Эффективное средство для ограничения внутренних перенапряжений в электросети напряжением 6-10 кВ с целью повышения надежности электроснабжения

ggtu_admin - ср, 02/27/2019 - 14:32
Цели и задачи: 


Цель – разработка нового способа эффективного, глубокого ограничения внутренних перенапряжений в электросети напряжением 6-10 кВ, что позволит повысить срок службы распределительной электросети за счет уменьшения пагубного воздействия внутренних перенапряжений на изоляцию токоведущих частей, что в совокупности позволит повысить надежность электроснабжения. Дополнительно целью исследований также является разработка имитационной модели на ЭВМ устройства глубокого ограничения перенапряжений, для оптимизации расположения устройства в электросети.

Задачи:

  1. создание математического и программного обеспечения для имитационного моделирования распределительной сети с ОПН для компьютерного моделирования переходных процессов и исследования перенапряжений в электрической сети при однофазных замыканиях на землю с целью выявления возможных однофазных замыканий на землю на этапе проектирования распределительных сетей;
  2. анализ эффективности применения устройства глубокого ограничения перенапряжений в распределительной сети при однофазных дуговых замыканий на землю.
Актуальность (решаемые проблемы): 

Эксплуатационные качества электрических сетей, способы локализации аварийных повреждений и условия бесперебойного электроснабжения потребителей в значительной мере определяются режимом заземления нейтрали. Это обусловлено тем, что подавляющее большинство аварийных повреждений в электрических сетях 6–35 кВ связано с однофазными замыканиями на землю ОЗЗ (в пределах до 85–90 % от общего числа нарушений нормальной работы сетей в зависимости от их назначения и конструктивного исполнения). Причины возникновения ОЗЗ в воздушных и кабельных сетях весьма многообразны. Это – электрические и механические разрушения изоляции, дефекты в изоляторах и изоляционных конструкциях, их увлажнение и загрязнение, обрыв проводов и тросов, разрывы токоведущих частей и фаз кабелей в соединительных муфтах при смещениях почвы, частичные повреждения изоляции при строительных и монтажных работах, воздействие грозовых и внутренних перенапряжений.

Все способы заземления нейтрали имеют свои достоинства и недостатки, но каждый из них не может полноценно обеспечить надежность работы электрических сетей. Проблема повышения надежности работы распределительных сетей напряжением 6–35 кВ складывается из целого комплекса задач. Эффективное решение таких задач может быть найдено для каждой конкретной сети индивидуально с учетом характерных ее особенностей на основе комбинированного использования средств релейной защиты, совершенствования режима заземления нейтрали, применения ограничителей серии ОПН с разными порогами ограничения и т.д.

Краткое описание создаваемой научно-технической продукции: 

Разработаны различные имитационные модели переходных процессов распределительной сети в приложении Simulink системы моделирования Matlab, в которых учитываются распределенные характеристики линий электропередач (шаг дискретизации 100 м); упрощенные и полная Т-образная схема замещение асинхронных двигателей; различные виды коммутаций в зоне замыкания на землю: металлическое замыкание, однократное замыкание через дугу, многократное замыкание через дугу; различные виды режима нейтрали трансформаторов: изолированная нейтраль, заземление через дугогасящий реактор, заземление через низко- или высокоомный резистор. Смоделировано устройство глубокого ограничения перенапряжений в распределительной сети при однофазных дуговых замыканиях на землю.

Разработана имитационная модель, алгоритмы и соответствующее программное обеспечение для исследования металлического и дугового однофазного замыкания на землю в распределительных сетях напряжением 6 – 10 кВ.  Произведено тестирование  и апробация программного обеспечения.

Область применения результатов НИОКР: 

Ограничение внутренних перенапряжений в электросети напряжением 6-10 кВ с целью повышения надежности систем электроснабжения.

Технические преимущества по отношению к лучшим отечественным и зарубежным аналогам: 

Смоделировано устройство глубокого ограничения перенапряжений в распределительной сети при однофазных дуговых замыканиях на землю. Преимущество данной модели - наличие высоковольтного симистора, расположенного последовательно с ОПН и делителя напряжения. Производилось тестирование модели устройства глубокого ограничения перенапряжений в распределительной сети с изолированной нейтралью, с резистивно-заземленной нейтралью, с компенсированной нейтралью, с установленным в нейтраль ограничителя перенапряжений. Имитационная модель применима для разработки фиксирующей аппаратуры оценки технического состояния ОПН.

Экономические преимущества: 

Использование программного обеспечения позволяет без значительных затрат определить кратности перенапряжений для предварительной оценки стоимости электрооборудования при реконструкции подстанций.

Потенциальные потребители создаваемой научно-технической продукции: 

Промышленные и энергетические предприятия Республики Беларусь.

Контактная информация: 

УО "Гомельский государственный технический университет"
Научный руководитель
Токочаков Владимир Иванович, кандидат технических наук
Тел.: +375 232 40 37 45
E-mail: tokochakov@gstu.by