авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 8 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКА: ЭФФЕКТИВНОСТЬ, ...»

-- [ Страница 3 ] --

Фаза напряжения при КЗ на землю и при отсутствии поврежде ния имеет разные значения. При устойчивом повреждении аргумент напряжения в основном зависит от электромагнитной связи с непо врежденными фазами. Электростатическая связь фаз преобладает при устраненном повреждении. На протяжении всей длины ЛЭП значения фаз имеют большое различие и отсутствуют точки пересечения. По этому мертвые зоны при контроле за устранением замыкания по фазе напряжения не существуют, независимо от длины линии (рис. 7).

Вывод.

Исследования показали, что контроль за состоянием дуги под питки в паузе ОАПВ надежно осуществляется по фазе восстанавли вающегося напряжения. Адаптивное ОАПВ в этом случае имеет ми нимальные мертвые зоны, а комбинированный подход с использова нием модуля напряжения полностью исключает их появление.

Применение адаптивного ТАПВ при контроле за фактом замы кания по модулю напряжения не может применяться на длинных ВЛ.

Выполнение контроля по фазе напряжения полностью исключает по явление мертвых зон для линий СВН реальных длин.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Процессы при однофазном автоматическом повторном включе нии линий высоких напряжений / Под ред. М.Л. Левинштейна. М.: Энергоатомиздат, 1991.

2. Бондаренко А.Ф., Дони Н.А., Шурупов А.А. и др. Адаптивное АПВ линий высокого напряжения для исключения междуфаз ных КЗ// Электрические станции, №11, 2008.

Научный руководитель: В.Е. Качесов, д.т.н., профессор, ТЭВН, НГТУ.

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ ДЛЯ КОМПЛЕКСА АРМ СРЗА Э.Р. Габбасова Томский политехнический университет ЭНИН, ЭСС, группа 9А78.

АРМ СРЗА – автоматизированное рабочее место служб релей ной защиты и автоматики РДУ энергосистем и проектных организа ций для расчета уставок релейной защиты [1].

АРМ СРЗА состоит из следующих приложений:

• Графический редактор схем замещения электрической сети;

• Программа расчета электрических величин при повреждениях сети;

• Программа подготовки файла коррекции;

• Релейная защита;

• Программа ТКЗ по месту повреждения;

• Программа расчета эквивалентов сети;

• Программа расчета параметров производной схемы замещения повреждений любой сложности;

• Программа создания новой сети на базе эквивалента;

• Программа расчета эклектических величин при повреждениях сети, выполненная как программа для посторонних пользовате лей-разработчиков программного обеспечения;

• Программы обеспечения мест повреждения ОМП.

Как следует из перечисления приведенных приложений, в со став АРМ СРЗА не входит программа для расчета параметров схем замещения. В то же время расчет элементов схем являются трудоем ким и ответственным этапом проектирования.

В настоящей работе сделана попытка восполнить указанный пробел программного обеспечения АРМ СРЗА. Программа разработа на на языке объектно-ориентированного программирования «Delphi»

и базируется на информации об оборудовании, которое хранится в ба зе данных формата Microsoft Office Access [2].

Сформированная в Access многотабличная локальная база элек троэнергетического оборудования взаимодействует с программной средой «Delphi» при помощи специальных компонентов ADO Connec tion, ADO Table.

При запуске программы появляется основная форма под назва нием «Расчет параметров» (рис. 1).

Рис. 1. Основная форма программы После нажатия вкладки «Оборудование» становится доступным выбор оборудования, для которого необходимо произвести расчет па раметров схемы замещения [3].

Нажатием левой кнопки мышки вызывается соответствующая форма. Предположим, необходимо произвести расчет параметров схемы замещения двухобмоточного трансформатора. В таком случае, появляется следующее окно (рис. 2):

Рис. 2. Форма расчета параметров схемы замещения двухобмоточного трансформатора Для поиска конкретного трансформатора необходимо заполнить одно или несколько полей в области «Поиск». Результат поиска отоб разится в таблице, представленной на рис. 3.

Рис. 3. Форма поиска оборудования Исходную базу можно редактировать: изменять, удалять или добавлять. При нажатии кнопки «Изменить запись» вызывается форма редактирования (рис. 4).

Рис. 4. Форма редакции данных После внесения необходимых изменений требуется нажать кнопку «Хранить изменения» или кнопку «Отмена» для отмены про ектирования. При нажатии кнопки «Удалить запись» вызывается окно подтверждения (рис. 5).

Рис. 5. Подтверждение запроса на удаление Для того чтобы рассчитать параметры схемы замещения вы бранного двухобмоточного трансформатора необходимо нажать кноп ку «Расчет» на панели «Расчет параметров схемы замещения» (рис. 6).

Рис. 6. Отображение результатов расчета параметров схемы замещения Соответственно, после нажатия кнопки отобразится требуемый результат. Аналогичным образом происходит расчет параметров схем замещения для других видов оборудования.

Выводы:

Разработанная программа позволяет облегчить работу по подго товке исходной информации для комплекса АРМ СРЗА и может быть применена в практике проектирования устройств релейной защиты и автоматики.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Кошелев В.Е. Access. 2007 – М: ООО «Бином-Пресс», 2008г. – 592 с.

2. Хоменко А.Д., Гофман В.Э. Работа с базами данных в Delphi – 3е изд. перераб. и доп. – СПБ.: БХВ – Петербург. 2005 – 640с.

3. Техническая документация по комплексу АРМ СРЗА. ПК БРИЗ.

г. Новосибирск. 2010.

Научный руководитель: В.Н. Копьев, доцент, ЭСС, ЭНИН, ТПУ.

АНАЛИЗ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ 6(10) КВ М.З. Нургалиев Казанский государственный энергетический университет ФЭМ, группа ЭХП-06(м) С изолированной или с компенсированной нейтралью в России работают сети 6, 10 и 35 кВ, их протяженность превышает 2 млн. км.

По данным многолетних наблюдений установлено, что наиболее ча стым видом повреждений в сетях с изолированной нейтралью являет ся замыкание одной фазы на землю. Эти замыкания возникают вслед ствие перекрытия изоляции или обрыва провода ВЛ [1].

Быстрое обнаружение повреждения в сетях является одной из важных задач по обеспечению бесперебойности потребителей элек троэнергии [2].

Устойчивое однофазное замыкание на землю должно быть лик видировано быстро, поскольку может перейти в двух- и трехфазное короткое замыкание, а от появляющейся в месте повреждения элек трической дуги могут возникнуть перенапряжения, приводящие часто к пробою другого участка сети [3].

Анализ проводится составлением модели на программной плат форме MatLab. Проблема рассматривается для различных схем элек троснабжения (радиальная, магистральная, кольцевая) варьируя коли чеством и мощностью трансформаторов, сечением и длиной питаю щих линий.

При возникновении ОЗЗ появляются высшие гармоники с раз личными амплитудами. Получена зависимость амплитуды гармоник от длины линии (от трансформатора до места аварии). Установлены влияние и зависимость амплитуды гармоник от мощности установ ленных трансформаторов (от 100-2500 кВА).

Для получения наиболее точного результата рассматриваются гармоники номерами 1-100.

На основании полученных результатов, анализируя амплитуду и частоту высших гармоник, можно определить участок появления ОЗЗ.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Бабурин Э.Р. Повышение надежности сельских электрических сетей 6 (10) кВ на основе оперативного определения места по вреждения при однофазных замыканиях на землю по парамет рам переходного процесса без отключения потребителей: Дисс.

канд. техн. наук. Уфа, 2006.

2. Аржанников Е.А., Лукоянов В.Ю., Мисриханов М.Ш. Опреде ление места короткого замыкания на высоковольтных линиях электропередачи / Под ред. В.А. Шуина. М: Энергоиздат, 2003.

3. Безуглый С.В., Федотов Е.А., Федотов А.И. Определение места однофазного замыкания на землю по спектральному составу то ков в электрических сетях с резистивно заземленной нейтралью.

// Известия вузов. Проблемы энергетики, №7-8, 2009.

Научный руководитель: Г.В. Вагапов, к.т.н., доцент, Электро оборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учре ждений, КГЭУ.

РЕЖИМ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ СЕТИ КАК СРЕДСТВО ДОСТИЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ А.В. Ашонов Томский политехнический университет ЭНИН, ЭПП, группа 9М Современный мир сложно представить без насыщенности элек трическим, электронным и радиоэлектронным оборудованием, взаи модействие которого между собой неизменно ставит вопрос о необхо димости обеспечения электромагнитной совместимости, то есть рабо тоспособности оборудования как при привносимых извне, так и со здаваемых самим оборудованием электромагнитных помехах.

Одним из способов достижения электромагнитной совместимо сти является правильно выполненное заземление оборудования. В за висимости от поставленных целей, а также от национальных и между народных стандартов используемые схемы могут различаться. Рас смотрим используемые в настоящее время типы заземления для того, чтобы определить наиболее удовлетворяющий требованиям соблюде ния электромагнитной совместимости.

Система TN-C Система TN-C была предложена в 1913 году. Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники в этой системе совмещены в один провод.

Сети TN-C характеризуются наличием электромагнитных воз мущений, что и является одним из огромных минусов этой системы.

Это вызвано тем, что даже при нормальных условиях работы на нуле вом проводе при протекании рабочего тока возникает падение напря жения. Соответственно между разными точками нулевого проводника появляется разность потенциалов. Это, в свою очередь, приводит к протеканию токов в проводящих частях зданий, оболочках кабелей и экранах телекоммуникационных кабелей и, соответственно, электро магнитные помехи. При этом, электромагнитные возмущения весьма существенно усиливаются при возникновении однофазных коротких замыканиях со значительным током, протекающим в нулевом прово де.

В настоящее время применение системы TN-C на вновь строя щихся и реконструируемых объектах не допускается. При эксплуата ции системы TN-C в здании старой постройки, предназначенном для размещения средств информатики и телекоммуникаций, следует обес печить переход от системы TN-C к системе TN-S (TN-C-S).

Система TN-S На замену условно опасной системы TN-C в 1930-х была разра ботана система TN-S.

Система TN-S являться наиболее предпочтительной рабочей си стемой заземления в особенности для зданий с информационным и телекоммуникационным оборудованием, особо чувствительным к электромагнитным возмущениям. В системе TN-S нулевой рабочий и нулевой защитный проводники проложены отдельно от источника пи тания. Такая схема обеспечивает отсутствие обратных токов в нуле вом защитном проводнике, что снижает риск возникновения электро магнитных помех, что в рассматриваемом аспекте является суще ственным преимуществом по сравнению с системой TN-С. Однако, при возникновении однофазного КЗ создаются такие же электромаг нитные возмущения, как и в сетях TN-С.

Тем не менее, использование системы TN-S более эффективно с точки зрения обеспечения электромагнитной совместимости.

Система TN-C-S Система TN-С-S характерна для реконструируемых сетей, в ко торых нейтральный проводник разделяется на рабочий и защитный проводники в распределительном щитке. Эта система взяла часть до стоинств и недостатков от системы TN-C, а часть от системы TN-S.

При переходе от системы TN-C к системе TN-S следует соблю сти последовательность расположения систем относительно источни ка питания. В противном случае, обратные токи электроприемников системы TN-C будут замыкаться по защитным проводникам РЕ си стемы TN-C-S и вызывать помехи.

Система ТТ Система TT — система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки за землены при помощи заземляющего устройства, электрически незави симого от глухозаземленной нейтрали источника.

В нормальном режиме по защитному проводнику в системе ТТ не протекает ток и соответственно между корпусами отдельных элек троприемников нет разности потенциалов. То есть в нормальном ре жиме электромагнитные возмущения отсутствуют. При возникнове нии однофазного замыкания ток относительно невелик, при его про текании падение напряжения на защитном проводнике невелико, дли тельность протекания тока мала. Соответственно возникающие при этом возмущения также невелики. Таким образом, с позиций электро магнитных возмущений сеть ТТ имеет преимущество по сравнению с сетями TN-С в нормальном режиме работы и с сетями TN-С, TN-S, TN-С-S в режиме однофазного замыкания.

Система IT Нейтральная точка питающего трансформатора 6(10)/0,4 кВ се ти IT изолирована от земли или заземлена через значительное сопро тивление (обычно это сотни Ом – несколько кОм).

Электромагнитные возмущения в сетях IT невелики, поскольку ток однофазного замыкания мал и не создает значительных падений напряжения на защитном проводнике. Применение таких сетей оправдано в особых случаях, например, в медицинских учреждениях.

Однако использование их в России ограничено в силу ряда причин.

Заключение Резюмируя изложенное выше, отмечу, что ни один из способов заземления нейтрали и открытых проводящих частей не является уни версальным.

Несмотря на то, что системы ТТ и IT имеют на первый взгляд больше преимуществ перед другими системами в плане не только обеспечения электромагнитной совместимости, но и электробезопас ности, они не получили широкое распространение в России в силу от сутствия необходимости в их применении в настоящее время. Кроме того, будет не целесообразно с экономической точки зрения перехо дить на эти типы систем заземления нейтрали, так как использование сетей TN-C-S и TN-S вполне может удовлетворять необходимым тре бованиям, которые сейчас предъявляются нормативными документа ми.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Григорьев О.А., Петухов В.С., Соколов В.А., Красилов И.А.

Высшие гармоники в сетях электроснабжения 0.4 кВ. – Новости электротехники 6(18) 2002-1(19) 2003.

2. Петухов В.С. Электромагнитная экология. TN-C система – ви новник ухудшения. – Новости электротехники №1(31) 2005.

Научный руководитель: А.В. Кабышев, д.ф.-м.н., профессор, ЭСПП, ЭНИН, ТПУ.

СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТРОЙКИ КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНОГО ТОКА И КОЭФФИЦИЕНТА ДЕМФИРОВАНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ Т.И. Розум Томский политехнический университет ЭНИН, ЭСС, группа 9А В настоящее время активно обсуждается вопрос об изменении сложившейся практики выбора режима заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ. Рациональной областью применения заземления через дуго гасящие реакторы (ДГР), как и ранее, считаются кабельные сети со сравнительно большим емкостным током замыкания на землю, одна ко, при условии, что они будут оснащаться достаточно совершенными техническими средствами для непрерывного контроля степени рас стройки или автоматической настройки компенсации.

В связи с этим в данной работе рассматриваются возможные пу ти повышения точности измерения расстройки компенсации с исполь зованием наложения на сеть контрольного тока с помощью специаль ного источника контрольного тока (ИКТ) с частотой 25 Гц, который включается последовательно в цепь ДГР [1]. В идеализированной схеме замещения нулевой последовательности (без учета активных потерь и сопротивления заземляющего трансформатора) отношение напряжения на ДГР к напряжению ИК однозначно определяется сте пенью расстройки компенсации (). П и онй ато к ( р тч о нсрйе = отношение равно 1/3.

Основные составляющие методических погрешностей измере ния расстройки компенсации вызываются влиянием сопротивления заземляющего трансформатора и относительной активной эквива лентной проводимостью контура нулевой последовательности (коэф фициентом демпфирования – d).

Первая составляющая погрешности не превышает 1% [2]. Вто рая составляющая снижается с помощью следующих приемов. Во первых, выделяется вещественная часть напряжения на ДГР, которая отличается от напряжения в идеальной схеме только наличием со ставляющих, содержащих малую величину d во второй степени. Во вторых, может использоваться то обстоятельство, что с ростом d в пределах реально возможных значений одновременно с монотонным возрастанием методической погрешности также монотонно возрастает мнимая составляющая напряжения с частотой 25 Гц на ДГР. Величина пропорциональная мнимой составляющей суммируется с измеряемой вещественной составляющей напряжения с коэффициентом пропор циональности, который подбирается так, что при некотором фиксиро ванном значении d = d0 методическая погрешность равна нулю.

Так, например, при d0 = 0,1 абсолютная расчетная методическая погрешность при истинном значении = 0 ип иим нн иd о 0 д р зееи то 0,1 не превышает 0,5%. В то время как без использования указанного приема она достигает 2%.

Снижение аппаратных погрешностей достигается настройкой и периодической проверкой путем подачи на входы прибора калибро вочных сигналов от источника, который представляет собой транс форматор с двумя вторичными обмотками с соотношением чисел вит ков 1: 3.

Возможна также организация автоматической проверки точно сти измерения расстройки компенсации путем сопоставления изме ренного значения со значением, полученным на основе измерения ча стоты свободных колебаний в контуре нулевой последовательности после обрыва дуги в процессе перемежающегося дугового замыкания.

Этот параметр очень слабо зависит от коэффициента демпфирования.

Например, даже при d = 0,2 частота свободных колебаний отличается от частоты в идеальном контуре всего на 0,5%. Кроме этого на изме ряемые периоды свободных колебаний не оказывает влияния погреш ность измерительных трансформаторов напряжения и других элемен тов в каналах измерения.

Обратим внимание на то, что данное устройство обеспечивает возможность одновременного измерения как расстройки компенса ции, так и коэффициента демпфирования на основании определения соответственно вещественной и мнимой составляющих суммы напря жений на дугогасящем аппарате и опорного напряжения на источнике контрольного тока. Непрерывный контроль коэффициента демпфиро вания дает информацию о состоянии изоляции фаз сети относительно земли. Это позволяет своевременно выявлять и осуществлять ремонт участков с ослабленной изоляцией, что важно с точки зрения электро безопасности открытых электроустановок.

При аппаратной реализации устройства для измерения рас стройки компенсации может вызывать затруднение настройка дугога сящего реактора с регулируемым воздушным зазором в резонанс с емкостью сети из-за механической инерционности двигателя, которая вследствие выбега двигателя может привести к выходу значения рас стройки компенсации за пределы зоны нечувствительности и к авто колебаниям в системе регулирования.

Исключить данный недостаток можно применяя динамическое торможение двигателя. Этот прием заключается в следующем. При значении расстройки компенсации, выходящем за пределы зоны не чувствительности, в блоке фиксации расстройки компенсации форми руется сигнал на запуск двигателя (М), изменяющего величину воз душного зазора в дугогасящем реакторе с регулируемым воздушным зазором и регулирующего тем самым его индуктивность (рис. 1).

C ДГР Т M + Блок Блок фиксации управления появления двигателем расстройки компенсации Рис. 1. Схема устройства для автоматической настройки компенсации дугогасящего реактора (ДГР) Когда индуктивность дугогасящего реактора ДГР будет на строена в резонанс с емкостью сети С с заданной точностью, двига тель отключается и на него подается короткий импульс постоянного тока. В результате ротор двигателя практически мгновенно останав ливается.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Вайнштейн Р.А., Головко С.И. и др. Защита от за-мыканий на землю в компенсированных сетях 6-10 кВ // Электрические станции. 1998. №7. с.26-30.

2. Патент РФ №2180462, Устройство для измерения расстройки компенсации емкостного тока замыкания на землю. Бюл.№7, 2002, Вайнштейн Р.А., Березницкий С.Л., Шестакова В.В.

Научный руководитель: В.В. Шестакова, к.т.н. доцент, ЭСС, ЭНИН, ТПУ.

ПРОГРАММНЫЕ ОРГАНЫ ТОКА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ ЗАЩИТ А.В. Андреева Сибирский федеральный университет Для удобного и наглядного представления процесса работы устройств релейной защиты и автоматики используются программы визуально-ориентированного программирования. Это позволяет осу ществлять контроль их функционирования при различных режимах электрической системы.

При реализации модели цифровых органов тока, представлен ной в данной работе, была задействована программа Matlab (прило жение Simulink).

Функциональная схема цифрового органа тока представлена на рис. 1.

Рис. 1. Функциональная схема цифрового органа тока.

Принцип действия модели.

