В четвертой главе разработан исследовательский комплекс режимов нейтралей 6 кВ ОАО «Газпром нефтехим Салават» для последующего принятия стратегии приближения режимов к оптимальным, соответствующим резонансной настройке компенсации нейтралей. Здесь рассмотрены варианты установки в нейтралях соответствующих ДГР, резисторов для ограничения перенапряжений и совершенствования системы защит, работающих в режимах ОЗЗ.
Для принятия соответствующих технических решений в любом случае необходимы достоверные сведения о величинах токов ОЗЗ. Вследствие известного недоверия к теоретическим расчетам целесообразно также проведение натурных измерений либо непосредственно токов в опытах металлического замыкания на землю, либо измерения сопротивления изоляции сети на землю и, соответственно, токов замыкания различными косвенными методами, не являющимися столь опасными для сети, как опыты металлического замыкания.
Учитывая ограниченные возможности проведения экспериментов в действующих сетях 6–35 кВ, наиболее подходящим методом исследования переходных процессов при дуговых ОЗЗ и сопровождающих их перенапряжений является математическое моделирование на ЭВМ. В данной работе для исследования переходных процессов при дуговых ОЗЗ, а так же для анализа качества внедряемых мероприятий по уменьшению токов замыкания на землю применялся пакет прикладных программ моделирования динамических систем SIMULINK и пакет прикладных программ Power System Blockset моделирования электроэнергетических систем, являющихся компонентами интегрированной системы моделирования MATLAB.
Для выполнения экспериментальных исследований необходимо:
- составить модель радиальной сети 6 кВ системы электроснабжения ГПП-1;
- выполнив однофазное замыкание в данной модели, можно будет определить величину перенапряжения и величину токов однофазного замыкания на землю;
- полученные опытным путем результаты необходимо сравнить с расчетами, выполненными по данным, собранным на ГПП-1 предприятия ОАО «Газпром нефтехим Салават»;
- внедрив в модель высокоомный резистор и проведя повторно опыты однофазного замыкания оценить эффективность заземления нейтрали;
- внедрив в модель дугогасящий реактор и проведя опыты однофазного замыкания оценить эффективность заземления нейтрали;
- внедрив в модель совместно высокоомный резистор и дугогасящий реактор и проведя повторно опыты однофазного замыкания, можно будет оценить эффективность заземления нейтрали;
- провести системный анализ предложенных мероприятий.
В пятой главе применялся пакет прикладных программ моделирования динамических систем SIMULINK и пакет прикладных программ Power System Blockset моделирования электроэнергетических систем, являющихся компонентами интегрированной системы моделирования MATLAB.
Построена упрощенная модель радиальной сети 6–35 кВ системы электроснабжения ГПП-1 (рисунок 5.1).
Для снижения вероятности ОЗЗ и уменьшения аварийности режима ОЗЗ применим дугогасящий реактор и высокоомный резистор. Для экспериментальных исследований рассмотрим систему электроснабжения с внедренным ДГР, резистором (рисунок 5.2-5.15).В автореферате приведена часть рисунков.
Результаты экспериментов показали, что совместное применение в системе электроснабжения ДГР и резистора дает значительное уменьшение токов замыкания на землю и перенапряжений сети.
Пояснения к элементам модели представим в таблице5.1
Таблица 5.1 – Описание элементов модели
3-Phase Source
|
Трехфазный источник напряжения
|
3-Phase Breaker
|
Трехфазный автомат
|
Step
|
Задатчик сигнала
|
Three-Phase V-I Measurement
|
Трехфазный измеритель тока и напряжения
|
Three-Phase Transformer
|
Трехфазный трансформатор
|
Series RLC Branch
|
RLC-элементы цепи
|
3 Phase Fault
|
Трехфазный пофазный замыкатель
|
Multimeter
|
Мультиметер
|
Рисунок 5.1 - Модель системы электроснабжения ГПП-1
Рисунок 5.8 – Показания мультиметра при ОЗЗ на фазе С
Рисунок 5.9 – Показания осциллографа 5 при ОЗЗ
(влияние однофазного замыкания на работу сети до трансформатора)
Рисунок 5.10 - Показания осциллографа при однофазном замыкании на землю
Рисунок 5.11 - Модель системы электроснабжения ГПП-1 с включенным в схему ДГР и резистором
Рисунок 5.15 – Показания осциллографа при ОЗЗ с включенным в схему дугогасящим реактором и высокоомным резистором
В шестой главе произведен расчет емкостных токов для подстанций ГПП-1 по данным, полученным на ОАО «Газпром нефтехим Салават».
