Совершенствование методов расчета и обнаружения несимметричных аварийных режимов электрических сетей класса 10 кВ

• Автор: Баранов, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Кострома
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Методы и средства расчета и обнаружения аварийных
несимметричных режимов в электрических сетях 10 кВ
1.1. Методы и средства расчета аварийных несимметричных режимов в электрических сетях 10 кВ
1.2. Методы и средства обнаружения аварийных несимметричных режимов в электрических сетях 10 кВ
1.3. Выводы по главе
Глава 2. Моделирование элементов электрических сетей 10 кВ в фазных
координатах
2.1. Моделирование трансформаторов в фазных координатах
2.1.1.Моделирование трансформатора "звезда - треугольник"
2.1.2. Аналитическая модель трансформатора "звезда - треугольник"
2.1.3.Моделирование трансформатора "звезда - звезда с нулем"
2.1.4.Аналитическая модель трансформатора "звезда- звезда с нулем".41 2.1.5.Эквивалентные матрицы передачи фидеров 10 кВ
2.2. Моделирование линий электропередачи в фазных координатах
2.3. Моделирование фильтров напряжения обратной и нулевой последовательности
2.3.1.Моделирование фильтра напряжения обратной последовательности
2.3.2.Моделирование фильтра напряжения нулевой последовательности
2.4. Моделирование нагрузки
2.5. Моделирование блока несимметрии
2.6. Моделирование фидера 10 кВ с ответвлением
2.7. Выводы по главе
Глава 3. Исследование несимметричных аварийных квазиустановившихся режимов распределительных сетей 10 кВ
3.1. Исследование зависимости аварийных несимметричных режимов от основных параметров фидеров 10 кВ
3.1.1.Влияние параметров линии в модели расчета несимметричных
аварийных режимов фидеров 10 кВ

3.1.2.Влияние мощности нагрузки в модели расчета несимметричных аварийных режимов фидеров 10 кВ
3.1.3.Влияние тангенса угла нагрузки в модели расчета несимметричных аварийных режимов фидеров 10 кВ
3.1.4.Влияние переходного сопротивления на аварийные несимметричные режимы фидеров 10 кВ
3.1.5.Влияние параметров трансформаторов на аварийные несимметричные режимы фидеров 10 кВ
3.1.6.Учет статических характеристик нагрузок при расчете несимметричных аварийных режимов фидеров 10 кВ
3.2. Выводы по главе
Глава 4. Разработка информационно-поисковой системы по обнаружению
вида и места аварийного режима в фидере 10 кВ
4.1. Анализ возможности определения вида и места аварийного режима в фидере 10 кВ
4.2. Информационно-поисковая система для определения вида и места аварийного режима
4.3. Экспериментальное исследование несимметричных режимов
4.4. Экономическое обоснование внедрения информационно-поисковой системы определения места повреждения линий электропередачи 10 кВ
4.5. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Ежегодно в России растет энергопотребление, строятся новые электростанции, модернизируются старые, прокладываются новые линии электропередачи. Общее количество подстанций в России на 2010 год составляет:
• подстанций напряжением 35-220 кВ - 17 тыс.;
• подстанций напряжением 6-35/0,4 кВ - более 500 тыс.
Воздушных и кабельных линий 0,38-220 кВ насчитывается 2,35 млн.
км, в том числе:
• напряжением 0,38 кВ - 840 тыс. км;
• напряжением 6-10 кВ - 1,1 млн. км;
• напряжением 35 кВ - 180 тыс. км;
• напряжением 110-220 кВ - 220 тыс
Наиболее протяженными являются воздушные линии электропередачи (ВЛ) класса напряжения 6-10 кВ, которые составляют 46,8% от длины всех линий. Стоит отметить, что половина ВЛ 6-10 кВ отработали свой ресурс.
Состояние 15% подстанций 6-10/0,4 кВ неудовлетворительно, более 40 % воздушных и масляных выключателей отработали нормативные сроки, а 50 % систем релейной защиты и автоматики (РЗиА) морально устарели [1].
Число аварийных отключений В Л 10 кВ на 100 км длины линии составляет 6-7 раз в год. Источниками аварий В Л 6-10 кВ являются:
- повреждение опор - 40 %;
- повреждение изоляторов - 35 %;
- повреждение проводов - 25 %.
Наиболее распространенный вид повреждения В Л 10 кВ - это однофазное замыкание на землю (033). Это ненормальный режим (утяжеленный) в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью. При 033 линия может находиться в работе, так как система линейных

2.1.2. Аналитическая модель трансформатора "звезда
треугольник"
Как видно из (2.9) при расчете матрицы передачи трансформатора необходимо находить обратную комплексную матрицу 7Э21'. Блоки матрицы Г могут представлять собой особенные матрицы, для которых нельзя найти обратные матрицы [47]. Для этих случаев в [48, 49, 50] описаны подходы к использованию таких матриц с помощью "рабочей математики" [50] и применения нестандартного анализа и нестандартных моделей при моделировании электрических цепей [48, 49].
В этих случаях параметры элементов электрических цепей сопоставляют с бесконечно малыми или бесконечно большими числами. Это позволяет преодолеть затруднения при вычислениях и в частности освободиться от особенных матриц. Такие задачи называют "некорректными" и они искусственно сводятся к "корректным" [48, 49]. Значения введенных параметров должны обосновываться в зависимости от конкретной задачи.
В (2.9) входит обратная матрица 7Э21-1. Исследования показывают,
что матрица Тэ21-1 - особенная, то есть она не имеет обратной матрицы (так как сумма элементов во всех строках равна нулю)[47]. Чтобы избежать этого и найти Уэ21 1, можно незначительно изменить ее диагональные элементы. Например, умножив их на число к, мало отличающееся от единицы, тогда сумма строки не будет равна нулю. В [48, 49] указывается такая возможность для специальных расчетов.
Определим матрицу передачи трансформатора со схемой соединения обмоток "звезда-треугольник" в аналитическом виде [51, 52].
Эквивалентная матрица передачи 7Э при подстановке (2.4) в (2.7) имеет вид: