АНАЛИЗ ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫХ ПРОЦЕССОВ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ 6 КВ И СПОСОБЫ ИХ ГАШЕНИЯ

Короткий опис

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ

«ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

Попов Артем Сергеевич

УДК 621.314.222.8

АНАЛИЗ ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫХ ПРОЦЕССОВ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ 6 КВ И СПОСОБЫ ИХ ГАШЕНИЯ

05.14.02 – Электрические станции, сети и системы

кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Саенко Юрий Леонидович

Мариуполь – 2013



 

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ.. 5

ВВЕДЕНИЕ. 6

РАЗДЕЛ 1. 14

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ В СЕТЯХ 6-35 КВ   14

1.1. Физическая сущность явления феррорезонанса и механизм его возникновения в сетях с изолированной нейтралью.. 16

1.2. Причины повреждения трансформаторов напряжения контроля изоляции в сетях 6-35 кВ.. 19

1.3. Способы защиты трансформаторов напряжения от токовых перегрузок в сетях 6-35 кВ.. 21

1.3.1. Включение гасящих резисторов в обмотку разомкнутого треугольника. 23

1.3.2. Включение дополнительных резисторов в первичную обмотку или нейтраль высокого напряжения. 28

1.3.3. Применение резистивной или резонансной нейтрали. 30

1.3.4. Применение антирезонансных трансформаторов напряжения. 31

1.4. Современные методы исследования феррорезонансных процессов. 34

Выводы по разделу 1. 38

РАЗДЕЛ 2. 40

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ЕЕ ПАРАМЕТРОВ.. 40

2.1. Структурная модель элементов электрической сети 6 кВ для исследования переходных процессов. 41

2.1.1. Структурная модель источника питания. 43

2.1.2. Структурная модель линии электропередач. 44

2.1.3. Структурная модель трансформатора напряжения контроля изоляции. 45

2.2. Определение вебер-амперной характеристики трансформатора напряжения контроля изоляции. 47

2.3. Моделирование нелинейных свойств трансформатора напряжения. 53

2.3.1. Аппроксимация вебер-амперных характеристик. 53

2.3.2. Учет потерь в стали трансформатора напряжения контроля изоляции. 55

2.4. Определение диапазона возможного разброса вебер-амперных характеристик ТН   58

2.5. Методика моделирования переходных процессов. 64

2.6. Экспериментальное определение предельно допустимого тока первичной обмотки ТН   66

Выводы по разделу 2. 67

РАЗДЕЛ 3. 69

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПРИ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССАХ.. 69

3.1. Субгармонические феррорезонансные процессы.. 72

3.2. Повреждение трансформаторов напряжения при перемежающихся однофазных замыканиях на землю.. 76

3.3. Феррорезонансные процессы, возникающие без замыкания на землю.. 81

3.4. Исследование влияния режима нейтрали сети на режимы работы ТНКИ.. 86

3.5. Исследование эффективности применения антирезонансных трансформаторов напряжения. 90

3.6. Исследование эффективности балластных резисторов в обмотке разомкнутого треугольника. 101

3.7. Исследование феррорезонансных процессов с учетом разброса вебер-амперных характеристик трансформаторов напряжения. 102

Выводы по разделу 3. 109

РАЗДЕЛ 4. 111

ГАШЕНИЕ ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫХ КОЛЕБАНИЙ В СЕТЯХ 6 кВ.. 111

4.1. Определение величины активных потерь в феррорезонансном контуре, необходимых для гашения феррорезонанса. 112

4.2. Демпфирующий эффект нагрузки основной вторичной обмотки ТН на феррорезонансные процессы.. 119

4.3. Оценка влияния параметров вебер-амперной характеристики ТН на запасы энергии в феррорезонансном контуре и требования к демпфирующим устройствам. 124

4.4. Методика определения величины гасящего резистора с учетом параметров сети и режима ее работы.. 127 и идентифицирует как субгармонические феррорезонансные колебания, так и ФРП на частотах 50 Гц и выше, а также имеет возможность отстройки от режима ОДЗ. Его использование позволяет создать более эффективные и универсальные устройства гашения феррорезонанса.

6. На основе предложенного алгоритма идентификации режима ФРП разработано устройство гашения феррорезонанса. Проверена его корректность и работоспособность путем подачи тестовых сигналов на вход устройства защиты. В роли тестовых сигналов выступали данные, полученные при регистрации переходных процессов в действующих сетях и в результате компьютерного моделирования. Во всех рассмотренных случаях предложенные алгоритмы работали эффективно. Внедрение таких устройств в промышленность позволит существенно повысить надежность работы ТНКИ и ограничить существование феррорезонансных явлений.

