авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< 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

Повышение эффективности средств контроля состояния изоляции и компенсации емкостного тока в сетях с изолированной нейтралью

УДК 621.311.048

На правах рукописи

УАХИТОВА АЙГУЛЬ БОТАНОВНА Повышение эффективности средств контроля состояния изоляции и компенсации емкостного тока в сетях с изолированной нейтралью Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Республика Казахстан Алматы, 2009

Работа выполнена в Павлодарском государственном университете имени С. Торайгырова Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Утегулов Б.Б.

Официальные оппоненты: – доктор технических наук, профессор Садыкбек Т.А.

– кандидат технических наук доцент Хабдуллина З.К.

Ведущая организация – Карагандинский государственный технический университет

Защита состоится “02” февраля 2009 г. в 15.00 часов в аудитории А-318 на заседании диссертационного совета Д14.02.04 при Алматинском институте энергетики и связи по адресу: 050013, г. Алматы, ул. Байтурсынова, 126.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алматинского институ та энергетики и связи по адресу: 050013, г. Алматы, ул. Байтурсынова, 126.

Автореферат разослан “_25_” декабря 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета К.К. Жумагулов

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Развитие промышленных предприятий в Рес публике Казахстан обосновано разработкой месторождений полезных ис копаемых. Современные промышленные предприятия предусматривают рост добычи полезных ископаемых, повышением производительности тру да на основе комплексной автоматизации и электрификации произ водственных процессов.

Электрификация и автоматизация производственных процессов обес печивается надежностью системы электроснабжения промышленных пред приятий. Одним из факторов обеспечения надежности системы элек-тро снабжения промышленных предприятий является поддержка на уровне со стояния изоляции фаз электрической сети относительно земли. Состоя-ние изоляции электроустановок является одним из главных факторов, оп-реде ляющих аварийность электрических сетей. Причем в горной отрасли ухуд шение состояния изоляции вызвано сложными условиями работы электро хозяйства. В связи с этим необходимо периодически производить контроль состояния изоляции, так как без достоверной оценки параметров изоляции электроустановок промышленных предприятий невозможно обеспечить бесперебойную работу электроприемников.

В практике эксплуатации электрических сетей наиболее распростра ненным видом повреждения, приводящего к перерывам электроснабжения потребителей, является замыкание какой-либо фазы электрической сети на землю. Возникновение замыканий на землю в воздушных и кабельных се тях в основном вызвано электрическими и механическими повреждениями изоляции.

Для более надежной работы электрических сетей с изолированной нейтралью при однофазном замыкании на землю используется компенса ция емкостного тока однофазного замыкания на землю (ОЗЗ). При компен сации емкостных токов воздушные и кабельные сети могут длительно ра ботать с замкнувшейся на землю фазой. Для снижения аварийного режима при однофазном замыкании на землю, с целью повышения эффективности системы электроснабжения промышленных предприятий необходимо ис пользовать устройства автоматической компенсации емкостных токов.

На основе вышеизложенного следует, что повышение эффективности средств контроля состояния изоляции и компенсации емкостного тока в се тях с изолированной нейтралью, является актуальной научной задачей.

Связь темы диссертации с государственными программами и с планом работы университета.

Работа выполнялась в рамках научной программы по фундаменталь ным исследованиям Фонда науки Национальной академии наук Республики Казахстан “Разработать физико-химические основы наукоем ких технологий комплексного, рационального и экологически безопасного освоения забалансовых и потерянных руд и техногенных месторождений” в рамках научно-исследовательского проекта Института горного дела име ни Д.А. Кунаева № 4-1-4,2-1(28)-IV “Развитие теории, разработка способов и микропроцессорных средств повышения уровня электробезопасности горных предприятий” и Фонда науки Министерства образования и науки Республики Казахстан “Научное обеспечение проблем по восполнению и освоению минеральных и водных ресурсов, геолого-географических си стем и снижения ущерба от природных и техногенных катастроф”, по проекту “Разработка методов определения параметров изоляции в системе внутреннего электроснабжения горных предприятий”.

Цель работы – повышение эффективности средств контроля состояния изоляции и компенсации емкостного тока на основе новых зависимостей опре деления параметров изоляции сети, а также способа и устройства автоматиче ской компенсации емкостного тока в сетях с изолированной нейтралью.

Идея работы заключается в определении математических зависимос тей параметров изоляции, тока утечки и тока однофазного замыкания на землю в электрической сети с изолированной нейтралью напряжением до и выше 1000 В с целью контроля состояния изоляции, а также в разработке способа и устройства автоматической компенсации емкостного тока, направленных на повышение надежности системы электроснабжения про мышленных предприятий.

Методика выполнения работы. В ходе работы над диссертацией ис пользовались методы теоретических основ электротехники, теории элек трических цепей. Были проанализированы сведения из литературных ис точников, необходимые для решения задачи, выполняемой в процессе ис следований.





Основные научные положения и результаты исследований, выно симые на защиту:

аналитические зависимости параметров изоляции, тока утечки и тока од нофазного замыкания на землю в трехфазной электрической сети напряже нием выше 1000 В, на основе подключения активной дополнительной про водимости между фазой и землей;

зависимости активной проводимости, снижающей уровень изоляции между одной из фаз сети и землей, параметров изоляции, тока утечки и тока однофазного замыкания на землю в трехфазной сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В, с учетом протяженностей воздушных и кабельных линий;

результаты исследований тока однофазного замыкания на землю в зави симости от количества подключенных электрических печей металлургиче ского цеха;

способ и устройство автоматической компенсации емкостного тока в сети 10 кВ в функции от работы фидеров питающих электрические печи металлургического цеха.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: отбором значимых процессов;

принятыми уровнями допущений при математическом описании явлений;

обоснован ностью исходных посылок, вытекающих из фундаментальных законов естественных наук и основ теории электрических цепей;

удовлетворитель ным совпадением качественных результатов теоретических исследований с результатами экспериментов, выполненных в реальных сетях, достаточ ным объемом и результатами экспериментальных исследований.

Научная новизна проведенных исследований заключается в том, что:

получены аналитические зависимости для расчета параметров изоляции, тока однофазного замыкания на землю в трехфазной электрической сети напряжением выше 1000 В, основанные на измерении величин модулей ли нейного напряжения, напряжения фазы относительно земли, напряжения ну левой последовательности и измерении угла сдвига фаз между векторами линейного напряжения и напряжения фазы относительно земли, при под ключенной активной дополнительной проводимости между фазой и землей;

получены новые зависимости определения активной проводимости, сни жающей уровень изоляции между одной из фаз сети и землей, параметров изоляции, тока утечки и тока однофазного замыкания на землю в трехфазной сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В, основанные на из мерении величин модулей напряжения фазы относительно земли, линейного напряжения и измерении угла сдвига фаз между векторами линейного напряжения и напряжения фазы относительно земли, учитывающие протя женности воздушно-кабельных линий и коэффициенты, характеризующие емкостную проводимость воздушных и кабельных линий;

установлена зависимость тока однофазного замыкания на землю в зависимос-ти от количества подключенных электрических печей металлургического цеха, по лученная на основе теоретических и экспериментальных исследований;

разработан способ автоматической компенсации емкостного тока в сети напряжением 10 кВ, питающей сталеплавильные печи, основанный на из мерении емкостного тока, функциональная схема которого содержит дуго гасящий реактор, систему автоматической настройки компенсации (САНК), где на входе в систему автоматической настройки компенсации производится регулирование линейного напряжения в функции от коли чества работающих сталеплавильных печей в узле нагрузки.

