CC BY
102. Овчинников, Е.В. Методы модифицирования компонентов трибосистем фтор-содержащими ингибиторами изнашивания / Е.В. Овчинников, А.А. Скаскевич, В.В. Воропаев // Прогрессивные машиностроительные технологии. Том II. Коллективная монография / С.В. Авдейчик [и др.] ; под ред. А.В. Киричека. - М.: Издательский дом «Спектр», 2012. - С. 249-289.
3. Формирование высокопрочных триботехнических материалов на основе политетрафторэтилена / А.С. Антонов [и др.] // INTERMATIC - 2015 : материалы Международной научно-технической конференции. Часть 2. Москва, 1-5 декабря 2015 г. - М.: МИРЭА, 2015. - С.153-156.
4. Полимерные композиционные материалы в триботехнике / Ю.К. Машков [и др.]. - М.: Недра-Бизнесцентр, 2004. - 262 с.
5. Влияние фуллереновой сажи на трибологические свойства фторопласта-4 и фторопластового композита Ф-4К20 / Б.М. Гинзбург [и др.] // Трение и износ. 1999. - Т. 20. - № 5. - С. 555-562.
6. Jisheng, E. Tribological performans of bronze-filled PTFE facings for machine tool slideways / E. Jisheng, D.T. Gawne // Wear. - 176. - 1994. - S. 195-205.
7. Шелестова, В.А. Конструкционные материалы триботехнического назначения на основе модифицированных углеволокон и политетрафторэтилена: Дисс. ... канд. техн. наук. - Гомель, 2002. - 104 с.
8. Егорова, В.А. Повышение эффективности структурной модификации политетрафторэтилена скрытокристаллическим графитом путем ограничения теплового расширения при спекании: Автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.02.01 / Омский государственный технический университет. - Омск, 2008. -19с.
9. Высокопрочные износостойкие фторкомпозиты как результат изменения технологической парадигмы / В.В. Воропаев [и др.] // Весн. ГрДУ iмя Яню Купалы. Сер. 6. Тэхшка. - 2013. - №2 (154). - С. 84-92.
10. Способ изготовления изделия из композиционного материала на основе высоковязкого полимера : пат. 14355 Респ. Беларусь, МПК ^8J 5/00, В 29С 43/32 / В.В. Воропаев, В.Ф. Воропаев ; заявитель В.В. Воропаев, В.Ф. Воропаев. - № a 20080140 ; заявл. 2008.02.08 ; опубл. 2011.04.30 // Афщыйны бюл. / Нац. цэнтр штэлектуал. улас-насщ. - 2011. - № 2. - С. 95.
11. ГОСТ 1759.4-87, Болты, винты и шпильки. Механические свойства и методы испытаний.
ВЛИЯНИЕ ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫХ ПРОЦЕССОВ НА РАБОТУ ЗАЩИТ ОТ
ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ
Испулова Д.А.
Магистрант,
Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени
Казахстан, г. Уральск Тулегенов К.К. кандидат технических наук, доцент, Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени
Казахстан, г. Уральск
Аннотация. В данной работе рассматриваются влияние феррорезонансных процессов на работу защиты, а также поведение этой защиты. Показаны, что токи нулевой последовательности, возникающие при феррорезонансных процессах, достаточны для того, чтобы приводить к неселективной работе защиты от замыкания на землю.
Ключевые слова. Феррорезонансные процессы, трансформаторы тока, напряжения, замыкание на землю.
Annotation. The effect of ferroresonance processes at work protection as well as the behavior of the protection are considered in the work. The zero-sequence currents resulting from the ferroresonance processes are sufficient to lead to the non-selective protection against earth fault are shown.
Key words. Ferroresonance processes, current transformers, voltage, line-to-ground
fault.
Различные режимы и соотношения параметров в сети вызывающих возникновение в сети феррорезонансных колебаний показало, что через фазные емкости присоединений протекают токи взаимодействия с нелинейными индуктивностями соответствующих фаз ТН, и трансформаторы тока нулевой последовательности каждого присоединения трансформируют их практически без искажений, как ток нулевой последовательности. Это дает возможность для ложной работы устройств защиты, если их ток срабатывания меньше тока, протекающего через трансформатор тока данного присоединения.
Величина тока нулевой последовательности для конкретного присоединения определяется общим количеством ТН в сети, их расположением относительно данного присоединения и отношением собственной емкости присоединения к емкости всей сети.
Рассмотрим поведение защиты, установленной на фидере, например подстанции, упрощенная схема которой приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Поведение защиты, установленной на фидере подстанции
Замыкание, на землю произошедшее на фидере 2 является внешним по отношению к фидеру 1 до его отключения, напряжение и ток нулевой последовательности, подаваемые в защиту фидера 1, имели синусоидальную форму частотой 50 Гц. После отключения замыкания колебание напряжения нулевой последовательности являются общим для всей оставшейся сети. Ток нулевой последовательности для каждого из присоединений будет определяться соотношением трех токов:
- собственным емкостным током;
- собственным активным током утечки;
- индуктивным током ТН, установленных на этом присоединении.
Формула для определения этого тока [1] имеет вид:
где п - количество ТН на присоединении;
N - общее количество ТН в сети.
Если величина индуктивного тока превысит величину емкостного тока, то
1п
начальная фаза тока 0 измениться, и вектор тока может попасть в зону срабатывания угловой характеристики реле направления мощности типа ЗЗП-1М либо других, применяемых для выполнения быстродействующих защит от замыканий на землю. Если вектор тока будет находиться в этой зоне время достаточное для срабатывания реле, то произойдет ложное отключение 1 фидера.
Если условия для срабатывания создадутся на нескольких фидерах, то произойдет групповое ложное срабатывание защит. Таким образом, наличие ТН на защищаемом присоединении увеличивает вероятность ложной работы направленной защиты от замыканий на землю данного присоединения.
Так, на рисунке 2 приведена осциллограмма, фиксирующая ложную работу выпускаемой серийно защиты ЗЗП-1М во время феррорезонансных колебаний, возникающих после отключения замыкания на землю на соседнем присоединении при использовании антирезонансных трансформаторов напряжения типа НАМИ [2].
Условия для ложного срабатывания направленных защит нулевой последовательности были получены и на модели. Напряжения нулевой последовательности и тока в нейтрали ТН при возникновении феррорезонансных колебаний с одним ТН типа НТМИ, фазной емкостью 0,25 мкФ и сопротивлением 25 Ом во вторичной обмотке ТН, соединенной в разомкнутый треугольник. В момент времени происходит селективное отключение металлического замыкания на землю защитой поврежденного присоединения.
Рисунок 2. Ток и напряжение нулевой последовательности на присоединении с трансформатором напряжения НАМИ-10 после отключения однофазного
После в сети возникает затухающий колебательный процесс, характер которого и величина токов в обмотке ТН зависят от удаленной емкости сети, приходящейся на один ТН. Токи отдельных фаз ТН в сумме, образуют, ток нулевой последовательности
(на рисунке ^о), протекающий через заземленную нейтраль ТН, и, в месте с напряжением нулевой последовательности и являются входной величиной для защит от замыка-
ний на землю. Как видно из рисунка, ток ^о имеет несинусоидальную форму и носит затухающий характер, с увеличивающейся по мере затухания длительностью полуволн. Время затухания процесса превышает 0,2 с, амплитуда тока достигает 1,7 А.
Испытания проводились для одного ТН с сопротивлением 25 Ом в "разомкнутом треугольнике", при металлическом замыкании. С увеличением емкости сети величины первых амплитуд возрастают, но процесс быстро затухает. Однако длительность полуволн заметно возрастает, и продолжительность колебаний достигает 0,1с.
Если замыкание на землю сопровождалось перемежающейся дугой, то к моменту отключения замыкания ТН может оказаться в состоянии насыщения. При этом возможно значительно увеличение тока и длительности процесса за счет изменения начальных условий возникновения феррорезонанса.
