Разработка технических средств совершенствования защиты линий электропередач 0,4 кВ

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 8

1. АНАЛИЗ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАЩИТЫ ЛЭП 0,4 кВ. 10

1.1 Анализ видов повреждений и аварийных режимов ЛЭП 0,4 кВ. 10

1.1.1 Анализ аварийных режимов ЛЭП 0,4 кВ 10

1.1.2 Анализ видов повреждений 15

1.2 Анализ средств защиты ЛЭП 0,4 кВ от аварийных режимов. 20

1.2.1 Классификация средств защиты. 20

1.2.2 Анализ типов защит 23

1.2.3 Режим работы защиты 26

1.3 Выводы по главе и постановка задач работы. 30

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАЩИТЫ ЛЭП 0,4 кВ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ. 31

2.1 Короткие замыкания в ЛЭП 0,4 кВ и их моделирование 31

2.1.1 Метод симметричных составляющих 33

2.1.2 Расчет однофазных КЗ методом симметричных составляющих. 36

2.2 Виды защит ЛЭП 0,4 кВ от коротких замыканий и их моделирование. 40

2.2.1 Автоматические выключатели. 40

2.2.2 Низковольтные предохранители. 44

2.2.3 Применение СИП 46

2.2.4. Секционирующий пункт для линий электропередач 0,4 кВ. 48

2.2.4.1 Методика определения места установки СП по критерию чувствительности защиты 50

2.3 Анализ недостатков существующих способов обеспечения защиты ЛЭП от коротких замыканий. 52

2.3.1 Недостатки СИП 52

2.3.2 Недостатки предохранителей 53

2.3.3 Недостатки автоматических выключателей 54

2.3.4 Недостатки секционирующего пункта. 56

2.4 Разработка новых способов защиты ЛЭП 0,4 кВ от коротких замыканий и их моделирование. 56

2.4.1 Математическое моделирование электрической сети с целью определения вариантов и границ применения и структуры системы увеличения зоны чувствительности защитных аппаратов 57

2.4.2 Методика определения места установки датчиков системы увеличения зоны чувствительности защитных аппаратов и их количества 59

2.5 Выводы по главе 62

3. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАЩТЫ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ 0,4 кВ. 64

3.1. Разработка схем и конструкции технических средств защиты ЛЭП 0,4 кВ от коротких замыканий. 64

3.2. Разработка требований к техническим средствам увеличения зоны чувствительности защитных аппаратов 66

3.3 Разработка вариантов компоновки и информационных решений для обеспечения функционирования системы увеличения зоны чувствительности защитных аппаратов 71

3.3.1 Обзор перспективных коммуникационных технологий для автоматизации сетей электроснабжения 71

3.3.2 Архитектура сетей связи 72

3.3.3 Требования к сетям связи для автоматизации распределительной сети 73

3.3.4 Приложения для автоматизации распределительной сети и их требования 78

3.3.5 Перспективные технологии связи для автоматизации распределительной сети 79

3.3.5.1 Лицензированные сети 80

3.3.5.2 Нелицензированные сети 80

3.3.5.3 Общественные сотовые сети 82

3.3.5.4 Беспроводная интеллектуальная сеть Ubiquitous (Wireless Smart Ubiquitous Network - Wi-SUN) 87

3.3.5.5 Low-Power Wide-Area Network (LPWAN) и технология Long Range (LoRa) 89

3.3.6 Сравнение беспроводных технологий связи, подходящих для использования приложениями автоматизации распределительной сети 91

3.3.7 Перспективы использования коммутационных аппаратов с возможностью дистанционного отключения в структуре способа расширения зоны чувствительности защитных аппаратов 93

3.4 Выводы по главе 96

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМЫ УВЕЛИЧЕНИЯ ЗОНЫ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЗАЩИТНЫХ АППАРАТОВ 97

4.1 Расчет капитальных вложений в систему увеличения зоны чувствительности защитных аппаратов на примере среднестатистической сети 97

4.2 Расчет эксплуатационных издержек системы увеличения зоны чувствительности защитных аппаратов 98

4.3 Расчет годового экономического эффекта от системы увеличения зоны чувствительности защитных аппаратов 99

4.4 Расчет срока окупаемости системы увеличения зоны чувствительности защитных аппаратов 100

4.5 Расчет планового годового фонда заработной платы персонала электротехнической службы на обслуживание системы. 100