Практическое значение работы состоит в разработке:

методики экспериментального исследования состояния изоляции в трех фазной электрической сети напряжением выше 1000 В, обеспечивающей удовлетворительную точность, простоту и безопасность производства ра бот при определении искомых величин;

методики определения параметров изоляции в трехфазной электричес кой сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В;

устройства автоматической компенсации емкостного тока в функции от количества работающих электрических печей, позволяющего повысить эф фективность систем электроснабжения промышленных предприятий.

Реализация результатов работы. Произведена оценка погрешности при исследовании параметров изоляции и тока однофазного замыкания на землю в сетях напряжением 10 кВ. Экспериментальные исследования производились под рабочим напряжением на главной понизительной подстанции Павлодарского филиала ТОО KSP Steel.

Разработанная методика экспериментального исследования состояния изоляции и тока однофазного замыкания на землю в трехфазной электричес кой сети напряжением 10 кВ, внедрена в ПФ ТОО KSP Steel. Экономиче ский эффект от внедрения методики экспериментального исследования со стояния изоляции и тока однофазного замыкания на землю в электрической сети напряжением 10 кВ составляет 520,0 (пятьсот двадцать тысяч) тенге.

Социальный эффект от внедрения результата заключается в повышении на дежности системы электроснабжения промышленного предприятия.

Апробация работы. Основные материалы и результаты диссертацион ной работы докладывались и получили одобрение: на республиканской научной конференции молодых ученых, студентов и школьников “VI Сатпа евские чтения” (Павлодар, 2006);

на третьей Всероссийской научно-практи ческой конференции с международным участием “Безопасность жизнедея тельности в третьем тысячелетии” (Челябинск, 2006);

на VII научно-практи ческой конференции с международным участием “Проблемы и достижения в промышленной энергетике” (Екатеринбург, 2007);

на Международной научной конференции молодых ученых, студентов и школьников “VII Сат паевские чтения” (Павлодар, 2007);

на Всероссийской научно-технической конференции “Электрификация металлургических предприятий Сибири” (Москва, 2007);

на Международной научно-практической конференции “Наука и инновации на железнодорожном транспорте” (Алматы, 2007);

на республиканской научно-теоретической конференции “II Торайгыровские чтения” (Павлодар, 2007);

на XIV Международной научно-технической кон ференции студентов и аспирантов “Радиоэлектроника, электротехника и энергетика” (Москва, 2008);

на Всероссийской студенческой конференции с международным участием “Безопасность жизнедеятельности глазами мо лодежи” (Челябинск, 2008);

на I Международной научно-практической кон ференции “Ресурсосбережение и возобновляемые источники энергии: эконо мика, экология, опыт применения” (Улан-Удэ, 2008).

Публикации. По результатам выполненных исследований опублико вано 20 научных работ, в том числе получен 1 патент на изобретение.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести раз делов, заключения, общим объемом 131 страницы, 20 иллюстраций, 7 таблиц, списка использованных источников из 130 наименований и 3 приложений.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и идея исследований, а также представлены научная новизна и практичес кая значимость полученных результатов. Сформулированы научные поло жения, выносимые на защиту. Отражен уровень апробации и объем публи каций по теме диссертационной работы.

В первом разделе проведен анализ состояния вопроса и обоснование задач исследования. Приведены достоинства и недостатки существующих методов определения параметров изоляции, токов однофазного замыкания на землю в трехфазных электрических сетях напряжением до и выше 1000 В, а также способов компенсации емкостного тока замыкания на зем лю.

В практике эксплуатации электрооборудования имеет место ослабле ние изоляции фаз электрической сети относительно земли, что в большинстве случаев приводит к возникновению однофазного замыкания на землю. Предотвращение возникновения однофазных замыканий на зем лю возможно при непрерывном контроле сопротивления изоляции сети от носительно земли, а также прогнозировании возможного появления одно фазного замыкания на землю.

В электрических сетях напряжением 10 кВ существуют различные способы компенсации емкостных токов. При пробое изоляции сети и воз никновении замыкания на землю емкостной ток компенсируется индуктив ным током дугогасящего реактора, этим достигается снижение дуги в ме сте замыкания и замедление процесса разрушения изоляции. Также обес печивается уменьшение величины полного тока ОЗЗ в электрической сети до минимального уровня.

Анализ аварийных ситуаций промышленных предприятий показыва ет, что большое количество всех отключений и связанные с этим перерывы электроснабжения возникают из-за ухудшения состояния изоляции. Таким образом, для надежного электроснабжения промышленных предприятий необходимо производить периодический контроль состояния изоляции электрической сети.

На основе вышеизложенного, с целью повышения эффективности средств определения параметров изоляции и компенсации емкостного тока в сетях с изолированной нейтралью в диссертационной работе сформули рованы следующие основные задачи:

–получить аналитические зависимости параметров изоляции, тока утечки и тока однофазного замыкания на землю в трехфазной электрической сети напряжением выше 1000 В путем подключения активной дополнительной проводимости между фазой и землей;

–разработать методику экспериментального исследования состояния изо ляции в трехфазной электрической сети напряжением выше 1000 В;

–установить математические зависимости параметров изоляции, тока утеч ки и тока однофазного замыкания на землю в трехфазной электричес-кой сети напряжением до 1000 В, с учетом протяженностей воздушных и ка бельных линий;

–исследовать зависимость тока однофазного замыкания на землю в зави симости от количества подключенных потребителей;

–разработать способ и устройство автоматической компенсации емкостно го тока в сети напряжением 10 кВ в зависимости от количества работаю щих потребителей.

Во втором разделе для повышения эффективности средств контроля состояния изоляции в сетях с изолированной нейтралью, получена новая математическая зависимость определения параметров изоляции в трехфаз ной электрической сети напряжением выше 1000 В.

По данным измерения величин модулей линейного напряжения – Uл, напряжения нулевой последовательности – Uо, напряжения фазы относи тельно земли – Uфо, а также измерении угла – сдвига фаз между вектора ми линейного напряжения и напряжения фазы относительно земли при подключенной активной дополнительной проводимости – go между одной из фаз сети и землей определяются параметры изоляции:



активная проводимость изоляции электрической сети U л (0,58U л U фоSin) U о g= g, (1) о U о емкостная проводимость изоляции электрической сети U л U фо Cos g о b=. (2) Uо Полная проводимость изоляции сети определяется как геометричес кая сумма активной и емкостной проводимостей изоляции электрической сети.

Произведен анализ погрешностей полученных зависимостей опреде ления параметров изоляции в трехфазной электрической сети напряжени ем выше 1000 В.

Согласно анализу значение относительной среднеквадратичной погреш ности определения емкостной проводимости электрической сети составляет 2,82 %, то есть не зависит от величины дополнительной проводимости go, ко торая подключается между одной из фаз электрической сети и землей.

Относительные среднеквадратичные погрешности метода определе ния активной и полной проводимостей изоляции определяются по матема тическим зависимостям:

погрешность активной проводимости изоляции сети 24,19 36,04U ф Sin + 20,92 U ф Sin g g = = +1, (3) (1,73 1,73U ф Sin U о ) погрешность полной проводимости изоляции сети 24,19 36,04U ф Sin + 20,92 U ф Sin y y = = +9, (4) (1,73 1,73U ф Sin U о ) -1 - где U ф = U фо U ф ;

U о = U о U ф.

Из уравнений (3) и (4) следует, что величины погрешностей опреде ления активной и полной проводимостей зависят от значения вводимой ак тивной дополнительной проводимости.

При определении величины активной проводимости изоляции сети подбираем такую дополнительную проводимость go, чтобы: Uо* = 0,2;

0,4;

0,6;

0,8 при = 0,2, тогда погрешность не превышает 5,6 %;

Uо* = 0,2;

0,4;

0,6;

0,8 при = 0,4, погрешность не превышает 8 %;

Uо* = 0,2;

0,4;

0,6 при = 0,6, погрешность не превышает 7,6 %;

Uо* = 0,2;

0,4 при = 0,8, по грешность не превышает 9,3 %.

