Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследования и разработка экспериментального образца системы управления дугогасящим реактором с подмагничиванием с функцией селективного определения поврежденного фидера в сети с компенсированной нейтралью

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
однофазные замыкания на землю, перемежающиеся дуговые замыкания, селективное отключение, перенапряжения, компенсированная нейтраль, дугогасящий реактор, система управления

Цель проекта:
Проблема, на решение которой направлен реализованный (реализуемый) проект. В распределительных сетях напряжением 6–35 кВ с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор (ДГР), после установления факта однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) осуществляется «поиск земли» – поиск поврежденного фидера, который занимает продолжительное время. Этот поиск часто сопровождается ратковременными отключениями потребителей и перенапряжениями, что приводит к повреждению изоляции других фидеров. На поиск отводится 2 часа – за это время дуговое замыкание с высокой вероятностью переходит в двух- или трехфазное. Цель проекта: повышение надежности работы электрических сетей 35 кВ за счет снижения аварийности при однофазных замыканиях на землю. Задача проекта: разработка системы управления дугогасящими реакторами с подмагничиванием, обеспечивающей селективное отключение поврежденных фидеров в сетях 6 – 35 кВ, радикально сокращающей длительность существования режима ОЗЗ без последовательных отключений потребителей.

Основные планируемые результаты проекта:
Основные планируемые результаты:
– алгоритмы управления дугогасящим реактором и селективного определения поврежденного фидера;
– требования к конструкции дугогасящего реактора 35 кВ;
– результаты экспериментальных исследований системы управления реактором и селективного определения поврежденного фидера в распределительной сети с компенсированной нейтралью;
– технические решения по селективному определению поврежденных фидеров в сетях с компенсированной нейтралью;
– программа и методики проведения экспериментальных исследований по селективному определению поврежденных фидеров в сетях с компенсированной нейтралью;
– экспериментальные и опытные образцы дугогасящего реактора 35 кВ с фильтром присоединения и системой управления;
– техническая документация на экспериментальный образец дугогасящего реактора 35 кВ с системой управления;
– технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера;
– технический регламент по обеспечению сокращения среднего времени существования однофазного замыкания на землю в распределительных сетях 6–35 кВ;

Основные характеристики планируемых результатов:
1. Имитационная модель распределительной сети должна содержать модель перемежающегося дугового замыкания на землю, основанную на современных представлениях о перемежающихся дугах, и воспроизводить установившийся и переходный (при ОЗЗ) режим замыкания на землю в частотном диапазоне 1Гц - 100 кГц, обеспечивая отладку алгоритмов управления реактором и селективного определения поврежденного фидера.
2. По результатам разработки алгоритмов селективного определения поврежденного присоединения и исследований, выполненных на разработанной имитационной модели, должны обеспечиваться:
– ликвидация в сети однофазного замыкания на землю в среднем в течение 1 минуты;
– минимальное время определения поврежденного фидера при однофазном замыкании на землю не более 50 мс;
– устойчивая работа при однофазных замыканиях на землю через большие сопротивления заземления более чем в 75% случаев;
– устойчивая работа при перемежающихся дуговых замыканиях более чем в 90%случаев;
– устойчивое функционирование при параллельной работе в одной секции управляемых и неуправляемых дугогасящих реакторов;
– работа при параллельном включении нескольких секций с управляемыми и неуправляемыми дугогасящими реакторами.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Дугогасящий реактор 35 кВ, управляемый подмагничиванием через систему управления, реализующую функцию селективного определения поврежденного фидера.
2. Селективное определение поврежденного фидера совместно с применением дугогасящего реактора, управляемого подмагничиванием, реализуется впервые.
3. Зарубежные решения основаны на тиристорной компенсации токов однофазного замыкания, обладают в несколько раз большей стоимостью. Локализация повреждения при этом не осуществляется. Альтернативные системы компенсации емкостных токов обеспечивают ликвидацию однофазных замыканий на землю в среднем не быстрее, чем за 5-6 минут. В настоящей работе требуемое быстродействие сокращено до 1 минуты.
4. Для выполнения работы Индустриальный партнер предоставляет производственную базу и экспериментальную площадку.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Область применения
Разрабатываемое оборудование для селективного определения поврежденных присоединений предназначается для установки в электрические сети с компенсированной нейтралью. Областью применения являются сети 6–35 кВ с компенсированной нейтралью.
Перспективы использования полученных результатов
Предполагается устанавливать разрабатываемое оборудование в сетях ОАО "Российские сети" и их сетевых подразделениях, в сетях зарубежных компаний, в коммунальных и промышленных предприятиях, имеющих на балансе сети 6–35 кВ.
Эффекты от внедрения результатов проекта:
– улучшение потребительских свойств существующей продукции (повышение качества электроэнергии и повышения надежности электроснабжения);
– повышения безопасности эксплуатации электрических сетей (за счет сокращения длительности существования аварийных режимов);
– повышение уровня автоматизации электрических сетей (поврежденный фидер определяется автоматически, а не вручную).

Текущие результаты проекта:
Краткое описание основных полученных результатов.
Установлено, что «мгновенное быстродействие» дугогасящих реакторов всех типов характерно только для случаев ОЗЗ, возникающих в момент максимума напряжения. При замыканиях, возникающих в другие моменты времени, в остаточном токе
замыкания на землю появляется некомпенсируемая апериодическая составляющая, которая препятствует гашению дуги. Это обстоятельство необходимо учитывать как при разработке алгоритмов системы управления реактором, так и при оценке
эффективности дугогашения.
Установлена необходимость организации форсировки реактора с учетом соотношения между требуемым током компенсации и током реактора, а также углом замыкания. Определены оптимальные способ и длительность форсировки, реализация способа
заложена в алгоритм управления реактором.
Получены и подтверждены на имитационной модели соотношения, позволяющие учитывать большие переходные сопротивления в месте замыкания, а также отличие фазных напряжений сети от номинальных значений. Эти соотношения заложены в алгоритм настройки реактора, что позволит обеспечить точность компенсации в пределах 2-3% реактивной составляющей тока однофазного замыкания на землю.
В качестве критерия эффективности работы ДГР предложено использовать значение средней энергии, рассеиваемой в месте ОЗЗ при перемежающемся характере замыканий. В качестве предварительного формального критерия быстродействия можно установить время выхода действующего значения реактивной составляющей первой гармоники тока реактора на уровень 20% от необходимого тока компенсации.
Основные характеристики полученных результатов.
Разработанная имитационная модель распределительной сети позволяет отлаживать алгоритмы управления реактором и селективного определения поврежденного фидера.
По результатам разработки алгоритмов селективного определения поврежденного присоединения и исследований, выполненных на разработанной имитационной модели, получено, что:
– ликвидация в сети однофазного замыкания на землю занимает в среднем время, не превышающее одной минуты;
– минимальное время определения поврежденного фидера при однофазном замыкании на землю не превышает 50 мс;
– алгоритмы обеспечивают устойчивую работу при однофазных замыканиях на землю через большие сопротивления заземления;
– обеспечивается устойчивая работа при перемежающихся дуговых замыканиях;
– обеспечивается устойчивое функционирование при параллельной работе в одной секции управляемых и неуправляемых дугогасящих реакторов;
– обеспечивается работа при параллельном включении нескольких секций с управляемыми и неуправляемыми дугогасящими реакторами.
К настоящему времени разработаны и изготовлены экспериментальные образцы дугогасящего реактора, фильтра нулевой последовательности 35 кВ и системы управления реактором. Они проходят испытания на экспериментально-испытательном стенде Индустриального Партнера.