На входы цифрового органа тока поступают дискретные значе ния токов, полученные от формирователя ортогональных составляю Формирование ортогональных составляющих Re[] = и щих тока (Ort I).

Im[] = производится по принципу умножения входной величины на два опорных ортогональных сигнала.

Алгоритм работы цифрового органа тока (KA) состоит из двух частей: выделение симметричных составляющих и формирование условий срабатывания.

ностей (Fi) осуществляет линейное преобразование входных токов, В первой части алгоритма, блок формирования последователь, в величины, пропорциональные симметричным составляющим трехфазной системы 1, 2, 0.

Получение токов прямой, обратной и нулевой последовательно сти производится по методу симметричных составляющих.

Выделение симметричных составляющих из трёхфазной систе мы токов и напряжений широко используется в практике микропро цессорной релейной защиты. Алгоритмы вычисления симметричных составляющих прямой, обратной и нулевой последовательностей из 1 = ( + + 2 );

вестны:

2 = ( + 2 + );

(1) 0 = ( + + ), (2) где – операторы, поворачивающие данный вектор на угол (3) градусов.

мой и обратной последовательностей (1, 2 ), так и сумма токов - ток На выходе блока Fi могут быть получены как фазные токи пря нулевой последовательности (30 ).

Во второй части алгоритма модели KА производится формиро вание условий срабатывания органа тока и задание выдержки времени t (для устранения ложного срабатывания органа тока).

Алгоритм работы модели основывается на проверке условий 1 Im ( + + 2 ) ;

срабатывания 4, 5, 6:

2 Im ( + 2 + ) ;

(4) 0 Im ( + + ).

(5) (6) Все вычисления производятся в режиме реального времени, со ответственно при поступлении новых значений ортогональных со ставляющих напряжений и тока расчёт повторяется.

Существует возможность задания уставок для каждой последо вательности. Диалоговое окно ввода уставок органа тока представлено на рис. 2.

Рис. 2. Окно ввода уставок При срабатывании модели, в случае короткого замыкания, на выходе блока КА появляется логическая единица. При срабатывании органа тока, срабатывает сигнальный орган HL и исполнительный ор ган START.

Для проверки цифровых органов тока была спроектирована пер вичная цепь, которая представляет электрическую сеть, состоящую из источника питания, линии электропередач, нагрузки;

вторичные цепи трансформаторы тока и программный орган тока (рис.3).

Рис.3. Схема испытательной модели электрической сети.

Испытание модели производится в следующем порядке:

Задание параметров первичной цепи.

Запуск модели.

Получение необходимых первичных токов.

Расчет уставок органов защиты.

Задание уставок органов защиты.

Повторный запуск модели.

Анализ результатов испытаний в виде осциллограмм и анализ работы органов защиты путем контроля входных и выходных данных на каждом из них.

Результаты испытаний могут быть приведены в виде осцилло грамм при симметричных и несимметричных режимах (междуфазные и однофазные короткие замыкания ) для органов тока прямой обрат ной и нулевой последовательностей.

Разработанная модель может быть использована для создания микропроцессорных токовых защит, таких как МТЗ, ТЗНП и др. и позволяет исследовать работу цифровых органов тока как в лабора торных, так и в научных целях.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Ершов Ю.А., Бойко А.С., Михайленко Я.В. Цифровые цепи тока и напряжения. Применение в релейной защите // Новости Элек троТехники. – 2006.- N 6.- C. 11-14.

2. Овчаренко Н.И. Аппаратные и программные элементы автома тических устройств энергосистем. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004.

- 512 с.: ил.

Научный руководитель: Ю.А. Ершов, к.т.н., профессор, ПИ СФУ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ Д.Н. Киселев Сибирский федеральный университет Современные компьютерные технологии дают возможность виртуального испытания устройств релейной защиты. Существующие на сегодняшний день программы позволяют создавать модели, кото рые могут отслеживать входные и выходные данные, а также проме жуточные расчёты. Таким образом, можно контролировать работу устройств релейной защиты в режиме реального времени и проверять правильность их функционирования при различных режимах электри ческой сети.

В данной работе представлена модель дистанционной защиты, при реализации которой была задействована программа Matlab (при ложение Simulink).

Разработанная модель может использоваться для имитирования работы существующих микропроцессорных устройств защиты от междуфазных коротких замыканий. Функциональная схема дистанци онной защиты представлена на рис. 1. Модель включает в себя следу ющие устройства: органы сопротивления (KZ), блокировку неисправ ностей цепей переменного напряжения (FFS), блокировки при качани ях (PSD), сигнальные органы (HL).

Алгоритм работы органа сопротивления состоит из двух частей:

в первой части, модель определяет сопротивления путём деления мгновенных значений ортогональных составляющих напряжения и тока, поступающих в режиме реального времени от формирователей ортогональных составляющих ORT I, ORT U. Во второй части алго ритма производится проверка выполнения условий срабатывания ор гана: годограф полного сопротивления Z должен находиться в пред варительно заданной зоне срабатывания. Зона срабатывания органа сопротивления представляет собой четырехугольную характеристику, которая получается аналитически. Для того, чтобы задать характери стику срабатывания необходимо ввести уставки по активным и реак тивным сопротивлениям, и по углам в диалоговое окно ввода уставок.

При срабатывании органа сопротивления, на выходе блока KZ появ ляется логическая единица. [2] В разработанной модели блокировки при качаниях сначала про изводится вычисление сопротивлений по алгоритму, который изложен выше. Дальнейшая работа данного органа основывается на определе нии времени, которое необходимо для прохождения годографа полно го сопротивления Z между внешней и внутренней границами характе ристики срабатывания (рис. 2). Если это время превышает то, что за дано уставкой t, то модель выявляет качания в энергосистеме.

Зона срабатывания блокировки задаётся уставками по сопротив лениям и по углам: R01, R02, R03, R04, X 01, X 02, X 03, X 04, b1, b2, b3, b4 (рис.3.). Эти уставки формируют восемь уравнений прямых, определяющих внут реннюю и внешнюю границы характеристики срабатывания.

Рис. 2. Характеристика срабатывания блокировки при качаниях Рис. 3. Уставки органа блокировки при качаниях При выявлении качаний в энергосистеме, на выходе блока PSD появляется логический ноль, а при КЗ – логическая единица.

Алгоритм работы блокировки неисправностей цепей перемен ного напряжения основан на выявлении изменения напряжения. В случае короткого замыкания, напряжение близко к нулю, но не всегда равно ему. Орган блокировки неисправностей цепей переменного напряжения в режиме реального времени выявляет изменения напря жения (логическая единица на выходе блока FFS), и в случае его от сутствия блокирует работу дистанционной защиты.

Разработанная модель дистанционной защиты – трёхступенча тая. Условия срабатывания каждой ступени – наличие логических единиц на выходе блока FFS, и на выходах блоков KZ и PSD соответ ствующей ступени. При пуске ступени защиты, срабатывает соответ ствующий сигнальный орган HL и исполнительный орган START, ко торый подает сигнал на отключение.

Для испытания модели дистанционной защиты в программе Simulink создана специальная модель трехфазной электрической сети (рис.4.). Модель предусматривает задание всех необходимых пара метров: системы (GS1, GS2), выключателей (Q1, Q2, Q3), защищаемой линии (W1), нагрузок (H1, H2). Кроме того можно задать все режимы работы сети и получить необходимые токи КЗ с помощью короткоза мыкателей (K-1, K-2, K-3). Эта модель связана с моделью дистанци онной защиты (DP) через модели измерительных трансформаторов тока (ТА1) и напряжения (TV1), что позволяет объединить все разра ботанные модели в единую модель электрической сети.

Рис.4. Испытательная модель электрической сети Таким образом, испытание модели дистанционной защиты про изводится в следующем порядке:

1. Расчёт параметров первичной цепи.

2. Запуск настроенной модели электрической сети.

3. Получение в программе simulink необходимых токов и напря жений 4. Расчёт и задание уставок дистанционной защиты 5. Повторный запуск модели 6. Получение результатов испытаний в виде осциллограмм и ана лиз работы органов защиты путём контроля входных и выход ных данных на каждом из них.

Данная модель позволяет исследовать работу как отдельных ор ганов дистанционной защиты, так и всей дистанционной защиты как в лабораторных, так и в научных целях.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Овчаренко Н. И. Аппаратные и программные элементы автома тических устройств энергосистем. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004.

- 512 с.: ил.

2. Киселев Д.Н., Ершов Ю.А. Моделирование органа сопротивле ния в операционной среде Matlab.// Томск.: Энергетика : эколо гия, надежность, безопасность : Труды XII Всероссийского сту денческого научно-технического семинара : в 2-х томах: сбор ник научных трудов// отв.редактор Космынина Н.М. – Томск ТПУ, 2010 – 86-89.

