Расчет кондуктивных помех и нагрева экрана контрольного кабеля Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

заранее реализован с возможностью взаимодействовать с конкретной службой, трудно придать ему возможность выяснять, какие операции может выполнять вновь обнаруженная служба, каков подлинный смысл ее параметров, в каком порядке надо обращаться к ним, чтобы добиться нужной функциональности.

Список литературы

1. Технологии создания распределенных систем. Для профессионалов. / А. А. Цимбал, М. Л. Аншина. - СПб.: Питер, 2003. - 232c.

2 Малюк, А.А. Введение в защиту информации в автоматизированных системах / А. А. Малюк, С.В. Пазизин, Н.С. Погожин. - М. : Горячая Линия - Телеком, 2001. -148с.

3. Andrew S. Tanenbaum, Maarten van Steen. "Distributed Systems. Principles and paradigms". Prentice Hall, Inc., 2002.

Sormov Sergey Igorevich, Cand.Tech.Sci. e-mail ® hllsneitrino@gmail.com)

GAPOU "Orenburg college of economy and informatics", Orenburg, Russia

INFORMATION PROCESSING IN THE DISTRIBUTED SYSTEMS

Abstract. In this article features of any information processing by means of the independent computers which are presented to their users uniform system reveal.

Keywords: system, an indistinct logiga, the distributed systems, information processing, process.

РАСЧЕТ КОНДУКТИВНЫХ ПОМЕХ И НАГРЕВА ЭКРАНА КОНТРОЛЬНОГО КАБЕЛЯ Черепанов Алексей Викторович, аспирант Вологодский государственный университет, г.Вологда

На вновь строящихся и реконструируемых электрических подстанциях (ПС) применяется микропроцессорная аппаратура (МПА) в системах защиты и управления. В процессе эксплуатации МПА оказывается под воздействием электромагнитных помех при коротких замыканиях (КЗ), коммутациях и разрядах молнии, что может привести к отказу или повреждению МПА, вторичных цепей и целых систем РЗА. Это в свою очередь может послужить причиной серьезных аварий. С целью ограничения кондук-тивных высокочастотных и импульсных помех, связь между датчиками и микропроцессорами выполняют контрольными кабелями с двусторонним заземлением экрана. Тем не менее, значение кондуктивной помехи поступающей на вход МПА, может оказаться выше допустимого, поэтому необходимо иметь адекватную и точную методику по расчету кондуктивных помех.

Экспериментально установлено, что двустороннее заземление экрана контрольного кабеля позволяет снизить импульсную помеху в k раз. Минимальное значение £=6-10 раз принято в нормативных документах [1].

Тогда расчет кондуктивной помехи заключается в расчете напряжения между точками заземления экрана кабеля, которое уменьшается в к раз. Однако этот способ нельзя считать удовлетворительным по точности, поскольку коэффициент к существенно зависит от точки ввода тока источника помехи и сопротивления экрана.

Другая модель расчета кондуктивных помех, связана с понятием передаточного сопротивления экрана. Напряжение помехи (рис. 1) равно

и = (Я + ]а>(Ь - М)) • I = Zt • I (1)

где Я - активное сопротивление экрана, Ь - индуктивность экрана, М -взаимная индуктивность между экраном и жилой, I- ток экрана. Для идеального экрана Ь=М, тогда напряжение помехи и=Я1. Эта формула применима на частотах первого импульса молнии (порядка 25 кГц).

-ф

Г

Рис. 1. Кабель с двусторонним заземлением экрана и его схема замещения

для расчета кондуктивных помех

Согласно (1) для снижения напряжения помехи необходимо снизить ток в экране кабеля. Снизить ток можно с помощью параллельной прокладки шин уравнивания потенциалов (ШУП), усиление заземляющего устройства, изменение кабельной трассы или увеличения сечения экрана.

Двустороннее заземление экрана контрольного кабеля имеет один недостаток. В режиме установившегося КЗ по экранам кабелей протекает ток, который может вызвать термическое повреждение кабеля и отказ всей системы защиты или управления. На этапе проектирования выполняют проверку по допустимому нагреву экранов кабелей.

Традиционная методика расчета температуры экрана кабеля установлена в ГОСТ 28895-91

в/ = (в. + () • ехр

I

А Д

(£• К)2 • £2

(2)

где в1 - исходная температура, 0С; в - величина, обратная температурному коэффициенту сопротивления токопроводящего элемента при 0 0С; 1Ад - ток короткого замыкания, вычисленный на основе адиабатического

процесса, А; т - длительность короткого замыкания, с; К - постоянная, за-

1/2 2

висящая от материала, токопроводящего элемента, Ас /мм ; е - коэффициент, учитывающий отвод тепла в соседние элементы; Б - площадь поперечного сечения экрана, мм2.

г

Выражение (2) не учитывает увеличение сопротивления проводника при нагреве в процессе КЗ, что приводить к завышенному току и температуре нагрева.

В процессе КЗ напряжение, приложенное к экрану кабеля, практически не меняется. Отсюда другой подход к расчету нагрева экрана контрольного кабеля, где вместо тока используется напряжение экрана [3]

в-

в + Л + 2 • U2 т-(ß + 20) в + ßr+ , а ,2--ß (3)

sT)2 - i2 ^20

Для инженерных расчетов предлагается упрощенная формула

Ав = 7и^ (4)

где и - напряжение между точками заземления экрана, В; Ь - длина кабеля, м; О! - удельная объемная теплоемкость токопроводящего элемента при 20 0С, Дж/(Км3); р0 - удельное сопротивление материала проводника при 20 0С, Омм.

Расчетное выражение (4) закреплено в стандарте [2]. Несмотря на это полагаем, что замена (2) на (3), (4) является необоснованной, поскольку исключает из рассмотрения эффекты ослабления тока и температуры нагрева из-за взаимной индуктивной связи с соседними кабелями, ШУП, многочисленными проводниками заземления. Проектировщик в состоянии принять правильное техническое решение для снижения температуры нагрева на основе (2), но не сможет это сделать на основании (3),(4). Действительно, для снижения температуры согласно (2) необходимо уменьшить ток экрана кабеля, например с помощью ШУП, проложенной рядом с кабелем. Согласно (3),(4) снижать надо напряжение, приложенное к экрану кабеля. ШУП лишь незначительно уменьшить напряжение кабеля и этот правильный способ снижения температуры нагрева будет рассматриваться проектировщиком как неэффективный.

Таким образом, что источником нагрева экрана кабеля следует рассматривать ток экрана согласно ГОСТ 28895-9!, а не напряжение по новому стандарту [2]. Однако расчетное выражение (2) следует модернизировать, чтобы учесть изменение тока при нагреве экрана, включить его в шаговый алгоритм во времени.

Разобьём временной интервал режима КЗ на п равных шагов длиной к. Температура нагрева и ток в конце п-го шага равны

I

в -в ,+ß)- exp n v n -1 '

12 , - h n-1

S-s -k)2

n

ß J - n -1 ß Jn - в -в (5)

1 + n n -1

Р

В качестве примера рассмотрим заземляющую сетку размерами !00х!00 м с ячейками !0х!0 м в грунте с удельным сопротивлением р=!00 Ом-м. Примем ток однофазного КЗ на землю - 20 кА. Пусть экранированный

контрольный кабель с двусторонним заземлением длиной 141 м проложен по диагонали сетки, диаметр экрана кабеля d=8 мм, толщина экрана 8=0.06 мм, материал экрана - медь. В результате расчета в программе 7УМ получили: ток в экране - 373 А, разность потенциалов между заземленными концами - 809 В.

Результаты расчета температуры экрана представлены на рис. 2.

Рис. 2. Зависимость температуры нагрева экрана контрольного кабеля от времени КЗ: 1 - по выражению (2); 2 - по выражению (3); 3 - по выражению (4); 4 - по выражению (5)

Вывод. При расчетах кондуктивных помех и нагрева контрольного кабеля в режиме КЗ следует использовать ток экрана кабеля в качестве основного параметра при расчетах. Использование напряжения кабеля в этих целях нецелесообразно.

Список литературы

1. Методические указания по обеспечению электромагнитной совместимости на объектах электросетевого хозяйства. СТО 56947007-29.240.044-2010.

2. Руководящие указания по проектированию заземляющих устройств подстанций напряжений 6-750 кВ. СТО 56947007-29.130.15.114-2012.

3. Нестеров С.Н., Прохоренко С.В. Экраны контрольных кабелей. Расчетная оценка термической стойкости // Новости ЭлектроТехники. 2008. № 5(53).