Экспресс-методы оценки и прогнозирования коммутационных перенапряжений в системах электроснабжения 6-10 кВ промышленных предприятий

• Автор: Барышников, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Оглавление

Обозначения и сокращения Введение

1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 Общие сведения

1.2 Обзор естественных и искусственных методов и средств снижения коммутационных перенапряжений
1.3 Анализ существующих методов оценки и прогнозирования коммутационных перенапряжений
1.4 Выводы

2. Экспериментальные исследования

2.1 Методики измерений и обработки статистических данных

2.2 Результаты обработки статистических данных при коммутации синхронных и асинхронных высоковольтных эл ектрод ви гателей
2.3 Результаты обработки статистических данных при коммутации силовых трансформаторов
2.4 Выводы
3. Моделирование коммутационных перенапряжений в системе выключатель кабельная линия
электродвигатель
3.1 Общие сведения и методика исследований
3.2 Моделирование коммутационных перенапряжений при коммутации электродвигателя масляным выключателем
3.3 Моделирование коммутационных перенапряжений при коммутации электродвигателя вакуумным выключателем
3.4 Выводы
4. Выбор эффективных средств защиты от коммутационных перенапряжений
4.1 Экспрессмегоды оценки коммутационных перенапряжений
4.2 Выбор средств защиты от коммутационных перенапряжений
4.3 Рационализация мест установки устройств защиты от коммутационных перенапряжений
4.4 Эффективность ограничения коммутационных перенапряжений ЯСцепочками
4.5 Выводы Заключение
Библиографический список Приложение 1 Приложение 2 Приложение 3 Приложение 4 Приложение
Обозначения и сокращения
КП коммутационные перенапряжения
ОПН ограничитель перенапряжений нелинейный
ВВ вакуумный выключатель
МВ масляный выключатель
АД асинхронных электродвигатель
СД синхронный электродвигатель
МТ масляный трансформатор
СТ сухой трансформатор
ВКА вакуумный коммутационный аппарат
КЛ кабельная линия
ДН делитель напряжения
ПП переходный процесс
Введение
Актуальность


Диссертационная работа состоит из введения, 4 разделов, заключения, библиографического списка из наименований. Основной текст диссертационной работы изложен на 4 страницах, проиллюстрирован рисунками и таблицами. Рассмотрен вопрос возникновения коммутационных перенапряжений, их влияния на изоляцию электроприёмников. Проанализированы методы оценки коммутационных перенапряжений и средства защиты от них. Показано, что отсутствие инженерного метода оценки и прогнозирования коммутационных перенапряжений снижает эффективность применения средств защиты. Сформулированы задачи аналитических и экспериментальных исследований по решению данной проблемы. Состояние изоляции электрооборудования, определяющее надёжность работы и безопасность его обслуживания, во многом зависит от воздействующих на неё перенапряжений. Наряду с атмосферными перенапряжениями и перенапряжениями, обусловленными однофазными замыканиями на землю в сетях с изолированной нейтралью, существенное влияние на изоляцию электрооборудования оказывают коммутационные перенапряжения, особенно в установках с частыми коммутациями, которые коммутируются вакуумными выключателями. Эта проблема наиболее актуальна для элементов сетей 6- кВ горно-металлургических предприятий. Причиной тому - наличие большого числа негативных факторов влияющих на диэлектрические свойства изоляции электродвигателей, трансформаторов и кабельных линий [, , , ]. Основными причинами возникновения перенапряжений при коммутации индуктивной нагрузки являются срез тока и повторные зажигания дуги [, , ]. В околонулевой области тока возможен быстрый распад канала дуги и принудительный спад тока от некоторого значения (как правило, единицы - десятки ампер) до нуля за очень малое время (значительно раньше естественного нуля тока). Это явление называется срезом тока. Возникает оно при отключении малых индуктивных токов (например, токов холостого хода трансформаторов и электродвигателей), неустановившихся токов включения трансформаторов, пусковых токов электродвигателей, токов шунтирующих реакторов []. Срез тока характерен для выключателей любого, применяющегося в настоящее время, типа (маломасляных, электромагнитных, воздушных, вакуумных, элегазовых). Причиной среза тока в выключателях с гашением дуги в газовой среде являются интенсивное дутье и развитие высокочастотных колебаний на спадающем участке синусоиды отключаемого тока []. Дутье вызывает значительное охлаждение плазмы в дуговом промежутке и быстрое уменьшение ее проводимости. Высокочастотные колебания, развивающиеся в контуре: емкость на шинах -нелинейное сопротивление дуги - индуктивность и емкость присоединения, налагаются на ток с частотой Гц и приводят к тому, что суммарный ток в дуговом промежутке переходит через нуль и происходит гашение со срезом, это явление называется "виртуальным срезом тока". В вакуумных выключателях причиной среза тока является неустойчивость дуги при малых токах, так как она горит в парах металла контактов [, ]. При отключении в индуктивности нагрузки "запирается" энергия, которая затем освобождается на емкость присоединения и может вызывать перенапряжения. Как известно, кратность перенапряжений при этом определяется индуктивностью нагрузки, емкостью присоединения (в основном длиной кабельной или воздушной линии) и величиной тока среза. На рисунке 1. Рисунок 1. Как видно из рисунка 1. По данным различных исследований, информация о которых приведена в [], срез тока для вакуумного выключателя составляет 2,5 - 6 А. Большинство производителей вакуумных выключателей используют для изготовления контактов именно хром-медные композиции. Элегазовые выключатели с гашением дуги вращением (rotary-arc type) или автодутьём (self-pressurising type) имеют ток среза практически такой же, как и вакуумные выключатели. Это связано с тем, что интенсивность дугогашения у них зависит от величины протекающего тока. У компрессионных (puffer type) и комбинированных элегазовых выключателей с дополнительным поршнем токи среза выше, чем у вакуумных выключателей [].