CC BY
88
ИВАНОВ ДЕНИС ЕВГЕНЬЕВИЧ - инженер-технолог, ООО «КомплектЭнерго», Россия, Чебоксары.
IVANOV DENIS EVGENEVICH - engineer-technologist of LLC «KomplectEnergo», Russia, Cheboksary.
УДК 621.314.222.6 ББК З261.883
Г.М. МИХЕЕВ, Х.У. КАЛАНДАРОВ
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ И АЛГОРИТМ РАБОТЫ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ СЕРИИ РС
Ключевые слова: переключающее устройство, диагностирование, регулятор напряжения под нагрузкой, алгоритм, контактная система, постоянная времени, осциллографирование.
Рассмотрено диагностирование напряжения под нагрузкой силовых трансформаторов без вскрытия бака контактора и слива из него трансформаторного масла. Приведён алгоритм автоматизированного определения работоспособности РПН типа РС.
G.M. MIKHEEV, Kh.U. KALANDAROV TAP ON-LOAD SERIES «PC» DIAGNOSTICS AND IT’S WORKING ALGORITHM
Key words: tap-changer, diagnostics, tap on-load, algorithm, contact system, reaction time, oscillography.
The voltage diagnostics of power transformers on-load without opening the contactor’s tank and discharging the transformer oil is considered. The algorithm of automated performance measurement the tap on-load of series «РС».
Известно применение переключающих устройств (ПУ) для регулирования напряжения на шинах подстанций. Широкое применение нашли схемы со ступенчатым регулированием напряжения с помощью ПУ силовых трансформаторах (СТ). Простейшая схема регулирования напряжения предусматривает изменение напряжения трансформатора путём изменения числа витков одной из обмоток при помощи специального регулирующего устройства. Различают два вида устройства: переключения при полностью отключённом трансформаторе типа ПБВ и регулятор напряжения под нагрузкой (РПН). В первом случае схема позволяет решить вопрос регулирования напряжения наиболее просто, так как имеется лишь избиратель, и в этом её достоинство. Но в этом случае не выполняется требование бесперебойного электроснабжения потребителя, что является существенным недостатком схемы.
Одна из наиболее распространённых схем трансформатора с РПН - это трансформатор со встроенным регулированием напряжения. Такой СТ имеет регулировочные ответвления, переключаемые под нагрузкой с помощью специальных аппаратов. На выводах такого трансформатора непосредственно получается отрегулированное напряжение.
В системе энергетики самое большое распространение получили ПУ с токоограничивающими резисторами (ТР) серии РС. Количество подобных РПН превалирует над ПУ реакторного типа, которые имеют существенный недостаток - громоздкость.
Устройство РПН серии РС применяется для регулирования напряжения под нагрузкой в СТ напряжением до 220 кВ мощностью до 100 МВ-А [2].
Основными элементами ПУ являются механизм переключения, состоящий из контактора, избирателя и предызбирателя, и приводной механизм. Наличие ТР в РПН серии РС, рассчитанных на кратковременную работу, мощных аккумулирующих пружин, большие скорости подвижных частей и связанные с этим механические удары заставляют предъявлять весьма жёсткие требования к надёжности конструкции, качеству материалов и точности изготовления.
У ПУ реакторного типа для проверки последовательности действий контактов снимается круговая диаграмма, у быстродействующих устройств типа РС осцилло-
графируется, кроме того, процесс работы контактора. Правильность чередования срабатываний контактов контактора и проверки целостности (отсутствие разрыва) цепи тока проверяется осциллографированием [2].
Традиционная методика осциллографирования токов контактной системы ПУ требует достаточно трудоёмкой процедуры слива масла из бака РПН и присоединения цепей измерения непосредственно к узловым точкам контактов контактора внутри его бака. По этой причине в [1] предложено проведение этих работ без вскрытия бака РПН и слива из него трансформаторного масла с помощью специальной методики с применением многоканального цифрового осциллографа. Ниже приведена схема осциллографирования токов контактной системы РПН с ТР (рис. 1) согласно приведённой методике [1].