Внутрішні перенапруги в електричних мережах з ізольованою нейтраллю, їх обмеження та основи моделювання: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спец. 05.14.02 «Електричні станції мережі та системи» / Бакало Галина Шльомівна; Нац. ун-т «Львівська політехніка». – Львів, 2011. – 20 с.

А.В. Богдан, В.В. Калмыков, А.А. Сафарбаков // Электрические станции. – 1993. – №10. – С. 46 – 48.

– 19.

Повышение надежности электрических сетей уста­новкой трансформаторов напряжения типа НАМИ / А.В. Виштибеев, К.П. Кадомская, В.А. Хныков // Электрические станции. – 2002. – № 3. – С. 47 – 51.

– 60.

– 6.

– 31.

 // Світлоте­хніка та електроенергетика. – 2003. – №1. – С. 75 – 81.

 Старков // Светотехника и электроэнергетика. – 2004. – № 3. – С. 81 – 95.

– 27.

– Введен 01.01.2003.

– 39.

– 69.

36 – 39.

26 – 31.

– 188 с.

http://www.zva.zp.ua/doc/archivedoc/common/Reliability.pdf

30.  Журахівський А.В. Дослідження ферорезонансних процесів в електромережах з заземленою нейтраллю на основі комп’ютерного моделювання / А.В. Журахівський, Ю.А. Кенс, В.С. Коновалов, А.Я. Яцейко // Вісник національного університету «Львівська політехніка». Серія «Електроенергетичні та електромеханічні системи». – Львів: НУ «ЛП». – 2009. – №654. – С. 74 – 81.

31.  Журахівський А.В. Дослідження фероре­зонансних процесів у мережах 35 кВ з трансформаторами напруги типу НАМИ-35 та НТН / А.В. Журахівський, Ю.А. Кенс, Н.Р. Засідкович // Зб. наук. пр. Інституту електродинаміки НАН України. – Київ: ІЕД НАН України. – 2000. – С. 178 – 184.

33.  Журахівський А.В. Моделювання ферорезонансних процесів в мережах 35 кВ з трансформаторами напруги типу НАМИ-35 / А.В. Журахівський, Ю.А. Кенс, О.М. Равлик, Н.Р. Засідкович // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – Вінниця: ВНТУ. – 2000. – №4. – С. 56 – 61.

37.  Журахівський А.В. Підвищення надійності роботи електропостачальних мереж / А.В. Журахівський, Ю.А. Кенс, Н.Р. Засідкович, А.Я. Яцейко // Зб. наук. праць VI міжнар. наук.-технічн. конф. «Ефективність та якість електропостачання промислових підприємств». Маріуполь: ПДТУ. – 2008. – С. 302 – 305.

Математическое моделирование и перена­пря­жения в электрических сетях 6…35 кВ / А.П. Заболотников, К.П. Кадомская, А.А. Тихонов. – Новосибирск: Новоси­бирский государственный технический университет, 1993. – 158 с.

44.  Зихерман М.Х. Антирезонансные трансформаторы напряжения. Перспективы развития / М.Х. Зихерман // Новости электротехники. – 2009. – №3(57).

65 – 67.

.

/ М.Х. Зихерман // Новости электротехники. – 2010. – №4(64).

 Качесов, В.Н. Ларионов, А.Г. Овсянников // Электрические станции. – 2002. – №8. – С. 38 – 45.

/ В.Г. Кузнецов, Ю.И. Тугай, Ю.М. Боровик // Электротехника и электроэнергетика. – 2001. – № 1. – С. 69 – 72.

Моделювання трансформатора напруги при ферорезонансних процесах / В.Г. Кузнецов, І.Ю. Тугай // Вісник Національного університету «Львівська Політехніка», Серія «Електромеханічні та електроенергетичні системи» – 2007. – № 596. – С. 127 – 131.

 / В.Г. Кузнецов, И.Ю. Тугай // VI Miedzynarodowe seminarium polsko-ukrainskie: «Problemy elektroenergetyki» – Polska, Łódź, 2010. – С. 97 – 102.