При определении величины полной проводимости изоляции сети под бираем такую дополнительную проводимость go, чтобы: Uо* = 0,2;

0,4;

0,6;

0,8 при = 0,2, тогда погрешность не превышает 6,3 %;

Uо* = 0,2;

0,4;

0,6;

0,8 при = 0,4, погрешность не превышает 8,5 %;

Uо* = 0,2;

0,4;

0,6 при = 0,6, погрешность не превышает 8,1 %;

Uо* = 0,2;

0,4 при = 0,8, по грешность не превышает 9,8 %.

При необходимости снижения погрешности определения параметров изоляции электрической сети в два раза необходимо использовать измери тельный прибор классом точности 0,5.

Произведена оценка погрешности при исследовании параметров изо ляции в электрической сети напряжением 10 кВ путем сравнения с класси ческим методом амперметра-вольтметра, разработанным доктором техни ческих наук, профессором Л.В. Гладилиным. Исследования производились под рабочим напряжением на главной понизительной подстанции ПФ ТОО KSP Steel (таблица 1).

Таблица 1 – Вероятностно-статистические характеристики параметров изо ляции электрической сети Среднеквадратич- Абсолютная Относитель Среднее значение Проводи- параметров сети ная погрешность погрешность ная пог-реш Метод единичного резуль- X, 10-3 ность Измерения мость X, 10-3 Cм X*, % тата S n,10-3 Cм Cм Метод g 0,65 0,189 0,160 24, амперметра- b 1,35 0,137 0,116 12, вольтметра y 1,51 0,178 0,151 10, g 0,60 0,108 0,09 15, Разработан b 1,49 0,135 0,115 7, ный метод y 1,61 0,160 0,136 8, Исследования показали, что полученная зависимость определения пара метров изоляции в трехфазной электрической сети напряжением 10 кВ обладает удовлетворительной точностью и может быть рекомендована как для проведе ния экспериментальных исследований, так и для профилактического контроля состояния изоляции в трехфазной сети напряжением выше 1000 В, так как сред неквадратичные погрешности единичных измерений и относительные средне квадратичные погрешности определения параметров изоляции электрических сетей полученной зависимости и метода амперметра-вольтметра адекватны.

Разработана методика экспериментального исследования состояния изоляции в трехфазной электрической сети напряжением 10 кВ, обеспечи вающая удовлетворительную точность при определении искомых величин и способствующая повышению надежности системы электроснабжения промышленных предприятий.

В третьем разделе получены зависимости определения активной проводимости, снижающей уровень изоляции между одной из фаз сети и землей, и параметров изоляции в электрической сети напряжением до 1000 В, которые направлены на обеспечение удовлетворительной точности определения искомых величин.

Определение активной проводимости, снижающей уровень изоляции между одной из фаз сети и землей, основано на измерении величин модулей напряжения фазы относительно земли, линейного напряжения и измерении угла сдвига фаз между векторами линейного напряжения и напряжения фазы относительно земли, с учетом протяженностей воздушно-кабельных линий и коэффициентов, характеризующих емкостную проводимость воздушных и кабельных линий, и определяется по математической зависимости 1,73(L В K К + L К K В )(U 2 + 3U фо - 3,46U л U фоSin ) л gо =, (5) U л K В K К (U л - 1,73U фоSin ) L В, L К протяженности воздушных и кабельных линий, км;

гд е коэффициенты, KВ, KК характеризующие емкостную проводи мость воздушных и кабельных линий, кОмкм.

В настоящее время существующие методы определения параметров изоляции в электрической сети напряжением до 1000 В основаны на ис пользовании дополнительной активной или емкостной проводимости, под ключенной между поврежденной фазой электрической сети и землей. Под ключение дополнительной проводимости приводит к увеличению погреш ности измерений, так как погрешность метода зависит от величины вводи мой дополнительной проводимости. Использование данных методов способствует также снижению уровня электробезопасности при эксплуата ции электроустановок напряжением до 1000 В.

Для устранения вышеизложенных недостатков получены новые мате матические зависимости определения параметров изоляции в сети напряже нием до 1000 В без использования активной дополнительной проводимости.

Параметры изоляции в электрической сети определяются по формулам:

активная проводимость изоляции сети U 3 (U л - 1,73U фоSin ) 3 - л (L В K К + L К K В ) - 5,17U фо (U л + 3U фо - 3,46U л U фоSin ) 2 2 2, (6) g= 2 2 3U л U фо K В K К (U л - 1,73U фоSin )(U л + 3U фо - 3,46U л U фоSin ) емкостная проводимость изоляции сети U 2 Cos (L В K К + L К K В )(U л - 1,73U фоSin ) л b=, (7) 1,73K В K К U фо (U 2 + 3U фо - 3,46U л U фоSin ) л полная проводимость изоляции сети U 3 (U л - 1,73U фоSin ) 3 - л + (L В K К + L К K В ) - 5,17U фо (U л + 3U фо - 3,46U л U фоSin ) 2 2 2. (8) 62 2 + 3U л U фо Cos (U л - 1,73U фоSin ) y= 3U л U фо K В K К (U л - 1,73U фоSin )(U 2 + 3U фо - 3,46U л U фоSin ) 2 л Данные зависимости позволяют с достаточной точностью и просто той определять параметры изоляции в трехфазной сети с изолированной нейтралью, что обеспечивает разработку организационных и технических мероприятий по контролю состояния изоляции электрической сети.

Разработана методика определения параметров изоляции в трехфаз ной электрической сети с изолированной нейтралью при повреждении од ной из фаз сети, которая обеспечивает удовлетворительную точность опре деления искомых величин, простоту и безопасность производства работ в действующих электроустановках напряжением до 1000 В.

В четвертом разделе получены новые зависимости определения тока утечки и тока однофазного замыкания на землю в трехфазной электричес кой сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В.

Полученные зависимости определения тока однофазного замыкания на землю и тока утечки в электрической сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В основаны на измерении величин модулей напря жения фазы относительно земли, линейного напряжения и измерении угла сдвига фаз между векторами линейного напряжения и напряжения фазы относительно земли, с учетом протяженностей воздушно-кабельных линий и коэффициентов, характеризующих емкостную проводимость воздушных и кабельных линий, и определяются по выражениям:

ток однофазного замыкания на землю U 3 (U л - 1,73U фоSin ) 3 - л + (L В K К + L К K В ) - 5,17U фо (U 2 + 3U фо - 3,46U л U фоSin ) 2 л, (9) + 3U 6 U фо Cos 2 (U л - 1,73U фоSin ) л Iо = 3 3 U фо K В K К (U л - 1,73U фоSin )(U 2 + 3U фо - 3,46U л U фоSin ) 2 л ток утечки в электрической сети 1,73U фо (L В K К + L К K В )(U 2 + 3U фо - 3,46U л U фоSin ) л I ут =. (10) U л K В K К (U л - 1,73U фо Sin ) Определение токов утечки и однофазного замыкания на землю с уче том протяженностей воздушных и кабельных линий позволяет с большей точностью и простотой получать данные величины.

Произведен анализ погрешностей определения тока утечки, согласно которому при изменении U = U фо U ф1 в пределах от 0,4 до 0,9 погреш ность не превышает 2,4 % при = 0,2;

2,8 % при = 0,4;

3,6 % при = 0,6;

при изменении U = U фо U ф1 в пределах от 0,4 до 0,8 погрешность не пре вышает 3,8 % при = 0,8.

