параллельное соединение вторичных обмоток кабельных трансформаторов тока нулевой последовательности в отличие от их последовательного соединения улучшает характеристики защит и снижает риск их неправильных действий при нарушении контактных соединений фаз кабелей в месте их подключения, как в нормальном режиме сети, так и при внутреннем замыкании на защищаемом объекте.

Практическая ценность работы.

Разработанные алгоритмы, методы и технические средства поиска места повреждения позволяют оценить расстояние от питающей подстанции до точки замыкания на протяженных воздушных ЛЭП. Это дает возможность значительно ограничить зону обхода линии ремонтным персоналом и, тем самым, сократить время работы электропередачи и всей примыкающей сети в режиме ОЗЗ.

Устройство, реализующее разработанный алгоритм, установлено в опытную эксплуатацию на подстанции «Демьянская».

Результаты исследований сигналов в защитах от замыканий на землю, эксплуатирующихся на пучках кабелей, позволили усовершенствовать схему соединений вторичных обмоток кабельных трансформаторов тока нулевой последовательности, а также разработать схему устройства защиты, способной контролировать исправность контактных соединений фаз кабелей в месте их подключения. Использование такого устройства позволит снизить риск неправильных действий защиты от ОЗЗ, а также предотвратить выход кабелей из строя раньше расчётного срока.

Основные положения, выносимые на защиту:

- для определения места повреждения воздушной ЛЭП в сети резистивно заземленной нейтралью целесообразно использовать кривую тока, протекающего через резистор в переходном процессе замыкания на землю;

- применение нескольких критериев, основанных на различных параметрах переходного процесса, вызванного ОЗЗ, значительно повышает точность определения места повреждения; параллельное соединение вторичных обмоток кабельных трансформаторов тока нулевой последовательности по сравнению с их последовательным соединением улучшает характеристики защиты от ОЗЗ.

Достоверность результатов подтверждается хорошим соответствием итогов аналитических исследований, лабораторных экспериментов и натурных испытаний.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «Электрические станции» Новосибирского государственного технического университета (НГТУ); на 13-ой Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экология, надёжность, безопасность» (г. Томск, 2007 гг.), на четвертой всероссийской научно-технической конференции «Ограничение перенапряжений. Режимы заземления нейтрали. Электрооборудование сетей 6-35 кВ.» (г. Новосибирск. 2006), на XXVIII сессии всероссийского семинара «Кибернетика энергетических систем».(г. Новочеркасск, 2006), на пятой всероссийской научно-технической конференции «Ограничение перенапряжений. Режимы заземления нейтрали. Электрооборудование сетей 6-35 кВ.» (г. Новосибирск. 2008).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 6 печатных работ.

Объём и структура работы. Основное содержание диссертации изложено на 120 страницах, содержит 26 рисунков и 15 таблиц. Работа состоит из введения, трех глав, заключения и приложений. Список использованных источников содержит 76 наименований.

Заключение диссертации по теме «Электростанции и электроэнергетические системы», Михель, Александр Альбертович

Выводы

1 Подавляющее большинство (70-90%) повреждений в сети электроснабжения 6-10 кВ компрессорных станций начинается с однофазных замыканий на землю. При этом в соответствующих сетях электроснабжения и на электрооборудовании могут возникать перенапряжения порядка 3,2 - 3,4 от амплитудного фазного напряжения, возможны феррорезонансные явления с участием измерительных трансформаторов напряжения и другие опасные явления.

2 Установка на шинах питающих подстанций заземляющих резисторов с током, приблизительно равным ёмкостному току ОЗЗ, позволяет практически полностью исключить феррорезонанс и выход из строя по этой причине трансформаторов напряжения. Перенапряжения снижаются до уровня 2,4 - 2,6 от амплитудного фазного напряжения, что продлевает срок жизни электрической изоляции и существенно уменьшает аварийность электрооборудования.

3 Однофазные замыкания на землю на линиях электрохимзащиты при отсутствии гальванической развязки между этими линиями и шинами 10 кВ питающей подстанции приводят к повышению напряжения на неповреждённых фазах всей гальванически связанной с линией ЭХЗ сети на протяжении всего времени поиска неисправности на этой воздушной линии. Сам поиск неисправности на таких линиях может длиться несколько дней из-за их большой протяжённости и расположенности в труднодоступной местности.

