CC BY
23. How drones in agriculture are developing in Russia: problems, prospects [Electronic resource] // Tadviser. State. Business. Technologies // URL: https://www.tadviser.ru/a/607538 (accessed 08.04.2024).
4. Kostina E.P. Drones for agricultural use // Actual problems of the use of geodetic technologies in the construction of hydraulic engineering facilities and water supply systems: materials of the International Scientific and Practical Conference of students and undergraduates (Volgograd, March 15-16, 2023). Volgograd: Volgograd State Agrarian University, 2023. PP. 55-56.
5. Lakhmakov V.L. English: unmanned aerial vehicles. Workshop: a textbook. Moscow: KNORUS, 2024. 300 p.
6. Luksha D.V., Kalitenya E.O. Agricultural drone // Technological independence and competitiveness of the Union State, the CIS countries, the EAEU and the SCO: Collection of articles of the VI International Scientific and Technical Conference. In 3 volumes. Minsk, December 06-08, 2023. Minsk: Belarusian State Technological University, 2023. PP. 283-287.
УДК 621.315.1:621.311.001.57:621.316.13:621.3.064.1
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА УСТОЙЧИВОГО ОДНОФАЗНОГО КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СЕЛЬСКОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ 0,4 кВ НА ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
Лансберг А.А., младший научный сотрудник лаборатории электроснабжения, электрооборудования и возобновляемой энергетики. ФБГНУ ФНАЦ ВИМ
АННОТАЦИЯ
Исследование аварийных режимов работы сельских электрических сетей 0,4 кВ в настоящее время является актуальной задачей, в связи необходимостью определения режимных параметров, которые могут использоваться в качестве уставок срабатывания технических средств повышения эффективности функционирования электрических сетей. В работе представлены результаты экспериментальных исследований режима устойчивого однофазного короткого замыкания в сельской электрической сети 0,4 кВ на физической модели. Погрешность значения тока однофазного короткого замыкания по сравнению с законодательно утвержденной методикой по ГОСТ 28249-93 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ» для схожих начальных данных составила 3,6-6,3%, что позволяет сделать вывод о высокой степени достоверности данных, получаемых при моделировании. Было выявлено, что при удаленности до 25% от вывода низкого напряжения трансформатора до точки однофазного КЗ отношение напряжения на неповрежденных фазах к напряжению на поврежденной составляет не более, чем 1,5 раза. В свою очередь, при удаленности от 75% и более отношение напряжений превышает значение 5 и более раз.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Электрическая сеть 0,4 кВ, однофазное короткое замыкание, моделирование, физическая модель, фазное напряжение, аварийный режим.
ABSTRACT
The study of emergency modes of operation of rural 0.4 kV electric networks is currently an urgent task, due to the need to determine the operating parameters that can be used as operating settings for technical means to improve the efficiency of electric networks. The paper presents the results of experimental studies of a stable single-phase short circuit mode in a rural 0.4 kV electrical network based on a physical model. The error in the value of the single-
phase short-circuit current compared with the legally approved procedure according to GOST 28249-93 "Short circuits in electrical installations. Calculation methods in AC electrical installations with a voltage of up to 1 kV" for similar initial data was 3.6-6.3%, which allows us to conclude that the data obtained during modeling is highly reliable. It was found that at a distance of up to 25% from the low voltage output of the transformer to the point of singlephase short circuit, the ratio of the voltage on the undamaged phases to the voltage on the damaged one is no more than 1.5 times. In turn, at a distance of 75% or more, the voltage ratio exceeds a value of 5 or more times.
KEYWORDS
Electrical network 0.4 kV, single-phase short circuit, simulation, physical model, phase voltage, emergency mode.
Введение. В настоящее время множество работ отечественных и зарубежных ученых направлено на исследование аварийных режимов электрических сетей 0,4 кВ. Это связано с необходимостью задания уставок срабатывания для разрабатываемых технических средств, предназначенных для повышения эффективности функционирования электрических сетей. В частности, множество работ связано с исследованием режимов работы электрических сетей 0,4 кВ.