Таблица 6.1 - Рабочая емкость трехжильных кабелей
Напряжение, кВ
|
Сечение жилы, мм2
|
35
|
50
|
70
|
95
|
120
|
150
|
185
|
6
|
0,31
|
0,36
|
0,4
|
0,42
|
0,46
|
0,51
|
0,53
|
Просуммируем значения емкостных токов по секциям ГПП-1.результаты расчетов приведем в таблице 6.16.
Таблица 6.16 - Суммарный емкостной ток секций ГПП-1
№ секции
|
 , А
|
Секция I
|
9,82
|
Секция II
|
6,56
|
Секция III
|
6,99
|
Секция IV
|
11,33
|
Секция V
|
13,175
|
Секция VI
|
4,14
|
Секция VII
|
4,315
|
Секция VIII
|
11,14
|
Таблица 6.17 - Суммарный емкостной ток для аварийного режима секций
№ секции
|
, А
|
Секция I+III
|
16,81
|
Секция II+IV
|
17,89
|
Секция V+VII
|
17,49
|
Секция VI+VIII
|
15,28
|
Таблица 6.18 - Суммарный емкостной ток для аварийного режима секций I и III
№ секции
|
, А
|
I+III+ I(ГПП-2)+VII(ГПП-2)
|
27,16
|
Выбран вариант режима заземления нейтрали сети влияют следующие ее характеристики:
- величина однофазного тока замыкания на землю IC;
- электрическая прочность изоляции электрооборудования;
- наличие вращающихся электрических машин;
- возможность осуществления отключения присоединения с однофазным замыканием на землю (резервируемость нагрузки присоединений);
- возможность организации селективной защиты от однофазного замыкания на землю;
- электробезопасность;
- наличие явно выведенной нейтрали сети;
- наличие ЭСН, работающей автономно или параллельно с энергосистемой.
Согласно письму РАУ «Башкирэнего» Г19-6-37-64 от 4/У1-66г фактическая величина токов замыкания на землю на блоках 9ГТ и 10ГТ к которым подключено при помощи шинопровода ЗРУ-6 кВ составила 37,5 А.
В соответствии с этим на на шинах ЗРУ-6 кВ предусматривается установка дугогасящих катушек типа КДР-75/6 на ток замыкания на землю от 20 до 75 А с автоматическим плавным регулированием настройки в нормальном режиме работы (при отсутствии замыкания на землю).
Дугогасящие катушки комплектуются специальными трёхобмоточными трансформаторами со схемой соединения обмоток звезданоль/треугольник/ звезданоль на напряжение 6,8/0,22/0,4 кВ мощностью 560 кВА.
Дугогасящие катушки и комплектующие их трансформаторы изготовлены центральным ремонтно-механическим заводом «Донбассэнерго».
На данный момент дугогасящие катушки выведены из работы, но их технические характеристики сохранены и могут удовлетворять поставленным требованиям.
Согласно выбранных параметров дугогасящего реактора произведен расчет параметров и выбор резистора.
Согласно расчетов, выбираем высокоомный резистор фирмы «ПНП Болид» с техническими характеристиками, представленными в таблице 6.20.
Таблица 6.20 – Технические характеристики резистора
Тип резистора
|
Uном, кВ
|
Рном, кВт
|
Номинал резистора, Ом
|
Режим нейтрали сети
|
РЗ-1700-10-6
|
6
|
10
|
1700
|
Изолир.
|
Внешний вид резистора представлен на рисунке 6.2.
Прижим
Рисунок 6.2 - Внешний вид резистора
Основные результаты и выводы
Эксперименты, выполненные в программе Matlab показали что применение дугогасящего реактора дают положительные результаты, а именно уменьшаются токи замыкания на землю с 30 до 1,5 ампер, что удовлетворяет требованиям ПУЭ и ПТЭЭ. Так же снизилась величина перенапряжения и появилась возможность продолжительной работы электрооборудования в режиме однофазного замыкания (около 6 часов), до устранения неисправностей. Основной эффект дает применение дугогасящего реактора, а резистор применяется для дополнительного эффекта, то есть исключения феррорезонансных явлений.