Научный руководитель: Ю.А. Ершов, к.т.н., профессор, ПИ СФУ.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОССТАНАВЛИВАЮЩИХСЯ НАПРЯЖЕНИЙ НА КОНТАКТАХ ЛИНЕЙНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ ПРИ ОТКЛЮЧЕНИИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ А.В. Кунаева Новосибирский государственный технический университет ФЭН, ТЭВН, группа ЭН1- Проведение независимой экспертизы на Евфратской ГЭС, в ос новном, нацелено на проверку соответствия требованиям линейных выключателей. На ГЭС установлены элегазовые выключатели типа ЗАР1FI 245 кВ производства компании Siemens AG (Германия). Эти выключатели имеют ряд преимуществ по отношению к обычным эле газовым выключателям:

1. приводной механизм: простой, надежный и легкий в обслужи вании;

отсутствует необходимость в техническом обслуживании компрессоров, фильтров воздуха, гидравлической системы, и связанной с ней вспомогательного оборудования и трубопрово дов;

2. отсутствие расходов на установку и обслуживание компрессора, воздушных резервуаров, отсутствуют расходы на потребление электроэнергии на этих устройствах;

высоковольтные выключа тели, предлагаемые некоторыми другими производителями, имеют пневматический операционный механизм, который уже устарел;

3. удобное расположение приборов, путем нажатия кнопки можно измерить давление, а также определить другие параметры;

рабо тающий механизм - пульт управления, закреплен в удобном ме сте;

облегчен доступ к приводу выключателя;

4. механизм состоит из алюминиевого сплава, при этом имеет не большую массу и долговечен в обслуживании, т.к. алюминие вый сплав не подвержен коррозии;

в то же время не требуется настройка или установка после многих лет работы;

5. специальное газовое уплотнение выключателя Siemens 3AP SF имеется в угловом распределительном щите у основания дуго гасительных камер, что исключает возможность случайной утечки элегаза;

использование передовых производственных методов, сборки механизма в специальной газовой среде, дает гарантию, что случайной утечки элегаза из выключателя не произойдет;

6. выключатели успешно проходят испытание, согласно требова ниям Международной Электротехнической Комиссии 62271- (2001-05);

7. выключатель использует передовые технологии производства и функции, такие как антивибрационные нагрузки защелки и сво бодного расцепления, которые гарантируют очень долгую бес перебойную и надежную эксплуатационную жизнь;

8. контрольно-измерительное устройство плотности элегаза SF 6 определяет температуру окружающей среды;

данная функция отсутствует у других поставщиков;

9. этот выключатель легко монтируется;

оперативно-техническое обслуживание и руководство по эксплуатации не требуют пояс нений.[4] Элегазовый выключатель – один из самых современных типов высоковольтных выключателей. В качестве среды для гашения дуги в них используется шестифтористая сера (SF6, элегаз), которая обладает большой электрической прочностью и отличными дугогасящими свойствами. Название элегаз (электрический газ) для шестифтористой серы, дал в 1947 г. советский физик Б. Гохберг, он же первым выска зал предположение о возможности применения элегаза в качестве изоляционной среды для электрооборудования высокого напряжения.

Конструктивно базовая модель выключателя состоит из следующих элементов: корпуса выключателя с расположенными в нем тремя по люсами, представляющего собой "сосуд под давлением", заполненный элегазом под низким избыточным давлением (0,15 МПа или 1,5 атм.);

механического привода типа RI, на передней панели которого распо ложена рукоятка для ручного взвода пружин и индикатор состояния пружины и выключателя;

высоковольтных силовых контактных пло щадок;

многоштыревого разъема для подключения цепей вторичной коммутации. Дополнительно выключатели этой серии могут осна щаться: шасси для стационарной установки с фиксирующими устрой ствами;

механизмом для блокировки выключателя в положении "от ключено" с помощью замка, установленного на панели управления;

клеммами для подключения датчика давления, установленными на крышке корпуса. В выключателе применен принцип вращения дуги в элегазовой среде и метод автокомпрессии, что в комплексе позволяет создать наилучшие условия для надежного гашения дуги при отклю чении номинальных токов, в том числе емкостных и индуктивных, больших токов КЗ, а также обеспечить низкий уровень коммутацион ного перенапряжения. Это позволяет также добиться уменьшения мощности привода выключателя, снижение износа дугогасящих кон тактов и достичь повышения механического и электрического ресурса выключателя. Выключатели этой серии приводятся в действие приво дом, обеспечивающим независимость скорости включения и отклю чения от оператора. Сочетание привода и стандартного мотора редуктора обеспечивает возможность дистанционного управления и осуществления цикла АПВ. Эти выключатели экологически безопас ны, поскольку используемые в них материалы, изоляционные и токо проводящие компоненты являются экологически чистыми, заменяе мыми и могут быть подвержены утилизации;

элегаз также может быть извлечен из камеры выключателя после его демонтажа и повторно ис пользован после соответствующей обработки. Предлагаемый колон ковый элегазовый выключатель типа 3AP1FI-245, производства фир мы "Siemens AG" Германия полностью соответствуют российским и мировым стандартам и имеет ряд некоторых особенностей:

1. практически полное отсутствие обслуживания (гарантийный срок 5 лет, первый осмотр через 12 лет, первый средний ремонт через 25 лет, срок службы до 40 лет);

2. простота и надежность пружинного привода (ресурс десять ты сяч операций включение-отключение);

3. низкие перенапряжения при отключении индуктивных токов (достигается за счет оптимального гашения дуги при переходе тока через нуль;

4. высокая электрическая прочность даже при атмосферном давле нии;

5. высокая сейсмостойкость (оптимизированная конструкция по люсов и рамы);

6. низкий уровень шума (для срабатывания требуется небольшая механическая энергия);

7. простая установка и ввод в эксплуатацию (каждый выключатель после сборки испытывается и отправляется на место установки в виде нескольких крупных узлов).[2,3] Однако наряду со всеми преимуществами и особенностями этих выключателей любое оборудование подлежит проверке. Основной ха рактеристикой выключателей является коммутационная способность, характеризуемая процессом восстановления электрической прочности между контактами полюса выключателя при их расхождении. Поэто му одной из основных задач данной работы является проведение рас четов переходного восстанавливающегося напряжения (ПВН) на кон тактах линейных выключателей и выбор оптимального режима рабо ты Евфратской ГЭС. При анализе схемы выдачи мощности на напря жении 230 кВ Евфратского гидроузла и проведении необходимых расчетов, были получены следующие результаты:

1. Математическая модель подтверждает аналитические расчеты.

2. При увеличении числа отходящих линий (при постоянном коли честве блоков) происходит снижение максимальных скоростей нарастания напряжения между контактами выключателя, что говорит о том, что увеличение числа линий ведет к увеличению вероятности успешного отключения выключателем.

3. При увеличении числа блоков (количество отходящих линий постоянно) скорость нарастания напряжения между контактами выключателя возрастает, что снижает вероятность успешного отключения КЗ при большом количестве блоков.

4. Поскольку предлагаемый выключатель типа ЗАР1FI имеет I откл. =40 кА, что намного превышает отключаемые токи даже при работе всех восьми блоков на объединенную систему шин, в делении станции, которое предполагалось при расчете нет необ ходимости.

ЛИТЕРАТУРА:

1. ГОСТ 687 - 78. Выключатели переменного тока на напряжение свыше 1000 В. Общие технические условия. Взамен ГОСТ – - 70 и ГОСТ 687 - 67. Гос.ком.СССР по стандартам. - М.:1979. 98 с.

2. Кадомская К.П., Тихонов А.А. Процессы восстановления напряжения на контактах линейных выключателей при отклю чении коротких замыканий. Конспект лекций. –НЭТИ. Новосибирск.-1988.-51 с.

3. Заболотников А.П., Кадомская К.П., Тихонов А.А. Математиче ское моделирование и перенапряжения в электрических сетях 6...35 кВ: Монография/ НГТУ. – Новосибирск, 1993. – 158с.

4. Базуткин В.В., Кадомская К.П., Костенко М.В., Михайлов Ю.А.

Перенапряжения в электрических системах и защита от них. Учебник для электроэнергетических специальностей вузов. СПб: Энергоатомиздат. - 1995. - Глава шестая. - С.242-254.

Научный руководитель: Н.Ф. Петрова, к.т.н., доцент, НГТУ.

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ КООРДИНАТНЫМ СТОЛОМ М.И. Тесмонарь Томский политехнический университет ЭНИН, АТП, группа Современный координатный стол – сложная мехатронная си стема, объединяющая несущую конструкцию опоры с электромехани ческим приводом и многоосной системой подачи, и исполнительный механизм произвольного назначения. Объект управления предназна чен для перемещения по заданной траектории рабочего механизма станка или обрабатываемой детали. Точность обработки одной или нескольких деталей на прецизионном столе может составлять до еди ниц микрон по каждой оси даже на достаточно высоких скоростях.

Такая система используется для производства светодиодов. Исследу емый объект представлен на рисунке 1 и включает в себя исполнители – три шаговых двигателя (ШД1, ШД2 и ШД3) и датчики крайнего по ложения (X1, X2, Y1, Y2, Z1, Z2) [1].

Рис. 1. Схема координатного стола В приводе координатного стола используются традиционные передачи, такие, как зубчатый ремень, пара шестерня-рейка и винт гайка, шарико-винтовая пара, либо система линейного привода с дви гателем непосредственного преобразования электромагнитной энер гии в линейное перемещение.

В качестве приводов подачи в таких системах обычно применя ются шаговые двигатели постоянного тока и синхронные двигатели.

В реальной системе, установленной в Научно - исследователь ском институте полупроводниковых приборов используется индук торный шаговый двигатель ДШИ-200-1[2].

Исследуемый объект можно разделить на три пары «шаговый двигатель - планшет», которые будут идентичны друг другу, а следо вательно и системы автоматического регулирования каждой системы.

Особенность автоматических систем с использованием шагово го двигателя состоит в том, что способы их анализа в значительной мере зависят от характера использования двигателя, режима работы.

Один и тот же шаговый двигатель в системах разного типа может иметь различные эквивалентные структурные схемы. Поэтому необ ходима классификация этих систем, позволяющая свести расчет большинства из них к расчету нескольких типов, пользуясь суще ствующими методами анализа импульсных и непрерывных систем.

К системам с шаговым двигателем относятся:

• непрерывные системы, у которых сигнал рассогласования мо жет модулировать последовательность управляющих двигате лем импульсов;

• ряд систем, где сам сигнал рассогласования целесообразнее по лучить в импульсной форме, хотя на систему сравнения вход ные величины подаются в непрерывном виде;

• импульсные системы с квантованием сигнала в цепи ошибки.

Наиболее эффективная автоматическая система с непрерывным сравнивающим устройством приведена на рисунке 2.

Схема сравнения выполнена так, что одновременно осуществля ет модуляцию импульсов f от внешнего генератора (это может быть потенциометрическая или мостовая схема, питаемая импульсами). На схему управления поступает модулированная последовательность управляющих импульсов. Зону нечувствительности, задающую порог срабатывания шагового двигателя, создает регулирующее устройство. Непрерывную часть (НЧ) системы может представлять объект регулирования, гидравлический усилитель или другое звено, с которым связан ротор шагового двигателя, в нашем случае это план шет.