 Кузнецов, И.Ю. Тугай // IV Miedzynarodowe seminarium polsko-ukrainskie «Problemy elektroenergetyki» – Polska, Łódź, 2004. – С. 279 – 282.

… канд. техн. наук: 05.14.12 / Лаптев Олег Игоревич. – Новосибирск, 2007. – 245 с.

/ Ф.А. Лихачев. – М.: Энергия. – 1971. – 152 с.

 / П.Н. Матханов. – М.: Высшая школа, 1986. – 352 с.

// Сборник трудов III Всероссийской НТК с международным участием. Том II: «Энергетика: Управление, качество и эффективность использования энергоресурсов». – Благовещенск. – 2003. – С. 210 – 214.

// Промышленная энергетика. – 2002. – №3. – С. 22 – 23.

Зб. праць IV-ї міжнародної наукової конференції «Ефективність та якість електропостачання промислових під­приємств». – Маріуполь: ПДТУ. – 2000. – С.211 – 212.

/ Б.К. Нугер // Вестник Приазовского государственного технического университета. Мариуполь: ПГТУ. – 1997. – №3. – С. 182 – 183.

67.  Овчинников А.Г. Трансформаторы напряжения контроля изоляции 6-10 кВ. Сравнительный анализ моделей / А.Г. Овчинников, Ю.А. Степанов // Новости электротехники. – 2003. – №6(24).

G01R31/02. Способ распознавания однофазного дугового замыкания на землю и поврежденной фазы в распределительных сетях с изолированной нейтралью / Богдашева Л.В., Качесов В.Е.; Заявл. 16.10.2007; Опубл. 20.05.2009.

изд., переаб. и доп.: видавництво при Львівському державному університеті видавничого об’єднання «Вища школа», 1989. – 464 с.

Исследование причин повреждения трансформаторов напряжения контроля изоляции / А.С. Попов // Тези доповідей міжнародної науково-технічної конференції молодих учених та студентів «Актуальні задачі сучасних технологій». – Тернопіль: ТНТУ. – 2010. – С. 116.

Феррорезонансные перенапряжения в сетях с изолированной нейтралью и измерительными трансформаторами напряжения / А.С. Попов // Материалы Всероссийской научной молодежной конференции «Кибернетика энергетических систем». ­– Новочеркасск: НПИ. – 2011. – С. 69 – 72.

с.

Вісник Приазовського державного технічного університету. Серія: Технічні науки: Збірник наукових праць. – Маріуполь: ДВНЗ «ПДТУ», 2010. – Вип. 21. – 2010. – С. 101 – 106.

Электрификация транспорта «Трансэлектро-2012». – Днепропетровск: ДИИТ. – 2012. – С. 47.

Праці луганського відділення Міжнародної Академії інформатизації. – Луганск: СНУ ім. Даля – 2011. – №3 (25). – С. 112 – 116.

/ Ю.Л. Саенко, А.С. Попов // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія «Електротехніка та енергетика». – Донецьк: ДонНТУ. – 2011. – Випуск 11(186). – С. 324 – 329.

 Саенко, А.С. Попов // Вісник Національного університету «Львівська політехніка». Серія «Електроенергетичні та електромеханічні системи» – Львів: НУ «ЛП», 2012. – №736. – С. 123 – 132.

Вісник Приазовського держ. техн. ун-ту. Серія: Технічні науки. Збірник наукових праць – Маріуполь: ДВНЗ «ПДТУ», 2011. – №2 (23). – С. 253 – 258.

А.С. Попов // Тези доповідей Х міжнародної науково-технічної конференції «Контроль і управління в складних системах». – Вінниця: ВНТУ. – 2010. – С. 267 – 268.

 кВ с изолированной нейтралью / Ю.Л. Саенко, А.С. Попов // Збірник наукових праць I Всеукраїнської науково-технічної конференції викладачів, аспірантів і студентів «Сучасні проблеми систем електропостачання промислових підприємств та побутових об’єктів». – Донецьк: ДонНТУ. – 2012. – С. 24 – 25.

.

 Саенко, А.С. Попов // Proc. оf VІ Międzynarodowe seminarium polsko-ukraińskie “Problemy elektroenergetyki”. – Łódź (Polska). – 2010. – С. 177 – 183.

 Попов // Тези доповідей IX Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених і спеціалістів «Електромеханічні та енергетичні системи, методи моделювання та оптимізації». – Кременчук: КНУ. – 2011. – С. 335 – 336.

– 74.