CC BY
20
The paper presents the results of a study of shockwave interaction with short profiled sections of a flat channel equidistant from the shockwave initiation point. The geometry of the profiled sections was chosen on the basis of the assumption that channels with sharp angles or edges can produce stronger reflected shock waves. As a result of a series of calculations carried out, different patterns of shock wave diffraction during their interaction with the channel walls were obtained. It was found that when the shock wave passes the profiled section with a series of gradual constrictions and expansions of the channel, there is a significant increase in pressure in the channel in question.
Key words: diffraction, shock waves, shock wave migration
Snazin Aleksandr Andreevich, candidate of technical science, senior researcher, alexsnzn@gmail.com, Russia, Saint-Peterburg, Mozhaisky Military Space Academy,
Shevchenko Vasiliy Ivanovich, junior researcher, artnetru@yyandex. ru, Russia, Saint-Peterburg, Mozhaisky Military Space Academy
УДК: 621.316.13
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-2-168-172
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ В СЕТЯХ 6 КВ
Х.Д. Бобоев
Состояние изоляции электрооборудования определяет надежность работы электроустановок. Повреждения изоляции являются часто основной причиной многих несчастных случаев. В состав профилактики неисправностей электроустановок важнейшей составной частью входит контроль изоляции, а также безопасность работы электроустановок и сетей в значительной степени определяется состоянием их изоляции. В данной статье предлагается, разработанная нами устройство контроля изоляции (УКИ), которое позволяет непрерывно контролировать общее сопротивление изоляции РЭС в рабочем режиме и дает возможность следить за динамикой сопротивления изоляции электрооборудования и принимать оперативные меры по обеспечению оптимального уровня изоляции. Работоспособность предлагаемой УКИ была проверена на компьютерной модели. В заключение следует отметить, что внедрение в практику разработанной УКИ позволит повысить надежность и безопасность систем электроснабжения.
Ключевые слова: устройство контроля изоляции, распределительная сеть, параметры изоляции.
Состояние изоляции электроустановок с изолированной нейтралью является определяющим фактором их надежной эксплуатации. Особую актуальность этот вопрос приобретает для специальных электрических сетей (горные предприятия, нефтегазовые предприятия и др.) с тяжелыми условиями работы электрооборудования [1-5]. Организация технически грамотной эксплуатации таких сетей требует определения трех параметров изоляции (полной, активной и емкостной).
Горнодобывающая отрасль является одними из крупнейших объектов потребления электроэнергии и требуют значительных площадей для размещения подстанций и распределительных электрических сетей (РЭС), питающих оборудование и установки [1,2, 6-8]. Сеть распределения электроэнергии на предприятии должна обладать высокой надежностью, эффективностью и безопасностью [2, 9, 10]. На горнодобывающих предприятиях из года в год внедряются новые машины, механизмы и аппараты, все большее распространение получает диспетчеризация и автоматизация основанных технологических простецов, которая не допускает перерывов в электроснабжении [3, 11-13].
В связи с этим надежность и бесперебойность работы систем электроснабжения в горнодобывающих отраслях зависят от уровня сопротивления изоляции РЭС и их отдельных элементов.
Таким образом, непрерывный контроль сопротивления изоляции в РЭС способствует повышению уровня электробезопасности электроустановок и надежности электроснабжения потребителей, поскольку позволяет своевременно выявить снижение сопротивление изоляции и тем самым предупредить аварии в электроустановках [14-16].
На рис. 1 приведена классификация известных схем непрерывного контроля изоляции, проведенная на основе анализа литературных источников [14, 17-19]. Отметим, что наиболее распространенной на сегодняшний день в сетях 6 кВ является схема 3-х вольтметров, подключаемых к сети через трансформатор напряжения типа НТМИ. Достоинства и недостатки этой схемы общеизвестны. Поэтому можно утверждать, что с помощью такой схемы выявляются только случаи пробоя изоляции, т.е. свершившееся событие. Последнее не позволяет своевременно выявлять начало процесса снижения уровня изоляции, а, следовательно, и управлять состоянием изоляции в РЭС.