4 При введении гальванической развязки между линиями ЭХЗ и шинами питающей подстанции общий ёмкостный ток ОЗЗ на электрооборудовании подстанции, например, на электродвигателях приводов компрессоров снижается настолько, что установленные в настоящее время ненаправленные токовые защиты становятся неэффективными и не способны обеспечить селективное отключение этих двигателей при ОЗЗ на них.

5 Выходом из создавшегося положения можно считать использование заземляющих резисторов в нейтрали сети и применение современных защит от однофазных замыканий на землю, не реагирующих на высокочастотные составляющие тока ОЗЗ.

6 Защиту от ОЗЗ в системе электроснабжения компрессорной станции целесообразно выполнить в виде двух групп устройств: селективных токовых устройств защиты от ОЗЗ на присоединениях и защиты ввода, выполненной в качестве защиты по напряжению нулевой последовательности, отстроенной по напряжению и выдержке времени от защит фидеров.

7 Особого внимания требует защита от ОЗЗ двигателей приводов компрессоров, запитанных через два и более параллельных кабеля. Такая защита может работать неправильно из-за нарушения контактных соединений в цепях питающих кабелей.

8 Для улучшения работы этой защиты от ОЗЗ в рассматриваемом режиме необходимо:

- включить вторичные обмотки ТТНП, установленных на кабелях пучка, параллельно; выполнить защиту направленной, либо «комбинированной» (имеющей кроме токового органа также пусковой орган по напряжению и действующей на отключение лишь при одновременном срабатывании обоих пусковых органов);

- при длительном срабатывании токового органа и несработавшем состоянии пускового органа по напряжению предусмотреть выдачу сигнала персоналу о неисправности в цепях защиты;

- постоянно контролировать величину сигнала на вторичной обмотке каждого ТТНП и при длительном появлении такого сигнала выдавать сигнал о неисправности цепей защиты.

3. ОТЫСКАНИЕ МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЯ НА ВОЗДУШНЫХ

ЛЭП ЭЛЕКТРОХИМЗАЩИТЫ

3.1. Экспериментальные исследования переходных процессов при однофазных искусственных замыканиях на землю на В Л 10 кВ ЭХЗ

Для разработки дистанционного метода отыскания места повреждения при ОЗЗ на воздушной линии электрохимзащиты на компрессорной станции КС-7 «Демьянская» (рисунок 2.1) были проведены экспериментальные исследования процессов, возникающих при ОЗЗ [75, 76]. Предполагалось на основе проведённых экспериментов разработать «параметрический» метод определения расстояния от питающей подстанции до места ОЗЗ на воздушной ЛЭП (В Л).

Цель опытов: регистрация сигналов (фазных напряжений, фазных токов, напряжения нулевой последовательности на клеммах трансформатора напряжения, тока нулевой последовательности кабельного трансформатора тока и тока в цепи заземляющего резистора) в переходных процессах при однофазных искусственных замыканиях на землю на ВЛ 10 кВ ЭХЗ. В процессе эксперимента создавались однофазные замыкания на землю (металлические, дуговые в различных пунктах воздушной линии) и проводилось осциллографирование необходимых сигналов.

Эксперименты проводились при резистивном заземлении нейтрали сети. Для создания нейтральной точки использовался фильтр нулевой последовательности типа ФМЗО-40/11. К нейтральной точке ФМЗО подключался резистор типа РЗ с номиналом 1000 Ом. Для измерения тока через резистор при однофазном замыкании на землю, на токопровод, соединяющий резистор с контуром заземления устанавливался датчик тока LT 500-S. Датчик тока (далее - датчик Холла) LT 500-S- компенсационный датчик на эффекте Холла: точность преобразования ±0,3%; частотный диапазон - 0-^150 кГц. Для измерения тока в фазах "А" и "С" использовались штатно установленные в ячейке линии трансформаторы тока. С установленного в ячейке BJI трансформатора тока нулевой последовательности ТЗJIM-10 снимался сигнал 31о.

К выводам вторичных обмоток трансформаторов тока и датчика тока через измерительные кабели подключался цифровой запоминающий осциллограф для регистрации соответствующих токов при ОЗЗ.

К выводам клеммной коробки вторичной обмотки ТН в ячейке трансформатора напряжения секции подключался через измерительный кабель цифровой запоминающий осциллограф для регистрации сигнала 3Uo.

Измерительная аппаратура располагалась в ЗРУ 10 кВ.

При ОЗЗ проводилось осциллографирование переходных значений фазных напряжений, напряжения 3Uo и тока через резистор, токов фаз "А" и "С BJI, тока 3Io BJI. Для осциллографирования использовались цифровые запоминающие осциллографы типа АСК-3117 и Ц30-04.

Регистрация фазных напряжений производилась с помощью высоковольтных делителей напряжения (ДН). Делители напряжения устанавливались у шин секции за отдельным выключателем в здании ЗРУ. Делители напряжения рассчитаны на максимальное напряжение 100 кВ.

Искусственное дуговое замыкание на землю создавалось с помощью специального искрового промежутка (рисунок 3.1). Вращательно-поступательное движение одного из электродов промежутка обеспечивает зажигание и погасание дуги.

Рисунок 3.1 - Специальный искровой промежуток для создания ОДЗ

Схема подключения измерительной аппаратуры для регистрации токов, 3Uo и фазных напряжений приведена на рисунке 3.2. вл эхз

Т i f i

Осциллограф АСК-3117

АСК-3117 п Те

Рисунок 3.2 - Схема подключения измерительной аппаратуры

3.2. Обработка результатов проведённых экспериментов

В результате проведения экспериментальных замыканий на землю на BJT ЭХЗ «Юг» были получены осциллограммы напряжений фаз, тока IR через резистор, тока, снятого со вторичной обмотки трансформатора тока нулевой последовательности (ТТНП) В Л, напряжения 3U0, снятого с трансформатора напряжения (ТН) в переходных процессах металлических и дуговых замыканий. Была поставлена задача, в результате обработки осциллограмм выделить параметры переходного процесса, по - возможности, не зависящие от случайного фактора момента начала пробоя и определяемые только параметрами сети (в первую очередь зависящими от расстояния до места ОЗЗ). Далее строились зависимости значений выбранных параметров от расстояния до места ОЗЗ. Предполагалось, что впоследствии по этим зависимостям можно будет определять расстояние до места реального однофазного замыкания на землю.

Типовые осциллограммы напряжений в фазах и тока через резистор приведены в приложении А. Ниже в настоящем разделе показаны параметры процесса замыкания на землю, которые можно было бы использовать для построения алгоритма определения места повреждения (ОМП) и выбранные сигналы для фиксации на специально разработанном регистраторе.

Исходя из имеющихся осциллограмм, было намечено два подхода в определении места повреждения: по параметрам переходного процесса в повреждённой фазе, кривая напряжения которого осциллографировалась в соответствии с рисунком 3.2, и по параметрам переходной кривой тока через резистор, снимаемой в нейтрали. Характер переходного процесса аварийной фазы определяется в большой степени расстоянием до места повреждения, но его недостаток в том, что съём сигнала более сложно реализовать на практике. Второй подход целесообразен с точки зрения упрощения технической реализации метода ОМП при наличии резистивного заземления нейтрали, которое планируется организовать на подстанции.

Для определения расстояния до места замыкания на землю необходимо выделить общие параметры процесса замыкания, как металлического, так и дугового, наиболее информативные и дающие достаточно точные зависимости выбранного параметра от расстояния до места ОЗЗ f{L33). Такими параметрами являются (см. рисунки 3.3, 3.4):

ТФ - длительность фронта; ГФ = 1325-Г(/09.^01), где г(/09.^01) промежуток времени между моментами, соответствующими 0.9 от первого максимального значения сигнала и 0.1 от того же максимального значения.

Г(0 - 2extr) - время от начала переходного процесса до достижения переходной кривой второго экстремума колебательного процесса. r(lmax-lmin) - время от прохождения переходной кривой своего первого максимального значения до прохождения ею второго экстремума в колебательном процессе. r(lmin-2max) - время от прохождения переходной кривой своего второго экстремального значения до прохождения ею третьего экстремума.

