CC BY
62
качество намываемого песка, почти вдвое превышает этот показатель на карте намыва.
Таким образом, внедрение данной схемы гидронамыва песка может позволить уменьшить расход воды на 16 %, уменьшить затраты энергии на перекачку пульпы и увеличить концентрацию песка на выходе из пульповода, одновременно улучшив его качество.
Библиографический список
1. Патент РФ №2111313. Способ повышения концентрации пульпы при гидронамыве/Ткаченко Н.М., Артюшин В.А.,Савва Л.Г., Чернышков А.П., Щерба В.Е., Казанцев В.В. и Жанко Ю.Н. заявлен 26.06.1992, заявка №5068139.
2. Юфин А.П. Гидромеханизация.- М., Издательство литературы по строительству, 1965,- 495 с.
ЩЕРБА Виктор Евгеньевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Гидромеханика и транспортные машины».
СУРИКОВ Валерий Иванович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой физики. ЧИГРИН Максим Иванович, инженер II категории ОАО «Сибнефтетранспроект.
Дата поступления статьи в редакцию: 03.12.2007 г. © Щерба В.Е., Суриков В.И., Чигрин М.И.
УДК 621316.' К. И. НИКИТИН
А. С. СТИНСКИЙ К. Т. ШАХАЕВ
Омский государственный технический университет, Павлодарский государственный университет
АЛГОРИТМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РЕЗЕРВНОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ С ПОВЫШЕННОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬЮ К НЕСИММЕТРИЧНЫМ КОРОТКИМ ЗАМЫКАНИЯМ
Предложен алгоритм функционирования резервной защиты линий, основанный на оценке отношения выпрямленных значений максимального к минимальному токов фаз. Приводятся графические зависимости ее чувствительности от параметров сети с учетом нагрузки, дается вариант аппаратной реализации. Защита не отстраивается от токов нагрузки и обладает высокой чувствительностью, что позволяет обеспечивать дальнее резервирование.
В целях повышения надежности электроснабжения в сетях 110-220 кВ осуществляется сочетание дальнего и ближнего резервирования. Последнее сводится к тому, что на каждой линии устанавливается два комплекта защит [1]. Однако обеспечение дальнего резервирования в сетях с протяженными сильно загруженными линиями при наличии параллельных ветвей и мощных подпиток является сложной и актуальной задачей из-за недостаточной чувствительности резервных защит даже в тех случаях, когда они выполняются посредством МТЗ нулевой последовательности и дистанционной защиты. Этот недостаток дальнего резервирования ограничивает его применение и вынуждает искать другие пути, обеспечивающие большую чувствительность резервирования [2].
В данной работе предложен алгоритм функционирования, позволяющий строить резервные защиты линий повышенной чувствительности. Условие срабатывания (алгоритм функционирования) определено на основе анализа отношений токов в фазах в нормальном и аварийном режиме. Срабатывание защиты происходит, если выполняется неравенство:
■ I- ' . , (1)
где |1МАХ|, Ц^ - выпрямленные значения соответственно максимального и минимального из токов фаз А, В, С, кГр — граничный коэффициент, выполняющий роль уставки защиты. Величина коэффициента кГр определяется по допустимой несимметрии фазных токов в безаварийных режимах. Если в нормальном режиме максимальный и минимальный токи в фазах
по амплитуде будут отличаться на 30%, что в несколько раз превосходит величину допустимой несимметрии по ПУЭ (5%), то выражение (1) запишем:
и 1,з,
где 1Н — максимальный ток нагрузки. С учетом коэффициента запаса кЗАП , примем:
¿„,=1,3-1 1=1.43-
При двухфазном коротком замыкании (КЗ),
<2) »(2)
' 1ГГ >
например между фазами В и С, токи / протекающие через трансформаторы тока фаз А, В, С со стороны источника питания, распределяются (если не учитывать влияние нагрузки) следующим образом [2]:
кКА " Ln.ll - кк 1лг - 1л
и в фазе А при однофазном:
(3)
,
Ги =1 ■
-КС * н
(4)
(5)
Рис. 1
(2)
Подставляя токи (2) в условие срабатывания (1), видно, что оно надежно выполняется. Рассмотрим токи при однофазном коротком замыкании, например фазы А:
¿й-*!. 0, 1%-0.
Результат их подстановки в (1) получается идентичным режиму двухфазного КЗ.
Определим чувствительность защиты, реализующей предлагаемый алгоритм, с учетом токов нагрузки. Она не может оцениваться коэффициентом чувствительности кЧ, как это принято в настоящее время, поскольку у защиты нет тока срабатывания. В соответствии с методикой [3], будем судить о чувствительности по минимальному току КЗ 1К , который защита способна выявлять. Для этого выразим
ток 1К через максимальный ток нагрузки 1Н: ,
где к — кратность минимального тока КЗ к максимальному току нагрузки. Затем, руководствуясь принципом наложения, на симметричную систему токов нагрузки наложим ток КЗ в фазах В и С при двухфазном КЗ:
где фН - угол между током и напряжением фазы А при максимальной нагрузке, фК - угол между током двухфазного КЗ и междуфазным напряжением Евс, ф0 — угол между током 10 нулевой последовательности и напряжением фазы А в месте установки защиты. Заметим, что при однофазном КЗ = к-1и = 3• /0•
После подстановки в условие срабатывания защиты (1) токов из (3), (4) и ряда элементарных математических преобразований, получим зависимости к(фН,фК,кГр) и к(фН,ф0,кГр) для двухфазных (5) и однофазных (6) КЗ:
..Л . . (6)
Подставляя значения фК = 600, ф0 =600, кгр=1,43 (а также кгр =1,21 при несимметрии 10%) в (5), (6) строим
Рис. 2
кривые к(фН) для рассматриваемых режимов (рис.1). Как видно из графиков, в интервале ео8(фН) = 0,5-1,0, в зависимости от величины граничного коэффициента кгр, кратность к минимального тока КЗ к току нагрузки находится на уровне 0,2-0,5 для (5) и 0,2-0,65 для (6).
