Совершенствование методики расчета и средств регистрации аварийных режимов сельских сетей 10 кВ

• Автор: Клочков, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Кострома
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1 Анализ надежности сетей 10 кВ и методик расчета аварийных режимов
1.1 Анализ надежности сельских сетей 10 кВ с изолированной нейтралью
1.1.1 Анализ аварийности сельских сетей 10 кВ с изолированной нейтралью
1.1.2 Оценка надежности сельских сетей 10 кВ с изолированной нейтралью
1.2 Методы расчета аварийных режимов сельских сетей 10 кВ с изолированной нейтралью
1.2.1 Общие сведения о методе симметричных составляющих
1.2.2 Общие сведения о методе фазных координат
1.3 Виды аварийных режимов сети 10 кВ с изолированной нейтралью
1.3.1 Обрыв фазного провода
1.3.2 Однофазное замыкание на землю
1.3.3 Короткое замыкание в сети с изолированной нейтралью
1.3.4 Сложные аварийные режимы
1.4 Средства обнаружения аварийных режимов в сети 10 кВ с изолированной нейтралью
1.4.1 Обнаружение обрывов
1.4.2 Обнаружение замыканий на землю по току и напряжению нулевой последовательности
1.4.3 Обнаружение замыканий на землю по высокочастотным составляющим тока и напряжения
1.5 Факторы, снижающие чувствительность защит
1.6 Выводы по главе
Глава 2 Совершенствование расчета токов и напряжений в сложных аварийных режимах методом фазных координат
2.1 Изменения в методике расчета токов и напряжений
2.2 Моделирование участка с повреждением в фазных координатах
2.3 Моделирование участка линии электропередачи
2.4 Моделирование нагрузок, подключаемых к линии 10 кВ
2.5 Модель трансформаторов со схемой соединения обмоток «звезда-треугольник»
2.6 Обрывы фазных проводов с замыканиями на землю со стороны источника
2.7 Выводы по главе
Г лава 3 Выявление режима обрыва фазного провода с замыканием на землю со стороны потребителя по токам и напряжениям на питающей подстанции74
3.1 Влияние переходного сопротивления в месте замыкания на землю
3.2 Влияние суммарной длины линий, отходящих от одной секции шин
3.3 Влияние места обрыва фазного провода с замыканием на землю
3.4 Влияние сопротивления нагрузки
3.5 Влияние расположения проводов в пространстве
3.6 Регрессионный анализ влияния параметров электрической сети и аварийного режима на значение напряжения нулевой последовательности
3.6.1 Управления факторами эксперимента
3.6.2 Результаты исследований по определению напряжения нулевой последовательности в аварийных режимах
3.7 Выводы по главе
Глава 4 Средства обнаружения обрыва проводов
4.1 Определение класса сети с обрывом фазного провода по параметрам сети 0,38 кВ
4.2 Исследование работы устройства определения класса сети с обрывом фазного провода
4.2.1 Применение пакета Electronics Workbench для анализа схем релейной защиты
4.2.2 Анализ схемы устройства обнаружения трехфазных сетей с обрывом фазного провода в пакете Electronics Workbench
4.2.3 Лабораторные испытания
4.3 Производственные испытания
4.4 Принцип работы устройства обнаружения режима обрыва с замыканием на землю со стороны потребителя
4.5 Выводы по главе
Г лава 5 Экономическое обоснование применения устройства для оценки места обрыва фазного провода в сети 0,38 или 10 кВ
5.1 Расчет возможного дохода от внедрения устройства обнаружения трехфазных сетей с обрывом фазного провода
5.1.1 Расчёт капиталовложений
5.1.2 Определение годовых эксплуатационных затрат
5.2 Определение показателей экономической эффективности капиталовложений
5.3 Расчет надежности проектируемых устройств
5.4 Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Сельское хозяйство является одним из ключевых направлений экономики любой развитой страны в мире, поскольку именно оно обеспечивает население продуктами питания. Развитию данного производства, а так же повышению качества выпускаемой им продукции, должно придаваться большое значение как органами местного управления, так и федеральными властями. Однако, если раньше развитие данной отрасли было возможно лишь введением в оборот новых земель, то сейчас такой путь развития неприемлем. Сельское хозяйство должно встать на инновационный путь развития, что подразумевает использование современных технологий обработки земли, выращивания различного рода плодоовощных и технических культур, разведения скота. Применение такого рода технологий требует полной модернизации всего цикла производства сельскохозяйственной продукции, замены большинства машин более совершенными и энергоэффективными аналогами.
Большинство современных машин и механизмов в сельском хозяйстве использует для питания электрическую энергию. Это обусловлено тем, что данный вид энергии является сравнительно дешевым и удобным в использовании, поскольку может быть преобразован в любой другой вид с помощью простых устройств с высоким коэффициентом полезного действия.
Структура электроснабжения сельских районов выглядит следующим образом. От генераторов электрической энергии по транзитным линиям электропередачи высокого напряжения энергия передается к районным распределительным подстанциям. От распределительного устройства подстанции обычно отходит от одной до тридцати распределительных линий 10 кВ с изолированной нейтралью. Они имеют наиболее разветвленную структуру и обычно выполняются воздушными линиями электропередачи на деревянных или железобетонных опорах. По линиям 10 кВ энергия поступает к потребительским трансформаторным пунктам и, далее, уже

4. контролирующие величину напряжения нулевой последовательности;
5. контролирующие величину напряжения обратной последовательности
[47].
Все перечисленные устройства имеют свои достоинства и недостатки, поэтому каждое из них получили широкое распространение в соответствии со своими технологическими особенностями. Однако каждое из них реагирует только на факт аварии и не может указать место, в котором произошло повреждение [42]. Следует учесть еще тот факт, что все устройства защиты от обрыва фазного провода реагируют на изменение параметров энергоснабжения в непосредственной близости от потребителя. В то же время обрыв фазного провода на линии 10 кВ ведет к аналогичному режиму работы потребителя, что и обрыв на линии 0,38 кВ. К тому же устройства, построенные на основе действия фильтров нулевой последовательности, не обнаружат аварийного режима при обрыве фазного провода в сети 10 кВ [46]. Это связано с тем, что в данном режиме на стороне 0,38 кВ возникнет двухфазная система напряжений, не содержащая составляющих нулевой последовательности.
Поскольку обрыв фазного провода на стороне 10 кВ обнаруживается только с помощью сигнала диспетчеру от потребителя, это многократно увеличивает время отыскание повреждения. Например, при срабатывании защиты одного из потребителей по причине обрыва фазного провода в сети 10 кВ для обнаружения повреждения необходимо вести поиск сначала в сети 0,38 кВ, к которой подключен потребитель, и только после выяснения факта исправности этой сети подавать сигнал диспетчеру, который высылает ремонтную бригаду. Своевременное же определение сети, в которой произошла авария, значительно сокращает время поиска повреждения и, как следствие, снижает потери из-за недоотпуска электроэнергии, тем самым, повышая надежность электроснабжения потребителей.