Научная статья на тему 'Схемно-аппаратные средства защиты и диагностики ограничителей перенапряжений'

Схемно-аппаратные средства защиты и диагностики ограничителей перенапряжений Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
114
20
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Хатанова Ирина Алексеевна, Хатанов Дмитрий Викторович

Рассмотрены средства защиты и диагностики ограничителей перенапряжений. Предложены и экономически обоснованы патенты и методика (программа) выбора предохранителей для защиты и диагностики ограничителей перенапряжений.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Хатанова Ирина Алексеевна, Хатанов Дмитрий Викторович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Considered remedies and diagnostic surge arresters

Considered remedies and diagnostic surge arresters. Proposed and economically feasible patents and methods (program) selection of fuses for protection and diagnostics of surge arresters.

Текст научной работы на тему «Схемно-аппаратные средства защиты и диагностики ограничителей перенапряжений»

УДК 621.316

СХЕМНО-АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ И ДИАГНОСТИКИ ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

И.А. ХАТАНОВА, Д.В. ХАТАНОВ Казанский государственный энергетический университет

Рассмотрены средства защиты и диагностики ограничителей перенапряжений. Предложены и экономически обоснованы патенты и методика (программа) выбора предохранителей для защиты и диагностики ограничителей перенапряжений.

Ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН) являются современными аппаратами защиты изоляции электрооборудования от коммутационных и грозовых перенапряжений в сетях 6-35кВ. Однако постоянное нахождение варистора ОПН под напряжением ставит проблему тепловой устойчивости ОПН и при длительных рабочих напряжениях, и при ограниченных по времени повышениях напряжения в рабочих режимах электроустановки, и при установившихся (квазистационарных) перенапряжениях. При нарушении тепловой устойчивости варистора возможны и, как показывает аварийная статистика, ежегодно происходят взрывы, разрушения и преждевременный выход из строя ОПН, гарантированный срок службы которых составляет 30 лет.

Отсюда возникает комплексная задача так выбрать ОПН, чтобы он обеспечивал требуемое ограничение грозовых и коммутационных перенапряжений и был термически устойчив при продолжительных по времени перенапряжениях. При этом задача обеспечения термической устойчивости и взрывобезопасности часто решается в ущерб глубокому ограничению грозовых и коммутационных перенапряжений за счет повышения энергоемкости и стоимости ОПН.

В случае невозможности выбрать ОПН по термической устойчивости при ненормированных эксплуатационных воздействиях на ограничитель их защита, в частности, от длительных токов однофазных дуговых замыканий на землю (ОДЗ), не отключаемых релейной защитой (РЗ) в сетях 6-35 кВ более 2 часов, должна обеспечиваться специальными схемно-аппаратными средствами.

Известны следующие схемы и аппараты защиты ОПН от теплового разрушения:

- схема защиты от ОДЗ и перенапряжений, где РЗ срабатывает на отключение. Но из-за высокой стоимости схема имеет ограниченное применение в сетях собственных нужд электростанций;

- комбинирование ОПН с искровым промежутком (ИП), что в России не нашло распространения, так как комбинированные аппараты ОПН-ИП намного дороже ОПН;

- значительно дешевле других средств защита ОПН предохранителями, что не всегда эффективно применяется в электроустановках 6-35кВ из-за отсутствия специальных предохранителей.

Наиболее часто аппараты защиты от перенапряжений устанавливают в ячейках распределительных устройств РУ-10, где ОПН подключен параллельно измерительному трансформатору напряжения через предохранитель ПКН-10, который защищает измерительный трансформатор и ОПН при его внутренних повреждениях от токов короткого замыкания (КЗ). © И.А. Хатанова., Д.В. Хатанов Проблемы энергетики, 2015, № 9-10

Однако плавкая вставка (ПВ) предохранителя ПКН не рассчитана на пропускание токов грозовых и коммутационных импульсов (Тк, /г), то есть предохранитель может сработать при коммутационных и грозовых перенапряжениях и оставить секцию без защиты. Предохранитель ПКН также не защищает ОПН от токов ненормированных эксплуатационных воздействий, так как время плавления ПВ известных высоковольтных предохранителей при малых токах перегрузки более 2 часов, что во многих случаях превышает время термической устойчивости ОПН.