Итак, обобщив изложенное выше, можно сделать вывод, что токи нулевой последовательности, возникающие при феррорезонансных процессах, по величине и длительности существования достаточны для того, чтобы приводить к неселективной работе защиты от замыкания на землю. Время срабатывания защит, как правило, лежит в диапазоне 0,06 - 0,1 е., причем необходимо отметить, что это время измерено для напряжения и тока основной частоты, а при снижении частоты в два и более раз, оно может быть и меньше. Тем более, что, при отсутствии сопротивления в "разомкнутом треугольнике" ТН, или если оно превышает 50 Ом, длительность колебаний существенно возрастает, а при удаленных емкостях 0,1 - 0,4 мкФ возможно возникновение устойчивых колебаний. К ложной работе защит могут приводить феррорезонансные колебания, возникающие как после включения шин подстанции под нагрузку, так и после селективного отключения замыкания на землю, особенно если последнее сопровождалось перемежающейся дугой. Для направленных защит наиболее неблагоприятным является наличие одного или нескольких ТН типа НТМИ на защищаемой линии [3,4].
Одним из способов, предотвращающих ложное срабатывание направленных защит, является их оснащение блокировкой при возникновении феррорезонансных процессов.
Ранее было разработано реле, снабженное блокировкой при снижении частоты напряжения нулевой последовательности до 25 Гц [5]. Принцип работы блокировки заключается в измерении частоты напряжения нулевой последовательности при помощи формирования из напряжения нулевой последовательности двух импульсов: основного и разрешающего. Если частота равна 50 Гц, то импульсы совпадают во времени, а если частота напряжения нулевой последовательности снижается до уровня 25 Гц и ниже, то импульсы расходятся и реле блокируется.
Однако в процессе эксплуатации защит, оснащенных подобными блокировками, были выявлены отдельные случаи отказа срабатывания реле при замыкании в защищаемой зоне. Как было установлено, причиной отказов являлась ложная работа блокировки. Дело в том, что формирование основного и разрешающего импульсов блокировки осуществлялось при помощи R-C цепей. Под воздействием временных и температурных факторов, а также вследствие несинусоидальности входных сигналов, при перемежающихся дуговых замыканиях, соотношения параметров R-C элементов указанных цепей изменяются. При этом основной и разрешающие импульсы расходятся, а при определенных условиях возможна блокировка действия защиты при наличии ОЗЗ в зоне срабатывания. Необходимо отметить, что использование в качестве информационного параметра только напряжения нулевой последовательности неоправданно, так как при возникновении сложных аварий в системе может произойти кратковременное снижение частоты, что приведет к групповому блокированию защит от замыкания на землю. Такое действие блокировки является недопустимым.
В данной ситуации необходимо оценить возможность построения блокировки от феррорезонансных процессов с использованием информационного параметра, не критичного к изменениям частоты в системе электроснабжения, виду замыкания, а также температуре и времени.
Список литературы
1. Богдан A.B., Калмыков В.В., Сафарбаков A.A. Анализ феррорезонансных режимов измерительных трансформаторов напряжения // Материалы Всесоюзной научно-технической конференции "Современное состояние и перспективы энергетики и технологии в энергостроении". Иваново, 1989. - 86 с.
2. Богдан A.B. Калмыков В.В. Направленная защита повышенной селективности при замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью. Известия ВУЗов СССР. "Электромеханика", 1993. № 4. -С. 88-91.
3. Поляков B.C. О защите оборудования электрических сетей от феррорезонансных перенапряжений. // Из опыта работы Ленинградских высоковольтных сетей Ле-нэнерго, -Л.: Энергоатомиздат, 1986. -С. 77 - 87.
4. Сирота И.М. Трансформаторы и фильтры напряжения и тока нулевой последовательности. -Киев: Наукова думка, 1983. -267 с.
5. Гуревич В.И., Пряников E.H., Нугер Б.К. Защита трансформаторов НТМИ от перегрузки. — М.: Электрические станции, 1990. № 11. -С. 15 - 16.