4.5.1 Сравнение системы увеличения зоны чувствительности защитных аппаратов в ЛЭП 0,4 кВ и СП 101

4.5.2 Расчет эксплуатационных издержек СП 102

4.5.3 Расчет годового экономического эффекта СП 103

4.5.4 Расчет срока окупаемости СП 104

4.5.5    Расчет планового годового фонда заработной платы персонала электротехнической службы на обслуживание СП 104

4.6 Выводы по главе 106

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 107

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 109

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Большев В.Е., Виноградов А. В. Обзор зарубежных источников по инфраструктуре интеллектуальных счётчиков // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – 2018. – Т. 18, № 3. – С. 5–13. DOI: 10.14529/power180301

2. Большев В.Е., Виноградов А. В. Обзор зарубежных источников по применению информационных сетей в инфраструктуре интеллектуальных сетей Smart Grid // Вести высших учебных заведений Черноземья. – 2019. – Т. 55, № 1. – С. 8–18. 

3. Барченко Т.Н. Электроснабжение промышленных предприятий: учеб. пособие / Т.Н. Барченко, Р.И. Закиров. – Томск: Изд. ТПУ, 2017. – 96 с. 

4. Большев В.Е. Конфигурация среднестатистической сельской электрической сети 0,38 кВ / В. Е. Большев, А. В.  Виноградов// - Инновации в сельском хозяйстве. - 2019. -№ 1 (30). - С. 117-1245. Виноградов А.В. Новые мультиконтактные коммутационные системы и построение на их базе структуры интеллектуальных распределительных электрических сетей // Агротехника и энергообеспечение. 2018. № 3 (20). С. 7-20.

5. Виноградов А.В., Виноградова А.В., Большев В.Е. Устройства и система мониторинга надежности электроснабжения и отклонения напряжения в электрических сетях 0,38 кв // Вестник НГИЭИ. 2017. № 11 (78). С. 69-81.

6. Виноградов А.В. Методика выбора мест установки и количества универсальных секционирующих пунктов с функцией АВР в электрической сети 0,38 кВ по критерию обеспечения чувствительности защитных аппаратов/А.В. Виноградов, А. В. Виноградова, А. И. Псарёв, Р. П. Беликов // Вести высших учебных заведений Черноземья. – 2019. - №3(57). – С. 38-49.

7. Волков Н.Г. Качество электроснабжения: лабораторный практикум. – Томск: Изд-во ТПУ, 2016. – 52 с

8. Виноградов А.В. Повышение надежности электроснабжения сельских потребителей посредством секционирования и резервирования линий электропередачи 0,38 кВ: монография / А. В. Виноградов, А. В. Виноградова. – Орел: Изд-во ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, 2016. – 224 с.

 9. Гаврилин А.И. Электроснабжение промышленных предприятий: учеб. пособие / А.И. Гаврилин, С.Г. Обухов, А.И. Озга. – Томск: Изд-во ТПУ, 2016. – 114 с. 

10. Группа ABB. Официальный сайт [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://new.abb.com/ru (дата обращения: 07.06.2020 г)

11. 36.Группа компаний IEK. Официальный сайт [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.iek.ru/ (дата обращения: 07.06.2020 г)

12. Елкин С.В., Демидов Ю.И., Климова Т.Г. Использование синхронизированных временных измерений для актуализации нагрузок электроэнергетической системы // В сборнике: Электроэнергетика глазами молодежи - 2017 Материалы VIII Международной научно-технической конференции. 2017. С. 333-334.

13. Кумаритова Д. Л., Киричек Р. В. Обзо

Расцепитель является основным встроенным элементом выключателя, который контролирует состояние цепи и выдает команду на отключение при наличии ненормальных режимов. Электромагнитные расцепители выполняют функции защиты цепи от больших перегрузок по току или от КЗ [23].
Тепловые расцепители предназначены для защиты в области перегрузок, в 1,15–1,35 раз превышающих номинальный ток. Полупроводниковые расцепители имеют широкий спектр выполняемых защитных функций (защита от КЗ, перегрузок по току) с большими возможностями регулировки.
Минимальные и нулевые расцепители выполняют защитные функции от понижения напряжения в сети. Например, минимальный расцепитель обеспечивает отключение выключателя при напряжении 70–35% номинального, а нулевой расцепитель – при 35