Обеспечение эффективности функционирования систем электроснабжения на основе компенсации однофазных замыканий на землю

• Автор: Филимонов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Липецк
• Количество страниц: 187 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ И ПОСТАНОВКА
ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Анализ литературных источников
1.2 Постановка задач исследования
2 РАЗРАБОТКА ЗАВИСИМОСТЕЙ РЕЗОР1А1-1СНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
2.1 Оценка динамики по возникновению и распространению однофазных коротких замыканий на землю
2.2 Параметры схемы электрической сети в зависимости от особенностей заземления нейтрали
2.3 Построение моделей для резонансной настройки по контуру нулевой последовательности сети
2.4 Автоматическая компенсация емкостных токов как средство защиты сети от однофазных коротких замыканий на землю
3 ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОДСТАНЦИИ В РЕЖИМЕ КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ
3.1 Система электроснабжения и схема типовой подстанции 110/6 кВ
3.2 Воздействие режима однофазных замыканий на устройства контроля изоляции в сетях с изолированной нейтралью
3.3 Эффективность средств защиты от перенапряжений при компенсации емкостных токов замыкания на землю в распределительных сетях
3.4 Зависимость частоты воздействия внешних возмущений на параметры безотказности систем электроснабжения подстанций
4 ТЕХБ1ИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВНЕДРЕНИЯ СРЕДСТВ
КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ ЗАМЫКАНИЯ
4.1 Оценка эффективности обеспечения режимов заземления нейтралей распределительной сети
4.2 Алгоритмы выбора средства емкостной компенсации для конкретной системы электроснабжения подстанции
4.3 Зависимость срока службы изоляции кабельной сети от компенсации емкостных токов утечки
4.4 Методика оценки технико-экономической эффективности внедрения
резонансного заземления нейтрали
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Оперативная электрическая схема подстанции 110/6 кВ
«Привокзальная»
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Состав и технические характеристики основного электрооборудования типовой понизительной подстанции 110/6 кВ
«Привокзальная» - ОАО «Липецкэнерго»
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Графические зависимости для определения активного
сопротивления дуги при коротком замыкании на землю
ПРЕІЛОЖЕНИЕ 4 Акт внедрения метода прогнозирования отказов в изоляции
распределительных линий систем электроснабжения предприятий
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Акт внедрения способа настройки резонансного заземления нейтрали трехфазных электрических сетей переменного тока
ВВЕДЕНИЕ
В состав энергосистемы России входит более 700 электростанций общей мощностью 215,6 млн. кВт. Основными источниками питания для большинства промышленных производств служат электрические станции, районные подстанции. Резкое повышение энергоемкости потребителей обусловливает быстрый рост распределительных сетей, что требует повышения безотказности их работы и ресурсов изоляции электрооборудования. Сегодня это целесообразно реализовывать в сетях 6-10-35 кВ с использованием современных технологий па основе резонансного заземления нейтрали. Связано это с тем, что установившиеся токи однофазных замыканий на землю определяются режимом работы нейтрали электрических систем. Поэтому длительная работа сетей недопустима из-за возможности нарушения междуфазной изоляции и перехода однофазного замыкания в многофазное. Обеспечение самозащиты распределительной сети определяет безотказность электроснабжения подстанции и питаемых потребителей. Надежность электрических систем необходимо рассматривать в совокупности с внешними характерными возмущениями и оценивать уровень эффективной оснащенности оборудования средствами защиты и автоматики.
Эксплуатационные показатели электрических сетей, методы локализации аварийных повреждений и условия безотказного электроснабжения потребителей в значительной степени определяются режимом заземления нейтрали. Это обусловлено тем, что более 75% аварийных повреждений в распределительных сетях 6-10-35 кВ вызваны однофазными замыканиями на землю. Они служат причиной основных нарушений, приводящих к перерывам электроснабжения потребителей. Под воздействием перенапряжений это способствует ускоренному старению изоляции, а также преждевременному выходу из строя высоковольтного электрооборудования. Поэтому исследования, ориентированные на разработку способов эффективной компенсации емкостных токов утечки при замыканиях фазы на землю, обеспечивают повышение эффективности электроснабжения предприятий, что, в настоящее время, особенно актуально.
На рис. 2.2 приведена в однофазном исполнении схема сети, состоящей из трех линий Л,, Л2 и Л,, подключенных к шинам генераторного напряжения.
При замыкании на землю в точке К(1) через место повреждения проходит ток I®, который обусловлен емкостью поврежденной линии С01 и емкостями неповрежденных линий С02 и С03:
їі*' = 3 Іо? + 3 І(02 + 3 Іоз; (2.10)
її? = І® с0| иф; І02 = І® С02 уф; 1« = і со С03 УФ. (2.11)
Распределение токов нулевой последовательности в системе такое, что
т(1)
при условном направлении тока 1; к месту повреждения токи нулевой последовательности неповрежденных ЛИНИЙ 3-І02 и 3-ІЙ, проходя через емкости С02 и С0,, направляются к шинам подстанции и далее по поврежденной линии к
месту замыкания К(,). Ток 3 ]„, проходит по участку между местом повреждении и точкой присоединения конденсатора С0|. От шин по поврежденной ли-

нии направляется ток нулевой последовательности 1„эк, который и определяется емкостью всех неповрежденных линий [4, 19]:
I»! = І0? +І0-=1®- иф (С02 + С03) = ]ш уф С0ж. (2.12)
В случае замыкания на землю на Л, или Л3 по неповрежденной линии
Л, к шинам подходит ток 3 I®. Если выполняется условие І„|к > її',*, то на Л, в качестве защиты от замыкания на землю можно использовать токовую защиту нулевой последовательности [8, 11, 23]. Замыкание на землю одной фазы в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор нейтралью не является аварией. Потребители, подключенные на междуфазные напряжения,