Рис. 2. Структурная схема системы управления с непрерывным сравнивающим устройством Несмотря на непрерывный характер входной величины и непре рывное сравнивающее устройство система является импульсной вследствие применения шагового двигателя. Особенность системы за ключается в том, что после сравнения амплитуда импульсов может принимать любые непрерывные значения, а шаговый двигатель отра батывает его шагами с постоянной амплитудой и числом независимо от величины рассогласования [3].

Система управления может быть реализована различными спо собами, например как трехпозиционное реле, регулятор и т.д (рисунки 3 и 4).

Рис. 3. Структурная схема системы автоматического регулирования координатным столом с трехпозиционным реле Рис. 4. Структурная схема системы автоматического регулирования координатным столом с регулятором Наиболее целесообразно в системе автоматического регулиро вания координатным столом использовать пропорциональный регуля тор (П). Поскольку объект управления представляет собой интеграль ное звено, а непрерывная часть – пропорциональное звено, следова тельно в системе автоматического управления при использовании П регулятора не будет возникать статическая ошибка. Также одним из самых простых способов коррекции динамических свойств получен ной системы является изменение коэффициента передачи в канале управления, то есть использование П-регулятора, что доказывает це лесообразность использования в системе управления координатным столом выбранного регулятора.

С помощью пакета Matlab/Simulink была разработана модель системы автоматического регулирования координатным столом (ри сунок 5) и построен график переходного процесса (рисунок 6), кото рый доказывает правильность выводов, сделанных на основе предпо лагаемой структуры системы регулирования.

Рис. 5. Модель системы автоматического регулирования Рис. 6. График переходного процесса в замкнутой АСР Качество производимой продукции во многом зависит от каче ства работы контуров регулирования технологическим объектом, по этому для большинства промышленных систем регулирования необ ходима достаточно высокая точность их работы (±1%…1,5%). Каждая новая разрабатываемая система регулирования направлена на дости жение требуемых показателей.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Подлипенский В.С. Электромагнитные и электромашинные устройства автоматики. – Киев: Вища школа, 1987. – 592 с.

2. Штёлтинг Г. Электрические микромашины. – М., Энергоатом издат, 1991. – 229 с.

3. Исмаилов Ш.Ю. Автоматические системы и приборы с шаговы ми двигателями. – М.: Энергия, 1968. – 136 с.

Научный руководитель: В.С. Андык, к.т.н, доцент, АТП, ЭНИН, ТПУ.

ОЦЕНКА ДОПУСТИМОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОСТЕЙШИХ ЭКВИВАЛЕНТОВ НА ПРИМЕРЕ ПОДСИСТЕМЫ ПС ИГОЛЬСКАЯ - ПС ДВУРЕЧЕНСКАЯ М.В. Алексеев.

Томский политехнический университет ЭНИН, ЭСС, группа 9А В настоящее время повышение качества управления электриче ских энергетических сетей связывают с использованием трехфазных динамических моделей. Однако, такие модели являются весьма ресур соемкими. Именно поэтому в практику вошло упрощение периферий ных подсистем, не оказывающих существенное влияние на ход пере ходных процессов. Наиболее остро проблема упрощения встала с по явлением аналого-цифровых гибридных моделирующих комплексов.

Разработка динамических эквивалентов для этих комплексов, отра жающих поведение сложных исходных подсистем, превратилась в са мостоятельную важную работу при подготовке моделирования ЭЭС.

В статье рассмотрены возможность применения простейших эк вивалентов для динамических моделей и вопросы оценки их качества.

На примере подсистемы ПС Игольская – ПС Двуреченская (рис. 1) рассмотрим применение создания простейшего эквивалента.

Подсистема интересна тем, что в ее состав входят генераторы на ши нах ПС Игольская с установленными на них АРВ.

По результатам расчета множества режимов подсистемы полу чены статические характеристики P(U) и Q(U) (рис 2.).

ГТЭС ИГОЛЬСКАЯ 1/6 2/6 3/6 4/ 2/ 1/ АЧР ЧАПВ 25 4 СЕК 3 СЕК ПС ИГОЛЬСКАЯ 2 СШ 1 СШ АОПН ТО ТО ТО ТО ТУ ТУ ТУ ТУ ОСШ БСК/ Томская ЭС УШР/ АС-120;

68, АС-120;

68, С-114;

77, С-113;

77, С-109;

163, АС- АС- АС- С-110;

163, АС- ПС ЛУГИНЕЦКАЯ ПС ЛУГИНЕЦКАЯ АС-120;

19, АС-120;

19, ТО ТО С-141;

96, С-140;

96, ТУ ТУ АЧР АЧР 1/25 2/25 ДАР ДАР ДА ДА ТО ТО 2 СШ АЧР 1 СШ ПС КРАПИВИНСКАЯ 1/ 2/ 25 ОСШ ГКС АС-120;

9, АС-120;

9, 1/25 2/ АЧР ПС ЗАПАДНО МОИСЕЕВСКАЯ ОСШ ПС ДВУРЕЧЕНСКАЯ ТО ТО ТО ТО ТУ ТУ ТУ ТУ АДС АДС 2 СШ 1 СШ АОПН 1/25 2/ БСК/37, УШР/ АЧР Рис. 1. Подсистема ПС Игольская – ПС Двуреченская Рис. 2. Статические характеристики подсистемы: где 1- активная мощность, 2- реактивная мощность без АРВ, 3 – реактивная мощность с АРВ В качестве простейшего эквивалента примем традиционное представление подсистемы полиномом (1) и (2).Дл настройки данного эквивалента Pэ(U) и Qэ(U) требуется аппроксимировать эксперимен тальные данные (рис2.) Ui U P(U ) = P0 (a0 + a1 + a2 ( i ) 2 ), (1) U0 U где P0 активная мощность в установившемся режиме, Uнапряжение в установившемся режиме 0, коэфиценты полинома a0, a1, a2.

Ui U Q(U ) = Q0 (b0 + b1 + b2 ( i ) 2 ), (2) U0 U где Q0 активная мощность в установившемся режиме, Uнапряжение в установившемся режиме 0, b0, bкоэфиценты полинома 1, b2.

Формула 1,2. Математическая модель простейшего эквивалента.

Задача сводится к нахождению коэффициентов полинома, та ких, которые бы обеспечивали минимальную погрешность отклонения от реальной модели. Таким образом, необходимо решить оптимизаци онную задачу где (3) – целевая функция.

i (P P ) = min;

(3);

iэi где Pi активная можность полученная из расчета режима;

Pактивная можность эквивалента э ;

Задачу решаем, используя метод наименьших квадратов. И находим такие значения коэффициентов полинома при которых до стигается минимум погрешности отклонения эквивалента от реальной модели:

= 1,94, a1 -1,76, a2 0,82;

a0 = = b0 = b1 =2 = 0.22, 4.46, b 3.24;

Таким образом получаем следующую модель:

Ui U P(U ) =P0 (1,94-1,76 + 0,82 ( i ) 2 ), (3) U0 U Ui U Q(U )= Q0 (0.22 + 4.46 + 3.24 ( i ) 2 ), (4) U0 U Формула 3,4.Простейший эквивалент подсистемы Изображая полученные результаты графически, получаем сле дующие статические характеристики эквивалента.(рис.3) Рис. 3.Статические характеристики эквивалента: где 1- активная мощность, 2- реактивная мощность Для оценки допустимости применения простейших эквивален тов построим зависимость погрешностей по активной и реактивной мощностям.(рис 4., рис. 5.) Рис. 4. Зависимость погрешности активной мощности: где 1 – погрешность применения эквивалента с АРВ, 2 – погрешность применения эквивалента с выведенным из работы АРВ Рис. 5. Зависимость погрешности реактивной мощности: где 1 – погрешность применения эквивалента с АРВ, 2 – погрешность применения эквивалента с выведенным из работы АРВ Исходя из результатов, полученных в ходе экспериментов необ ходимо отметить отклонение погрешности при работе АРВ, при напряжении менее чем 90% от номинального. Что говорит о необхо димости создания дополнительного канала обратной связи при созда нии реальной модели эквивалента которая бы учитывала влияние установленных АРВ на режимы ЭЭС при моделировании процессов.

Таким образом, вопрос о применении простейших эквивалентов для динамических моделей можно решить двумя путями. Первое ре шение – выведение генераторов с АРВ из эквивалента. Что позволит применять простейший эквивалент без ограничений. Или же второе решение - применение канала обратной связи при создании модели эквивалента, канала который будет моделировать работу АРВ в си стеме.


Научный руководитель: К.И. Заподовников, к.т.н., доцент, ЭСС, ЭНИН, ТПУ.

СЕКЦИЯ 3. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УПРАВЛЯЕМЫХ ШУНТИРУЮЩИХ РЕАКТОРОВ В ТОМСКОЙ ЭНЕРГОСИСТЕМЕ Т.В. Обливальная Томский политехнический университет ЭНИН, ЭСС, группа 9А FACTS (Flexible Alternative Current Transmission System) являет ся одной из наиболее перспективных электросетевых технологий, суть которой состоит в том, что электрическая сеть из пассивного устрой ства транспорта электроэнергии превращается в устройство, активно участвующее в управлении режимами работы электрических сетей. [1] Применение FACTS технологий позволяет:

• повышать пропускную способность электропередачи;

• обеспечивать перераспределение перетоков мощности в основ ной сети в зависимости от спроса и его покрытия по узлам;

• повышать экономичность работы энергосистем за счёт сниже ния потерь электроэнергии в сетях;

• ограничивать токи коротких замыканий;

• обеспечивать параллельную устойчивую работу энергосистем;

• в определённых случаях устройства FACTS являются альтерна тивой сооружению дополнительных линий электропередач при выполнении заданных требований по надёжности.