В пятом разделе определены зависимости тока утечки и тока одно фазного замыкания на землю в трехфазной электрической сети напряжени ем выше 1000 В путем подключения активной дополнительной проводи мости. Определение тока утечки и тока однофазного замыкания на землю основаны на измерении величины линейного напряжения, напряжения фазы относительно земли, изоляция которой снижена шунтирующей ак тивной проводимостью, сопротивления сети заземления, коэффициента напряжения прикосновения и угла сдвига фаз между вектором линейного напряжения и напряжения фазы относительно земли при подключенной активной дополнительной проводимости g1 между ней и землей, и описы ваются выражениями:

величина тока утечки в электрической сети U л g1U ф1Cos 1 (U 2 + 3U ф - 3,46U л U фSin ){[U ф Cos (U 2 + 3U ф1 2 л л I ут = [U ф Cos (U 2 + 3U ф1 - 3,46U л U ф1Sin1 ) л - 3,46U л U ф1Sin 1 ) - U ф1 Cos 1 (U 2 + 3U ф - 3,46U л U фSin )]2 л, (11) - U ф1Cos 1 (U 2 + 3U ф - 3,46U л U фSin )] л - 1R з g1 U ф1Cos 2 1 (U 2 + 3U ф - 3,46U л U фSin ) 2 } 2 л величина тока однофазного замыкания на землю U л g1 U ф1Cos 1 (U 2 + 3U ф - 3,46U л U фSin ){[U ф Cos (U 2 + 3U ф 2 л л Iо = (U 2 [U ф Cos 3U ф1 - 3,46U л U ф1Sin1 ) + л 3,46U л U ф1Sin1 ) - U ф1Cos 1 (U 2 + 3U ф - 3,46U л U фSin )] - л. (12) U ф1Cos 1 (U 2 + 3U ф - 3,46U л U фSin )] л - 1R з U ф1сos 2 1g1 (U 2 - U л U фSin )(U 2 + 3U ф - 3,46U л U фSin )} 2 л л Полученные зависимости определения токов утечки и однофазного за мыкания на землю в трехфазной электрической сети напряжением выше 1000 В обеспечивают достоверность искомых величин, на основе которых разрабатываются организационные и технические мероприятия по повыше нию надежности системы электроснабжения промышленных предприятий.

В данном разделе получена зависимость определения тока однофаз ного замыкания на землю в трехфазной электрической сети напряжением выше 1000 В, которая основана на измерении величин модулей линейного напряжения, напряжения нулевой последовательности, напряжения фазы относительно земли до и после подключения между ней и землей активной дополнительной проводимости, а также измерении угла сдвига фаз между векторами линейного напряжения и напряжения фазы относительно земли, и определяется по формуле U 2 U фоCos g о л Io =. (13) 3U о Произведено исследование оценки погрешности метода определения тока однофазного замыкания на землю в трехфазной электрической сети напряжением 10 кВ по сравнению со способом прямого замыкания на землю.

Исследования производились под рабочим напряжением на главной понизи тельной подстанции ПФ ТОО KSP Steel. Согласно полученным результатам установлено, что полученная зависимость определения тока однофазного за мыкания на землю в сети напряжением 10 кВ обладает удовлетворительной точностью и обеспечивает повышение надежности системы внутреннего элек троснабжения по сравнению со способом прямого замыкания на землю, так как величины среднеквадратичных отклонений, среднеквадратичные погреш ности единичных результатов, а также относительные погрешности рассмот ренных способов можно считать практически равными (таблица 2).

Таблица 2 – Вероятностно-статистические характеристики для оценки по грешности токов ОЗЗ Метод измерения Среднее зна- Среднеквадратичная Абсолютная Относитель чение тока погрешность единич- погрешность ная погреш, A ность,A ного результата,,% I I* I Sn A Способ прямого за 9,03 1,065 0,904 10, мыкания на землю Разработанный ме 9,65 0,958 0,803 8, тод Разработана методика экспериментального исследования тока одно фазного замыкания на землю в трехфазной сети напряжением 10 кВ, кото рая позволяет обеспечить удовлетворительную точность определения ис комой величины, простоту и безопасность производства работ в действую щих электроустановках напряжением выше 1000 В.

В шестом разделе диссертационной работы с целью повышения эф фективности системы электроснабжения металлургического цеха ПФ ТОО KSP Steel произведено исследование изменения тока ОЗЗ в зависимости от количества работающих электрических печей.

Система электроснабжения металлургического цеха содержит энерго емкие потребители, которыми являются электрические печи. Питание электрических печей производится по кабельным линиям от распредели тельных пунктов напряжением 10 кВ. Токи замыкания на землю на секци ях распределительного пункта составляют 7-8 А. При токах замыкания 7 8 А, сопротивления изоляции фазы электрической сети относительно зем ли составляют 857,14-750 Ом. Для повышения уровня изоляции требуется компенсировать емкостной ток замыкания на землю.

Компенсация емкостного тока в схеме электроснабжения цеха осуще ствляется дугогасящим реактором, который имеет автоматическое регулиро вание индуктивности в функции напряжения нулевой последовательности.

Эксплуатация дугогасящих реакторов при несимметричной нагрузке по способу регулирования индуктивности в функции напряжения нулевой по следовательности является неэффективной и приводит в ряде случаев к вы ходу из строя дугогасящих реакторов. Следует отметить, что вышеизложен ный недостаток приводит к неудовлетворительной работе направленной за щиты от однофазного замыкания на землю в сети напряжением 10 кВ.

На основе вышеизложенного следует, что необходимо разработать новый способ и устройство регулирования дугогасящим реактором для компенсации емкостного тока в системе электроснабжения цеха. Для раз работки способа необходимо произвести исследование состояния изоляции и тока ОЗЗ, и установить зависимость тока ОЗЗ от количества работающих электрических печей. Согласно полученным результатам величина тока ОЗЗ зависит от количества работающих электрических печей, а также от общецеховой нагрузки, которая также взаимоувязана с технологическим процессом плавки металла. Результаты полученных значений тока одно фазного замыкания на землю в зависимости от количества подключенных электрических печей по секциям представлены в таблицах 3, 4 и графиче ски проиллюстрированы на рисунке 1.

Таблица 3 – Ток однофазного замыкания на землю в зависимости от коли чества электрических печей по секции № Электрическая печь секции № Общецеховая на Ток ОЗЗ грузка 1 2 Io, A 2,523 2,034 1,652 0, Таблица 4 – Ток однофазного замыкания на землю в зависимости от коли чества электрических печей по секции № Электрическая печь секции № Общецеховая Ток ОЗЗ нагрузка 4 5 6 Io, A 3,651 1,364 1,046 1,553 1, Исследование влияния количества работающих электрических печей металлургического цеха на изменение величины тока ОЗЗ показало, что тех нологический процесс плавки металла может влиять на эффективность си стемы электроснабжения при использовании регулирования дугогасящим реактором в зависимости от количества работающих электрических печей.

На основе полученной экспериментальной зависимости тока ОЗЗ от количества работающих электрических печей разработан новый способ ре гулирования дугогасящим реактором.

Io, A 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2,5 n 0,0 1,0 2,0 3,0 4, Рисунок 1 – Ток однофазного замыкания в зависимости от количества электрических печей металлургического цеха.

Полученный способ автоматической компенсации емкостного тока в сети напряжением 10 кВ основан на измерении емкостного тока, функцио нальная схема которого содержит дугогасящий реактор, систему автомати ческой настройки компенсации, где на входе в систему автоматической на стройки компенсации производится регулирование линейного напряжения в функции от количества работающих сталеплавильных печей в узле нагрузки.