Рис.1. Классификация известных систем непрерывного контроля изоляции
Существующие устройства контроля сопротивления изоляции сети относительно земли обладают рядом существенных недостатков. Большую часть из них (фиксация снижения, а не определения величины сопротивления изоляции, не обладают селективным действием, требуется установка дополнительного высоковольтного оборудования, могут влиять на качество электроэнергии) [3, 14, 20-22] можно устранить, используя способ определения сопротивления изоляции фаз сети относительно земли, основанный на измерении режимных параметров в сети [2, 3, 23].
Для РЭС предлагается УКИ, теоретические основы построения которой изложены в [2].
6
Рис. 2. Разработанное устройство контроля изоляции
УКИ расположено на контролируемом участке электросети, оно включает трансформаторы напряжения 1,2 (^1 и TV2), трансформатор тока 3 (TA), измерительные блоки 4,5 (ИБ1 и ИБ2), вычислительный блок 6 (ВБ), информационный блок 7 ( ИН).
УКИ содержит два измерительных блока 4,5, причём первый из них, установленный в начале линии 4, подключен к трёхфазному трансформатору напряжения 1, а второй, установленный в конце линии 5 , подключен ко второму трёхфазному трансформатору напряжения 2 и, кроме того, к трансформаторам тока 3, установленным в каждой фазе, первый выход первого измерительного блока 4 подключен к первому входу вычислительного блока 6, а первый и второй выходы второго измерительного блока 5 соответственно ко второму и третьему входу вычислительного блока 6, выход которого подключен к информационному блоку 7, показывающему текущее значение сопротивления изоляции линии относительно земли.
Применение измерительных блоков 1,2 (ИБ1 и ИБ2) обеспечивает возможность автоматического определения комплексных величин напряжений и токов в начале и конце участка каждой электрической линии. Использование вычислительного блока 6 (ВБ) позволяет рассчитывать полное сопротив-
169
ление изоляции сети относительно земли (фазное и суммарное), значение которого выводится на дисплей информационного блока 7 (ИН).
УКИ работает следующим образом. С измерительных трансформаторов тока 3 и напряжения 1,2, которые расположены в начале и конце контролируемого участка электрической сети и являющихся штатными элементами этого участка сети, измеренные значения токов и напряжений подаются в измерительные блоки 4,5, которые обрабатывают полученные данные, а затем передают накопленную информацию по запросу вычислительного блока 6 (ВБ). На основании рассортированных данных, при помощи программного обеспечения вычислительного блока 6 (ВБ) производится автоматическое определение параметров изоляции для каждого участка сети. Текущее значение параметров изоляции выводится на дисплей 7. При возникновении ОЗЗ работа УКИ блокируется.
Необходимо отметит, что работоспособность предложенного устройства была проверена на компьютерной модели [3, 11].
Пример выполнения устройства. Устройство включает следующий основной узел - микроконтроллер типа STM32F303VCT6. Это 32х разрядный микроконтроллер с ядром Cortex M4, имеющий на борту 256 Кб flash памяти, 40 Кб ОЗУ и работающий на частоте 72 МГц. С помощью указанного микроконтроллера программным путем обеспечивается работа измерительных блоков (ИБ1, ИБ2), вычислительного блока (ВБ), с которого вводится информация на информационный блок (ИН), в качестве которого используется дисплей типа 1.44inch LCD HAT.
В заключение следует отметить, что УКИ позволяет селективно контролировать изоляцию участков сети. Опрос участков выполняется циклически и при обнаружении снижения сопротивления изоляции какого-либо участка ниже установленного уровня соответствующая информация появляется на блоке отображения, при дальнейшем снижении - система отключает аварийный участок.
