Удк 621. 316 027 вибір сукупності діагностичних показників для оцінки працездатності ізоляції відносно землі мережі 6-35 кв icon

Удк 621. 316 027 вибір сукупності діагностичних показників для оцінки працездатності ізоляції відносно землі мережі 6-35 кв




Скачати 112.52 Kb.
НазваУдк 621. 316 027 вибір сукупності діагностичних показників для оцінки працездатності ізоляції відносно землі мережі 6-35 кв
Дата10.10.2012
Розмір112.52 Kb.
ТипДокументи

ДІАГНОСТИКА В ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ І ЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМАХ


УДК 621.316.1.027

ВИБІР СУКУПНОСТІ ДІАГНОСТИЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ДЛЯ ОЦІНКИ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ ІЗОЛЯЦІЇ ВІДНОСНО ЗЕМЛІ МЕРЕЖІ 6-35 КВ


Кутін В.М., Матвієнко С.В.

Вінницький національний технічний університет





Вступ. Для оцінки працездатності ізоляції важливим є вибір такої сукупності діагностичних показників, яка б забезпечувала якісні і однозначні результати діагностування, і при цьому також слід враховувати наявність діагностичних методів і технічних засобів діагностики для вимірювання і контролю вибраних діагностичних показників. Пропонується в якості діагностичних показників використовувати активні провідності фаз мережі відносно землі, які можна контролювати, використовуючи метод, описаний в [1].

Мета роботи. Обґрунтування вибору діагностичних показників для оцінки працездатності ізоляції мережі відносно землі шляхом проведення досліджень впливу цих показників на параметри технічного стану ізоляції.

Матеріал і результати досліджень. При вирішенні задачі вибору сукупності діагностичних показників для оцінки технічного стану ізоляції відносно землі проведено дослідження, направлені на оцінку чутливості коренів характеристичного рівняння, що описує зміну параметрів технічного стану об’єкту діагностування – системи ізоляції розподільної мережі відносно землі, до зміни діагностичних показників, таких як активні провідності ізоляції фаз відносно землі. В даному випадку мережа подається у вигляді чотирьохполюсника з вхідними сигналами – фазними напругами джерела, і вихідними – струмами стікання на землю через шунтувальний зв’язок згідно із вибраною моделлю виникнення пошкодження. Після знаходження передатної функції можемо отримати характеристичні рівняння, які для випадку симетрії ємності фаз мережі відносно землі (Са=Сb=Сс=Сf) будуть квадратичними, а у загальному випадку несиметрії ємностей – кубічними поліномами:

. (1)

Коефіцієнти характеристичного рівняння (для випадку виникнення шунтувального зв’язку відносно землі в фазі А):

,



, (2)

де ga, gb, gc – активні провідності фаз мережі відносно землі; Сa, Cb, Cc – ємності фаз мережі відносно землі; w=100 Рад-1 – кутова частота мережі.

Для випадків виникнення шунтувального зв’язку в фазах В і С коефіцієнти характеристичного рівняння є аналогічними виразам (2) з тією лише різницею, що замість множників (gb±gc) і (Cb±Сc) для фази В будуть множники (gc±ga) і (Cc±Сa), а для фази С – (ga±gb) і (Ca±Сb).

Основною ідеєю для формування умов працездатності, що пропонується авторами, є представлення умов працездатності ізоляції у вигляді допустимого переміщення полюсів на комплексній площині.

Модель виникнення пошкодження ізоляції при формуванні умов працездатності пропонується наступна. Моделюється виникнення пошкодження в мережі (наприклад, в фазі А) відносно землі. При цьому утворюється шунтувальний зв’язок, по якому починає протікати струм стікання на землю, який, в свою чергу, викликає окислення і підгоряння елементів заземлюючого пристрою та спікання ґрунту в місці стікання струму на землю через заземлення. Це призводить до виникнення додаткового перехідного опору в заземленні та появи на заземлених металевих частинах обладнання (корпуси, арматура) потенціалу. На наступному етапі моделюється дотик людини до заземлених частин електроустановки. Внаслідок цього по тілу людини починає протікати струм, який згідно вимог до електробезпеки не повинен перевищувати 6 мА. Вирази для границі працездатності ізоляції для цієї моделі пошкодження матимуть вигляд:

;

; (3)

