CC BY
27Рекомендации. URL: http://ockc.ru/wp-content/standart/78-36-006-2005.pdf (дата обращения 22.05.2017).
8. Панчук И.К. Основы безопасности при физической защите объектов использования атомной энергии // Вопросы оборонной техники. Сер. 16. Технические средства противодействия терроризму. 2016. № 11-12. С. 159-163.
9. Панчук И.К. Дверные блоки специального назначения как составная часть системы обеспечения безопасности объектов использования атомной энергии // Вопросы оборонной техники. Сер. 16. Технические средства противодействия терроризму. 2015. № 11-12. С. 94-100.
10. Проект Федерального закона. Проект Технического регламента о технических средствах обеспечения противокриминальной защиты объектов и имущества. Внесен в 2008 г. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200057776 (дата обращения 22.05.2017).
11. Медиапортал «Караван», публикация от 06.06.2016. URL: https://www.caravan.kz/news/khronologiyu-sobytijj-5-iyunya-v-aktobe-vosstanovili-v-mvd-rk-377249/ (дата обращения 22.05.2017).
12. Международное информационное агентство «Kazinform», публикация от 20.07.2016. URL: http://www.inform.kz/ru/zahvat-zalozhnikov-v-erevane-hronologiya-prichiny-novye-podrobnosti_a2927128/ (дата обращения 22.05.2017).
13. Кныш В.П., Синева А.Р., Гарькушев А.Ю. Мобильные системы принудительной остановки автотранспорта // Вопросы оборонной техники. Сер. 16. Технические средства противодействия терроризму. 2014. № 9-10. С. 135-140.
14. Сильников М.В., Лазоркин В.И., Михайлин А.И. Противотаранное пропускное устройство, основанное на использовании энергии таранящего объекта // Вопросы оборонной техники. Сер. 16. Технические средства противодействия терроризму. 2014. № 1-2. С. 51-57.
15. Федеральный телеканал «ТВ Центр», видеосюжет от 30.08.2016. URL: http://www.tvc.ru/news/show/id/99556/ (дата обращения 22.05.2017).
16. Чернышов М.В., Сильников М.В., Узун Л.С., Шишкин В.Н. Инновационные технические средства взрывоподавления и взрывозащиты для работы в условиях чрезвычайной ситуации // Технологии обеспечения комплексной безопасности, защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций - проблемы, перспективы, инновации. XVI международная научно -практическая конференция. Материалы конференции. M.: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2011. С. 149154.
Энергоснабжение, водоснабжение и теплоснабжение объектов военного назначения
УДК 355.7:621.316.97
Тишков А. А., Колесник И.В.
Tishkov А. A., Kolesnik I. V.
Модель развития локальных дефектов электрической изоляции в распределительной сети системы электроснабжения с изолированной
нейтралью
Model of the Development of Local Electrical Isolation Faults in Cable Network of Power Supply with Isolated Neutral
Аннотация:
В статье рассмотрен метод моделирования процессов возникновения локальных дефектов, протекающих в системе электроснабжения с изолированной нейтралью. Визуальное их представление на осциллограмме токов и напряжений нулевой последовательности сети, быстрый расчет, также рассматриваются в статье. На основе этих данных представляется возможным предвидеть и устранить предпосылки к аварии на электросетях до ее совершения. Abstract:
This article considers the method of modeling processes of local defects occurrence occurring in the power system with isolated neutral. A visual representation of the current waveform and the voltage of zero-sequence network as well as a quick calculation are presented in this article. Based on these data it is possible to anticipate and eliminate the failure in the power networks before it happens.
Ключевые слова: специальное фортификационное сооружение, специальный объект, система электроснабжения, система автономного электроснабжения, однофазное замыкание на землю, распределительное устройство, трансформатор тока, трансформатор напряжения, трансформатор тока нулевой последовательности, информационно-измерительная система
Keywords: special fortification, special object, power supply system, autonomous power supply system, single-phase ground fault, switchgear, current transformer, voltage transformer, residual current transformer, Information-measuring system
В настоящее время в качестве устройств, определяющих возникновение однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) в распределительных сетях с изолированной нейтралью, широкое распространение получили устройства сигнализации и релейной защиты, фиксирующие аварийные режимы по наличию тока и напряжения нулевой последовательности определённой величины. При реализации таких защит возникает сложность отделения полезного сигнала от фонового, что обусловлено близостью величины погрешности измерительных трансформаторов тока и величины токов через сопротивление изоляции, протекающих под действием рабочего напряжения. Структура системы электроснабжения (СЭС) позволяет систему контроля состояния изоляции выполнить централизованно. Анализ работы и оценка эффективности предлагаемых принципов диагностирования, расчеты необходимых параметров срабатывания и проверка правильности преобразования информации могут быть выполнены в реальных промышленных или лабораторных условиях и на математических моделях. Главной целью настоящего исследования является аналитическое определение возможности построения централизованной системы пофидерного контроля состояния изоляции в СЭС с изолированной нейтралью.
Современные программные средства для моделирования режимов электрических цепей, позволяют всецело представить электрическую сеть и изменять режимы ее работы, иметь при этом возможность в режиме реального времени фиксировать изменения электрических величин.
Процесс создания модели электрической сети в программной среде включает следующие
этапы:
- составляется структурная схема исследуемой сети. Для этого определяется число, мощности потребителей и места их присоединения к сети, длина линий электропередачи, сечения проводов в линиях, напряжение системы электроснабжения, параметры нейтрали.
- составляется схема замещения моделируемой системы.
31
- схема замещения переносится в программную среду моделирования, либо рассчитывается с помощью известных математических методов.
Модель энергосистемы в программной среде используется для исследования значений электрических величин в рабочих аварийных и предаварийных режимах. В ней можно наглядно представить переходные процессы в системе, изменения значений напряжений и токов при изменении емкостей и индуктивностей системы, параметров нейтрали, изоляции и т.д.
В составе системы электроснабжения учитываются питающие элементы (трансформаторы, генераторы и т.п.), сборные шины, присоединённые нагрузки (электродвигатели, распределительные пункты и т.п.), линии электропередачи (кабельные или воздушные линии). Проведя анализа схемных решений, была определена структура типовой схемы СЭС до 1 кВ, которая использовалась при составлении схемы замещения.
Основные допущения, которые приняты при составлении данной схемы:
- система электродвижущих сил (ЭДС) питающего источника симметричная;
- продольные сопротивления кабельных и воздушных линий, а также двигателей и трансформаторов, во всех фазах присоединения одинаковы;
- активные и емкостные поперечные сопротивления обмоток электродвигателей и трансформаторов учитываются сосредоточенными на вводах этих обмоток;
- воздушные и кабельные линии в схеме замещения представлены с сосредоточенными параметрами;
- возникновение дефектов изоляции моделируется путем изменения величины активного поперечного сопротивления присоединения.
На рис. 1 представлена схема замещения СЭС, которая позволяет моделировать рабочие режимы с дефектами изоляции в любой фазе присоединения.
С целью наглядного представления результатов и анализа работы сети удобнее использовать современные программные средства для моделирования режимов электрических цепей. В данной статье рассматривается компьютерная программа МюгоСАР. Возможности программы позволяют:
14 УАЫ
нейтралью.
- проводить анализ непосредственно регистрируемых приборами сигнализации ОЗЗ параметров, то есть токов утечки отходящих фидеров;
- моделировать различные варианты возникновения токов утечки и несимметричные фазные нагрузки;
- исследовать возможность селективного обнаружения повреждений изоляции на фоне случайных
токов утечки, имеющихся в сети в нормальном режиме работы.
Схема модели (рис. 1) перенесена в программную среду МлсгоСАР и приведена на рис. 2. В указанной схеме источники трехфазного напряжения - VI, У2, УЗ принимаются идеальными, так как реальные параметры вторичных обмоток силовых трансформаторов имеют
с
УЗ
в
У2
А VI
1-2 1т 143 0.5
ЬЗ 1т 144 0.5
—'—ААА-»
147 0.1
Я8 0.1 •—АА^-«
1-4 1 т 145 0.5
149 0 1
Г X
Эк 1416
, 11 к ; Р1 в
юк
1417
|_6 1413 •■РРРР1-ф—ААА-* 15т 10
1-7 1414 •■РРРР1-ф—ААА-* 15т 10
1-8 [41 5
•■РРРР1-ф—ААА-* 15т 10
1-211 т 14210.2
1-221 т 14200 2 —-.-ААА-»
14240.1 А^А-
14230.1 •-АЛА-"
[-231 т 14190.2 —-ААА-»-
14220.1 -•-АЛА-
Г X
Юк 1430
и 2 1425
15т 10
из [426
15т 10
и 4 И27
15т 10
1-241 т 1435 0.2 —-«-АЛА-•-
1-251 т 1434 0.2
——«-АЛА-
1-201111 14330.2 Рэ6о.1 —-АЛЛ • •—ААА-
1 и ^ т ¿.Юк &1445
С11 1 , 11 к '1443
С1 2 1 и ,9к ; 1444
ие изэ
15т 7
и 9 [440
15т 7
1-20 И41
■^РРГ1^-^АЛЛ— 15т 7
Рис. 2 Схема замещения сети с изолированной нейтралью для моделирования в программной
среде MicroCAP-8
много меньшие полные сопротивления, по сравнению с сопротивлениями в исследуемых цепях.
Сопротивления фазных проводов, нагрузка моделируются элементами, содержащими индуктивности и активные сопротивления. Указанные параметры не имеют влияния на работу системы контроля состояния изоляции, так как при симметричной нагрузке не создаются дифференциальные токи, протекающие в земле.
Сопротивление изоляции каждой фазы относительно земли моделируется активным сопротивлению и емкостью.
Повреждение изоляции с замыканием на землю моделируется в присоединении №1 резистором R11, который через ключ S1, посредством импульсного генератора V4 в определённый момент замыкается на землю.
Датчики токов нулевой последовательности моделируются измерительными шунтами и при моделировании измеряют векторную сумму токов в трех фазах:
На первом этапе моделирования рассматривались характерные режимы сети с изолированной нейтралью без повреждений изоляции. При этом сопротивление Ю1 (рис. 2), моделирующее повреждение в присоединении №1, не замыкается на землю.
На рис. 3 отображены следующие осциллограммы в виде функций от времени: фазные напряжения, векторная сумма фазных напряжений - напряжение нулевой последовательности,
векторные суммы токов в трех фазах, каждого присоединения, протекающих через измерительные шунты, моделирующих датчики-преобразователи системы контроля состояния изоляции - токи
Т [Secs)
Рис. 3 Осциллограмма токов и напряжений нулевой последовательности сети с изолированной нейтралью в нормальном режиме функционирования.
нулевой последовательности каждого присоединения.
На представленных графиках четко видна трёхфазная система напряжений, задаваемая источниками V1, V2, V3 и как следствие практически нулевые значения напряжения нулевой последовательности. Наличие исходных незначительных токов нулевой последовательности (токов утечки через изоляцию) обусловлено заданными несимметричными значениями сопротивления фазной изоляции по отношения к земле с целью наглядного представления графиках.
Моделирование ухудшения изоляции на примере фазы "С" присоединения №1 производится посредством включения сопротивления R11 равным 5кОм, что будет моделировать увеличение тока утечки через изоляцию на землю. При этом осциллограммы будут иметь вид такой, как представлен на рис. 3.
При возникновении ОЗЗ на линии в сети с изолированной нейтралью фазные соотношения между напряжением нулевой последовательности ио и током нулевой последовательности ¡о в
начале этой линии определяются соотношением:
^о=0-/0(-7/®С0) = 770/®С(
или
/0 = -у^СД,
ж ио
10 в не поврежденных
10 в поврежденной линии
линиях
Рис. 4 Векторная диаграмма напряжений ио и токов 1о в сети с изолированной нейтралью при возникновении ОЗЗ
Таким образом, в поврежденной линии 1о отстаёт от ио на 900 (рис. 4), а соответственно в неповрежденных линиях 1о будут опережать ио на 900. Такой характер расположения векторов будет сохраняться и при замыкании одной фазы на землю через переходное сопротивление.
На рис. 5 имеется возможность четкого определения поврежденного фидера по анализу фазовых соотношений напряжения нулевой последовательности ио и токов нулевой последовательности, протекающих в каждом присоединении ¡о1, 1о2, 1о3. Так при ухудшении сопротивления изоляции фазы "С" первого присоединения до 5 кОм появляются: напряжение ио, которое на графике (рис. 5) представлено соответствующей синусоидой, и три тока ¡о1, ¡о2, ¡о3, соответствующих обозначений в присоединении №1, №2 и №3. При этом из графиков видно, что напряжение ио опережает ток ¡о1 первого присоединения и отстает от токов ¡о2, ¡о3 второго и третьего присоединения. При этом ток ¡о1 имеет наибольшее значение по сравнению с токами ¡о2, ¡о3 и направлен им противоположно. Таким образом, по характерным признакам можно сделать вывод, что повреждение изоляции произошло в первом присоединении.
В случаях повреждения изоляции одной фазы какого-либо присоединения и одинаковых значениях поперечных сопротивлений остальных фаз определение присоединения с поврежденной фазовой изоляцией не составляет затруднений (рис. 5). В реальных условиях, как правило, сопротивление изоляции фаз относительно земли отходящих линий имеет различные значения, которые в процессе эксплуатации могут изменять свои значения. Это подразумевает, что даже в случае отсутствия ОЗЗ в сети всегда имеется напряжение нулевой последовательности, а в каждом присоединении протекают свои токи нулевой последовательности. С точки зрения устройства контроля состояния изоляции, возможность определение присоединения с наихудшей изоляцией в таких условиях является основной задачей. Смоделировать такой режим функционирования СЭС возможно, дополнив описанный выше случай с повреждением фазы "С" присоединения №1, возникновением повреждения другой фазы в любом из оставшихся присоединений.
(1)
(2)
Рис. 5 Осциллограмма токов и напряжений нулевой последовательности сети с изолированной нейтралью при ухудшении изоляции фазы "С" до 5кОм.
Порядок моделирования ухудшения изоляции осуществляется в два этапа. На первом этапе аналогично примеру с повреждением фазы "С" присоединения №1 производиться её замыкания на землю через сопротивление равное 5кОм, соответственно первая часть осциллограмм токов и напряжений нулевой последовательности соответствующая интервалу времени от 0 до 50 мс (рис. 6) будет аналогична представленным на рисунке 5. На данном этапе, как отмечалось выше, явно определяется, что повреждение изоляции произошло в первом присоединении. На втором этапе одновременно с имеющимся повреждением фазы "С" присоединения №1 моделируется возникновение повреждение изоляции фазы "В" присоединения №2 путем её замыкания на землю через сопротивление равное 2000 Ом. На рисунке 6 видно, что произошло изменение амплитуд токов и напряжений нулевой последовательности, а также изменились углы сдвига между ними, этому этапу соответствует интервал времени от 51 до 80 мс. Из графиков видно, что напряжение ио опережает ток 1о2 второго присоединения и отстаёт от токов ¡о1, 1о3 первого и третьего присоединения. При этом ток ¡о2 имеет наибольшее амплитудное значение по сравнению с токами ¡о1, ¡о3 и направлен им практически противоположно. Таким образом, по характерным признакам можно сделать вывод, что наибольшее снижение сопротивления изоляции произошло в присоединении №2.
Аналогичные результаты были получены при моделировании повреждения изоляции в различных фазах на разных присоединениях.
T(Secs)
Рис. 6. Осциллограмма токов и напряжений нулевой последовательности сети с изолированной нейтралью при ухудшении изоляции фазы "С" присоединения №1 до 5 кОм
и фазы "B" присоединения №2 до 2 кОм.
На основании анализа результатов компьютерного моделирования, представляется возможным сделать заключение о принципиальной возможности определения факта возникновения развивающегося дефекта изоляции, а также отходящего присоединения от распределительного щита, в котором этот дефект возник.
На основании анализа результатов компьютерного моделирования, представляется возможным сделать заключение о принципиальной возможности определения факта возникновения развивающегося дефекта изоляции, а также отходящего присоединения от распределительного щита, в котором этот дефект возник.
Анализ результатов моделирования процессов возникновения локальных дефектов, протекающих в системе электроснабжения с изолированной нейтралью, выполненный при помощи программной среды MicroCAP-8, показал, что при возникновении повреждения изоляции в каком либо присоединении происходит изменение угла сдвига фаз между напряжением нулевой последовательности и токами нулевой последовательности во всех контролируемых присоединений. При этом чётко прослеживается следующая закономерность: напряжение Uo опережает ток Io присоединения с повреждённой изоляцией и отстаёт от Io -в присоединений с неповреждённой изоляцией.
Использование устройства, позволяющего фиксировать изменение угла между Uo и Io в каждом присоединении, дает возможность заблаговременно определять присоединение с повреждением, до возникновения "металлического" ОЗЗ.
Список литературы:
1. Тишков А.А., Павленок А.М. Разработка системы контроля состояния изоляции в системах электроснабжения с изолированной нейтралью. // Сборник научных проблем ВИ(ИТ). СПб.: Изд-во Политехн. ун-та., 2013.
2. Тишков А.А., Парахин Ю.Н. Пофидерный контроль состояния изоляции в системах электроснабжения напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью. // Электрические аппараты и электротехнические комплексы и системы: сборник материалов Международной научно-практической конференции. Ульяновск: УлГТУ, 2012.
Военная педагогика
УДК 355.232.6:378.09:378.147
Алпеева Л. С.
Alpeeva L.S.
Архитектура современного электронного учебника и возможности использования SMART-технологий
Modern electronic textbook architecture and possibilities of SMART-technologies usage
Аннотация: В статье рассматриваются типы электронных учебников, взаимосвязь современного типа молодежного мышления с возможностями SMART-образования и авторский опыт создания электронного учебника на основе креативной среды «Русский язык. Базовый уровень».
Abstract: The article deals with different types of electronic textbooks, interaction of modern young people type of thinking with the possibilities of SMART-education. It also touches upon the author's experience of creating electronic e-book «The Russian language. Basic Level» based on the «creative environment».
Ключевые слова: инновационное образование, интерактивные методы, SMART-образование, клиповое мышление, приложение Meitu.
Keywords: innovative education, interactive methods, mosaic thinking, Meitu application.
Несмотря на относительную открытость и определённую консервативность военного образовательного пространства, техногенность и технологичность, как общие характеристики образовательного пространства [1], требуют от современного военного вуза внедрения инновационных интерактивных технологий обучения. Обсуждаемые ранее в теоретических работах педагогические методы пассивного, активного обучения (или по другой терминологии В.А. Гузеева: экстраактивные, интраактивные, интерактивные методы [2], на наш взгляд, окончательно уступили место интерактивным методам обучения. Такие изменения диктуют структура и содержание
38