Таким образом, внедрение в практику разработанной УКИ позволит повысить надежность и безопасность систем электроснабжения.
Список литературы
1. Щуцкий В.И., Маврицын А.М., Сидоров А.И., Ситчихин Ю.В. Электробезопасность на открытых горных работах. М.: Недра, 1983. 192 с.
2. Сидоров А.И. Теория и практика системного подхода к обеспечению электробезопасности на открытых горных работах: дис. на соиск. учен. степ. докт. техн. наук: 05.26.01 / Сидоров Александр Иванович. Челябинск, 1993. 444 с.
3. Бобоев Х.Д. Обеспечение безопасности в распределительных электрических сетях горнодобывающих предприятий Республики Таджикистан: специальность 05.26.01 «Охрана труда (по отраслям)»: автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. технических наук / Бобоев Хуршед-шох Давлаталиевич. Челябинск, 2022. 20 с.
4. Бобоев Х.Д., Богданов А.В. Параметры изоляции относительно земли в карьерных распределительных сетях горнодобывающих предприятий Республики Таджикистан // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2021. Т. 21. № 1. С. 29-37. DOI: 10.14529/power210103.
5. Гладилин Л.В., Щуцкий В.И., Бацежев Ю.Г., Чеботаев Н.И. Электробезопасность в горнодобывающей промышленности. М., Недра, 1977. 327 с.
6. Белых Б.П., Саламатов И.А., Бондаренко М.А., Олейников В.К. Электрификация карьеров и приисков. М.: Недра, 1969. 400 с.
7. Boboev K. Determining Ground Insulation Parameters in Quarry Distribution Networks of Mining Companies in Tajikistan / K. Boboev, A. Sidorov, O. Khanzhina // 2020 International Ural Conference on Electrical Power Engineering, (UralCon), 2020. P. 344-348. DOI 10.1109/UralCon49858.2020.9216311.
8. Волотковский С.А., Щуцкий В.И., Чеботаев Н.И., Мирошкин П.П., Саймолович И.С. Электрификация открытых горных работ: Учебник для вузов. М.: Недра, 1987. 332 с.
9. Сидоров А.И., Бобоев Х.Д., Медведева Ю.В., Саъдуллозода Ш.С. Исследование косвенных методов определения параметров изоляции на компьютерной модели // Вестник Научного центра Вост-НИИ по промышленной и экологической безопасности. 2021. № 1. С. 47-54. DOI: 10.25558/V0STNII.2021.32.20.005.
10. Сидоров А.И. Исследование погрешностей косвенного метода измерения параметров изоляции фаз сети относительно земли на имитационной модели / А.И. Сидоров, Х.Д. Бобоев // Безопасность труда в промышленности. 2020. № 9. С. 24-29. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-9-24-29.
11. Организация контроля изоляции в распределительной сети карьера «Таррор» / Х.Д. Бобоев, Ю.И. Аверьянов, А.В. Богданов, И.Л. Кравчук // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Энергетика». 2021. Т. 21, № 4. С. 57-65. DOI: 10.14529/power210407.
12. Исследование параметров электрической сети напряжением 6 кВ Таррорского карьера / Х.Д. Бобоев, Ю.И. Аверьянов, А.В. Богданов, И.Л. Кравчук // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2022. Т. 22. № 2. С. 116-126. DOI 10.14529/power220211.
13. Boboev K. Evaluation of Indirect Methods for Determining the Isolation Parameters of the Network Phases Relative to the Ground on a Computer Model / K. Boboev, A. Sidorov, A. Davlatov // 2021 International Ural Conference on Electrical Power Engineering (UralCon), 2021. P. 556-560. DOI: 10.1109/UralCon52005.2021.9559538.
14. Щуцкий В.И., Сидоров А.И., Ситчихин Ю.В., Бендяк Н.А. Электробезопасность на открытых горных работах. М. Недра, 1996. 266 с.