Рис. 1. Схема осциллографирования токов в контактной системе РПН:
1 - силовой трансформатор; 2 - многоканальный цифровой осциллограф;
3 - источник напряжения постоянного тока, где Е и Я0 - ЭДС и сопротивление источника напряжения постоянного тока, соответственно
Данная методика предполагает оценку параметров, процессов переключения контактов контактора РПН с разбивкой цифровых осциллограмм тока на пять последовательных во времени интервалов с нарастающей нумерацией.
Причём первый интервал соответствует времени до начала работы контактов контактора. Второй интервал соответствует времени прохождения тока по ТР первого (левого) плеча контактора. Третий интервал соответствует времени параллельной работы ТР первого и второго (правого) плеч контактора. Четвёртый интервал соответствует времени прохождения тока по ТР второго плеча контактора. Пятый интервал соответствует времени после переключения контактов контактора. Граница между первым и вторым интервалами определяется как момент времени начала спада тока, граница между четвёртым и пятым интервалами - как время, соответствующее минимальному значению тока, в то время как границу раздела между вторым и третьим, а также между третьим и четвёртым интервалами находят по скачкообразному изменению постоянной времени свободной составляющей переходного процесса в ЯЬ модели обмотки трёхфазного СТ (рис. 2).
а - реальные осциллограммы тока одной из фаз контактора по традиционной методике; б - осциллограммы фазного тока без слива трансформаторного масла, где I - время совместной работы главных и дугогасительных контактов первого плеча контактора;
II - время работы дугогасительного контакта первого плеча контактора; III - время совместной работы дугогасительных контактов первого и второго плеча контактора; IV - время работы дугогасительного контакта второго плеча контактора; V - время совместной работы главных и дугогасительных контактов второго плеча контактора
Нами разработан алгоритм автоматизированного определения работоспособности РПН серии РС без вскрытия бака контактора и слива из него трансформаторного масла. Ниже приводим описание работы данного алгоритма (рис. 3).
Перед началом работы алгоритма вводится к - счётчик, устанавливающий периодичность определения состояния РПН, наименование подстанции, диспетчерское наименование СТ, заводской номер РПН.
Затем вводятся значения постоянной времени тЙАіІ, тйвп, тйсп, тЙАп, тйвп, Твсп, Т;4Ап, Т/4Вп, т,-4Сп, полученные во время пусконаладочных испытаний оборудования или от данных предыдущих измерений. Опишем дальнейшую работу алгоритма для фазы «А» (для остальных фаз действия алгоритма будут аналогичными).
Вначале производится измерение т,2Ак. Равенство тЙАк и тЙАп формирует сообщение «Норма ф. «А» левого плеча». Если тЙАк ^ тЙАп, то алгоритм переходит к проверке условия т,2Ак > тйдп. В случае выполнения этого условия ставится диагноз «Витковое замыкание ТР левого плеча», который записывается в базу данных. Если условие ті2дк > тЙАп не выполняется, то алгоритм переходит к проверке условия тЙАк = 0. При его выполнении констатируют: «Обрыв ТР ф. «А» левого плеча», а результаты записываются в базу данных. Если условие ті2дк = 0 не выполняется, то алгоритм выдаёт результат т,2Ак < тЙАп, что означает «Дефект в контактной системе». Сразу же после этой процедуры происходит запись значения тЙАк в базу данных для её пополнения, после чего идёт переход на следующий шаг опроса и производится измерение тЙАк. При нахождении тЙАк, значение которого равно тЙАп, формируется сигнал «Норма ф. «А» схемы моста».
Рис. 3. Алгоритм автоматизированного определения работоспособности РПН типа РС
Если тЙАк Ф тЙАп, то алгоритм переходит к проверке условия тЙДк > тЙАп. В случае выполнения этого условия ставится диагноз «Витковое замыкание ТР обоих плеч». Данная информация также записывается в базу данных. Если условие тЙАк > тЙАп не выполняется, то алгоритм переходит к проверке условия тЙАк = 0. Выполнение этого условия свидетельствует: «Обрыв ТР ф. «А» обоих плеч», и результаты записываются в базу данных. Если условие тЙАк = 0 не выполняется, то алгоритм выдаёт результат тЙАк < тЙАп, что означает «Дефект в контактной системе». Сразу же после этой процедуры происходит запись значения тЙАк в базу данных, для её пополнения, после чего идёт переход на следующий шаг опроса и производится измерение т,-4Ак.
Здесь так же, как в предыдущих двух рассмотренных интервалах, в случае т,4Ак = т,4Ап, формируется сигнал «Норма ф. «А» правого плеча». При отсутствии т,4Аю значение которого равно т14Ап, алгоритм переходит к проверке условия т,4Ак > т,4Ап. В случае выполнения этого условия ставится диагноз «Витковое замыкание ТР левого плеча», который записывается в базу данных. Если условие т,4Ак > т,4Ап не выполняется, то алгоритм переходит к проверке условия т,4Ак = 0. При его выполнении констатируют: «Обрыв ТР ф. «А» правого плеча», результаты записываются в базу данных. Если условие т,4Ак = 0 не выполняется, то алгоритм выдаёт результат т,4Ак < т,4Ап, что означает «Дефект в контактной системе». Полученный результат вводится в базу данных, ставится условие о дальнейшем диагностировании РПН. В случае положительного выполнения условия счётчик к пополняется, и алгоритм переходит на начало программы. Если производится диагностирование следующих двух фаз, то процесс повторяется.
Литература
1. Михеев Г.М. Электростанции и электрические сети. Диагностика и контроль электрооборудования / Г.М. Михеев. М.: ИД «Додэка ХХ1», 2010. 224 с.
2. Якобсон И.Я. Наладка и эксплуатация переключающих устройств силовых трансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1985. 120 с.
МИХЕЕВ ГЕОРГИЙ МИХАЙЛОВИЧ. См. с. 207.
КАЛАНДАРОВ ХУСЕЙНДЖОН УМАРОВИЧ - аспирант кафедры электроснабжения промышленных предприятий, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (huseinjon.86@mail.ru).
KALANDAROV KHUSEYNDZHON UMAROVICH - post-graduate student of Electric Power Industry Chair, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.
УДК 620.92:620.97:620.4 ББК 363
Г.П. ОХОТКИН
МЕТОДИКА РАСЧЕТА МОЩНОСТИ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Ключевые слова: солнечный модуль, солнечная электростанция, автономная солнечная электростанция, импульсный преобразователь постоянного напряжения, автономный инвертор напряжения.
Разработана методика расчета мощности автономных солнечных электростанций и ее элементов, позволяющая учитывать изменение нагрузки в течение суток и тем самым точно определять требуемую емкость аккумуляторной батареи и исключить неоправданное завышение мощности элементов электростанции и удорожание самой автономной солнечной электростанции.
G.P. OKHOTKIN THE METHOD OF CALCULATING POWER OF SOLAR POWER
Key words: solar module, solar power station; Autonomous solar power; pulse Converter DC voltage; Autonomous inverter voltage.
Developed the method of calculating power of the Autonomous solar power and its elements, which allows to take into account the variation of the load during the day and thus accurately determine the required capacity of the battery and to exclude unjustified overestimation of the capacity of elements of the power plant and the appreciation of the Autonomous solar power plant.
Выработка электроэнергии при помощи электростанций на солнечных элементах применяется сегодня практически во всем мире и объемы использования солнечных батарей постоянно растут. Этому способствуют множество факторов, основными из которых являются использование альтернативных (возобновляемых) источников энергии, которые в последнее время приобретают все большую актуальность и полное отсутствие каких-либо движущихся частей, благодаря чему срок их службы практически не ограничен [1]. Электростанции на солнечных элементах постоянно совершенствуются. Сегодня они могут использоваться как дополнительные источники электроснабжения, работающие совместно с другими или полностью автономные.
Солнечные электростанции, не связанные с промышленной электросетью, т.е. автономные солнечные электростанции (АСЭ), предназначены для электроснабжения небольшого загородного дома, дачи, спортивных площадок, узлов связей и т.д., т.е. потребителей, удаленных от электросетей, подведение электричества для которых обычно влечет высокие финансовые и трудовые затраты.
Бывают АСЭ со стабилизированным и нестабилизированным выходным напряжением [2]. Функциональные схемы автономных солнечных электростанций состоят из солнечных батарей, необходимой мощности - для преобразования солнечного све-