Например, в работе [1] произведен расчет симметричных и несимметричных коротких замыканий в кабельных электрических сетях 0,4 кВ для выбора наименьшего значения, которое будет использоваться в качестве уставки для срабатывания защитного коммутационного аппарата по критерию чувствительности.
Аналогичная проблема актуальна для сельских электрических сетей 0,4 кВ. Например, в работе [2] представлена методика расчета однофазных и трехфазных токов короткого замыкания в электрических сетях 0,4 кВ с использованием метода ГОСТ 28249-93 и приведены примеры расчетов для линий 0,4 кВ, выполненных проводом А-25, питаемых от трансформаторов ТМ-160/10/0,4 кВ.
В рамках данного направления разработана компьютерная модель для исследования вопросов электробезопасности в сельских электрических сетях 0,4 кВ [3]. Аналогичная модель сельской электрической сети 10/0,4 кВ в программном комплексе MATLAB Simulink предложена в работе [4].
В работах [5, 6] рассмотрены проблемы электробезопасности в сельских электрических сетях 0,4 кВ, связанные с обеспечением чувствительности автоматических выключателей к токам однофазного короткого замыкания. На примере автоматических выключателей серии ВА57 предложена методика выбора коммутационного аппарата в зависимости от рабочего тока и тока короткого замыкания с учетом теплового спада.
Челябинскими учеными в работе [7] на полигоне ПАО «Россети Урал»-«Челябэнерго» исследован режим устойчивого однофазного короткого замыкания в электрической сети 0,4 кВ. Выбранная для испытаний опытная сеть имеет небольшую протяженность (481 м) и включает 2 типа провода: СИП-2 3х30+1х50 и АС-35. Данный полигон реализован в стране в единственном экземпляре.
В работе [8] произведены замеры сопротивления петли фаза-ноль в электрической сети прибором серии MZC с последующим косвенным вычислением ожидаемого тока однофазного короткого замыкания. С использованием данного подхода в работе [9] произведена оценка чувствительности защитного коммутационного аппарата 0,4 кВ к току однофазного короткого замыкания и определено время его срабатывания при возникновении аварийного режима.
Исследование режима однофазного короткого замыкания в электрической сети 0,4 кВ также проводилось на физической модели в работе [10]. При этом исследование данного режима на компьютерных моделях рассмотрено в работах [11-12].
Таким образом, можно сделать вывод, что исследование электрических параметров аварийных режимов работы сельских электрических сетей 0,4 кВ является
актуальным направлением. В данной работе планируется провести исследование режима устойчивого однофазного короткого замыкания в сельской электрической сети 0,4 кВ на физической модели, которая позволит получить наиболее достоверные результаты по сравнению с математическими и компьютерными моделями.
Цель работы заключается в исследовании режима устойчивого однофазного короткого замыкания в сельской электрической сети 0,4 кВ на физической модели.
Материалы и методы исследования.
Для исследования режима устойчивого однофазного короткого замыкания (КЗ) в сельской электрической сети 0,4 кВ в лаборатории электроснабжения, электрооборудования и возобновляемой энергетики ФГБНУ ФНАЦ ВИМ была реализована физическая модель, для которой были обоснованы коэффициенты подобия с целью соотношения результатов моделирования с промышленными параметрами с использованием методики, рассмотренной в работе [13].
Внешний вид разработанной физической модели представлен на рисунке 1, а ее задействованный функционал в опыте однофазного короткого замыкания в сельской электрической сети 0,4 кВ представлен на рисунке 2.
Модель нагрузки со стороны 10 кВ
Рисунок 1 - Внешний вид физической модели сельской электрической сети 0,4 кВ.
К1
о И
уи
К2 КЗ К4 К5 Кб К7 К8 К9 К К) К11 К12 К13 111111111111'
111111111111
И 1,2 и Ы Ь5 1.6 1.7 1.8 1.9 НО 1.11 111111111111
I I I I I I I I I I I !■
ОК6
ГУН
А ВСК
Рисунок 2 - Схема реализации опыта однофазного короткого замыкания
на физической модели
Реализация опыта однофазного короткого замыкания на физической модели сельской электрической сети 0,4 кВ согласно рисунку 2 осуществляется следующим образом.
Включается коммутационный аппарат QF1, обеспечивающий подачу напряжения на физическую модель. Затем производится включение коммутационного аппарата QF2, который обеспечивает подачу напряжения на модель силового трансформатора 10/0,4 кВ Т1. Непосредственно короткое замыкание осуществляется коммутационным аппаратом QF6, подключенным к фазному провода А и нейтральному проводу N. На рисунке 2 коммутационный аппарат QF6 подключен к наиболее удаленной точке сети К13, при этом также был реализован ряд опытов по замыканиям в точках К3-К12 и приближению точки аварии к выводу низкого напряжения трансформатора Т1.
Результаты измерений токов и мощностей в реализованных 11 опытах однофазного короткого замыкания представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Параметры модели в опытах однофазного короткого замыкания.
№ п/п Ток однофазного КЗ, А (1к1) Полная мощность однофазного КЗ, ВА ^М) Точка КЗ на модели Сопротивление Z до точки КЗ на модели, Zm, Ом Загрузка трансформатора при данном токе, р, %
Опыт не проводился для
1 недопущения выхода из строя трансформатора К2 0 -
2 2,681 56 К3 3,6 110
3 2,08 44 К4 5 86
4 1,7 36 К5 6,4 70
5 1,443 31 К6 7,8 59
6 1,248 27 К7 9,2 51
7 1,1 24 К8 10,6 45
8 0,976 21 К9 12 40
9 0,87 19 К10 13,4 36
10 0,795 17 К11 14,8 33
11 0,731 16 К12 16,2 30
12 0,591 13 К13 19,8 24
Исходя из данных, представленных в таблице 1, можно сделать вывод, что только в одном опыте при замыкании на клемме К3 ток однофазного короткого замыкания модели со значением 2,681 А превысил номинальный ток обмотки низшего напряжения используемого трансформатора малой мощности со значением 2,43 А. При этом опыт короткого замыкания на клемме К2, т.е. непосредственно на выводе трансформатора малой мощности без сопротивления линии, не реализовывался для недопущения выхода его из строя.
Результаты исследований и их обсуждение.
С использованием коэффициентов подобия, обоснованных по методике [13], измеренные значения в режиме однофазного короткого замыкания были пересчитаны на промышленные параметры для трансформатора типа ТМ-250/10/0,4 кВ Y/Yн и провода А-35, так как они являются наиболее часто применяемыми для электроснабжения электрических сетей сельскохозяйственного назначения [14]. Результаты представлены в таблице 2.
Погрешность экспериментальных результатов значения тока однофазного короткого замыкания, представленных в таблице 2, относительно ГОСТ 28249-93 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ» для схожих начальных данных (трансформатора ТМ-250 и провода А-35) составила 3,6-6,3%, что позволило сделать
вывод о высокой достоверности разработанной физической модели и ее пригодности для исследования режимов работы сельских электрических сетей 0,4 кВ.
На рисунке 3 отображено распределение напряжений в электрической сети 0,4 кВ при реализации опыта однофазного короткого замыкания согласно схеме, представленной на рисунке 2.