Г(1 max-2 шах) - время от прохождения переходной кривой своего первого максимального значения до прохождения ею третьего экстремума. min- max)«Тф - время пропорциональное длительности фронта, определяемое по переходной кривой от начала переходного процесса до достижения переходной кривой первого максимального значения.

Амплитуда первого экстремума переходного процесса &UAnoep (AlAry амплитуда «скачка» напряжения (тока) в повреждённой фазе при ОЗЗ.

Крутизна фронта переходной кривой определяется коэффициентом крутизны, например, для напряжения повреждённой фазы Кф:

Исследуемые процессы замыкания на землю на BJI ЭХЗ «Юг» можно разделить на:

- дуговые замыкания на землю с колебательной переходной составляющей;

- дуговые замыкания на землю через высокое переходное сопротивление земли;

- металлические замыкания на землю с колебательной переходной составляющей; металлические замыкания на землю через высокое переходное сопротивление земли.

3.1)

Рисунок 3.3 - Параметры тока через резистор при металлическом замыкании фазы В с переходной составляющей, точка замыкания - 0 км i х-1.13, v =4.35

5 Л ы

У

1ш1ш 1 1 1 1 1 t 1 1 г j j ii 11 1 1 м i 1 1 1 1 1 illllllll illllllll illllllll illllllll illllllll 1 1 1 1 мсО 4.1942 8.3885 12.583 16.777 20.971 25.165 29.36 33.554

X-ll.55/ Y =3.05 ТГтат-тттГЬ

Амплвг да - Д Щповр \ Г( lmax-1 min) м j

1 н iax-2m: i)

T(0-2extrj т/ ют1

1 min7ir мс11.6 11/?11.8 11.9 12

Рисунок 3.4 - Параметры напряжения повреждённой фазы при металлическом замыкании фазы В с переходной составляющей, точка замыкания - 0 км

При обработке осциллограммы для каждой исследуемой точки замыкания на землю были разделены на металлические и дуговые, (соответствующие примеры замеров приведены в таблицах 3.1-3.3). Для некоторых точек, в которых проводились опыты, было проведено по нескольку экспериментов, что выявило наличие разбросов параметров переходных процессов. В таблицах 3.1 - 3.3 введены обозначения : м -металлические замыкания на землю, д — дуговые замыкания на землю. Описанные опыты ОЗЗ были проведены для точек, удалённых на 0; 14; 28; 44; 52; 57 км по трассе линии от питающей подстанции.

Разбросы параметров переходных кривых тока через резистор и напряжения повреждённой фазы, выявленные в процессе экспериментов, представляют собой наибольшее отклонение параметра от его среднего значения в данной точке замыкания на землю (в %):

Л,% = 1 1Х100%, (3.2)

Т,ср где Ti — рассматриваемый параметр, Т;ср - среднее значение параметра.

Таким образом, разброс значений параметра позволяет судить о его стабильности в данной точке замыкания на землю и возможности точного замера. Естественно, что чем меньше разброс параметра в каждой из точек замыкания, тем стабильнее его зависимость от длины линии при данных условиях работы сети (параметры, конфигурация). Минимальная погрешность при определении места ОЗЗ будет определяться системой условий:

1) А = /(1зз) -> min в каждой точке;

2) Тср = / (Ьзз) имеет наибольшую «крутизну» (угол наклона характеристики) по длине линии, гдеХзз- расстояние до места замыкания по длине ВЛ ЭХЗ.

Амплитуда первого экстремума переходного процесса AUAnoep (А/Лг) не является информативным параметром, так как зависит от момента пробоя и поэтому в разных опытах в одной точке линии имеет разные значения.

Крутизна фронта, например, скачка напряжения повреждённой фазы

Кф -- (см. выражение 3.1) переходной кривой определяется частным

Tyt09.JQl J от деления амплитуды АиАповр на r(f09.i01). Значит, крутизна фронта зависит от амплитуды первого экстремума переходного процесса ШАпоер (А1Лг) и, как следствие, не является стабильным параметром в одной и той же точке замыкания.