Необходимо отметить, что защиту нельзя применять в сетях, где допускается длительная работа двумя фазами, поскольку в таком режиме будет выполняться условие (1). Чтобы исключить ложное действие защиты в цикле ОАПВ, время ее срабатывания должно быть больше времени ОАПВ. Как и в традиционных защитах, выдержка времени выбирается по ступенчатому принципу.
Схема устройства, реализующего рассматриваемый принцип на основе [5], изображена на рис. 2. Устройство содержит три преобразователя тока в напряжение для фаз А, В, С, выполненные в виде трансреакторов 1, 2, 3, три выпрямителя 4, 5, 6, мак-сиселектор 7, миниселектор 8, формирователь опорного напряжения 9, блок 10 сравнения, реле времени 11, исполнительный орган 12. В любом режиме в преобразователях 1, 2, 3 происходит преобразование тока в напряжение. Полученное напряжение, пропорциональное токам фаз А, В, С, выпрямляется выпрямителями 4, 5, 6 соответственно. Из сигналов, полученных с выходов выпрямителей 4, 5, 6, при помощи максиселектора 7 и миниселектора 8 выбираются максимальное и минимальное значения. Они пропорциональны токам фаз |1МАХ| и |1МШ|. Далее в формирователе 9 значение минимальной величины увеличивается в 1,43 раза. Блок 10 сравнивает |1МАХ| и 1,43|1мш|. Если выполняется условие срабатывания
(1), то на реле 11 подается сигнал. Спустя выдержку времени оно подает сигнал на исполнительный орган, действующий на отключение выключателя Q1 защищаемой линии W1.
Реализация предложенного алгоритма также может быть выполнена программно, в составе микропроцессорных защит.
Вывод
Резервная защита линий, построенная по предложенному алгоритму способна реагировать на удаленные КЗ с минимальными токами = (0,2—0,5)/„ , : - '■'-' )■■' ■, тем самым обеспечивая необходимую чувствительность дальнего резервирования.
Библиографический список
1. Федосеев А. М., Федосеев М. А. Релейная защита электроэнергетических систем: Учеб. для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1992. -528 с.: ил.
2. Чернобровов Н. В., Семенов В. А. Релейная защита энергетических систем: Учеб. пособие для техникумов. — М.: Энергоатомиздат, 1998. — 800 с.: ил.
3. Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах: Учеб. для электротехнических
и энергетических вузов и факультетов. - М.: «Энергия», 1970.- 520 с.: ил.
4. Клецель М. Я., Никитин К. И. Анализ чувствительности резервных защит распределительных сетей энергосистем// Электричество, 1992. № 2. С.19-23.
5. Никитин К. И., Стинский А. С., Шахаев К. Т., Шело-минцев Д. С. Устройство резервной защиты линий для сетей с заземленной нейтралью. - Реш. о выд. патента на изобр. по заявке № 2006130587/09 (033235). - 2006.
НИКИТИН Константин Иванович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Омского государственного технического университета. СТИНСКИЙ Александр Сергеевич, аспирант кафедры «Автоматизация и управление» Павлодарского государственного университета им. С. Торайгырова. ШАХАЕВ Куаныш Тулеугазиевич, аспирант кафедры «Автоматизация и управление» Павлодарского государственного университета им. С. Торайгырова.
Дата поступления статьи в редакцию: 12.10.2007 г. © Никитин К.И., Стинский А.С., Шахаев К.Т.
УДК 621316.' К. И. НИКИТИН
Омский государственный технический университет
ВЫЧИСЛЕНИЕ ЗОНЫ СРАБАТЫВАНИЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ, РЕАГИРУЮЩЕЙ НА ПРИРАЩЕНИЕ ВЕКТОРА ТОКА
Рассматривается чувствительная защита ЛЭП, которая резервирует защиты трансформаторов ответвлений. Предлагается расчет зоны срабатывания токовой резервной защиты, реагирующей на приращение вектора тока. Зона срабатывания определена в комплексной плоскости тока и дана в уравнениях.
Актуальность. На линиях с ответвлениями трудно обеспечить дальнее резервирование релейной защиты [1], так как ток короткого замыкания (КЗ) за трансформатором ответвления (ТО) соизмерим, а иногда может быть меньше максимального рабочего тока линии (рис.1). Для повышения чувствительности защит были предложены новые алгоритмы и принципы построения измерительных органов: самонастраивающиеся [2, 3], адаптивные [4] или, реагирующие на приращение вектора тока [5, 6]. На основе аналоговой техники реализация таких алгоритмов была сложна, а настройка устройств нетехнологична. С развитием микропроцессорной техники стало возможно построение защит с вы-
числительными алгоритмами практически любой сложности.
Постановка задачи и решение. Однако для реализации защиты, реагирующей на приращение вектора тока, недостаточно повторить конструкцию устройства или алгоритм, необходимо вычислить зону срабатывания (ЗС). В область этой ЗС должен попадать вектор приращения аварийного режима, а приращения остальных режимов, при которых срабатывание не производится, должны располагаться вне этой зоны. Такая характеристика была определена расчетом приращения вектора тока КЗ (металлического и через дугу) за трансформатором ответвления (ТО) во всех возможных доаварийных режимах работы:
