Аналіз шляхів підвищення ефективності функціонування електромереж 35 кВ з точки зору дії внутрішніх перенапруг
Автор: Деблюк Володимир Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електричні системи і мережі
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: заочна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Одним з ефективних шляхів підвищення ефективності функціонування та зниження аварійності в мережах 35 кВ є застосування комплексного підходу щодо боротьби із виникненням та обмеження величин внутрішніх перенапруг. Також одним із визначальних факторів з точки зору надійної експлуатації електромереж є значний відсоток електрообладнання, що відпрацювало свій експлуатаційний ресурс та має ізоляційні конструкції із погіршеними діелектричними характеристиками [1, 2]. Тому таке електроустаткування є більш чутливим до дії перенапруг, а особливо внутрішніх, оскільки вони є досить поширеними в розподільних електромережах напругою до 35 кВ. Враховуючи усі ці фактори та чинники, магістерська кваліфікаційна робота присвячена аналізу шляхів підвищення ефективності функціонування електромереж 35 кВ з точки зору дії внутрішніх перенапруг шляхом дослідження методів обмеження ферорезонансних та дугових перенапруг в цих електромережах. Відповідно до Правил улаштування електроустановок [3] електромережі напругою 35 кВ можуть працювати із такими способами заземлення нейтралі: мережі із ізольованою нейтраллю; мережі із резонансно-заземленою нейтраллю, резистивно-заземленою нейтраллю (високоомне заземлення або низькоомне); комбіноване заземлення нейтралі. Внутрішні перенапруги є однією із вагомих причин відмов у електромережах 35 кВ/ Ці перенапруги виникають під час наступних електромагнітних процесів: горіння нестійких дуг, ферорезонансні явища, комутаційні процеси. Саме тому необхідно провести дослідження та визначити максимальні кратності внутрішніх перенапруг під час збурень від цих електромагнітних перехідних процесів та розроблення пропозицій щодо координації ізоляції. Перенапруги, які виникають під час однофазних замикань на землю призводять до погіршення ізоляції кабелів, наслідком чого є їх пробій. З метою забезпечення надійного електропостачання, в першу чергу, необхідно організовувати надійний захист від однофазних замикань на землю та упереджувати розвиток дугових перенапруг, як одного із найважчих аварійних режимів [4]. Під час однофазних замикань на землю горіння нестійкої дуги може спричинити виникнення процесу ферорезонансу. За таких умов істотно зростають (у сотні та тисячі разів) значення струмів, які протікають первинними обмотками вимірювального трансформатора напруги. Це зростання струму призводить до вивільнення великої кількості тепла, що призводить до втрати ізоляцією своїх властивостей. Наслідком цього є висока ймовірність пошкодження вимірювального трансформатора напруги [5]. Об’єкт дослідження – електромережі 35 кВ за виникнення в них внутрішніх перенапруг. Предмет дослідження - ферорезонансні та дугові перенапруги та методи їх обмеження залежно від впливу режиму роботи нейтралі електричної мережі 35 кВ. Мета дослідження – встановлення умов виникнення небезпечних ферорезонансних та дугових перенапруг і розроблення заходів щодо їх обмеження. Виконаний аналіз дозволяє стверджувати, що кожен із способів організації режиму роботи нейтралі електромережі 35 кВ (ізольована, резонансно-заземлена, резистивно-заземлена, з комбінованим заземленням) мають як свої переваги так і недоліки. У магістерській кваліфікаційній роботі шляхом цифрового моделювання досліджено рівні внутрішніх перенапруг за різного способу організації режиму роботи нейтралі електромережі. Застосування низьковольтного заземлення нейтралі дозволяє достатньо ефективно обмежувати величини внутрішніх перенапруг, зокрема, дугових. Заземлення мережі через високоомний резистор в нейтралі силового трансформатора чи дугогасний реактор також дозволяє ефективно зменшувати кратності дугових перенапруг. Однак слід враховувати, що цей ефект спостерігається лише за умови практично ідеального резонансного налаштування, а за його роз лаштування, особливо при перекомпенсації, рівні дугових перенапруг істотно зростають. Найбільш ефективним щодо зменшення величин внутрішніх перенапруг є застосування комбінованого заземлення нейтралі, за якого кратності перенапруг під час горіння нестійких дуг не перевищуватимуть 2,2, а тривалі ферорезонансні процеси взагалі не виникають. За горіння нестійких дуг в електромережах 35 кВ з ізольованою чи резонансно-заземленою нейтраллю зростають струми первинних обмоток вимірювальних трансформаторів напруги. Найбільших значень ці струми досягають у трансформаторах напруги типу ЗНОМ-35 під час горіння однополярних дуг. Дуже ефективно знижує рівень цих струмів комбіноване заземлення нейтралі. Заземлення нейтралі через резистор і реактор також дають позитивний ефект, але лише при точному налаштуванні їх параметрів. Найменші величини струмів первинних обмоток трансформатора напруги спостерігатимемо у трансформаторі типу НТН–35. Для цього трансформатора, практично незалежно від режиму роботи нейтралі, струми первинних обмоток не перевищуватимуть 0,08 А. Такі значення струмів первинних обмоток ТН не становлять небезпеки для струмопровідних частин та ізоляції. Ключові слова: перенапруга, ферорезонанс, електрична мережа, ізольована нейтраль, режим заземлення нейтралі. Перелік використаних літературних джерел. 1. Z. Bakhor, A. Kozovyi, H. Lysiak, A. Yatseiko. Improvement of 6/10 kV distribution power networks efficiency. Energy Eng. Control Syst., 2018, Vol. 4, No. 2, pp. 65 – 72. https://doi.org/10.23939/jeecs2018.02.065 2. Журахивский А.В., Бахор З. М., Яцейко А.Я., Гапанович В.Г. Формирование стратегии повышения эффективности работы распределительных электрических сетей на предпроектной стадии // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. – 2019. – Том 62, № 2 (2019). – С. 155–167. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-2-155-167 3. Правила улаштування електроустановок. Видання офіційне. Міненерго вугілля України. – Х.: Видавництво «Форт», 2017. – 760 с. 4. Яцейко А.Я. Вплив режиму нейтралі електромережі 6 – 35 кВ на рівні внутрішніх перенапруг / А.Я.Яцейко, К.В. Козак // Вісник Національного університету «Львівська політехніка» “Електроенергетичні та електромеханічні системи”. – 2013. – № 763. – С. 113-119. 5. Журахівський А.В. Захист електричних мереж 6-35 кВ від ферорезонансних процесів / А.В. Журахівський, Ю.А. Кенс, А.Я. Яцейко, Р.Я. Масляк // Технічна електродинаміка. – 2013. – №5. – С.70–76.