15. Анализ погрешностей косвенного метода контроля параметров изоляции сети относительно земли в программной среде MATLAB/Simulink / Х.Д. Бобоев, Ю.И. Аверьянов, А.В. Богданов, И.Л. Кравчук // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2022. Т. 22. № 1. С. 106-116. DOI 10.14529/power220112.
16. Сидоров А.И. Анализ методов исследования параметров изоляции электрических сетей напряжением 6 кВ / А.И. Сидоров, Х.Д. Бобоев // Экология. Риск. безопасность: материалы Всероссийской научно-практической конференции. Курган: Курганский государственный университет, 2020. С. 273-275.
17. Бобоев Х.Д. Обзор методов и средств поддержания состояния изоляции распределительных электрических сетей // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2022. № 1. С. 46-50.
18. Бобоев Х.Д. Анализ методов контроля изоляции в карьерных сетях напряжением 6 кВ // Техносферная безопасность в XXI веке: сборник научных трудов магистрантов, аспирантов и молодых ученых. Иркутск: ИРНИТУ, 2019. С. 234-239.
19. Обеспечение электробезопасности в системах электроснабжения / А.И. Сидоров, В.И. Пе-туров, А.В. Пичуев, И.Ф. Суворов. Чита: ЧитГУ, 2009. 268 с.
20. Бобоев Х.Д. Определение сопротивления изоляции фаз сети относительно земли с изолированной нейтралью напряжением выше 1000 В / Х.Д. Бобоев, К.В. Ившина // XXV Всероссийский аспи-рантско-магистерский научный семинар, посвященный Дню энергетика: Материалы конференции. В 3-х томах, Казань, 07-08 декабря 2021 года / Под общей редакцией Э.Ю. Абдуллазянова. Казань: КГЭУ, 2022. С. 274-277.
21. Косоротова Ю.В. Параметры изоляции относительно земли в распределительных электрических сетях 6, 10 кВ и организация их контроля, Дис. ... канд. техн. наук: 05.26.01 / Косоротова Юлия Викторовна. Челябинск, 2005. 172 с.
22. Бобоев Х.Д. Анализ и оценка косвенных методов определения параметров изоляции сетей напряжением выше 1000 В // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2021. № 10. С. 46-50.
23. Сидоров А.И. Имитационная модель карьерной распределительной сети напряжением 6 кВ / А.И. Сидоров, Х.Д. Бобоев // Научный поиск: материалы двенадцатой научной конференции аспирантов и докторантов. Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ (НИУ), 2020. С. 18-23.
Бобоев Хуршедшох Давлаталиевич, канд. техн. наук, доцент, khboboev-93@mail.ru, Республика Таджикистан, Душанбе, Таджикский технический университет имени академика М. С. Осими; Республика Таджикистан, Бохтар, Институт энергетики Таджикистана
ISOLATION MONITORING DEVICE IN 6 KV NETWORKS Kh.D. Boboev
The state of insulation of electrical equipment determines the reliability of electrical installations. Insulation damage is often the main cause of many accidents. The most important component of the prevention of electrical installation failures is insulation control, as well as the safety of electrical installations and networks is largely determined by the state of their insulation. This article proposes an insulation monitoring device developed by us, which allows us to continuously monitor the total insulation resistance of RES in operating mode and makes it possible to monitor the dynamics of the insulation resistance of electrical equipment and take operational measures to ensure an optimal level of insulation. The performance of the proposed UCI was tested on a computer model. In conclusion, it should be noted that the introduction of the developed UCI into practice will improve the reliability and safety of power supply systems.
Key words: insulation monitoring device, distribution network, insulation parameters.
Boboev Khurshedshoh Davlatalievich, candidate of technical sciences, docent, khboboev-93@mail.ru, Republic of Tajikistan, Dushanbe, Tajik Technical University named after Academician M.S. Osimi; Republic of Tajikistan, Bokhtar, Tajik Energy Institute