Магистерская диссертация посвящена актуальной теме, с возможностью реального воплощения на производстве. Приведены убедительные доводы для реализации мероприятий по уменьшению токов замыкания на землю. Это в свою очередь приведет к увеличению срока службы технологического и электрооборудования, а так же отразится на качестве выпускаемой продукции.
В ходе работы теоретически обоснованы направления исследования, разработан исследовательский комплекс, методика эксперимента и обработки экспериментальных данных.
Экспериментальное исследование выполнено в приложении Simulink, программного пакета Matlab. Результатами исследования стала разработка системы электроснабжения ГПП-1 ОАО «Газпром нефтехим Салават», проведение опытов однофазного замыкания на землю, а так же разработка мероприятий по уменьшению токов однофазного замыкания на землю путем внедрения в модель блоков, выполняющих функции резистора и дугогасящего реактора. Исследования показали эффективность предложенных мероприятий, что наглядно отражено на графиках экспериментальной части.
В результате расчётов были определены емкости системы электроснабжения, емкостные токи замыкания на землю, а так же основные параметры элементов защиты системы, дугогасящего реактора и высокоомного резистора, способствующих уменьшению токов замыкания на землю.
Результаты расчетов и экспериментальных данных практически совпадают с учетом допустимых погрешностей.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ
Новикова, А.П. Исследование однофазных замыканий на землю в системе электроснабжения ОАО «Газпром нефтехим Салават» и разработка методов их выявления / А.П. Новикова, С.В. Волков, В.Л. Талаев // Интеграция науки в производство: Отраслевая научно-производственная конференция. – Салават: Изд-во СН-Медиа, 2011. –96 с.
Вильданов Р.Г. Проблематика перенапряжений в электрических сетях и защита электрооборудования от их воздействий // II Международная конференция молодых ученых «Актуальные проблемы науки и техники»/ Р.Г. Вильданов, И.А. Захаров, А.П. Новикова, С.В. Волков. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010. – 89 с.
Новикова А.П. Повышение надёжности и качества электроснабжения ОАО «Газпром нефтехим Салават» за счёт оптимизации режимов нейтралей электрических сетей 6 кВ // Международная научно-практическая конференция «Молодежь и наука: модернизация и инновационное развитие страны»/ А.П. Новикова, С.В. Волков, Д.Н. Титов. – Пенза: Изд-во ПГУ, 2011. – часть 2, 329 с.
Титов Д.Н. Актуальность процесса утилизации тепла для выработки электроэнергии // Международная научно-практическая конференция «Молодежь и наука: модернизация и инновационное развитие страны»/Д.Н. Титов, А.Е. Устимов, А.П. Новикова, А.Ф. Хисамиев. – Пенза: Изд-во ПГУ, 2011. – часть 3, 329 с.
Титов Д.Н. Современные энергосберегающие технологии в нефтехимии: необходимость использования процесса утилизации тепловой энергии // Отраслевая научно-производственная конференция «Интеграция науки и производства»/ Д.Н. Титов, А.Е. Устимов, А.П. Новикова, А.Ф. Хисамиев. – Салават: Изд-во СН-Медиа, 2011. –96 с.
Волков С.В. Анализ системы электроснабжения ОАО «Газпром нефтехим Салават» на предмет наличия высших гармоник в сетях // Отраслевая научно-производственная конференция «Интеграция науки и производства»/ С.В. Волков, А.П. Новикова, В.Л. Талаев. – Салават: Изд-во СН-Медиа, 2011. –96 с.
Новикова А.П. Исследование ОЗЗ в системе электроснабжения ОАО «Газпром нефтехим Салават» и разработка методов их выявления // Интеграция науки в производство - Стендовый доклад научно-практической конференции / А.П. Новикова. – Салават: Изд-во СН-Медиа, 2011. –96 с.
Новикова А.П. Анализ влияния высших гармоник в сетях 6/0,4 кВ на работу электрооборудования// VII Международная молодежная научная конференция «Тинчуринские чтения»/ А.П. Новикова, С.В. Волков, А.С. Кузнецов. – Казань, Изд-во КГУ, 2012. – т. 1, 165 с.
|