Разработанный способ автоматической компенсации емкостного тока в сетях напряжением 10 кВ, питающих сталеплавильные печи, поясняется схемой, представленной на рисунке 2. Схема состоит из: 1 – трехфазной сети с фазами А, В, С;

2 – трансформатора собственных нужд;

3 – емкости фаз электрической сети;

4 – трансформатора напряжения типа НАМИ;

5 – дугогасящего реактора типа РУОМ;

6 – системы автоматической настрой ки компенсации;

7 – блока линейного напряжения;

8 – устройства регули рования линейного напряжения в зависимости от количества подключен ных электрических печей.

Использование разработанного способа регулирования индуктив-но сти дугогасящего реактора в функции от работы фидеров питающих элек трические печи металлургического цеха позволяет исключить все вышеиз ложенные недостатки, которые имеют место при регулировании дугогася щим реактором по напряжению нулевой последовательности.

Способ автоматического управления компенсацией емкостного тока в сети напряжением 10 кВ, обеспечивает повышение эффективности систе мы электроснабжения промышленных предприятий.

Рисунок 2 – Функциональная схема способа автоматической компенсации емкостного тока в сети напряжением 10 кВ, питающей сталеплавильные печи.

На основе полученного способа автоматической компенсации емкост ного тока в функции от работы фидеров питающих электрические печи ре ализовано устройство автоматической компенсации емкостного тока в электрической сети напряжением 10 кВ.

Разработанное устройство автоматической компенсации емкостного тока в сети напряжением 10 кВ, питающей сталеплавильные печи, содер жит: емкости фаз электрической сети, дугогасящий реактор, подключен ный в нейтраль трансформатора собственных нужд подстанции, трансфор матор напряжения, САНК, на входе которого подключен диодный мост, в диагональ которого подключен тиристорный оптрон с системой импульс но-фазового управления вертикальным способом, изменяющий величину линейного напряжения в зависимости от изменения сопротивления, регу лирование которого производится путем использования нормально отклю ченных и включенных контактов реле положения выключателей нагрузки электрических печей.

Принцип действия разработанного устройства автоматической компенсации емкостного тока в электрической сети напряжением 10 кВ, в зависимости от количества подключенных потребителей, позволяет обес печить повышение эффективности системы электроснабжения промыш ленных предприятий.

Заключение В диссертационной работе содержатся новые научно-обоснованные результаты, которые решают важную научную задачу повышения эффек тивности средств контроля состояния изоляции и компенсации емкостного тока на основе новых зависимостей определения параметров изоляции сети, а также способа и устройства автоматической компенсации ем костного тока в сетях с изолированной нейтралью, обеспечивающие на дежность системы электроснабжения промышленных предприятий.

На основании выполненных в диссертационной работе теоретических и экспериментальных исследований автором получены следующие основ ные результаты:

1 Получены аналитические зависимости для расчета параметров изо ляции, тока однофазного замыкания на землю в трехфазной электрической сети напряжением выше 1000 В, основанные на измерении величин моду лей линейного напряжения, напряжения нулевой последовательности, напряжения фазы относительно земли до и после подключения между ней и землей активной дополнительной проводимости, а также измерении угла сдвига фаз между векторами линейного напряжения и напряжения фазы относительно земли.

2 По результатам оценки погрешности исследования параметров изо ляции и тока однофазного замыкания на землю разработана методика экс периментального исследования состояния изоляции и тока однофазного за мыкания на землю в трехфазной электрической сети напряжением 10 кВ промышленных предприятий, которая внедрена в ПФ ТОО KSP Steel. Эко номический эффект от внедрения методики экспериментального исследо вания состояния изоляции и тока однофазного замыкания на землю в элек трической сети напряжением 10 кВ составляет 520,0 (пятьсот двадцать ты сяч) тенге. Социальный эффект от внедрения результата заключается в по вышении надежности системы внутреннего электроснабжения предприя тия и обеспечении роста уровня электробезопасности при эксплуатации электроустановок напряжением 10 кВ.

3 Впервые получены зависимости активной проводимости, снижаю щей уровень изоляции между одной из фаз сети и землей, параметров изо ляции, тока однофазного замыкания на землю и тока утечки в трехфазной электрической сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В, основанные на измерении величин модулей напряжения фазы относитель но земли, линейного напряжения и измерении угла сдвига фаз между век торами линейного напряжения и напряжения фазы относительно земли, учитывающие протяженности воздушных и кабельных линий и коэффици енты, характеризующие емкостную проводимость воздушных и кабельных линий.

4 Разработана методика определения параметров изоляции в трехфаз ной электрической сети напряжением до 1000 В при повреждении одной из фаз сети. Методика обеспечивает удовлетворительную точность опреде ления искомых величин, простоту и безопасность производства работ в действующих электроустановках напряжением до 1000 В.

5 На основе теоретических и экспериментальных исследований тока однофазного замыкания на землю в зависимости от количества подклю ченных электрических печей металлургического цеха ПФ ТОО KSP Steel разработаны способ и устройство автоматической компенсации емкостно го тока в сети 10 кВ в функции от работы фидеров питающих электричес кие печи металлургического цеха. Использование разработанных способа и устройства автоматической компенсации емкостного тока приводит к снижению количества аварийных состояний электроустановок промыш ленных предприятий.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1 Сидоров А.И., Утегулов Б.Б., Уахитова А.Б. Анализ погрешности метода определения тока утечки в электрической сети с изолированной нейтралью // Ежеквартальный теоретический и научно-практический журнал “Электробезопасность”. – Челябинск: ЮУрГУ, 2006. – №1. – С. 17 – 21.

2 Утегулов Б.Б., Утегулов А.Б., Уахитова А.Б., Турсунбаева З.Д.

Определение влияния режима электрической сети и ее нейтрали на усло вия электробезопасности // Материалы республиканской научной конфе ренции молодых ученых, студентов и школьников “VI Сатпаевские чте ния”. – Павлодар: ПГУ, 2006. – Т. 7. – С. 183 – 191.

3 Утегулов Б.Б., Утегулов А.Б., Уахитова А.Б. Разработка метода определения проводимости, снижающей уровень изоляции между одной из фаз электрической сети и землей // Сборник материалов III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием “Безопас ность жизнедеятельности в третьем тысячелетии”. – Челябинск: ЮУрГУ, 2006. – С. 66 – 68.

4 Утегулов Б.Б., Утегулов А.Б., Уахитова А.Б., Кофтанюк Д.В. Метод определения тока через тело человека в несимметричной сети с изолиро ванной нейтралью напряжением до 1000 В // Вестник Павлодарского госу дарственного университета им. С. Торайгырова. – Павлодар: ПГУ, 2006. – № 3. – С. 105 – 109.

5 Сидоров А.И., Утегулов Б.Б., Утегулов А.Б., Уахитова А.Б. Метод определения тока однофазного замыкания на землю в электрической сети с изолированной нейтралью // Материалы Международной научно-практи ческой конференции “Наука и инновации на железнодорожном транспор те”. – Алматы: КазАТК, 2007. – Т. 4. – С. 221 – 222.

6 Сидоров А.И., Утегулов Б.Б., Утегулов А.Б., Уахитова А.Б. Методы определения токов утечки и однофазного замыкания на землю в сети с изо лированной нейтралью // Вестник Павлодарского государственного уни верситета имени С. Торайгырова. – Павлодар: ПГУ, 2007. – № 1. – С. 107 – 112.

7 Утегулов А.Б., Крутоус С.Ф., Уахитова А.Б. Метод определения па раметров изоляции в трехфазной электрической сети с изолированной ней тралью при повреждении одной из фаз сети на горных предприятиях // Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции, посвя щенной 100-летию А.А. Федорова “Электрификация металлургических предприятий Сибири”. Вып. № 13. – М.: МЭИ, 2007. – С. 156 – 160.

