Статистические основы эксплуатационной надежности выключателей в режиме отключения токов короткого замыкания

• Автор: Челазнов, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 339 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ АППАРАТОВ ЭНЕРГОУЗЛА В РЕЖИМЕ ОТКЛЮЧЕНИЯ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
1.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ ЭНЕРГОУЗЛА В РЕЖИМЕ ОТКЛЮЧЕНИЯ ТОКОВ КЗ
1.1.1. Оценка надежности энергетических систем
1.1.2. Требования к оценке надежности электрической схемы распределительных устройств станции
1.1.3. Зависимость надежности электростанции от главной схемы соединений
1.2. НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ, НОРМИРУЕМАЯ В СТАНДАРТАХ НА ИСПЫТАНИЯ
1.3. ФОРМУЛИРОВКА ПРОБЛЕМЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
2. СТАТИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ГАЗОВОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ
2.1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
2.2 ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ГАЗОВОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ
2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ ОЦЕНКЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ
2.3.1. Определение параметра, характеризующего воздействие тока
2.3.2. Влияние несинусоидальности отключаемого тока на процесс отключения газового выключателя,
2.3.3. Влияние несинусоидальности отключаемого тока на параметры ПВН
2.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗОНЫ НЕГАШЕНИЯ ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ДАННЫМ
2.5. ЗАВИСИМОСТЬ ВЕРОЯТНОСТИ ОТКАЗА ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ, ОПРЕДЕЛЕННАЯ ПО НОРМАТИВАМ ГОСТ
2.6. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ДЛЯ РАСЧЕТА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
3.1. КОМПЛЕКС ПРОГРАММ МАЭС ДЛЯ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
3.2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
3.2.1. Математическая модель генератора по уравнениям Парка-Горева
3.2.2. Математическая модель генератора с уточненной моделью ротора
3.2.3. Установление режима в схеме с синхронными генераторами
3.3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОРОТКОЗАМКНУТОЙ ЛИНИИ
3.4. ВЛИЯНИЕ УТОЧНЕНИЙ ПРИ МАТЕМАТИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА НА РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТОКОВ КЗ
3.4.1. Влияние точности математической модели синхронного генератора на расчетные параметры токов КЗ
3.4.2. Влияние фазы КЗ и величины выдаваемой активной мощности на расчетные параметры токов

3.5. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТОКОВ КЗ МОЩНЫХ ЭНЕРГОУЗЛОВ
4.1. ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ ЭНЕРГОУЗЛА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТОКОВ КЗ
4.2. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК УДАРНЫХ И ОТКЛЮЧАЕМЫХ ТОКОВ КЗ
4.3 ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ФАКТОРОВ
4.3.1. Распределение величины выдаваемой активной мощности
4.3.2. Закон распределения момента короткого замыкания
4.3.3. Закон распределения места короткого замыкания
4.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОТКЛЮЧАЕМЫХ ТОКОВ КЗ
4.4.1. Статистические характеристики токов КЗ на шинах ВН единичного блока генератор-трансформатор
4.4.2. Зависимость параметров распределений от степени электрической удаленности генерирующих блоков от места КЗ
4.4.3. Статистические характеристики токов КЗ на шинах энергоузла
4.4.4. Статистические характеристики токов КЗ на подходящей воздушной линии

4.5. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
5-ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОТКЛЮЧАЕМЫХ ТОКОВ КЗ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИХ МЕРОПРИЯТИЙ
5.1. РАСЧЕТ ТОКОВ ПРИ ОПЕРЕЖАЮЩЕМ ДЕЛЕНИИ
5.2 РАСЧЕТ ТОКОВ ПРИ ПОДКЛЮЧЕНИИ ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИХ РЕЗИСТОРОВ К НЕЙТРАЛЯМ ТРАНСФОРМАТОРОВ
5.2.1. Выбор величины сопротивления в нейтрали и влияние этого сопротивления на токи однофазного
КЗ и напряжения на нейтралях
5.2.2. Определение напряжения на здоровых фазах
5.2.3. Ограничение токов однофазного КЗ при подключении резисторов в нейтрали трансформаторов и автотрансформаторов типовых ГРЭС
5.3. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕХОДНЫХ ВОССТАНАВЛИВАЮЩИХСЯ НАПРЯЖЕНИЙ
6.1 РАСЧЕТ ПВН В ОДНОЛИНЕЙНОЙ ПОСТАНОВКЕ ЗАДАЧИ
6.2. УЧЕТ ЧАСТОТНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ПРИ АНАЛИЗЕ ПВН
6.2.1. Учет частотных зависимостей сопротивлений генерирующих блоков
6.2.2. Учет частотных зависимостей воздушной линии
6.3 РАСЧЕТ ПВН С ПОМОЩЬЮ КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ МАЭС
6.4. ВЛИЯНИЕ ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИХ РЕЗИСТОРОВ В НЕЙТРАЛЯХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПРОЦЕССЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА КОНТАКТАХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
6.5. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
7. ОПТИМИЗАЦИЯ И КООРДИНАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ АППАРАТОВ С ВЕЛИЧИНАМИ АВАРИЙНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
7 1. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТИ ОТКАЗА ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ГАЗОВЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
7.1.1. КЗ на шинах
7.1.2. КЗ на подходящей ВЛ
7.2. НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ ЭНЕРГОУЗЛОВ ПРИ ОТКЛЮЧЕНИИ ТОКОВ КЗ
7.2.1. Надежность работы выключателей блоков
7.2.2. Надежность работы междушинных выключателей и выключателей в ветвях автотрансформаторов связи
7.2.3. Надежность работы линейных выключателей
7.3. НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ АППАРАТОВ В ТИПОВЫХ СХЕМАХ ЭНЕРГОУЗЛОВ
7.4. НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ ЭНЕРГОУЗЛОВ ПРИ РАЗЛИЧНОМ СООТНОШЕНИИ НОМИНАЛЬНЫХ ТОКОВ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ И МАКСИМАЛЬНЫХ ТОКОВ КЗ
7.5. НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ В РЕЖИМЕ ОГРАНИЧЕНИЯ ТОКОВ КЗ
7.5.1. Надежность работы выключателей при опережающем делении
7.5.2. Надежность работы выключателей при подключении токоограничивающих резисторов к нейтралям трансформаторов
7.6. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Современные крупные электроэнергетические объединения представляют собой совокупность энергосистем, объединенных дальними линиями электропередач, соединяющими отдельные мощные узлы генерации и потребления электроэнергии (энергоузлы). Одним из требований, предъявляемых к мощным энергоузлам, является надежность эксплуатации установленной аппаратуры, способность сохранять рабочее состояние при воздействии перенапряжений и сверхтоков.
Объектом исследования настоящей работы является эксплуатационная надежность работы высоковольтных выключателей (ВВ) мощных энергоузлов в режиме отключения токов короткого замыкания (КЗ).
Увеличение единичной мощности, повышение номинального напряжения оборудования приводят к повышенной интенсивности использования материалов, снижению коэффициентов запаса, переходу к аппаратуре, основанной на применении новых технологий, например к элегазу.
Интеграция в мировое сообщество вынуждает качественно на более высоком уровне подойти к идеологии выбора и координации работоспособности аппаратов и воздействующих на них аварийных параметров.
Связанные с этим непрерывно возрастающие требования к точности определения воздействующих перенапряжений и токов обусловливают необходимость постоянного совершенствования методики исследований, повышения качества и точности математических моделей, доведения программного обеспечения до общепринятого мирового уровня. Вместо выдвигаемых ранее на первый план условий простоты и быстродействия алгоритмов выдвигаются повышенные требования к адекватности отображения реальных режимов и процессов, возможности моделирования всей сложной структуры сети, изменчивости ее параметров.
Условия работы выключателей в режиме отключения токов КЗ для конкретного распределительного устройства (РУ) во многом определяют его надежность, конструктивные и стоимостные показатели а, в конечном счете, и возможную компоновку распредустройства. В то же время определение как

Глава
2. СТАТИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ГАЗОВОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ
2.1. Постановка задачи.
Согласно [1-3] надежность аппарата, работающего при вероятностном характере внешнего воздействия и обладающего статистичностью реакции на это воздействие, оценивается ожидаемой вероятностью отказа:
VMAKC (2.1)
Рож = Jf(v)F(v)dv,

где: f(v) - плотность распределения вероятности внешнего воздействия;
F(v) - зависимость вероятности отказа аппарата от величины внешнего воздействия;
Vmhh, Умакс - минимальное и максимальное значение внешнего воздействия;
В целом задача определения Ротк распадается на две практически самостоятельные части. Первая из них состоит в определении законов и параметров распределения f(v) и решается на основе анализа внешней по отношению к рассматриваемому аппарату среды, где возникают случайные события, формирующие случайное воздействие V. Для высоковольтного выключателя такой средой является электрическая система, где в результате короткого замыкания, как случайного события, возникает ток КЗ, как случайное воздействие на выключатель. Основной проблемой при определении f(v) является методология получения и обработки статистических данных, при создании которой преследуется цель сокращения временных затрат, повышения информативности и надежности конечных результатов.
Вторая задача- получение F(v), является более сложной. Успех ее решения зависит, в первую очередь, от используемой статистической модели выключателя, от наличия, достоверности и объема имеющихся экспериментальных данных, необходимых для идентификации используемой модели с реальным выключателем