,

де UA­, UB, UC – напруги фаз А, В і С - відносно землі; gшA­, gшВ, gшC – провідності шунтувальних зв’язків при виникненні пошкодження у відповідних фазах; gл – провідність тіла людини, що дорівнює ; g3 –провідність заземлення, що визначається як , де Rз – номінальний опір заземлюючого пристрою, який для даного типу мереж не повинен перевищувати 10 Ом, rд – додатковий перехідний опір заземлення, викликаний окисленням або підгорянням з’єднуючих контактів в заземлюючому пристрої та спікання ґрунту в місці стікання струму на землю через заземлення внаслідок тривалої дії струмів однофазне замикання на землю (ОЗЗ), що обмежується, виходячи з початкових умов дослідження (до 100 Ом). Провідності шунтувальних зв’язків для різних варіантів їх виникнення у відповідних фазах gшA­, gшВ, gшC можна визначити шляхом вимірювання активного опору ізоляції фаз в початковий момент часу (rA0, rB0, rC0), наприклад, після введення в експлуатацію електроустановки або її поточного ремонту, а також визначення цих опорів у довільний момент часу (rA, rB, rC) і подальшого їх порівняння з початковими значеннями за формулами:

; ;

. (4)

Використання струму в шунтувальному зв’язку в якості параметру технічного стану ізоляції та формування на основі цього границь працездатності (3) дозволяє обмежити множину станів ізоляції, виходячи з умов безпечної експлуатації обладнання.

Також, при формуванні границь працездатності можна використовувати і інший підхід, використовуючи в якості параметру технічного стану не струм в шунтувальному зв’язку, а потужність втрат в ізоляції від струмів стікання на землю. Суть такого підходу зводиться до накладання додаткових обмежень для забезпечення економічної ефективності експлуатації розподільних мереж з точки зору мінімізації втрат електроенергії.

Потужність втрат електроенергії від струмів стікання на землю можна визначити, маючи інформацію про напруги і активні провідності фаз мережі відносно землі:

. (5)

Отримане значення потужності втрат в ізоляції порівнюють з нормативним , яке можна отримати, маючи технічні дані про мережу, такі як тип (ПЛ чи КЛ), загальну довжину L, клас напруги та переважаючу марку кабелів, згідно методики, описаній в [2].

Таким чином, можна визначити понаднормативну потужність втрат в ізоляції і накладати на її величину обмеження для формування умов працездатності:

. (6)

Згідно з методикою [2], виділяються декілька станів навколишнього середовища, для яких були проведені дослідження і отримані дані для розрахунку нормативної потужності втрат в ізоляції. Це такі: 1) дощ, мокрий сніг, морось (вологість – 100%); 2) туман (вологість 80-100%); 3) роса, погода без опадів (вологість – 80% і нижче). Тому, для визначення працездатності ізоляції розподільної мережі потрібно спочатку визначити нормативну потужність втрат в ізоляції для всіх трьох станів навколишнього середовища, і лише потім порівнювати фактичну величину потужності втрат в ізоляції з нормативною для відповідного рівня вологості навколишнього середовища, який необхідно контролювати.

Отже, проведемо дослідження впливу вибраних діагностичних показників на корені характеристичного рівняння (полюси) для оцінки раціональності їх вибору.

Дослідження будемо проводити для випадку симетрії ємностей фаз відносно землі (Са=Сb=Сс=Сf). Для зручності проведення досліджень була взята реальна розподільна мережа повітряних ЛЕП напругою 10 кВ і загальною довжиною 70 км. Виходячи з її технічних даних, було визначено нормативну потужність втрат в ізоляції для всіх трьох станів навколишнього середовища:

Вт;

Вт;

Вт.

Також задаються наступні дані про параметри ізоляції і принципи моделювання виникнення пошкодження.

1. В початковий момент часу активні опори ізоляції фаз мережі відносно землі є симетричними rA0=rB0=rC0=100 кОм. Відповідно до цього, введемо поняття про нормальне значення провідності ізоляції фази, що дорівнює gn=10-5 см. Любе поточне значення активної провідності, вплив якої на полюси досліджується, може бути представлене у вигляді суми нормального її значення і поточного значення її відхилення gi=gni.

2. Ємність ізоляції фаз відносно землі симетрична, складає Са=Сb=Сс=Сf=0.5 мкФ і залишається незмінною.

3. При дослідженні впливу на полюси того чи іншого діагностичного показника вважається, що всі інші показники залишаються в момент зміни поточного незмінними.

4. Граничною зміною діагностичного показника вважається таке допустиме відхилення активної провідності λі, при якому активна провідність в фазі виникнення шунтувального зв’язку (в фазі А) дорівнює активній провідності фази, вплив зміни якої досліджується (фази В або С) при граничному виконанні умов працездатності (3) і (5) (вважається, що пошкодження виникло одночасно у двох фазах і набуло максимального розвитку аж до границі працездатності ізоляції).

5. Для умов працездатності (3) і (5) було проведено моделювання і визначено для заданих початкових умов граничні зміни активних провідностей:

- для умов працездатності (3) при дослідженні впливу активної провідності фази В – λВ=5.39*10-5; фази С – λС=6.692*10-5;

- для умов працездатності (5) при дослідженні впливу активної провідності

фази В:

фази С:

λВ_100%=4.118*10-4;

λС_100%=4.118*10-4;

λВ_80-100%=2.992*10-4;

λС_80-100%=2.992*10-4;

λВ_<80%=8.766*10-5;

λС_<80%=8.766*10-5.

При симетричному збільшенні провідностей усіх трьох фаз одночасно:

λsym_100%=2,238*10-4;

λsym_80-100%=1,691*10-4;

λsym_<80%=5,644*10-5.

Оскільки ємності фаз симетричні, характеристичне рівняння буде квадратичним і матиме наступні корені:

;

. (7)

Враховуючи вище наведені початкові умови, запишемо вирази характеристичного рівняння для трьох випадків.

1. При дослідженні впливу ga:

(8-а)

2. При дослідженні впливу gb:

(8-b)

3. При дослідженні впливу gc:

(8-с)

Для оцінки чутливості полюсів до діагностичних показників і для їх впорядкування по ступеню впливу будемо використовувати метод визначення норми вектора відносних чутливостей [3].

В результаті, в загальному вигляді норми векторів чутливості полюсів (в формі залежності від відхилення λ) до зміни відповідних діагностичних показників будуть мати вигляд:

при дослідженні впливу ga:

; (9-а)

при дослідженні впливу gb:

; (9-b)

при дослідженні впливу gc:

. (9-с)

Як бачимо, норма вектора відносної чутливості до зміни ga є постійною величиною, і в любому випадку вона дорівнює Та=3.333*104. Норми векторів відносних чутливостей до зміни gb і gc є функціями від відхилення λ.

Побудуємо графіки залежностей для наглядної оцінки чутливості по кожному діагностичному показнику.



λ

λ


а) б)

Рисунок 1 - Залежності норм векторів відносних чутливостей від відхилення:

а –загальний графік залежностей; б – функція різниці норми чутливості до gc і норми чутливості до gb


Висновки. Таким чином, в результаті проведених досліджень встановлено, що вплив всіх трьох провідностей фаз на полюси (корені характеристичного рівняння) має приблизно однин порядок величин, причому впливи gc і gb є майже однаковими, що можна спостерігати на рис.1 а) (криві залежності норми вектора чутливості від відхилення для фаз В і С майже збігаються). Отже, сукупність діагностичних показників була вибрана правильно, і необхідно контролювати усі три активні провідності фаз мережі відносно землі. Також встановлено, що найбільший вплив на працездатність ізоляції при виникненні шунтувального зв’язку в фазі А має провідність gc і дещо меншу gb. Для зручності на рис. 1 б) представлено залежність у формі функції різниці норм векторів чутливості для фаз В і С від відхилення. Також на графіки у вигляді вертикальних пунктирних ліній нанесені границі працездатності , а точніше граничні відхилення активних провідностей в фазах В і С за умов виконання нерівностей (3). Як бачимо, вони є різними і для фази С є більший запас працездатності. Така розбіжність з попередніми висновками пояснюється тим, що норма вектора чутливості не надає інформації щодо характеру впливу показника, а лише оцінює ступінь його впливу. Так, наприклад, в результаті математичного моделювання було встановлено, що дійсно, на напругу в фазі А і, відповідно, на струм в шунтувальному зв’язку в фазі А і на потужність втрат в ізоляції в фазі А більше впливає провідність gb, ніж gc, так як при її зростанні напруга в фазі А відносно землі збільшується, а при збільшенні gc, – навпаки, падає, але, беручи до уваги абсолютні величини зміни напруги в фазі А, можна прийти до висновку, що ступінь впливу на дану напругу gc дещо вищий від ступеня впливу gb (іншими словами, збільшення gc призводить до помітнішого зменшення UA, ніж її збільшення при зростанні gb).

Ще одним важливим висновком є те, що границі працездатності (5) доцільніше використовувати для оцінки працездатності ізоляції при симетричному зниженні активних провідностей фаз мережі відносно землі, так як при високих рівнях несиметрії вони не забезпечують однозначного виконання умов працездатності (3), що є недопустимим, оскільки не забезпечується базова вимога до безпеки експлуатації електроустановки.


ЛІТЕРАТУРА

1. Кутін В.М., Матвієнко С.В. Система контролю працездатності ізоляції розподільної мережі напругою 6-10 кВ //Збірник матеріалів Міжнародної науково-технічної конференції „Сталий розвитик гірничо-металургійної промисловості-2005”//.

2. Структура балансу електроенергії в електричних мережах 0.38-154 кВ, Методики складання, аналізу складових та нормування технологічних витрат електроенергії, Київ, 2003. – 71с.