8 Уахитова А.Б., Утегулов Б.Б., Утегулов А.Б. Метод определения тока однофазного замыкания в сети с изолированной нейтралью напряже нием до 1000 В // Материалы Международной научной конференции моло дых ученых, студентов и школьников “VII Сатпаевские чтения”. – Павло дар: ПГУ, 2007. – Т. 20. – С. 299 – 302.

9 Сидоров А.И., Утегулов Б.Б., Утегулов А.Б., Уахитова А.Б. Методи ка исследования параметров изоляции при повреждении одной из фаз сети напряжением до 1000 В на горных предприятиях // Труды Университета. – Караганда: КарГТУ, 2007. – № 3. – С. 88 – 90.

10 Уахитова А.Б. Анализ погрешностей метода определения парамет ров изоляции в трехфазной симметричной сети с изолированной нейтра лью напряжением выше 1000 В // Вестник Павлодарского государственно го университета им. С. Торайгырова. – Павлодар: ПГУ, 2007. – № 3. – С. 104 – 115.

11 Уахитова А.Б. Методика исследования параметров изоляции в трехфазной симметричной сети с изолированной нейтралью напряжением выше 1000 В // Вестник Восточно-Казахстанского государственного техни ческого университета им. Д. Серикбаева. – Усть-Каменогорск: ВКГТУ, 2007. – №4. – С. 118 – 121.

12 Сидоров А.И., Утегулов Б.Б., Уахитова А.Б. Разработка метода определения параметров изоляции в трехфазной сети с изолированной ней тралью напряжением выше 1000 В // Вестник Павлодарского государствен ного университета им. С. Торайгырова. – Павлодар: ПГУ, 2007. – № 3. – С. 115 – 119.

13 Сидоров А.И., Утегулов Б.Б., Утегулов А.Б., Уахитова А.Б. Анализ погрешности метода определения напряжения прикосновения при повре ждении изоляции какой-либо фазы сети относительно земли // Поиск. Се рия естественных и технических наук. – Алматы, 2007. – №3. – С. 267 – 271.

14 Уахитова А.Б. Метод определения и методика исследования параметров изоляции в трехфазной сети с изолированной нейтралью на горных предприятиях // Материалы республиканской научно теоретической конференции “II Торайгыровские чтения”. – Павлодар:

ПГУ, 2007. – Т. 2. – С. 40 – 46.

15 Сидоров А.И., Утегулов Б.Б., Утегулов А.Б., Уахитова А.Б. Мето ды определения напряжения прикосновения при повреждении изоляции какой-либо фазы сети относительно земли или полном однофазном замы кании на землю // Сборник трудов VII научно-практической конференции с международным участием “Проблемы и достижения в промышленной энергетике”. – Екатеринбург: Уральские выставки-2000, 2007. – С. 65 – 67.

16 Уахитова А.Б. Методика определения тока однофазного замыкания на землю в электрической сети напряжением выше 1000 В // Вестник Семипалатинского государственного университета им. Шакарима.

№2. – Семипалатинск: СемГУ, 2008. – № 3. – С. 195 – 198.

17 Кудабаев Д.А., Утегулов Б.Б., Уахитова А.Б. Разработка метода определения напряжения прикосновения при ухудшении состояния изоля ции электрооборудования напряжением до 1000 В // Сб. материалов Все российской студенческой конференции с международным участием “Без опасность жизнедеятельности глазами молодежи”. – Челябинск: ЮУрГУ, 2008. – С. 19 – 22.

18 Кудабаев Д.А., Уахитова А.Б., Утегулов Б.Б. Определение тока од нофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью на гор ных предприятиях // Сб. трудов XIV Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов “Радиоэлектроника, электротехника и энергетика”. – М.: МЭИ, 2008. – С. 303 – 304.

19 Инновационный патент №19950 на изобретение. Способ определе ния параметров изоляции в сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В при повреждении изоляции одной из фаз. Заявка №2007/0729.1 / Утегулов Б.Б., Утегулов А.Б., Уахитова А.Б. – Астана, 2008. – 3 с.

20 Утегулов Б.Б., Утегулов А.Б., Уахитова А.Б. Оценка погрешности методики исследования тока однофазного замыкания на землю // Материалы I Международной научно-практической конференции “Ресурсосбережение и возобновляемые источники энергии: экономика, экология, опыт при менения”. – Санкт-Петербург – Чита, 2008. – С. 105 – 108.

Тжырым Уахитова Аигл Ботанызы Бейтарабы ошауланан торапта ошаулама кйін баылау мен сыйымдылы тоын арымталау ралдарыны тиімділігін ктеру Мамандыы 05.09.03. - Электртехникалы кешендер мен жйелер азіргі уаытта электр шаруашылыы жмысыны крделі шарттарымен шаырылан тау-кен ксіпорындарыны зіндік ерекшелігі бар жадайларында электр энергиясын отайлы пайдалану шін ттынушыларды сенімді жне зіліссіз электрмен жабдытау, сондай-а электрондырыларды пайдалану ауіпсіздігін амтамасыз ету ажет.

Жоарыда крсетілген талаптарды жзеге асыру шін ошаулама параметрлерін баылауды жргізу, ошаулама кедергісіні жоары дегейін стап тру ажет, йткені осы электрлік торап ошауламасыны нашарлауы брінен жиірек электр жабдытарды заымдануына, соны салдарынан ксіп-орындарды электрмен жабдытау сенімділігіні тмендеуіне келіп соады.

Диссертациялы жмысты масаты торапты ошаулама параметрлерін анытауды жаа байланыстары, сонымен бірге бейтарабы ошауланан торапта сыйымдылы тогын арымталауды автоматты тсілі мен рылысы негізінде ошаулама кйін баылау мен сыйымдылы тоын арымталау ралдарыны тиімділігін ктеру болып табылады.

Жмысты ойы ошаулама кйін баылау масатымен кернеуі 1000 В дейін жне одан жоары бейтарабы ошауланан электрлік торапта ошаулама параметрлерін, жерге бір фазалы тйыталу тогы мен жылыстау тогыны математикалы байланыстарын анытауда, сондай-а нерксіптік ксіпорындарды электрмен жабдытау жйелеріні сенімділігін ктеруге баытталан сыйымдылы тогын арымталауды автоматы тсілі мен рылысын зірлеуде болып табылады.

Бірінші тарауда сраты кйін талдау мен зерттеу міндеттерін негіздеу ткізілді. Кернеуі 1000 В дейін жне одан жоары электрлік тораптарда ошаулама параметрлерін анытауды олда бар ралдарыны, сондай-а жерге сыйымдылы тйыталу тогын арымталау тсілдеріні артышылытары мен кемшіліктері келтірілді, оларды негізінде диссертациялы жмысты негізгі міндеттері тжырымдалды.

Екінші тарауда фаза мен жер арасында активті осымша ткізгіштік осылан кездегі жерге атысты фаза кернеуі мен сызыты кернеу векторлары арасындаы фазалар ыысуы брышын лшеуге жне сызыты кернеу, жерге атысты фазаны кернеуі, нлдік тізбектілік кернеуі модульдеріні шамасын лшеуге негізделген кернеуі 1000 В жоары бейта рабы ошауланан торапта ошаулама параметрлерін анытау дісі зірленді.

зірленген дісті талдауы жргізілді, оан сйкес электрлік торапты сыйымдылы ткізгіштігіні салыстырмалы ортаквадратты ателігіні мні 2, % райды. Торапты активті ткізгіштігін анытауды салыстырмалы ортаквадратты ателігі = 0,2 мні кезінде 6 % аспайды, 8 % – = 0,4, 21 % – = 0,6, 24 % – = 0,8 ол длдік класы 1 лшегіш аспапты пайдалан-ан кезде, ал длдік класы 0,5 лшегіш аспапты пайдаланан кезде ателік екі есе кемиді. Толы ткізгіштікті аытауды салыстырмалы ортаквадратты ателігі = 0,2 мні кезінде 7 % аспайды, 9 % – = 0,4, 21 % – = 0,6, 24 % – = 0,8 ол длдік класы 1 лшегіш аспапты пайдаланан кезде, ал длдік класы 0,5 лшегіш аспапты пайдаланан кезде ателік екі есе кемиді.

Кернеуі 1000 В жоары бейтарабы ошауланан ш фазалы электірлік торапта ошаулама параметрлерін анытауды дістемесі зірленді.

дістеме наты шамаларды анытау кезіндегі анааттанарлы длдікті камтамасыз етеді жне таукен машиналары мен кешендерін пайдалану кезінде электрауіпсіздік дегейін ктеруге жадай жасайды.

шінші тарауда ауа-кабельдік желілер затыы мен ауа жне кабельдік желілерді сыйымдылы ткізгіштігін сипаттайтын коэффициенттерді ескеретін жерге атысты фаза кернеуі мен сызыты кернеу векторлары арасындаы фазалар ыысуы брышын лшеуге жне жерге атысты фаза кернеуі, сызыты кернеу модульдері шамаларын лшеуге негізделген кернеуі 1000 В дейін бейтарабы ошауланан осы ш фазалы торапта ошаулама параметрлерін, жне торапты фазаларыны бірі мен жер арасындаы ошаулама дегейін кемітетін активті ткізгіштік мнін анытау дістері зірленді. нерксіптік ксіпорындарында, торапты фазаларыны бірі заымданан кезде бейтарабы ошауланан ш фазалы электрлік торапта ошаулама кйін сынаты зерттеу дістемесі зірленді, ол наты шамаларды анытауды анааттанарлы длдігін, арапайымдылыын жне кернеуі 1000 В дейін рекеттегі электрондырыларда жмыстарды жргізу ауіпсіздігін амтамасыз етеді.

Тртінші тарауда ауа-кабельдік желілер затыы мен ауа жне кабельдік желілерді сыйымдылы ткізгіштігін сипаттайтын коэффициент терді ескеретін жерге атысты фаза кернеуі мен сызыты кернеу вектор лары арасындаы фазалар ыысуы брышын лшеуге жне жерге атысты фаза кернеуі, сызыты кернеу модульдері шамаларын лшеуге негізделген кернеуі 1000 В дейін бейтарабы ошауланан электрлік торапта жерге бір фазалы тйыталу мен жылыстау токтарын анытау дістері зірленді.

Жылыстау тогы мен жерге бір фазалы тйыталу тогыны алынан мндері жерге атысты торапты андай-да бір фазасыны ошауламасы заымданан кездегі жанасу кернеуін жне кернеуі 1000 В дейінгі бейтарабы ошауланан симметриялы емес торапта жерге бір фазалы толы тйыталу кезіндегі жанасу кернеуін анытау кезінде пайдаланылады.

Жылыстау тогын анытауды ортаквадратты салыстырмалы ателігін талдау жргізілді, оан сйкес длдік класы 1,0 лшегіш аспапты пайдаланан кезде салыстырмалы ортаквадратты ателік мні 6 % аспайды, ал длдік класы 0,5 лшегіш аспаптарды пайдаланан кезде діс ателігі 3 % аспайды.

Бесінші тарауда фаза мен жер арасында активті осымша ткізгіштік осылан кездегі кернеуі 1000 В жоары ш фазалы электрлік торапта жерге бір фазалы тйыталу мен жылыстау токтарыны байланысы аныталды.

Фаза мен жер арасында активті осымша ткізгіштік осылан кездегі жер ге атысты фаза кернеуі мен сызыты кернеу векторлары арасындаы фазалар ыысуы брышын лшеуге жне сызыты кернеу, жерге атысты фазаны кернеуі, нлдік тізбектілік кернеуі модульдеріні шамасын лшеуге негізделген кернеуі 1000 В жоары торапта жерге бір фазалы тйыталу тогын анытау байланысы шыарылан. Жерге тура тйыталу тсілімен салыстыру бойынша кернеуі 10 кВ электрлік торапта жерге бір фазалы тйыталу тогын анытау дісіні ателігін баалауды зерттеу жргізілді. Алынан нтижелерге сйкес кернеуі 10 кВ торапта жерге бір фазалы тйыталу тоын анытауды алынан туелділігі жерге тура тйыталу тсілімен салыстыранда анааттанарлы длдікке ие жне ішкі электрмен жабдытау жйесіні сенімділігін ктеруді амтамасыз етеді, йткені бірен-саран нтижелерді орта квадратты ауытула рыны, орта квадратты аталіктерді шамалары, сондай-а арастырылан тсілдерді салыстырмалы ателіктерін іс жзінде те деп есептеуге болады.

Кернеуі 1000 В жоары бейтарабы ошауланан ш фазалы электрлік торапта жерге бір фазалы тйыталу мен ошаулама параметрлерін зерттеуді зірленген дістемесі ПФ ЖШС KSP Steel ендірілді. Кернеуі 1000 В жоары бейтарабы ошауланан ш фазалы электрлік торапта жерге бір фазалы тйыталу мен ошаулама параметрлерін зерттеу дістемесін ендіруден келетін экономикалы тиімділік 520,0 (бес жз жиырма мы) тегені райды. Нтижені ендіруден келетін леуметтік тиімділік ксіпорындарды ішкі электрмен жабдытау жйелері сенімділігін ктеруде жне кернеуі 1000 В жоары бейтарабы ошауланан электрлік торапты пайдалану кезіндегі электрауіпсіздік дегейін ктеруді амтамасыз етуде болып табылады.

Алтыншы тарауда кернеуі 10 кВ электрлік торапта сыйымдылы тогын арымталау шін доа сндіргіш реактормен реттеуді жаа тсілі мен рылысын алуа ммкіндік беретін жмыс істейтін, электрлік пештер санынан байланысты бір фазалы тйыталу тогын згертуді теориялы жне тжірибелік негізделген нтижелері берілген.

Жктеме тйінінде жмыс істейтін болат орытыш пештеріні санасы функциясынан сызыты кернеуді реттеу жргізілетін арымталауды автоматты баптау жйесі кірмесінде доа сндіргіш реактордан, арымталауды автоматты баптау жйесінен тратын, сыйымдылы тогын арымталауды лшеуге негізделген кернеуі 10 кВ торапта сыйымдылы тогын автоматты трде реттеу тсілі зірленді.

Болат орытыш пештерін оректендіретін кернеуі 10 кВ торапта сыйым дылы тогын автоматты трде реттеу рылысы зірленді, ол трады: электрлік торап фазаларыны сыйымдылытары, осалы станцияны зіндік ажет тран сформаторыны бейтарабына жаланан доа сндіргіш реактор, кернеу транс форматоры, АБЖ, онда кірмеге диодты кпір жаланан, оны клбеуіне электрлік пештерді жктеме ажыратыштары жадайыны алыпты ажыра тылан жне осылан релесі тйіспелерін пайдалану жолымен атарылатын реттеуі бар кедергіні згеруінен байланысты сызыты кернеу шамасын згер тетін тік тсілмен серпінді-фазалы басару жйесі бар тиристорлы оптрон.

The Summary Uakhitova Aigul Botanovna Efficiency enhancement of insulation condition control and capacitance current compensation means in isolated neutral systems Specialty 05.09.03 – Electrotechnical complexes and systems At present for the rational use of electrical power in the specific conditions of delfts, caused by complicated situation of electric power equipment work, it is necessary to ensure a safe and uninterrupted power supply of the consumers, as well as the safety of electrical installations exploitation.

