Совершенствование методов оценки, прогнозирования и средств ограничения коммутационных перенапряжений в системах электроснабжения 6-10 кВ

• Автор: Гаврилова, Екатерина Владимировна
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 178 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Общие положения

1.2 Анализ аварийности распределительных сетей 6 кВ.

1.3 Анализ существующих средств и устройств ограничения коммутационных перенапряжений.

1.3.1 Кабельные линии

1.3.2 Нелинейные ограничители перенапряжений.

1.3.3 Резистивноемкостные ограничители перенапряжений ИСограничители

1.3.4Резистивноемкостные гасители перенапряжения КСгасители

1.4 Анализ исследований коммутационных перенапряжений

1.5 Анализ существующих методов оценки коммутационных перенапряжений

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОММУТАЦИОННЫХ
ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ И СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ
2.1 Методики измерения коммутационных перенапряжений и обработки
статистических данных
2.1.1 Методика измерений коммутационных перенапряжений.
2.1.2 Методика обработки статистических данных.
2.2 Результаты обработки статистических данных при коммутации синхронных и асинхронных высоковольтных электродвигателей
2.3 Результаты обработки статистических данных при коммутации масляных и сухих трансформаторов
2.4 Экспериментальные исследования частоты коммутационного импульса
2.5 Исследование влияния высших гармоник тока на величину коммутационных перенапряжений.
Выводы по второй главе
3 АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ.
3.1 Общие сведения и методика исследований.
3.2 Физические процессы, возникающие при отключении электродвигателей от сети 6 кВ при наличии высших гармоник тока.
3.3 Математическая модель коммутационных перенапряжений при наличии высших гармоник тока в результате среза тока без повторных зажиганий дуги.
3.4 Результаты математического моделирования коммутационных перенапряжений при отключении синхронных двигателей мощностью 0 кВт и кВт без средств защиты от коммутационных перенапряжений
3.5 Результаты математического моделирования коммутационных перенапряжений при отключении синхронных двигателей мощностью 0 кВт и кВт со средствами защиты от коммутационных перенапряжений
Выводы по третьей главе.
4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 6 КВ.
4.1 Изучение влияния класса напряжения сети на величину понижающего коэффициента
4.2 Изучение влияния типа кабельной линии на величину понижающего
коэффициента
4.3 Влияние высших гармоник тока на перенапряжения, возникающие
при коммутации силовых трансформаторов
4.4 Определение корректирующего коэффициента кратности КП.
4.5 Комплексная методика оценки и прогнозирования коммутационных
перенапряжений в сетях 6 кВ
4.5.1 Оценка перенапряжений при коммутации электродвигателей и трансформаторов масляными и электромагнитными выключателями.
4.5.ценка перенапряжений при коммутации электродвигателей мощностью до кВт и до кВт соответственно
элегазовыми и вакуумными выключателями
4.5.3Оценка перенапряжений при коммутации трансформаторов и электродвигателей мощностью более кВт и кВт
соответственно элегазовыми и вакуумными выключателями
4.6 Сравнительный анализ достоверности прогнозирования перенапряжений комплексным методом и методом экспресс оценки
коммутационных перенапряжений.
Выводы по четвертой главе
5 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСТРОЙСТВ ОГРАНИЧЕНИЯ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ.
5.1 Общие сведения
5.2 Сравнительный анализ эффективности средств защиты от коммутационных перенапряжений.
5.3 Рациональные области использования и применения устройств защиты от коммутационных перенапряжений.
5.3.1 Нелинейные ограничители перенапряжений
5.3.2 ЯС ограничители
5.3.3 ЯСгасители.
5.4 Усовершенствованный ЯСгаситель.
Выводы по пятой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложение
Приложение
Приложение
Принятые обозначения и сокращения
АД асинхронный электродвигатель
ВВ вакуумный выключатель
ДН делитель напряжения
КП коммутационные перенапряжения
МВ масляный выключатель
ОПН ограничитель перенапряжений нелинейный
