CC BY
25
УДК 004.9:621.3.078.4
Терованесов М.Р., к.т.н., доцент (ДонИЖТ) Писарев Л. Т., к.ф.-м.н., доцент (ДонИЖТ)
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОМПЕНСАЦИЕЙ ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ ЗАМЫКАНИЯ НА
ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ 6-35 КВ
В настоящее время в Украине электрические сети напряжением 6-35 кВ работают либо с изолированной нейтралью, либо с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор (ДГР) для компенсации емкостных токов замыкания на землю.
В последние годы в технической литературе достаточно широко обсуждаются проблемы эффективности заземления нейтрали через ДГР с регулируемой индуктивностью, резистивного заземления нейтрали, параллельного соединения ДГР и резистора. Можно отметить публикации Халилова Ф.Х, М.А.Шабада, А.В.Виштибеева, К.П.Кадомской [1, 2]. При этом эффективность компенсации непосредственно связана с настройкой ДГР в резонанс с емкостным током, который изменяется в зависимости от режима работы сети.
Для автоматического поддержания резонансного режима применяется плавно регулируемая ДГР (плунжерного типа) с автоматическим регулятором. Автоматические регуляторы, которые используются в Украине и в странах Европы основаны на фазовом или экстремальном принципах [3].
При фазовой регуляции емкость и индуктивность ДГР в нормальном режиме образуют последовательный контур (рисунок 1).
Для резонансной настройки контура вектор напряжения естественной несимметрии инс сдвигается на угол 90° относительно вектора напряжения смещения нейтрали и0. При расстройке контура угол р между двумя векторами меняется в зависимости от степени несимметрии. Так как величина напряжения смещения нейтрали является случайной величиной, то для стабилизации значения напряжения смещения нейтрали в сеть вводится искусственной смещение нейтрали,
которое производится с помощью высоковольтного конденсатора, подключаемого между одной из фаз сети по высокой стороне и землей.
С
инс
Енс
®
Ьр
X"
и
'о1 перекомп
ис
А
и
недокомп.
иоп= иВС
и
Рисунок 1 - Схема замещения емкости сети и индуктивности и векторная диаграмма настройки компенсации
Недостатками указанного принципа работы регулятора являются сложность выбора емкости конденсаторной батареи и введение искусственной несимметрии в сеть.
Для устранения указанных недостатков применяют регуляторы, работающие по экстремальному принципу. Данный подход использует резонансный метод, который заключается в отслеживании величины напряжения смещения нейтрали, нахождения точек экстремума и соответствующей регулировки индуктивности.
Для осуществления указанного метода в большинстве регуляторов происходит непрерывное сканирование величины напряжения смещения нейтрали, поиск экстремума и подача управляющего импульса в цепь исполнительного механизма управления плунжером дугогасящей катушки. Построение схемы регулятора осуществляется в настоящее время на основе программируемых контроллеров, что позволяет автоматически определять и корректировать величину индуктивности ДГР, оценивать параметры электрической сети и степень компенсации.
Учитывая инерционность управляющего механизма, и возможное быстрое изменение величины напряжение смещения нейтрали, а также высокую чувствительность современных измерительных приборов, настройка ДГР в резонанс с емкостью сети может свестись к непрерывной работе исполнительного механизма управления плунжером, что может
привести к преждевременному износу дорогостоящего коммутационного оборудования дугогасящего реактора, и не обеспечить требуемый эффект, связанный с компенсацией.
Для устранения этого недостатка предлагается рассматривать величину напряжения смещения нейтрали не как непрерывную величину, а как дискретную. При этом формируется массив величин, определяющих возможные значения напряжения смещения нейтрали, и поиск точек экстремума сводится к сравнению величины инс с пороговыми значениями, через определенный шаг А инс. Величина А инс выбирается в зависимости от параметров сети и параметров дугогасящего реактора. Данный способ является менее точным, чем способ, реализующий непрерывное отслеживание величины инс, но при этом снижается вероятность выхода из строя исполнительного механизма, учитывается износ существующего оборудования, которое используется в схемах компенсации, обеспечивается достаточная компенсация емкостных токов замыкания на землю.
Формирование массива пороговых значений напряжения смещения нейтрали может проходить в автоматическом режиме, за счет анализа изменения нагрузки сети при различных коммутациях, либо расчетным способом на основе анализа нагрузки сети. Первый способ является более предпочтительным, так как он учитывает реальные параметры сети и изменение нагрузки, но он является и более трудоемким, так как требует сбора статистических данных о работе сети в различных режимах и в разные промежутки времени. Данная задача может быть реализована с помощью современных программируемых контроллеров, но является трудно решаемой, так как связана с измерением, накоплением и обработкой большого потока данных и учета достаточно большого числа факторов, влияющих на изменение емкостного тока в распределительной электрической сети.
Второй способ имеет погрешности, но позволяет использовать схему компенсации сразу же после установки.
Для реализации указанного способа был предложен алгоритм работы экстремального регулятора для компенсации емкостного тока замыкания на землю (рисунок 2).
Рисунок 2 - Алгоритм работы экстремального регулятора с использованием массива пороговых значений инс
В приведенном алгоритме учтены ограничения работы механизма управления плунжером при достижении крайних положений и опасности выхода из строя двигателя вследствие перегрева.
Выводы.
1. Экстремальный способ регулирования индуктивностью ДГР для компенсации емкостных токов замыкания на землю является предпочтительным по сравнению с фазовым, так как устраняет недостатки, связанные с искусственной несимметрией сети и является более точным.
2. Непрерывное измерение напряжения смещения нейтрали и регулирование плунжера ДГР может привести к преждевременному износу или выходу из строя исполнительного механизма.
3. Использование массива дискретных значений напряжения смещения нейтрали, полученных расчетным путем, и сравнение
измеряемой величины инс с пороговыми позволяет продлить срок службы исполнительных механизмов, но имеет погрешности при настройке в резонанс с емкостью сети дугогасящей катушки.
4. Для более точной настройки компенсации необходимо иметь статистические данные о работе сети в различных режимах и в разные промежутки времени, что является самостоятельной и актуальной задачей, связанной с измерением, накоплением и обработкой большого потока данных.
5. На изменение емкостного тока в распределительной электрической сети влияет большое число факторов, которые небходимо анализировать по количественным показателям, по качественным признакам и по взаимным влияниям друг на друга.
Список литературы
1.Защита сетей 6-35 кВ от перенапряжений /Под ред. Ф.Х.Халилова, Г.А.Евдокунина, А.И.Таджибаева, СПб.: Энергоатомиздат, 2002. 272 с.
2. Кадомская К.П., Иванов А.В. О целесообразности оснащения нейтрали сетей средних классов напряжения параллельным соединением резистора и дугогасящего реактора // Энергетик. 2004. №6, С. 28-29.
3. Коновалов Е.Ф., Захарова Т.В., Хофман Т. Компенсация емкостного тока в сетях 6-35 кВ в России и Германии // Энергетик. 2004. №4, С. 41.
УДК 681.3:656.2:006
Филиппенко И.Г., д.т.н., профессор (УкрГАЖТ) Бутенко В.М., к.т.н., доцент, начальник НИЧ (УкрГАЖТ)
Головко А.В., аспирант (УкрГАЖТ)
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОЖАРА НА ПЛОСКОСТИ
Введение. Проблема прогнозирования процесса распространения пожара важна не только для лесного хозяйства. Она касается практически всех отраслей народного хозяйства, в том числе железнодорожного транспорта, когда происходят аварии, крушения различной степени