Наиболее стабильный из всех параметров Т(0 - 2extr), так как даёт наименьший разброс по длине линии и более крутой наклон участков кривой Т = f(L33) для рассматриваемых переходных кривых. В переходной кривой напряжения повреждённой фазы столь же информативным является ещё один параметр - Г(1тах-2тах).

Длительность фронта даёт достаточно хорошие и стабильные значения на первой половине линии, но слабый наклон характеристики среднего значения на второй половине линии. Более подробно этот вопрос будет рассмотрен ниже.

Из-за большого переходного сопротивления земли в некоторых случаях (например, 57 километр), в кривых переходного процесса наблюдается отсутствие колебательных свободных составляющих, обусловленных наличием контуров L-C при замыкании на землю. В таких кривых наблюдаются только апериодические свободные составляющие, имеющие постоянную времени затухания переходного процесса Тпп. Наличие сигналов такого вида делает невозможным эффективное применение всех остальных выделенных параметров кроме ТФ (таблица 3.3).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Наиболее частым видом повреждения в сетях электроснабжения объектов газовой промышленности являются однофазные замыкания на землю. При ОЗЗ в рассматриваемых сетях и установках могут возникать недопустимо большие перенапряжения, феррорезонансные явления, ускоренное старение изоляции, однофазные замыкания могут переходить в междуфазные и многоместные, что приводит к повышенной аварийности оборудования.

2 Перспективным методом предотвращения негативных последствий ОЗЗ является переход к резистивному заземлению нейтрали. Кроме того, такой способ заземления нейтрали позволяет создать эффективную защиту от замыканий на основе новых принципов и технических средств, разработать и применить новые методы отыскания места ОЗЗ на протяженных вдольтрассовых воздушных линиях электрохимзащиты трубопроводов.

3 Защиту от ОЗЗ в системе электроснабжения компрессорной станции целесообразно выполнить в виде двух групп устройств: селективных токовых устройств защиты от ОЗЗ на присоединениях и защиты ввода, выполненной в качестве защиты по напряжению нулевой последовательности, отстроенной по напряжению и выдержке времени от защит фидеров.

4 Особого внимания требует защита от ОЗЗ двигателей приводов компрессоров, получающих питание по нескольким параллельным кабельным линиям. Такая защита может работать неправильно из-за нарушения контактных соединений в цепях питающих кабелей.

Для улучшения работы этой защиты от ОЗЗ в рассматриваемом режиме необходимо:

- включить вторичные обмотки трансформаторов тока нулевой последовательности, установленных на кабелях пучка, параллельно; выполнить защиту направленной, либо «комбинированной» (имеющей кроме токового органа также пусковой орган по напряжению и действующей на отключение лишь при одновременном срабатывании обоих пусковых органов);

- при длительном срабатывании токового органа и несработавшем состоянии пускового органа по напряжению предусмотреть выдачу сигнала персоналу о неисправности в цепях защиты;

- обеспечить постоянный контроль величины сигнала на вторичной обмотке каждого ТТНП и при длительном его появлении выдавать сигнал о неисправности цепей защиты.

5 Несмотря на то, что результаты расчетного моделирования переходных процессов в рассматриваемых электрических сетях, в основном, совпадают с результатами натурных экспериментов, в некоторых случаях наблюдаются существенные расхождения. Это обусловлено влиянием большого числа случайных, заведомо неопределенных технических и природных факторов, не учтенных в процессе моделирования (мгновенные значения напряжения на фазе в момент замыкания, влияние нагрузки, расположенной недалеко от точки замыкания на землю, электрические характеристики грунта по трассе ЛЭП и т.д.).

6 Поскольку математическое моделирование не позволяет полностью отразить все особенности режима работы электрической сети (случайные нагрузки потребителей, подключенных в различных точках ЛЭП, характеристики грунтов и т.д.), возникает необходимость определения расчетных зависимостей параметров электромагнитных переходных процессов на основе полученных в процессе эксперимента данных, которые учитывают реальные характеристики рассматриваемого объекта.

При определении на практике расстояния до места замыкания на землю необходимо выбрать расчётную кривую ТФ = f (Ьзз), соответствующую реальному режиму эксплуатации.