СД синхронный электродвигатель
СЭС система электроснабжения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Средний возраст эксплуатируемых кабельных линий, электродвигателей и трансформаторов составляет более лет . Таким образом, горнодобывающие, горноперерабатывающие, металлургические и нефтеперерабатывающие предприятия, расположенные в Восточной Сибири, можно рассматривать как единый объект для исследования. Длительная эксплуатация высоковольтных кабельных линий, высоковольтного электрооборудования и негативное влияние внешних и технологических факторов приводит к интенсивному старению изоляции электрооборудования и кабельных линий, что впоследствии вызывает электрический пробой изоляции. За последние 6 лет наблюдается постоянный рост количества однофазных замыканий на землю. В настоящее время, по оценкам авторов , , , , доля однофазных замыканий на землю в общем числе аварийных ситуаций в сетях 6 кВ составляет , в то же время в период до г. Изза низкой селективности защит более однофазных замыканий на землю переходят в двух или трехфазные короткие замыкания , . Период с г. Поэтому современный анализ аварийности в распределительных сетях 6 кВ Восточной Сибири необходимо выполнить с учетом широкого внедрения вакуумных и элегазовых выключателей. Данный анализ позволит выявить наиболее слабые места систем электроснабжения, в которых эксплуатируются современные выключатели, установить причину выхода из строя оборудования и разработать комплекс мер, приводящих к повышению надежности сетей электроснабжения. В настоящей работе в качестве базовых объектов для исследования были выбраны следующие профильные предприятия горнодобывающие угольные разрезы Красноярского края разрез Бородинский, разрез Березовский 1 ОАО СУЭК нефелиновые рудники, принадлежащие компании РУСАЛ горноперерабатывающие ОАО РУСАЛ Ачинск Ачинский глиноземный комбинат металлургические Красноярский, Саяногорский, Хакасский и Братский алюминиевые заводы компании РУСАЛ нефтеперерабатывающие Ачинский, Ангарский нефтеперерабатывающие заводы компании ОАО Роснефть. Анализ аварийности распределительных сетей 6 кВ был выполнен на базе данных, собранных за период с г. За указанный период было проанализировано более аварийных отключений, из них на горнодобывающих, горноперерабатывающих, металлургических и нефтеперерабатывающих предприятиях соответственно зафиксировано , 8, и 1 аварийных отключений. Значительное число аварийных отключений на угольных разрезах и нефелиновых рудниках связано с тяжелыми условиями эксплуатации распределительных сетей и электрооборудования 4. На горноперерабатывающих, металлургических и нефтеперерабатывающих предприятиях отсутствуют технологические условия для постоянного перемещения кабельных и воздушных линий. Кабельные линии проложены в специальных траншеях и галереях, что уменьшает негативное воздействие внешних факторов на их изоляцию, степень запыленности электрооборудования несколько ниже, чем на горнодобывающих предприятиях. В совокупности это приводит к более щадящим условиям эксплуатации кабельных линий и электрооборудования, что положительно отражается на надежности систем электроснабжения данных предприятий. Число аварийных отключений в системах электроснабжения горноперерабатывающих, металлургических и нефтеперерабатывающих предприятий значительно ниже, чем на горнодобывающих предприятиях. Обработка данных по аварийным отключениям в распределительных сетях 6 кВ показала, что процентное соотношение между однофазными замыканиями на землю, короткими замыканиями и обрывом фаз следующее , 8 и 6. В 3 случаев тип аварии установить не удалось. По результатам исследований , соотношение между однофазными замыканиями на землю, короткими замыканиями и обрывом фаз на рассматриваемых предприятиях за период с г. В 3 случаев тип аварии также не был установлен. Таким образом, доля однофазных замыканий на землю за последние 6 лет возросла с до , то есть однофазные замыкания на землю являются основным видом аварий в распределительных сетях 6 кВ промышленных предприятий, расположенных в Восточной Сибири, поэтому в дальнейшем ограничимся анализом причин и факторов, приводящих к возникновению однофазных замыканий на землю.