На сегодняшний день самым распространенным устройством FACTS, обеспечивающим регулирование напряжения (реактивной мощности) в режиме «реального времени» является управляемый шунтирующий реактор (УШР)[1]. Компенсаторы реактивной мощно сти (КРМ) на базе УШР так же находят все более широкое примене ние в энергосистемах России и за рубежом.

УШР – плавнорегулируемые индуктивные сопротивления, управляемые изменением насыщенности магнитной цепи за счет под магничивания магнитопровода полем постоянного тока. Входными параметрами регулятора УШР являются: отклонение напряжения в точке подключения реактора, отклонение полного угла на передаче и отклонение полного тока линии.

УШР используются в электрических сетях 110, 220, 330 и 500 кВ и в системах электроснабжения промышленных предприятий.

Управляемые реакторы работают в режиме автоматического и ди станционного регулирования их мощности и предназначены для не прерывного плавного поддержания напряжения в заданных пределах.

Применение УШР целесообразно в электрической сети с переменным графиком нагрузки вместо нерегулируемых или ступенчато регулиру емых реакторов.

По назначению УШР можно разделить на две группы:

1. УШР, устанавливаемые в системообразующих сетях, служащие для потребления избыточной реактивной мощности ЛЭП, уве личения пропускной способности линий и для поддержания за данного уровня напряжения на шинах подстанций;

2. УШР, устанавливаемые в распределительных сетях на подстан циях в блоке с батареями статических конденсаторов (БСК), ко торые используются в качестве регулируемых источников реак тивной мощности вместо дорогостоящих и сложных в эксплуа тации синхронных компенсаторов и статических тиристорных компенсаторов.

Целью данной работы является анализ технической эффектив ности использования УШР в Томской энергосистеме, а также выявле ния задач, решаемых с помощью УШР.

К УШР, установленным в системообразующих сетях, относится введенный в октябре 2009 г. в эксплуатацию УШР типа РТУ- 500-УХЛ1 на напряжении 500 кВ на ПС Томская.

Для доказательства о целесообразности установки УШР на дан ной подстанции произведен ряд расчетов. Уровни напряжений на ши нах ПС Томская, а так же подстанций 220 кВ Томской энергосистемы в различных режимах представлены в таб.1.

Таблица 1.

Уровни напряжений на шинах ПС Томской ЭС при изменении нагруз ки.

Напряжение, кВ Режим зимнего Режим при уве- Режим при сни Название уз- максимума 2009 личении нагруз- жении нагрузки г. ки на 30% на 35% ла Без С Без С Без С УШР УШР УШР УШР УШР УШР Томская 500 517.12 515.00 514.61 514.61 522.80 515. Томская 220 229.13 228.41 226.75 226.75 232.13 229. Восточная220 226.45 225.94 223.97 223.97 229.60 227. Зональная220 224.82 224.44 222.38 222.38 227.99 225. Асино 225.94 225.21 222.33 222.33 230.32 227. Орловка 230.55 229.79 226.26 226.26 235.20 232. Володино 220 231.91 231.12 225.99 225.99 237.96 234. ГПП-220 230.34 229.66 227.86 227.86 233.45 230. Чажемто 220 233.40 232.55 224.51 224.51 242.09 238. Парабель 220 233.09 232.22 223.07 223.07 242.81 239. На основе анализа результатов проведенных расчетов можно сделать вывод о целесообразности установки управляемого шунтиру ющего реактора на ПС Томская. Использование УШР позволяет зна чительно сократить колебания напряжения на шинах 500 кВ ПС Том ская и в прилегающей сети в разрезе суток и сезонов. При использо вании полного диапазона мощности УШР от 0 до 180 Мвар возможно поддерживать напряжение, близкое к 515 кВ на шинах ПС Томская 500 кВ в широком диапазоне режимов.

Так же в Томской энергосистеме установлены первые в ОЭС Сибири УШР напряжением 110 кВ, работающие в блоке с БСК, - в электрических сетях нефтяных месторождений Южного Васюгана ОАО «Томскнефть». До ввода в эксплуатацию данных устройств ос новной проблемой этой части Томской энергосистемы является не приемлемо низкие уровни напряжений, как в послеаварийных режи мах, так и в нормальном установившемся режиме.

Наиболее низкие уровни напряжений наблюдались на подстан циях «З.Моисеевская», «Крапивенская» (85% от номинального), ГТЭС на подстанциях «Игольская» и «Двуреченская» перегружены по реак тивной мощности, что является недопустимым.

Установка на подстанцию 110 кВ «Двуреченская» с БСК мощ ностью 25 МВар и УШР мощностью 23 МВар, и установка на под станцию 110 кВ «Игольская» с БСК мощностью 23 МВар и УШР мощностью 25 МВар позволила увеличить уровни напряжений до 105-110% номинального. Более того, установка блока позволила обес печить плавную автоматическую стабилизацию заданных уровней напряжения в широком диапазоне установившихся режимах при со кращении числа коммутаций БСК и РПН.

Также после установки блока «УШР-БСК» потери активной мощности в режиме максимальных нагрузок снизились с 18,81 МВт до 15,4 МВт.

В целом, можно отметить перспективность использования УШР (как в системообразующих 220–500 кВ, так и в распределительных се тях 110 кВ Томской энергосистемы), которое позволяет:

1. снизить потери активной мощности и обеспечить плавную ав томатическую стабилизацию заданных уровней напряжения в установившихся режимах;

2. ограничить использование сложной системы коммутации шун тирующих реакторов (нерегулируемых) на линиях;

3. сократить использование дорогостоящего и сложного в эксплуа тации оборудования (синхронные компенсаторы, статические тиристорные компенсаторы);

4. уменьшить применение генераторов на электростанциях в каче стве регулируемых источников реактивной мощности.

Как следствие повысятся технико-экономические показатели электроэнергетических систем и передач переменного тока.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Основные направления научно-технической политики ОАО «ФСК ЕЭС». - www.fsk-ees.ru/ru/main/tech/ 2. Официальный сайт ОАО «Электрические управляемые реакто ры» www.elur.ru.

Научный руководитель: О.А. Мастерова, к.т.н., доцент, ЭНИН, ЭСС, ТПУ.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПО СТАТИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ НАГРУЗКИ Т.С. Хомяков Томский политехнический университет ЭНИН, ЭСС, группа 9М Электроэнергетические системы представляют собой большие и очень сложные системы (ЭЭС). В силу этого неизбежным становиться представление исследуемой реальной ЭЭС ее моделью, всегда упро щенной по сравнению с оригиналом. Упрощение (или эквивалентиро вание ) является неотъемлемой частью моделирования.[1] Рассматривая установившиеся режимы при эквивалентировании участок схемы может быть представлен статической характеристикой нагрузки. Тогда поднимается вопрос о восстановлении по данной ха рактеристике параметров реальных элементов, которые содержит данный участок схемы.

1) Рассмотрим первый случай, когда схема содержит в себе син хронный компенсатор.

Зададимся обобщенными параметрами и построим статические характеристики для данного участка схемы, а затем по полученным зависимостям восстановим параметры элемента.

Рис. 1. Схема замещения синхронного компенсатора.

Принимаем следующие значения параметров:

Eq = 1.1 o.e.

xd = 0.3 o.e.

Реактивную мощность потребляемую или вырабатываемую синхронным компенсатором можно вычислить по формуле:

U 2 Eq U Qck = xd (1) На основе выше изложенного строим статическую характери стику нагрузки.

Q.ck( U) 0 0.375 0.75 1.125 1. 0 U 1. Рис. 2. Статическая характеристика синхронного компенсатора.

Затем берем две точки на полученной зависимости и составляем систему из двух уравнений с двумя неизвестными Eq, xd U1 = 0.4, Qck1 = 0. = 1.2, Qck 2 0. U2 = U12 Eq U Qck1 =, xd U 2 Eq U Qck 2 = 2.

xd (2) Решая данную систему уравнений получаем следующие резуль таты:

Eq = 1.1 o.e.

xd = 0.3 o.e.

Результаты полностью совпадают с искомыми параметрами.

2) Рассмотрим второй случай, когда схема содержит в себе син хронный двигатель.

Как и в предыдущем случае зададимся обобщенными парамет рами и построим статические характеристики для данного участка схемы, а затем по полученным зависимостям восстановим параметры элемента.

Eq = 1.5 o.e.

xd = 1 o.e.

P = 1 o.e.

Реактивную мощность, потребляемую синхронным двигателем, можно вычислить по выражению:

Eq U U = P QCД xd xd (3) На основе выше изложенного строим статическую характери стику нагрузки.

1. P 0. 0. Qck( U) Q P 0.5 0.775 1.05 1.325 1. 0. 0. U Рис. 3. Статическая характеристика синхронного двигателя.

Затем берем две точки на полученной зависимости и составляем систему из двух уравнений с двумя неизвестными Eq, xd U1 = 0.9, Q1 = 0. = 1.3, Q2 0. U2 = Q = Eq U1 P 2, U x xd d Eq U U Q2 = P.


x xd d (4) Решая данную систему уравнений получаем следующие резуль таты:

Eq = 1.5 o.e.

xd = 1 o.e.

Результаты полностью совпадают с искомыми параметрами.[2] ЛИТЕРАТУРА:

1. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. – М.: Высшая школа, 1983. – 536с.

2. Хрущев Ю.В. Методы расчета устойчивости энергосистем.

Учебное пособие.- Томск, 2005. - 176 с.

Научный руководитель: Ю.В. Хрущев, д.т.н., профессор, ЭСС, ЭНИН, ТПУ.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ТИРИСТОРНЫХ КОМПЕНСАТОРОВ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В КОГОЛЫМСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ ОАО ТЮМЕНЬЭНЕРГО Е.В Ли-Юн Томский политехнический университет ЭНИН, ЭСС, группа 9А Электроэнергетика является одной из базовых отраслей, без раз вития которой невозможно поступательное развитие всей экономики страны. Сегодня одной из важнейших задач является обеспечение надежности функционирования и развития Единой национальной электрической сети (ЕНЭС) в условиях формирования рынка электро энергии[1].