3. Кутин В.М., Брэйтбурд Б.И. Диагностирование электрооборудования электрических систем, Учеб. пособие. – К.: УМК ВО, 1991. – 104с.


Стаття надійшла 18.04.2006 р.

Рекомендована до друку

д.т.н., проф. Родькіним Д.Й.


Вісник КДПУ. Випуск 3/2006 (39). Частина 1.


Схожі:

Удк 621. 316 027 вибір сукупності діагностичних показників для оцінки працездатності ізоляції відносно землі мережі 6-35 кв iconО. С. Попова бурачок роман адамович удк 621. 395. 7 Вплив первинних параметрів мережі на якість надання телекомунікаційних послуг 05. 12. 02 телекомунікаційні системи та мережі Автореферат
Робота виконана у Національному університеті „Львівська політехніка” Міністерства освіти І науки України
Удк 621. 316 027 вибір сукупності діагностичних показників для оцінки працездатності ізоляції відносно землі мережі 6-35 кв iconО. С. Попова ганжа Сергій Миколайович удк 621. 396. 97: 621. 969. 975. 3 Поліпшення якості радіомовлення у синхронній мережі двч-чм передавачів 05. 12. 17 радіотехнічні та телевізійні системи Автореферат
Робота виконана в Одеській національній академії зв’язку ім. О. С. Попова Державної адміністрації зв’язку
Удк 621. 316 027 вибір сукупності діагностичних показників для оцінки працездатності ізоляції відносно землі мережі 6-35 кв iconУдк 621. 313. 004 Дистанційний метод визначення місця міжфазного короткого замикання в розподільній мережі 6-35 кв з повітряними лініями електропередачі
Вступ. Як об’єкт діагностування розподільчі мережі (РМ) 6-35 кВ є складною системою [1-3]. В таких системах існує значна неоднорідність,...
Удк 621. 316 027 вибір сукупності діагностичних показників для оцінки працездатності ізоляції відносно землі мережі 6-35 кв iconПояснювальна записка : Аналіз вихідних даних для проектування підстанції. Вибір трансформаторів підстанції. Аналіз режимів роботи електричної мережі.
Назва модуля: Розробка схеми електричних з’єднань та вибір обладнання підстанції електричної мережі (курсовий проект)
Удк 621. 316 027 вибір сукупності діагностичних показників для оцінки працездатності ізоляції відносно землі мережі 6-35 кв iconУдк: 336. 71: 005. 962. 131](477) метод фінансових коефіцієнтів як інструмент оцінки ефективності діяльності українських банків
Их коефіцієнтів в якості інструмента оцінки ефективності діяльності українських банків. На прикладі аналізу найбільш поширених показників...
Удк 621. 316 027 вибір сукупності діагностичних показників для оцінки працездатності ізоляції відносно землі мережі 6-35 кв iconУдк 621. 384. 3 Підходи до визначення стану ізоляції електричних машин
Ппр, які полягали в огляді та тестуванні досліджуваних об’єктів через певні проміжки часу, що було пов’язано з виводом їх з експлуатації...
Удк 621. 316 027 вибір сукупності діагностичних показників для оцінки працездатності ізоляції відносно землі мережі 6-35 кв icon2 розрахунок основних електричних величин І вибір головної ізоляції
Вихідні дані для проектування трифазного двохобмоткового масляного трансформатора
Удк 621. 316 027 вибір сукупності діагностичних показників для оцінки працездатності ізоляції відносно землі мережі 6-35 кв iconУдк 330. 46 Нечітко-множинна модель оцінки ефективності персоналу страхової компанії Костянтин Григорович Гриценко
Представлена нечітко-множинна модель оцінки ефективності персоналу, що дозволяє отримати інтегральну оцінку на основі лінгвістичних...
Удк 621. 316 027 вибір сукупності діагностичних показників для оцінки працездатності ізоляції відносно землі мережі 6-35 кв iconО. С. Попова кирик мар’ян іванович удк 621. 395. 7 Оптимізація телекомунікаційних мереж за критеріями якості послуг 05. 12. 02 телекомунікаційні системи та мережі автореферат
Тимченко Олександр Володимирович, Національний університет "Львівська політехніка", професор кафедри “Телекомунікації”
Удк 621. 316 027 вибір сукупності діагностичних показників для оцінки працездатності ізоляції відносно землі мережі 6-35 кв iconО. С. Попова стрихалюк Богдан Михайлович удк 621. 396 Тензорний та фрактальний аналіз конвергенції телекомунікаційних мереж 05. 12. 02 телекомунікаційні системи та мережі автореферат
Климаш Михайло Миколайович, Національний університет «Львівська політехніка», професор кафедри «Телекомунікації»
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи