ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Предложена модель (рис. 1) системы «Электрическая сеть - Аппарат защиты» (ЭС-АЗ), имитирующая функциональные связи и воздействующие факторы, отражающие картину работы a3 головных понизительных подстанций (ГПП) для протяженных ВЛ напряжением 6, 10 кВ, и позволяющая установить параметры датчиков и узлов комбинированного аппарата релейной защиты. Ими являются, в первую очередь, токи трех- и двухфазного короткого замыкания. Ток короткого замыкания для удаленных участков высоковольтной сети может оказаться равным (1...3)iн номинального значения тока на головном участке линии и даже меньше его. Защитить эти участки от токов короткого замыкания можнозарегистрировав импульс токаdi/dtв первоначальный момент развития короткогозамыкания.

Расчеты выполнялись на типовой схеме электрической сети напряжением 6, 10 кВ (рис. 2), рекомендуемой РУМ по надежности электроснабжения.

Схема содержит магистральную ЛЭП с отпайками кn-ому количеству потребительских трансформаторных подстанций напряжением (6, 10)/04 кВ, мощностьюs. ТрансформаторТ10 (см. рис. 2) соответствует трансформатору Т2 (см. рис. 1).

Уравнение функционирования a3, действующего на отключение масляного выключателяq,имеет вид:

П _АЗ=f(k _i⁽²⁾, k _i⁽³⁾, s _cк⁽³⁾,s, f, l, n,d,q⁰, g,du), (1)

где П _аз- параметры аппарата защиты (ток срабатывания, чувствительность, количество

входов, количество функций защиты и самоконтроля);

k _i⁽²⁾, k _i⁽³⁾-кратность соответственно двух- и трехфазного тока короткого замыкания;

s _cк⁽³⁾- мощность трехфазного короткого замыкания на шинах головной

понизительной подстанции системы;

s, n-мощность и количество трансформаторных подстанций (электрической сети

(кВА, шт);

f, l -сечение проводов и длина линий электропередачи (мм ², км);

d,q⁰-влажность и температура окружающей среды (%, ⁰С);

q -коэффициент вибрации поверхности, на которой установлен a3;

du-отклонение напряжения сети, принимаемое согласно ГОСТ (%.).

Параметрыd,q⁰,q ,duопределяют особенности конструктивного исполнения a3 и нивелируются на стадии лабораторных и производственных испытаний и в процессе разработки конструкторской документации. Параметры s, f, l,nприняты согласно РУМ. Мощность s изменялась в пределах от 25 до 630 кВА при мощности короткого замыкания на шинах головной подстанции 10, 50 и 100 МВА, характерных для сельских электрических сетей; сечение проводов f магистральных участков принято 35, 50 и 70 мм ² при длине ЛЭП (l)от 10 до 24 км с интервалом 2 км,(n=10).Расчеты выполнялись по схеме, приведенной на рис. 3, которая получена из исходной схемы (см. рис. 2), содержащей два участка:

-для выбора параметров срабатывания токовой отсечки при l = 20% от длины линии;

- для выбора МТЗ и органа, реагирующего на нарастание тока di/dt приl,соответствующей наиболее удаленному участку линии схемы (см.. рис. 2).

Рис. 1 Структурная схема системы электроснабжения сельскохозяйственного объекта:

t1 -силовой трансформатор головной подстанции (ГПП) с шинами 6, 10 кВ, именуемый при расчете токов короткого замыкания системой "С" неограниченной мощности;

q-масляный выключатель с пружинным приводом; ЭС - электрическая сеть, включающая в себя ЛЭП 6, 10 кВ и потребительскую подстанцию Т2 с шинами 6, 10 кВ (ПТП); a3 - аппарат релейной защиты;i _к⁽³⁾, i _к⁽²⁾ -токи трех- и двухфазного короткого замыкания;di/dt -бросок тока при коротком замыкании на удаленном участке ЛЭП;

yat-отключающая катушка масляного выключателя;s, f, l-мощность, сечение и длина ЛЭП;q⁰,d-температура и влажность окружающей среды;

q -вибрация поверхности, на которой установлен аппарат защиты;

du-отклонение напряжения в элементах ЭС и a3.

Рис. 2 исходная схема ЛЭП 6, 10 кВ:

q -головной выключатель;Т1…Т10 - потребительские ТП 6, 10/0,4 кВ;(0-1)…(10-12) - участки ВЛ 6, 10 кВ

Рис. 3 Схема к расчету токов короткого замыкания

Определялись значенияi _k⁽³⁾, i _k⁽²⁾,s_к⁽³⁾,ударный токi_уд.Точки К1, К2, КЗ - расчетные точки короткого замыкания: К1 на шинах 6, 10 кВ головной понизительной подстанции системы С, К2 - на ЛЭП на расстоянии 0,2lот шин ГПП, что соответствует эффективной зоне действия токовой отсечки, КЗ - на шинах потребительской понизительной подстанции, т.е. в конце высоковольтной линии электропередачи.

Расчеты выполнялись по программе объемом 110 Мб, разработанной в ЧГАУ. Результаты расчетов позволили определить уровнитоков короткого замыкания и рекомендовать рациональную структуру a3:

- при коротком замыкании на головном участке ЛЭП до 0,2l - должна срабатывать токовая отсечка (ТО);

- при коротком замыкании на участке от 0,2l до кратности тока короткого замыкания больше3 -максимальная токовая защита (МТЗ);

- при коротком замыкании в конце протяженного участка с кратностями токов короткого замыкания (1...3)iн и меньше номинального тока на головном участке ЛЭП должен срабатывать узел, реагирующий на бросок токаdi/dtв начальный момент развития аварийного режима.

Таким образом, устройство комбинированной самонастраивающейся защиты должно быть выполнено по схеме:

ТО + МТЗ + di/dt,

т.е. включать узлы токовой отсечки, максимальной токовой защиты и измерения di/dt в конце протяженного участка с малыми токами короткого замыкания.