To realize the abovementioned requirements it is necessary to fulfill the monitoring of insulation parameters, to sustain a high level of insulation resis tance, because it is the worsening of the electrical network insulation that most often leads to the damage of electrical equipment, and, as the result, to the de crease of the reliability of electrical power supply of enterprises.

The aim of the dissertation work is enhancement of efficiency of insulation condi tion control and capacitance current compensation means on the basis of new dependen cies of defining the parameters of the network insulation, as well as the method and de vice of capacitance current automatic compensation in isolated neutral systems.

The idea of the work consists in the definition of mathematical dependen cies for insulation parameters, leakage current and single-phase ground short cir cuit in isolated neutral systems of below and above 1000 V voltage with the pur pose of insulation condition control, as well as the development of the method and device of capacitance current automatic compensation aimed at the enhance ment of industrial enterprises electric supply systems reliability.

In the first section the analysis of the issue readiness the substantiation of the research problems is presented. The merits and demerits of the existing means of definition of insulation parameters, currents of single-phase ground short circuit in electric networks of lower and higher than 1000 V voltage, and also the ways of balancing the capacity current of ground short circuit are given on which basis the primary goals of the dissertation work are formulated.

The second chapter develops the method of establishing the parameters of insulation in the network with insulated neutral of lower and higher than 1000 V voltage, based on the measuring the values of linear voltage modules, phase-to ground voltage, zero sequence voltage and measuring the phase shift angle be tween the vectors of linear voltage and phase-to-ground voltage, with a connect ed active additional conductance between the phase and the ground.

The author carried out the analysis of the developed method and found out that the value of the ratio root-mean-square error of determining the capacitive susceptance of the electrical network makes 2,82 %. The value of the ratio root mean-square error of determining the network conductance does not exceed 6 % with the value = 0,2, 8 % with = 0,4, 21 % with = 0,6, 24 % with = 0, under the use of a measuring tool with the accuracy class index 1, and under the use of a measuring tool with the accuracy class index 0,5, the error is reduced half as much. The value of the ratio root-mean-square error of determining the complex admittance does not exceed 7 % with the value = 0,2, 9 % with = 0,4, 21 % with = 0,6, 24 % with = 0,8, under the use of a measuring tool with the accuracy class index 1, and under the use of a measuring tool with the accuracy class index 0,5, the error is reduced half as much.

Method of determining the insulation parameters in a three-phase electrical network with insulated neutral of over 1000 V voltage has been designed. The strategy ensures a satisfactory accuracy of determining the sought-for values and facilitates the growth of the electrical safety level in the exploitation of mining machines and complexes.

The third chapter elaborates methods of determining the values of active conductance, reducing the level of insulation between one of the phases of the network and the ground, and the parameters of insulation in this three-phase net work with insulated neutral of under 1000 V voltage, based on the measuring of the values of phase-to-ground modules, linear voltage and the phase-to-ground voltage, with a connected active additional conductance between the phase and the ground, taking into account the length of aerial cable circuits and coeffi cients that characterize the capacitive susceptance for aerial and cable circuits.

The procedure of experimental research for delfts insulation situation in a three phase electrical network with insulated neutral under the damage of one of the phases, which ensures a satisfactory accuracy of the sought-for values estima tion, the simplicity and safety of operation with the working electrical installa tions of the voltage under and over 1000 V, has been devised.

In the fourth chapter methods of assessing the currents of single-phase ground short circuits and leakage in the electrical network with insulated neutral under 1000 V voltage, based on the measuring the values of modules of phase-to ground voltage, linear voltage and measuring the phase shift angle between the vectors of the linear voltage and the phase-to-ground voltage, with the account of the length of aerial cable circuits and the coefficients that characterize the capaci tive susceptance for aerial and cable circuits have been developed.

The obtained values of leakage current and single-phase short circuit current are used for the determination of the contact voltage under the damage of one of the phases of the network to earth and the contact voltage under a full single-phase ground short circuit in an asymmetrical network with insulated neutral of under 1000 V voltage.

The analysis of root-mean-square relative error of the designed method of estimating the leakage current, which means that the value of the root-mean square relative error does not exceed 6 %, when using the measuring tool with the class accuracy 1,0, and when using measuring tools with the class accuracy 0,5 the error of the method does not exceed 3%, have been projected.

In the fifth section the dependences of the leakage current and the current of phase-to-ground fault in a three-phase electric network of lower and higher than 1000 V voltage by connection of active additional conductivity are defined.

The author obtained the dependence of the definition of the current of sin gle-phase ground short circuit in a network of lower and higher than 1000 V voltage which is based on the measurement of linear pressure modules size, the voltage of the zero sequence, the phase-to-ground voltage before and after the connection of active additional conductivity between the phase and the ground, and also the measurement of the phase-shift angle between the vectors of linear voltage and the phase-to-earth voltage. The research of error estimation of the defi nition method for current phase-to-ground fault in an electric network of 10 kV voltages has been conducted in comparison with the way of direct ground short cir cuit. According to the obtained results it has been established that the received de pendence of the definition of the current of single-phase ground short circuit in a net work of 10kV voltage has a satisfactory accuracy and provides the reliability in crease in the system of internal electric supply in comparison with the method of di rect ground short circuit, as the values of root-mean-square deviations, root-mean square errors of individual results, and also the relative errors of the considered methods can be considered as practically equal.

The developed technique of experimental research of insulation parameters of and the current of single-phase ground short circuit in a three-phase electric net work of above 1000 V voltage has been introduced at Pavlodar branch of KSP Steel LP. The economic benefit from the introduction of the technique of experi mental research of insulation parameters and the current of single-phase ground short circuit in the electric network of above 1000 V voltage makes 520,0 (five hundred twenty) thousand tenge. The social effect from the introduction of the re sult consists in the increase of the internal electric supply system’s reliability of the enterprise and guarantee of growth of the level of electric security under the operation of electric installations of above 1000 V voltage.

The sixth section gives the theoretically and experimentally proved results of the change of current of single-phase short circuit depending on the quantity of the operating electric furnaces, which allows receiving a new method and reg ulation device of for an arc-suppressing reactor for balancing the capacity cur rent in an electric network of 10 kV voltage.

Method of automatic control of the capacity current in a network of 10 kV voltage based on the measurement of balancing the capacity current and contain ing an arc-suppressing reactor, the system of automatic adjustment of balance, where an input in the system of automatic adjustment of balance is regulated by the linear voltage in the function from the quantity of operating steel-smelting furnaces in the load center, has been developed.

The author developed a control device for the capacity current in a network of 10 kV voltage, the current feeding steel-smelting furnaces which contain: the capaci ties of electric network phases, an arc-suppressing reactor connected to the neutral of the substation auxiliary transformer, the voltage transformer, the balance auto matic adjustment system, where the input is connected to a diode bridge, whose di agonal is connected to a thyristor optron with the system of a vertical pulse-phase control that changes the value the linear voltage depending on the change of resis tance which regulation is effected by the use of normally disconnected and connect ed contacts in the relay of the position of electric furnaces loading switches.

Уахитова Айгуль Ботановна Повышение эффективности средств контроля состояния изоляции и компенсации емкостного тока в сетях с изолированной нейтралью 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук _ Подписано в печать 22.12.2008 г.

Гарнитура Times.

Формат 29,7421/4. Бумага офсетная.

Усл. печ. листов 1,79. Тираж 100 экз.

Издательство «КЕРЕКУ» Павлодарского государственного университета имени С. Торайгырова 140008, г. Павлодар, ул. Ломова, 64.



 


Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

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.