CC BY
49
УДК 621.316.9 К. И. НИКИТИН
М. М. САРЫЧЕВ В. Д. СТЕПАНОВ Е. Н. ЕРЁМИН К. В. ХАЦЕВСКИЙ
Омский государственный технический университет
ОПЕРЕЖАЮЩЕЕ АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗЕРВА___________________________________________
С целью исключения бестоковых пауз, повышения устойчивости электроснабжения при отказе от самозапусков и устранения динамических воздействий КЗ предлагается использование опережающего автоматического включения резерва (ОАВР). Для объективной информации в ОАВР предлагается использовать датчики тока нагрузки, температуры, радиационного и пр. излучения, механических воздействий, влажности. Устройство ОАВР суммирует все перегрузки, повышения внешней температуры и другие параметры для вычисления износа изоляции кабеля.
Ключевые слова: срок службы изоляции, бестоковая пауза, перерыв питания, автоматическое включение резерва.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, Гос. контракт № 16.516.11.6091.
Актуальность. Для осуществления бесперебойного питания потребителей электроэнергией используются устройства автоматического включения резерва (АВР). При исчезновении рабочего напряжения на шинах потребителя срабатывает АВР, отключает выключатель рабочего питания и включает выключатель резервного источника [1]. Пуск АВР осуществляется либо вспомогательными контактами выключателя рабочего питания, либо специальными пусковыми органами. При этом всегда имеется бестоковая пауза в питании потребителей, которая приводит к тяжелому самозапуску потребителей. А если имеется синхронная нагрузка, то после АВР приходится заново осуществлять пуск двигателей.
Принцип построения, теоретические предпосылки. Срок службы каждой электроустановки от момента создания до момента повреждения зависит от условий ее эксплуатации. Чем тяжелее условия работы, тем меньше времени будет работать. Наибольшую опасность для работоспособности электроустановки представляет разрушение изоляции. Рассматривая физические процессы, приводящие к разрушению, надо отметить следующие виды [1] воздействия: термическое воздействие (Т); электрическое воздействие (Е); воздействие окружающей среды (А); механическое воздействие (М); эксплуатационная характеристика (Р); режим — способ работы оборудования (Д). Причем мы бы разделили фактор воздействия окружающей среды (А) можно дополнительно на такие важные и неучтенные в [1] составляющие, как влажность (назовем этот фактор В) и фоновая и космическая радиация, рентгеновское и иное излучение (И) и др.
Предполагая, что срок службы электроустановки при «нормальных условиях» равен т0, тогда мы можем вычислить срок службы тё электроустановки каждое в зависимости от воздействий амплитуд (Т, Е, В, И, М) и времени (т^ тЕ тв ти тм). Учитывая такой
интегральный характер воздействия на изоляцию, можно записать выражения срока службы электроустановки для каждого из факторов в отдельности:
Тсл =То - кт 1 ГМ , (1)
тСЛ = т0 - кЕ 1 ЕМ , (2)
Тсл =То - кв \ ВМ, (3)
Тсл =То - ки 1 ИМ , (4)
Тсл =То - км 1 ММ , (5)
где кЕ кв ки км — масштабирующие коэффициенты, учитывающие степень влияния амплитуды факторов Т, Е, В, И, М.
В реальности на изоляцию электроустановки происходит комплексное воздействие от всех вышеуказанных факторов, тогда
Тсл = то - кт 1ТМ - кЕ 1 ЕМ -
- кв 1 ЕМ - ки 1 ИМ - км 1 ММ (6)
Раскладывая интегралы на суммы элементарных воздействий, получим зависимость
тсл = то - кТ • £ Т • тТ - кЕ • £ Е • тЕ -
- кВ • £ в • тв - кИ • £ И • ти -
- км • £ М • Тм, (7)
где времена элементарных воздействий тт тЕ тв ти тм факторов Т, Е, В, И, М.
В соответствии с вышеизложенным теоретическими предпосылками, предлагается устройство опережающего АВР (ОАВР), которое до повреждения
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №1 (107) 2012 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №1 (107) 2012
включает секционный выключатель ОБ [2], а затем отключает выключатели рабочего источника питания О1 и О2. На рис. 1 представлена схема двух секций шин с устройством ОАВР, где С1, С2 — питающие системы; О1, О3, — вводные выключатели; ОБ — секционный выключатель; О5 ... 08,— выключатели отходящих присоединений; Ш1, Ш2 — кабельные ЛЭП; ТА1 и ТУ1 — трансформаторы тока и напряжения; ОАВР — опережающее АВР; ДТ, ДН, ДВ, ДМ и ДИ — датчики тока, напряжения, влажности, механических воздействий и излучения, соответственно; ГТИ — генератор тактовых импульсов; ИТ, ИН, ИВ, ИМ, ИИ — интеграторы единичных увеличенных воздействий тока, напряжения, влажности, деформаций и излучения, соответственно; СИ — сумматор-интегратор; У — память уставок; СС — схема сравнения; 3 — элемент «задержки».
Устройство работает следующим образом.
В нормальном режиме работы, когда никаких влияний отрицательных факторов на изоляцию электроустановки не происходит, интегратор увеличивает результат за счет ГТИ. Когда этот результат превысит величину уставки, задаваемой в памяти уставок У, поступит сигнал на включение секционного выключателя ОБ, а через определенную задержку времени за счет элемента 3, после включения ОБ происходит отключение выключателя рабочего ввода 01
В режиме одного или нескольких воздействий отрицательных факторов соответствующие интеграторы единичных увеличенных воздействий будут подавать
дополнительные сигналы, на которые интегратор увеличивает результат и тем быстрее будет истекать время службы электроустановки. Чем чаще и больше амплитуда отрицательных факторов, тем ближе до момента повреждения, тем быстрее будет отключена электроустановка, предшествуя ему.
Выводы. Использование опережающего АВР позволит:
— исключить перерыв питания и присущие ему недостатки — самозапуск и пуск электродвигателей;
— предотвратит возмущающее воздействие на электроэнергетическую систему от К3, повышая, таким образом, ей устойчивость.
Библиографический список
1. ГОСТ 27905.1 —88 (МЭК 505 — 75). Системы электрической изоляции электрооборудования. Оценка и классификация. — Введ. 1990 — 01—01. — М. : Изд-во стандартов, 1989. — 36 с.
2. Никитин, К. И. Предотвращение аварий в электроэнергетических системах за счет прогнозирования повреждений электроустановок / К. И. Никитин, М. М. Сарычев // Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем : материалы III Межд. науч.-техн. конф. 30 мая — 03 июня 2011. — СПб, 2011 — С. 30 — 31.
НИКИТИН Константин Иванович, кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий».
Адрес для переписки: nki@ngs.ru САРЫЧЕВ Максим Михайлович, аспирант кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий». Адрес для переписки: smm@land.ru СТЕПАНОВ Валерий Дмитриевич, магистрант кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий». Адрес для переписки: valera1111@ya.ru ЕРЁМИН Евгений Николаевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Оборудование и технология сварочного производства», декан машиностроительного института.
ХАЦЕВСКИЙ Константин Владимирович, доктор технических наук, доцент секции «Промышленная электроника» кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий».
Адрес для переписки: nki@ngs.ru
Статья поступила в редакцию 20.12.2011 г.
© К. И. Никитин, М. М. Сарычев, В. Д. Степанов,
Е. Н. Ерёмин, К. В. Хацевский
Книжная полка
621.31/А50
Алиев, И. И. Электрические аппараты [Текст] : справочник / И. И. Алиев, М. Б. Абрамов. - 2-е изд., стер. -М. : РадиоСофт, 2010. - 255 с. - 18БЫ 978-5-93037-219-9.
В книге приведены основные технические данные об электрических аппаратах низкого (до 1000 в) и высокого (более 1000 в) напряжения: аппаратах управления, аппаратах распределительных устройств, электрических аппаратах автоматики, аппаратах высокого напряжения.
658/Б44
Беляев, П. В. Теплоснабжение потребителей и приемников электрической энергии [Текст] : учеб. пособие / П. В. Беляев ; ОмГТУ. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2010. - 82 с. - 18БЫ 978-5-8149-1023-3.
В учебном пособии рассмотрены системы водо- и теплоснабжения промышленных предприятий, котельные установки, промышленные печи, топливо, теплообменные аппараты, компрессорные машины.