7 Если в переходном процессе присутствует колебательная составляющая, для более точного определения расстояния до точки ОЗЗ на удаленных участках воздушных ЛЭП целесообразно использование дополнительных параметров процесса замыкания на землю, например, Т(0 - 2extr) И Г(1 шах- 2 шах) .

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Михель, Александр Альбертович, 2008 год

1. Лихачёв Ф.А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией ёмкостных токов / Ф.А. Лихачев. -М.: Энергия, 1971. -152 с.

2. Цапенко Е.Ф. Замыкания на землю в сетях 6-35 кВ / Е.Ф. Цапенко. М.: Энергоатомиздат, 1986. -128 с.

3. Кадомская К.П. Перенапряжения в электрических сетях различного назначения и защита от них. / К.П. Кадомская, Ю.А. Лавров, А.А. Рейхердт. —Новосибирск: Новосиб. гос. техн. ун-т, 2004. -368 с.

4. Костенко М.В. Перенапряжения и защита от них в воздушных и кабельных электропередачах высокого напряжения / М.В. Костенко, К.П. Кадомская, М.Л. Левинштейн, И.А. Ефремов. Л.: Наука, 1988. - 302 с.

5. Перенапряжения в сетях 6.35 кВ / Гиндуллин Ф.А., Гольдштейн В.Г., Дульзон А.А., Халилов Ф.Х. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 191 с.

6. Халилов Ф.Х. Защита сетей 6-35 кВ от перенапряжений / Халилов Ф.Х., Евдокунин Г.А., Поляков B.C. и др.; под ред. Ф.Х. Халилова, Г.А. Евдокунина, А.И. Таджибаева. СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отделение, 2002. - 272 с.

7. Борухман В.А. Об эксплуатации селективных защит от замыканий на землю в сетях 6-10 кВ и мероприятиях по их совершенствованию / В.А. Борухман // Энергетик. 2000. № 1. - С.20-22.

8. Глушко В. Белорусские сети 6-35 кВ переходят на режим заземления нейтрали через резистор / В. Глушко, О. Ямный, Э. Ковалёв, Н. Бохан // Новости электротехники, 2006, № 3. - С. 37-40.

9. П.Евдокунин Г. А., Гудилин С.В., Корепанов А. А. Выбор способа заземления нейтрали в сетях 6-10 кВ / Г.А. Евдокунин, С.В. Гудилин, А.А. Корепанов А.А. // Электричество. 1998. № 12. - С. 8-22.

10. Евдокунин Г.А. Возможные способы заземления нейтрали сетей 6-10 кВ / Г.А. Евдокунин // Новости электротехники. 2003, —№6 (24). -С. 34.

11. Шабад М.А. Защита от однофазных замыканий на землю в сетях 6-35 кВ / М.А. Шабад // Санкт-Петербург, изд-во ПЭИпк, 1995. - 44 с.

12. Бухтояров В.Ф. Защита от замыканий на землю электроустановок карьеров / В.Ф. Бухтояров, A.M. Маврицын. М.: Недра, 1986. - 184 с.

13. Шуин В.А. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6-10 кВ. (Библиотечка электротехника). / В.А. Шуин, А.В. Гусенков. М.: НТФ «Энергопрогресс», 2001. - Вып. 11(35) . - 104 с.

14. Федосеев A.M. Релейная защита электроэнергетических систем / A.M. Федосеев, М.А. Федосеев. -М.: Энергоатомиздат, 1992. 528 с.

15. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения / В.А. Андреев. М.: Высшая школа, 2006. - 640 с.

16. Блок микропроцессорный релейной защиты БМРЗ. Руководство по эксплуатации. ДИВГ.648228.001 РЭ. 1999. - 129 с.

17. Защита электрических сетей. Sepam 1000+ серии 20. Merlin Gerin. Руководство по установке и применению. — 2003. — 159 с.

18. Защита электрических сетей. Sepam 1000+ серии 40. Merlin Gerin. Руководство по установке и применению. 2003. - 196 с.

19. Защита электрических сетей. Sepam серии 80. Merlin Gerin. Измерения, защита, управление и контроль. Руководство по эксплуатации. — 2004. — 178 с.

20. Комплектное устройство защиты и автоматики линии 6-10 кВ SPAC 801101. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ГЛЦИ.656122.032-17 ТО. 2002. - 47 с.