Одна из проблем в современной энергетике - низкая управляе мость сети, в следствии недостаточного количества устройств для ре гулирования напряжения, что приводит с одной стороны к недопу стимому повышению напряжения на недогруженных магистральных линиях, а с другой – к снижению напряжения на сетевом оборудова нии, в узлах питания распределительных сетей и подключения потре бителей в районах с высокими темпами электропотребления.

Для того чтобы Единая национальная электрическая сеть соот ветствовала новому времени и новым требованиям, для создания ЕНЭС 21 века необходимо внедрять новые системные технологий, в частности FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) технологий.

Остановимся более подробно на управляемых системах элек тропередачи переменного тока на основе статических тиристорных компенсаторов[2].

Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности (СТК, мировое обозначение SVC) имеют возможность в непрерывном режиме и практически мгновенно в соответствии с запросами сети вводить емкостную или индуктивную составляющую, таким образом регулируя напряжение сети и поддерживая необходимый уровень ге нерации реактивной мощности. Сущность управления реактивной мощностью заключается во встречно-параллельном включении тири сторов в цепь реактора и (или) конденсаторной батареи. При полно стью открытых тиристорах ток в цепи реактора или конденсаторной батареи максимальный. Изменением угла управления тиристорами этот ток можно уменьшить до нуля[1].

Мощность СТК может изменяться от потребления до выработки (в пределах диапазона регулирования) за 1-2 периода промышленной частоты при практически неизменном напряжении на выходе СТК.

При СТК выдает реактивную мощность в сеть, при СТК потреб ляет реактивную мощность из сети.

В данной работе рассмотрена возможность регулирования напряжения в распределительных сетях 110 кВ на примере Коголым ских электрических сетей ОАО «Тюменьэнерго». Перспективы разви тия данного региона таковы, что рост добычи нефти и газа напрямую связан с темпами роста потребления электроэнергии. Высокий при рост электропотребления, особенно в зонах, где наиболее интенсивно растет нефтепереработка, приводит к снижению напряжения в узлах сети, а имеющиеся средства по регулированию напряжения работают на пределе возможностей.

Когалымские электрические сети (КЭС) обеспечивают электро снабжение нефтепромышленных, городских и коммунально-бытовых потребителей. Предприятие обслуживает более 1500 км линий элек тропередач 110 кВ, 44 подстанции общей мощностью 795 МВт. В со став КЭС входят Когалымский район подстанций (КРПС) и Урьев ский район электрических сетей (УРЭС).

В настоящее время основными средствами регулирования напряжения в КЭС являются конденсаторные батареи (КБ) и транс форматоры с устройствами РПН.

Конденсаторные батареи различных мощностей установлены в 14 узлах сети КРПС. Однако использование только этого средства ре гулирования не позволяет поддерживать сетевое напряжение, а так же напряжение на шинах потребителей в допустимых пределах. Так в максимальном режиме 31 узел КРПС имеет низкое напряжение.

Шесть подстанций имеют значения напряжения ниже предельно до пустимого. Для поддержания нормальных уровней напряжения в мак симальном режиме используются отпайки РПН. Восемь подстанций КРПС эксплуатируются с высоким положением отпаек. Причем от пайки РПН трансформаторов ПС Белая находятся в максимальном положении. Наибольшие посадки напряжения наблюдаются на ПС Белая и ПС Вать-Еган.

Для решения задачи регулирования напряжения рассмотрены два варианта установки СТК на подстанциях КРПС:

1. СТК-6кВ устанавливается только на ПС Белая;

2. СТК-6кВ устанавливаются на ПС Белая и ПС Вать-Еган.

Для первого варианта, задаваясь напряжением на шинах 6 кВ ПС Белая (на нулевой отпайке РПН) - 6.3 кВ (в максимальном режи ме) и 6.1 кВ (в минимальном режиме), получаем мощность, которую должно вырабатывать СТК для поддержания этих уровней напряже ния:

• в максимальном режиме нагрузок - 20,499 МВАр;

• в минимальном режиме нагрузок- 5,082 МВАр.

Для второго варианта, задаваясь напряжениями на шинах 6 кВ ПС Белая и ПС Вать-Еган( на нулевых отпайках РПН) в тех же преде лах, получаем, что для поддержания этих напряжений мощность, вы рабатываемая СТК должна составлять:

• в максимальном режиме нагрузок на ПС Вать-Еган –14, МВАр;

• на ПС Белая –17,556 МВАр;

• в минимальном режиме нагрузок на ПС Вать-Еган – (–5,236) МВАр;

• на ПС Белая –5,115 МВАр.

Из представленных значений очевидно, что в минимальном ре жиме нагрузок СТК, установленное на ПС Вать-Еган СТК должно пе реходить из режима выработки реактивной мощности в режим ее по требления.

На диаграмме представлена характеристика изменения напря жений на шинах 6 кВ (на нулевых отпайках РПН) подстанций КРПС в максимальном режиме для обоих вариантов.

Рис. 1. Характеристика изменения напряжений на шинах 6 кВ - Макс. режим без СТК;

- Макс. режим, СТК установлен на п/ст Белая;

-Макс. режим, СТК установлены на п/ст Белая и п/стВать Еган.

Дальнейший анализ различных режимов работы Коголымских сетей показал, что установка СТК на двух подстанциях КРПС позво ляет осуществлять регулирование напряжения как в максимальном, так и в минимальном режимах только за счет этих устройств, не изме няя положение отпаек РПН трансформаторов (кроме ПС Луч - изме няется из -2 в -3 положение).Также установка СТК позволяет поддер живать уровни напряжения в узлах сети в допустимых пределах не только в нормальных, так и послеаварийных режимах. Это наглядно демонстрирует перспективность использования статических тири сторных компенсаторов для регулирования напряжения в энергоси стемах с высоким энергопотреблением.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Основные направления научно-технической политики ОАО «ФСК ЕЭС».-www.fsk-ees.ru/ru/main/tech/ 2. Приказ № 380 от 29.05.2006 г. О создании управляемых линий электропередачи и оборудования для них.- www.matic.ru/ Научный руководитель: О.А. Мастерова, к.т.н., доцент, ЭСС,ЭНИН, ТПУ.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЧЕТЫРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ В СРЕДЕ MATLAB Е.А. Зубов, А.В. Ефимов Сибирский федеральный университет Современные программы имитационного моделирования и мо дельно-ориентированного проектирования динамических систем дают возможность виртуального моделирования электрооборудования, что позволяет получить весь спектр необходимых параметров электриче ских режимов, а также отслеживать входные и выходные данные мо делируемых устройств. Все это позволяет выйти за рамки традицион ного моделирования и создавать концепты в n-мерных динамических системах.

Система четырехфазного переменного тока получается с помо щью двух фазоповоротных трансформаторов (рис. 1). Первый преоб разует трехфазную систему (а, в, с) в двухфазную (, ) c фазовым сдвигом 900, а второй – в двухфазную систему (, ) с противопо ложным направлением составляющих, относительно первой двухфаз ной системы и образуется четырехфазная симметричная уравнове шенная система переменного тока (,,, ) [1].

в в c a a c Т Т Т Т Рис. 1. Принципиальная схема четырехфазной электропередачи В данной работе представлена модель преобразовательных трансформаторов, разработанная в программе Matlab/simulink, кото рая позволяет исследовать работу трансформаторов, преобразующих трехфазную систему токов в четырехфазную и наоборот – четырех фазной в трехфазную. Рассматриваемая модель представляет собой простейшую электрическую сеть (рис. 2), содержащую как элементы трехфазной цепи (обобщенные системы GS1, GS2 и две трехфазные линии электропередач W1, W3), так и четырехфазной – четыре преоб разовательных трансформатора (два для прямого преобразования трехфазной системы токов в четырехфазную CT1, CT2 и два – для об ратного CT3, CT4) и четырехфазную линию электропередач W2.

Рис. 2. Функциональная схема электрической сети +j • • IA UA • • U CA U AB A + • C IC B • • UB UC • U BC • IB Рис. 4. Векторная диаграмма Рис. 3. Функциональная схема первичных цепей преобразовательных преобразовательных трансформаторов трансформаторов В рассматриваемой модели преобразовательные трансформато ры (рис. 3) выполнены из стандартных блоков Linear Transformer (ли нейный трансформатор, в данном случае – однофазный трансформа тор) библиотеки simulink, соединенных по принципу схемы Скотта [2].

Принцип работы.

лы, которые представляют трехфазную систему токов,, с На вход преобразовательных трансформаторов подаются сигна напряжениями,,, сдвинутыми относительно друг друга по своих напряжений на углы, и, определяемые характером фазе на 120 (рис. 4). При этом токи, сдвинуты по фазе относительно нагрузки. Появление этих сигналов на входах блоков, представляю ствующих выходах сигналов напряжений 2, 2, 2, 2, 2, щих однофазные трансформаторы, вызывает появление на соответ 2, которые изображены на векторной диаграмме (рис. 5) синим и зеленым цветами соответственно. Выходы этих блоков, представляю щие собой вторичные обмотки однофазных трансформаторов, соеди нены таким образом, что на выходе преобразовательных трансформа токов 1, 2, 3, 4, с напряжениями 1, 2, 3, 4, которые сдвинуты торов образуются сигналы, соответствующие четырехфазной системе относительно друг друга по фазе на угол 90 и представляющими 1, 2, 3, и 4 между соответствующими напряжениями и токами симметричную четырехфазную систему напряжений. Величины углов определяются характером нагрузки.

При использовании рассматриваемой модели преобразователь ного трансформатора были получены осциллограммы входных напряжений (рис. 6) и осциллограммы выходных напряжений (рис. 7).

+j • I • U 2A • U • • U 4 = U 2C • U 2 B • I + • • I2 U 2B • • U • • U 2 A U 2 = U 2C • I Рис. 5. Векторная диаграмма вторичных цепей четырехфазной сети Разработанная модель позволяет исследовать нормальные ре жимы четырёхфазных линий электропередач.