Таблица 2 - Промышленные параметры при однофазном коротком замыкании в _электрической сети 0,4 кВ._
№ п/п Ток однофазного КЗ, А (1к1) Полная мощность однофазного КЗ, кВА (Ski) Точка КЗ на модели Сопротивление до точки КЗ на ВЛ 0,4 кВ, Zо, Ом Расстояние при замыкании на ВЛ 0,4 кВ, L, м
1 Опыт не про недопущения в трансформато водился для ыхода из строя ра (на модели) К2 0 0
2 570 119 КЗ 0,168 186
3 443 94 К4 0,233 258
4 362 77 К5 0,298 331
5 307 66 К6 0,363 402
6 266 57 К7 0,429 476
7 234 51 К8 0,494 548
8 208 45 К9 0,56 621
9 185 40 К10 0,625 693
10 169 36 К11 0,69 765
11 156 34 К12 0,756 838
12 126 28 К13 0,923 1023
350
300
250
m
¡3 200
(U
К К
<и «
Л С й
К
150
100
50
0 • 0 186 258 331 402 476 548 621 693 765 838 1023 Точка электрической сети 0,4 кВ, м • и(А), В • и(В), В • и(С), В Рисунок 3 - Распределение напряжений при реализации опыта однофазного короткого
замыкания в электрической сети 0,4 кВ
Аналогичные зависимости были получены и при замыканиях в других точках на физической модели при приближении точки аварии к выводу низкого напряжения трансформатора.
В результате экспериментальных исследований было выявлено, что независимо от удаленности точки однофазного короткого замыкания в сельской электрической сети
0,4 кВ от вывода низкого напряжения силового трансформатора отношение между фазными напряжениями неповрежденных фаз к фазному напряжению поврежденной фазы остается неизменным. Так, при удаленности до 25% от вывода низкого напряжения трансформатора до точки повреждения отношение составляет не более, чем 1,5 раза; при удаленности 25-50% фазные напряжения неповрежденных фаз превышают напряжение поврежденной фазы в 1,6-2,4 раза, при удаленности 50-75% отношение составляет от 2,5 до 5 раз. В свою очередь, при удаленности от 75% и более отношение напряжений превышает значение 5 и более раз и при приближении к точке замыкания больше на порядки, т.е. десятки и сотни раз. При этом в точке короткого замыкания напряжение поврежденной фазы принимает потенциал земли и составляет 0 В, а напряжения неповрежденных фаз возрастают в V2 раз.
Полученные соотношения могут использоваться для идентификации аварийных режимов работы сельских электрических сетей 0,4 кВ техническими средствами повышения эффективности эксплуатации сетей, а также позволять определять место повреждения и участок электрической сети, где произошло повреждение.
Выводы.
Исходя из результатов экспериментальных исследований устойчивого однофазного короткого замыкания в сельской электрической сети 0,4 кВ на физической модели были сделаны следующие выводы:
1. В настоящее время актуальным направлением является исследование аварийных режимов работы сельских электрических сетей 0,4 кВ с целью определения характерных для них режимных параметров, который могут использоваться в качестве уставок срабатывания технических средств, разрабатываемых для повышения надежности их функционирования.
2. Был реализован опыт устойчивого однофазного короткого замыкания в сельской электрической сети 0,4 кВ на физической модели, питаемой от трансформатора малой мощности. Его результаты были интерпретированы для трансформатора типа ТМ-250 10/0,4 кВ и провода А-35. Было выявлено, что погрешность относительно ГОСТ 28249-93 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ» для схожих начальных данных составила 3,6-6,3%, что позволяет сделать вывод о высокой степени достоверности данных, получаемых при моделировании.
3. Было выявлено, что при удаленности до 25% от вывода низкого напряжения трансформатора до точки однофазного КЗ отношение напряжения на неповрежденных фазах к напряжению на поврежденной составляет не более, чем 1,5 раза; при удаленности 25-50% - 1,6-2,4 раза, при удаленности 50-75% - 2,5-5 раз. В свою очередь, при удаленности от 75% и более отношение напряжений превышает значение 5 и более.
Библиография:
1. Попов М.Г., Лапидус А.А., Соловьева С.Н. Особенности выбора расчетного вида короткого замыкания при определении чувствительности защитных аппаратов в сетях 0,4 кВ // Релейная защита и автоматизация. 2022. № 2 (47). С. 11-15.
2. Сорокин Н.С., Виноградова А.В. Расчет трёхфазных и однофазных коротких замыканий в электрических сетях 0,4 кВ для проверки чувствительности защитных аппаратов // Агротехника и энергообеспечение. 2020. № 4(29). С. 25-34.
3. Комаров В.И., Кит Ю.В., Стэць Р.Е. Использование компьютерного моделирования для анализа электробезопасности в электрических сетях до 1 кВ // Актуальные научные исследования в современном мире. 2019. № 2-1(46). С. 37-41.
4. Рахимов О.С., Мирзоев Д.Н. Моделирование низковольтных сельских электрических сетей 10/0,4 кВ // Вестник ПИТТУ имени академика М.С. Осими. 2018. № 4(9). С. 37-42.
5. Егорушкин И.О., Костюченко Л.П. Выбор автоматических выключателей для защиты сельских электрических сетей 0,4 кВ с учетом допустимого времени отключения // Вестник КрасГАУ. 2007. № 5. С. 191-196.
6. Егорушкин И.О., Костюченко Л.П., Кунгс Я.А. Учет допустимого времени отключения при выборе автоматических выключателей для защиты сельских электрических сетей 0,4 кВ // Промышленная энергетика. 2009. № 2. С. 25-30.
7. Млоток А.В., Ершов А.М., Валеев Р.Г., Сидоров А.И. Опытная электрическая сеть напряжением 380 В // Вестник Инженерной школы Дальневосточного федерального университета. 2014. № 2(19). С. 96-107.
8. Виноградов А.В., Лансберг А.А. Опыт измерений при однофазном коротком замыкании в электрической сети 0,4 кВ // Агротехника и энергообеспечение. 2022. № 3(36). С. 5-15.
9. Лансберг А.А. Метод оценки чувствительности защитного коммутационного аппарата, установленного на трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ сельской электрической сети 0,4 кВ // Научный журнал молодых ученых. 2021. № 3(24). С. 51 -60.
10. Ершов А.М., Хлопова А.В. Физическая модель электрической сети напряжением 10/0,38 кВ // Электробезопасность. 2016. №2. С. 13-21.
11. Валеев Р.Г., Млоток А.В., Ершов А.М., Сидоров А.И. Моделирование электрической сети напряжением 380 В с воздушными линиями в программной среде MATLAB-Simulink // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2013. № 9-10. С. 116-128.
12. Лансберг А.А., Виноградов А.В., Панфилов А.А. Оценка достоверности математической модели сельской электрической сети 0,4 кВ в MATLAB Simulink на примере исследования установившегося режима однофазного короткого замыкания // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2023. Т. 25. № 6. С. 14-28.
13. Веников В.А. Теория подобия и моделирования (применительно к задачам электроэнергетики): Учеб. пособие для вузов. Изд. 2-е, доп. и перераб. М. :Высш. школа, 1976. 479 с.
14. Виноградов А.В., Лансберг А.А., Виноградова А.В. Анализ конфигурации электрических сетей 0,4 кВ Орловской области // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2023. Т. 70. № 4 (53). С. 22-29.
UDC 629.33
RECYCLING OF END-OF-LIFE MOTOR VEHICLES (УТИЛИЗАЦИЯ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, ОТСЛУЖИВШИХ СВОЙ СРОК)
Popov M.S., 2-year student of the Master's degree in 23.04.03 Operation of transport and technological machines and complexes. Scientific supervisor: Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Egorov R.N., Language advisor: Senior Lecturer of the Department of Russian and Foreign Languages
Sergeeva N.A. FSBEI HE RT SAU
АННОТАЦИЯ
Данная статья посвящена утилизации автотранспорта. Рассмотрены зарубежные и отечественные подходы к проблеме утилизации автотранспорта, представлены особенности организации полноценной системы утилизации автомобилей в Российской Федерации.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Переработка, автомобильная промышленность, автотранспорт, автопарк.