21. Устройство микропроцессорной защиты «Сириус-2-JI». Техническое описание, инструкция по эксплуатации, паспорт. Москва. 2002. — 54 с.

22. Устройство микропроцессорной защиты «Сириус-MJI». Техническое описание, инструкция по эксплуатации, паспорт. Москва. — 2002. — 58 с.

23. Устройство микропроцессорной защиты «Сириус-2-МЛ». Техническое описание, инструкция по эксплуатации, паспорт. Москва. —2003. — 57 с.

24. Комплектное устройство защиты и автоматики ТЭМП 2501. Руководство по эксплуатации. ГЛЦИ.656122.042 РЭ. 2002. - 109 с.

25. Универсальные устройства защиты MICOM Р120/121/122/123 (аЗ). Alstom. 201 с.

26. SIEMENS SIPROTEC 7SJ61 v. 4.0/4.1. Максимальная токовая защита, защита от перегрузки и защита двигателей с функциями управления ячейкой. Руководство по эксплуатации. C53000-G1140-С118-1. 476 с.

27. Шалин А.И. Защиты от замыканий на землю в сетях 6-35 кВ. Расчет уставок направленных защит/ А.И. Шалин, Е.А. Кондранина // Новости Электротехники. 2006. - № 6 (42). -С.42-44.

28. Шалин А.И. Замыкания на землю в сетях 6-35 кВ. Направленные защиты. Особенности применения / А.И. Шалин // Новости Электротехники. -2005.-№6(36). -С.52-55.

29. Вайнштейн Р.А. Защита от замыканий на землю в компенсированных сетях/ Р.А. Вайнштейн и др. // Электрические станции. — 1998. — №7. — С. 26-30.

30. Кискачи В.М. Селективная сигнализация замыканий на землю с использованием высших гармоник / В.М. Кискачи // Электричество. -1967, -№9. -С.24-29.

31. Шуин В.А. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6-10 кВ / В.А. Шуин, А.В. Гусенков. М.: НТФ «Энергопрогресс», -2001.-104 с.

32. Устройство микропроцессорной защиты «Сириус-2-JI». ЗАО «РАДИУС Автоматика». Техническое описание, инструкция по эксплуатации, паспорт. Москва, 2002.

33. Комплектное устройство защиты и автоматики линии 6-10 кВ SPAC 801013. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, -2000.

34. Универсальные устройства защиты MICOM Р120/121/122/123. Технические материалы фирмы ALSTOM.

35. Серия направленных/ненаправленных токовых реле MiCOM Р125, Р126, Р127. Технические материалы фирмы ALSTOM.

36. Лачугин В.Ф. Экспериментальное исследование импульсной защиты от замыканий на землю воздушных и кабельных сетей с компенсированной нейтралью /В.Ф. Лачугин// Электрические станции. -2005,-№ 8. -С. 58-63.

37. Централизованное направленное устройство сигнализации однофазных замыканий на землю с использованием переходных процессов / А.В. Шуин и др. // Электрические станции. -1993. —№ 9. -С. 53-57.

38. Шалин А.И. Централизованная защита от замыканий на землю в сетях 35 кВ / А.И. Шалин, А.И. Щеглов // Известия академии наук РФ. Энергетика. -№2,-2002.-С. 104-116.

39. Шалин А.И. Замыкания на землю в линиях электропередачи 6-35 кВ. Особенности возникновения и приборы защиты / А.И. Шалин // Новости Электротехники. -2005. -№1 (31). -С.73-75.

40. Шалин А.И. Замыкания на землю в сетях 6-35 кВ. Достоинства и недостатки различных защит / А.И. Шалин // Новости Электротехники.2005. -№3 (33). -С.66-68.

41. Шалыт Г.М. Отыскание мест повреждения в электрических сетях / Г.М. Шалыт. М.: Энергоиздат, 1982. - 312 с.

42. Малый А.С. Определение мест повреждения линий электропередачи по параметрам аварийного режима / А.С. Малый, Г.М. Шалыт, А.И. Айзенфельд. -М.: Энергия, 1972. 216 с.

43. Кузнецов А.П. Определение мест повреждения на воздушных линиях электропередачи / А.П. Кузнецов. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 94 с.

