Релейная защита закрытых электроустановок напряжением 0,4-10 кв с распознаванием повреждений, сопровождаемых электрической дугой

• Автор: Луконин, Алексей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 200 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Анализ технических решений выполнении быстродействующей релейной защиты закрытых электроустановок от электрической дуги .

1.1 Общие положения.

1.2 Информационные признаки дугового короткого замыкания.

1.3 Анализ способов передачи сигнала о повреждении.

1.4 Анализ технических решений выполнения дуговой защиты ячеек КРУ 6 кВ

1.5 Выводы.

2 Разработка математической модели электроустановок при наличии электрической дуги.

2.1 Описание объекта защиты

2.2 Учет особенностей электроустановки, работающей в режиме дугового короткого замыкания.
2.3 Математическая модель электрической дуги.
2.4 Математическая модель питающей сети дуговой сталеплавильной печи.
2.5 Оценка способов выявления аварийных режимов при наличии коротких замыканий, сопровождающихся появлением электрической дуги.
2.6 Выводы.
3 Исследование чувствительности оптикоэлектрических дуговых защит и разработка способов их построения с учетом конструктивного исполнения электроустановки
3.1 Разработка алгоритмов функционирования дуговых защит с учетом
конструктивного исполнения электроустановки
3.2 Методы определения параметров освещенности внутри защищаемого объекта
3.3 Экспериментальные исследования световых полей
3.4 Выводы
4 Разработка и исследование функционирования многоканальных быстродействующих оптикоэлектрических дуговых защит
4.1 Оценка основных требований к устройствам дуговой защиты
электроустановок 6 кВ.
4.2 Экспериментальные исследования оптических датчиков
4.3 Выбор измерительных органов.
4.4 Разработка структурной схемы устройства дуговой защиты и ее
описание
4.5 Исследование воздействия электромагнитных помех на
многоканальные микропроцессорные устройства.
4.6 Выводы
Заключение
Список литературы


Недостаточно высокое быстродействие защиты обусловлено необходимостью ее согласования с защитами смежных элементов энергосистемы, что ограничивает се применение. Дифференциальные токовые защиты обладают абсолютной селективностью. КЗ равна току в месте повреждения ^/; = 1К []. Такие защиты не нашли широкого распространения. Логическая защита шин (ЛЗШ) секций с разрешающей МТЗ вводной ячейки и блокирующей МТЗ ячеек отходящих присоединений, позволяет осуществить быстродействующую защиту, в зону действия которой входят сборные шины и выключатели. Логическое уравнение, характеризующее работу защиты: I7 = (УвУгУп)0', где УвУх. Уп - разрешающий сигнал о срабатывании МТЗ ввода и запрещающие сигналы всех п присоединений. К недостаткам защиты, также как и дифференциальной токовой защиты, можно отнести наличие «мертвой зоны», охватывающей отсеки измерительных трансформаторов и кабельной разделки и необходимость контролировать направление мощности на присоединениях с мощными электродвигателями [] для обеспечения ее селективной работы в начальный момент КЗ. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) электрической дуги [, ] имеет нелинейный характер (см. Анализируемый частотный диапазон сигналов (0,- кПд) пересекается с диапазоном возможных электромагнитных помех на энергообъекте []. Способы, основанные на контроле несимметрии напряжений и токов, а так же искажение их формы не обладают селективным действием и зависят от режимов работы питающей сети и параметров самой дуги. На работу устройств этой группы практически не оказывают влияние эксплуатационные режимы работы сети. Большая часть энергии, подводимой к дуге, превращается в тепло. Условиями отвода тепла от дуги обусловлена температура в ячейке. Температуру дуги можно измерить контактным и дистанционным методами. К дистанционным методам относят спектральные и оптические методы. Но они связаны со сложностью аппаратуры защиты и необходимостью ориентации датчиков относительно дуги. Контактными , методами температура в заданной точке определяется путем применения датчиков с характеристикой зависящей от температуры - терморезисторов, оптоволоконных термодатчиков и др. При этом условие срабатывания будет следующем: Тос>Тпог, где Тос - температура окружающей среды, ТП0Р -пороговое значение сигнала защиты. Появление столба дуги сопровождается значительным выделением энергии, что в замкнутом объеме ячейки приводит к возрастанию давления. Ячейки КРУ имеют щели и технологические отверстия и в связи с этим не герметичны. Поэтому давление в ячейке ограничено на уровне 0, - 0, МПа, в то время как в герметичных отсеках оно может достигать 0 - 0 МПа. Защиту от избыточного давления во всех ячейках КРУ выполняют технологические зазоры тележек и отсеков и клапаны, которые в совокупности с концевыми выключателями выполняют и функцию дуговой защиты. Клапанная дуговая защита как механическое устройство реагирует последствия горения электрической дуги и материалов КРУ и будет работать при достижении давления газов в ячейке /? ПОР. Чувствительность клапанной защиты в существенной степени зависит от уровней тока КЗ, например, защиты, установленные в ячейках К-, К-, К-4, надежно работают при токах более 3 кА, что на подстанциях с трансформаторами мощностью . МВА является ограничением для применения. Такая защита имеет недостаточное быстродействие, что определено в [7, ] и связано с инертностью нарастания ударной волны. Для контроля исправности защиты используются не рабочие контакты концевых выключателей, а другая пара этого выключателя, что определяет отсутствие достоверной информации о состоянии датчика [7]. В качестве датчика давления возможно использование микрофона или пьезоэлектрического элемента. При этом необходимо учитывать воздействие звуковой волны, возникающей при коммутационных операциях в распределительном устройстве. Столб дуги представляет собой сильно ионизированный объем газа, и обладает электропроводностью близкой к электропроводности металлов [, ]. Степень ионизации воздуха уменьшается по мере удаления от дуги.