В дальнейшем будет продолжена работа по моделированию и исследованию аварийных режимов четырехфазных линий электропе редач в режиме реального времени.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Самородов Г.И. Четырехфазные электропередачи. // Известия АН Энергетика. – 1995. № 6. С.101-108.

2. Варфоломеев Г.Н. Схема Скотта: история и перспективы со вершенствования. Электричество 1994 №10. С. 74-77.

Научный руководитель: Ю.А. Ершов, к.т.н., профессор, СФУ.

ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЭНЕРГОСИСТЕМ ПУТЁМ ПРИМЕНЕНИЯ ВСТАВОК ПОСТОЯННОГО ТОКА Т.С. Абдыкадыров Томский политехнический университет ЭНИН, ЭСС, группа 9А В настоящее время особенно актуальной является проблема по вышения эффективности функционирования Единой энергосистемы (ЕЭС) России.

Данную проблему можно рассматривать с двух позиций.

С одной стороны необходимы условия для участия российских генерирующих компаний на международном рынке электрической энергии. Наиболее перспективным направлением в этой области явля ется поддержание надежной синхронной работы ЕЭС России с энер гообъединениями Западных стран с осуществлением обмена перето ками мощности между ними по обычным линиям электропередач пе ременного тока с учётом того, что российские и западные энергоси стемы либо работают с различной номинальной частотой (50 и 60 Гц), либо имеют различную идеологию поддержания частоты [1].

С другой стороны необходимо решать внутренние проблемы, связанные с оптимизацией потокораспределения активной мощности.

Дело в том, что поступательное развитие ЕЭС России привело к со зданию «больших колец» из энергосистем (ЭС). Такие «кольца» по мимо неоднородности (отношение r 0 x0 const ) характеризуются не равномерностью размещения мощностей генераторов и нагрузок, а также неодинаковостью графиков нагрузок. При изменениях режимов работы энергосистем, входящих в «большое кольцо», изменяются ве личины и направления потоков мощности во всём «кольце», что мо жет привести к перегрузке по току сечения «кольца», снижению напряжения на шинах подстанций, ограничивающих сечение, и, как следствие, к завышенным потерям мощности [2]. Примером «большо го кольца» может служить кольцо из ЭС, входящих в объединённые энергосистемы (ОЭС) Сибири, Урала и Казахстана при замкнутом ре жиме работы двухцепной электропередачи 220кВ Томская – Володино – Чажемто – Парабель – Вертикос – Раскино – Чапаевка Советстко Соснинская – Нижневартовская ГРЭС (далее Томская Нижневартов ская ГРЭС) (рис.1). На рис. 1 стрелками показан обмен перетоками мощности между ЭС.

ОЭС СИБИРИ Иркутская Бурятская Хакасская ЭС ЭС ЭС Новосибирская Кузбасская Красноярская ЭС ЭС ЭС Алтайская Томская Омская ЭС ЭС ЭС ОЭС КАЗАХСТАНА Тюменская ЭС ОЭС УРАЛА Рис. 1. Схема «большого кольца» из энергосистем В настоящее время электропередача Томская Нижневартов ская ГРЭС разомкнута между подстанциями Вертикос и Парабель, что делит Томскую энергосистему на две независимые по электроснабже нию потребителей части, снижая надёжность электроснабжения (рис.2).

СН АСО-300 123, 2 СШ 1 СШ ПС ПАРАБЕЛЬ 220кВ СН СН НА ШИНЫ 110кВ ЧАЖЕМТО 2АСО-300 132, ПС ПАРАБЕЛЬ 2АСО- 142, (перспектива) 2 СШ 2 СШ 1 СШ 1 СШ ПС ВЕРТИКОС 220кВ СН СН 2АСО-240 45, СН СН НА ШИНЫ 110кВ ВОЛОДИНО АСО- 108, 2 СШ 1 СШ ПС РАСКИНО 220кВ СН СН АСО- НА АСИНО С ГПП С ТЭЦ-3 НА ШИНЫ 220кВ 2 СШ ВОСТЧНАЯ 3* 1 СШ 3* ПС ЧАПАЕВКА 220кВ 2 СШ 2хАСО-240 119, СН СН 1 СШ ПС ТОМСКАЯ 500кВ С ШИН УШР/ С ШИН 2 СШ Н-АНЖЕРСКАЯ ИТАТСКАЯ 500кВ 1 СШ 500кВ ПС С-СОСНИНСКАЯ 220кВ АС-240 33, СН СН ПС С-СОСНИНСКАЯ ВПТ (перспектива) 2 СШ 1 СШ НИЖНЕВАРТОВСКАЯ ГРЭС Рис. 2. Принципиальная схема электропередачи 220кВ Томская Нижневартовская ГРЭС Замыкание электропередачи создаст возможность обмена мощ ностью между Тюменской энергосистемой (ОЭС Урала) и Томской энергосистемой, повышая надёжность электроснабжения потребите лей последней. Осуществление замкнутого режима невозможно без применения управляющих устройств, так как значения токовых нагрузок на линии Нижневартовская ГРЭС – Советско-Соснинская превышают допустимые значения, как в установившемся режиме ра боты, так и при отключении одной из цепей линии (табл. 1).

Таблица 1.

Результаты расчёта установившегося режима при замкнутой на участ ке Вертикос – Парабель электропередаче Томская Нижневартовская ГРЭС Линия электро- Марка Допустимый Режим работы Ток передачи провода длительный линии, ток I доп., А А (вне поме щений) Нижневартовская Установившийся АС ГРЭС – Совет Отключение од ско- Соснинская 240/32 ной цепи линии Существующий опыт, в том числе зарубежный, свидетельствует о том, что эффективно усилить связь между энергосистемами можно с использованием вставок постоянного тока (ВПТ), состоящих из сов мещенных в одном месте выпрямительной и инверторной подстанций без линий постоянного тока при преобразовании тока на обеих под станциях с помощью каскадно-мостовой схемы [3].

Для связи Томской и Тюменской энергосистем планируется включить ВПТ в рассечку линии Нижневартовская ГРЭС – Советско Соснинская, что обеспечит несинхронную связь между энергосисте мами (рис. 2).

Для исследования режимов энергосистем, содержащих ВПТ, можно использовать программный комплекс «Мустанг». Моделиро вание ВПТ осуществляется вводом номера узлов подключения вы прямительного и инверторного концов, количества блоков ВПТ, об щей активной мощности P d, напряжения постоянного тока U d, реак тивных сопротивлений обмоток трансформатора и фильтровых кон денсаторных батарей. В расчётах могут принимать участие две схемы исполнения ВПТ: схема с регулированием коэффициентов трансфор мации под нагрузкой только на трансформаторах выпрямителей, либо на трансформаторах, как выпрямителей, так и инверторов.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Балыбердин Л.Л., Кощеев Л.А., Лозинова Н.Г., Мазуров М.И., Ковалёв В.Д. Повышение энергоэффективности энергосистем путём применения вставок и передач постоянного тока // Электро.-2010.-№ 3.-С. 2-6.

2. Калюжный А.Х. Управление потоками мощности в электриче ских сетях с помощью фазоповоротных трансформаторов // Электричество.-1986.-№ 11.-С. 12-18.

3. Ивакин В.Н. и др. Электропередачи и вставки постоянного тока и статические тиристорные компенсаторы / В.Н. Ивакин, Н.Г.

Сысоева, В.В. Худяков.- М.: Энергоатомиздат, 1993.- с.

Научный руководитель: Н.Л. Бацева, к.т.н., доцент, ЭСС, ЭНИН, ТПУ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ ФАЗЫ ВЛ 1150 КВ Ю.В. Князев Сибирский федеральный университет Сверхдальний транспорт электроэнергии предполагает исполь зование линий сверх- и ультравысокого напряжения (УВН). В России есть небольшой опыт использования ВЛ 1150 кВ на участке Экиба стуз – Кокчетав. Предполагается создание полуволной (ПЭП) элек трической связи Сибирь – ЕЭЭС длиной около 3000 км для передачи 4500 ГВт [1].

Конструктивной особенностью фаз воздушных линий сверх- и ультравысокого напряжения является применение расщеплённых про водов, что является вынужденной мерой при передаче значительных мощностей (порядка 3000–6000 МВт), а, следовательно, и большой токовой нагрузки. Не менее важным фактором является стремление снизить значение напряжённости электрического поля для уменьше ния потерь на корону. Наибольшее распространение в России получи ла конструкция, в которой провода расположены по вершинам пра вильного многоугольника.

Задача выбора оптимальной конструкции фазы предполагает определение количества проводов в фазе и расстояния между ними.

Поскольку опыт эксплуатации линий 1150 кВ недостаточен, нет одно значного решения этой задачи. В данной работе приведены результа ты расчётов для выбора оптимальной конструкции фазы ВЛ 1150 кВ при выделении такого важного критерия, как напряжённость электри ческого поля.

Допустимое значение напряжённости определяется эффектом коронирования проводов воздушной линии. Это явление сопровожда ется формированием акустического шума, вызывающего состояние дискомфорта у людей, помехами на частотах, используемых для пере дачи сигналов теле- и радиовещания. Всё это определяет негативный характер повышения напряжённости электрического поля и необхо димость его исключения.

Начальная напряжённость электрического поля Е0, кВ/см, при которой начинается коронирование гладкого цилиндрического прово да, определяется эмпирическим выражением [2]:

0, = 24,5 1 +, (1) 0, E (rпр ) где – относительная плотность воздуха.

Это выражение справедливо при rпр 1 см, что характерно для проводов, используемых при строительстве ВЛ УВН.

Поверхность провода образована повивом большого числа еди ничных проволок, однако, гладкость такой конструкции отличается от идеальной, что необходимо учесть в расчётном выражении. Для этого используется коэффициент гладкости (шероховатости) т Eнач = mE0. (2) Для чистых сухих проводов этот коэффициент равен 0,82–0,90.

Допустимая напряжённость определяется с учётом коэффициен та запаса, равного 0, = 0,90 Eнач 0,90mE0.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.