Предлагаем использовать в предохранителе ПКН запатентованную нами заменяемую ПВ, конструкция которой позволяет отключать даже малые токи за время, не превышающее время термической устойчивости ОПН. Параметры ПВ выбраны в зависимости от характеристик ОПН по разработанной нами методике (программе), рассчитаны на пропускание токов грозовых и коммутационных импульсов (/к, /г) и обеспечивают защиту ОПН как от токов КЗ, так и от токов перегрузки при установившихся (квазистационарных) перенапряжениях и других ненормированных эксплуатационных воздействиях на ограничитель. ПВ соответствует требованиям «Методических указаний по перезарядке предохранителей» и также защищает от токов КЗ измерительный трансформатор напряжения.

Таким образом, успешная работа ОПН в течение гарантированного срока службы (30 лет) обеспечивается правильным выбором его характеристик для данной точки сети и защитой от ненормированных эксплуатационных воздействий на ограничитель. Тем не менее, все вышесказанное не исключает старения и деградации характеристик ОПН в процессе эксплуатации. Поэтому рекомендуется проводить диагностику ОПН в процессе эксплуатации с проверкой его характеристик согласно ГОСТ Р52275, так как, по свидетельству изготовителей, ускоренная деградация и преждевременное тепловое разрушение ОПН возможны также в результате технологических нарушений при их изготовлении. Для диагностики ОПН 6-35 кВ в процессе эксплуатации ЗАО «Полимер -Аппарат» предлагает снабжать их отделителями. Назначение отделителя - отключение ограничителя от сети при его повреждении, что полностью заменяет дорогостоящие устройства диагностики. Однако предлагаемый нами предохранитель значительно дешевле отделителя и обеспечивает защиту и отключение ОПН от сети для его диагностики не только при его повреждениях, но и при других ненормированных эксплуатационных воздействиях.

В заключение отметим экономическую целесообразность предлагаемых патентов:

согласно «Методике определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений» годовой экономический эффект (Э) от продления срока службы ОПН-10, средней стоимостью 3000 рублей, при их защите предохранителями с заменяемыми плавкими вставками, стоимостью 1 00 руб, будет тем выше, чем больше численность ОПН А, защищенных предохранителями и не вышедших из строя на первом году службы (в рассмотренном примере А=1000).

Коэффициенты реновации определяем упрощенно, как и величины, обратные сроку службы: Л=1/1=1;

Р2=1/30=0,03.

Определим приведённые затраты:

З1=3000 руб. З2= 3100 руб.

© Проблемы энергетики, 2015, № 9-10

Э=(З1 Р + Ен - З2)Л=16 066 670 руб.,

Р2 + Ен

где Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (0,15).

Предлагаемый высоковольтный предохранитель для защиты ограничителей перенапряжения нелинейных (патент на полезную модель №152790 от 23.10.2014г. авторов Хатановой И.А. и Хатанова Д.В.) разработан на основе известных предохранителей, не требует капитальных вложений при применении и пригоден не только для защиты ОПН в ячейках КРУ, но и для защиты и диагностики отдельно установленных ОПН, а также другого электрооборудования. Возможные варианты применения схемно-аппаратных средств защиты ОПН 6-35 кВ или коммерческого соглашения по использованию патентов и методики(программы) выбора защитных аппаратов может быть обсужден с авторами Хатановой И.А. и Хатановым Д.В. (E-mail: [email protected]), а схемы аппробированы и запатентованы совместно с заинтересованными организациями,

Summary

Considered remedies and diagnostic surge arresters. Proposed and economically feasible patents and methods (program) selection of fuses for protection and diagnostics of surge arresters.

Поступила в редакцию 14 декабря 2015 г.

Хатанова Ирина Алексеевна - канд. техн. наук, доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» (ЭПП) Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8(987)8643889.

Хатанов Дмитрий Викторович - инженер ООО «Тракса». Тел.: 8(987)4130787. E-mail: [email protected].

© Проблемы энергетики, 2015, № 9-10

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.