44. Арцишевский Я.Л. Определение мест повреждения линий электропередачи в сетях с изолированной нейтралью / Я.Л. Арцишевский. М.: Высшая школа, 1989. - 87 с.

45. Шалин А.И. Диагностика в электроэнергетике / А.И. Шалин. -Новосибирск, изд-во НГТУ, 1996. 89 с.

46. Дементьев B.C. Как определить место повреждения в силовом кабеле / B.C. Дементьев. -М.: Энергия, 1980. 72 с.

47. Куликов А.Л. Цифровое дистанционное определение повреждений ЛЭП / А.Л. Куликов. -Н. Новгород, изд-во ВВАГС, 2006. 314 с.

48. Белотелое А.К. Повышение эффективности функционирования средств определения мест повреждения линий электропередачи, релейной защиты и автоматики энергосистем. Автореферат дисс. к.т.н. Изд-во АО «ВНИИЭ», М.: 1999. - 23 с.

49. Качесов В.Е. Метод определения зоны однофазного замыкания в распределительных сетях под рабочим напряжением / В.Е. Качесов // Электричество. 2005. - № 6. - С.9-18.

50. Качесов В.Е. Параметрический метод определения расстояния до места повреждения в распределительных сетях / В.Е. Качесов, В.Ю. Лавров, А.Б. Черепанов // Электрические станции. -2003. № 8. -С.37-43.

51. Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 3. Производство, передача и распределение электрической энергии / Под общей редакцией профессоров МЭИ В.Г. Герасимова и др. (гл. ред. А.И. Попов). 8-е изд., испр. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2002. - 964 с.

52. Шалин А.И. Об эффективности новых устройств РЗА / А.И. Шалин// Энергетика и промышленность России. -2006, —№ 1. — С. 18. 19.

53. Шалин А.И. Микропроцессорные реле защиты. Необходим анализ эффективности и надёжности / А.И. Шалин //Новости Электротехники.2006. -№ 2 (38).-С.86-88.

54. Шнеерсон Э.М. Эксплуатационная эффективность устройств релейной защиты: реальность и возможности / Э.М. Шнеерсон // Энергоэксперт. —2007. —№ 4-5-С.70-77.

55. Шабад М.А. Расчёты релейной защиты и автоматики распределительных сетей: Монография. 4-е изд., перераб. и доп./ М.А. Шабад. СПб.: ПЭИПК, 2003. - 350 с.

56. Андреев В.А. Релейная защита, автоматика и телемеханика в системах электроснабжения / В.А.Андреев, Е.В. Бондаренко. — М.: Высшая школа, 1975.-375 с.

57. Шалин А.И. Кабельные трансформаторы тока. Способы улучшения характеристик / А.И Шалин и др. // Новости Электротехники. —2007. —№ 6 (48),

58. Максимов Б.К. Вопросы резистивного заземления нейтрали сетей 6-35 кВ / Б.К. Максимов, О.А. Аношин, Я.Л. Арцишевский // Известия ВУЗов. Электромеханика. 1999. - № 1. — С.62-63.

59. Шалин А.И. Электродвигатели 6-10 кВ. Защита от замыканий на землю при подключении несколькими кабелями / А.И. Шалин, A.M. Хабаров // Новости Электротехники, 2007. № 4 (46).

60. Патент RU 2 297 703 С1 (Российская Федерация). Устройство для защиты от замыканий на землю в сетях 3-10 кВ / Авторы Шалин А.И., Хабаров A.M. МПЕС Н02Н 3/16 (2006.01), Н02Н 7/26 (2006.01) Опубл. в Бюллетене № 11, 2007 г.

61. Федосеев A.M. Релейная защита электроэнергетических систем. Релейная защита сетей / A.M. Федосеев. — М.: Энергоатомиздат, 1984. 520 с.

62. Корогодский В.И. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ / В.И. Корогодский, C.JI. Кужеков, В.И. Паперно. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 248 с.

63. Шалин А.И. Замыкания на землю в сетях 6-35 кВ. Случаи неправильных действий защит / А.И. Шалин // Новости Электротехники, 2005. -№ 2 (32). -С.58-61.