Анализ способов секционирования и резервирования сельских электрических сетей
Автор: Тюрина Е.А., Виноградова А.В.
Журнал: Агротехника и энергообеспечение @agrotech-orel
Рубрика: Электротехнологии, электрооборудование и энергоснабжение агропромышленного комплекса
Статья в выпуске: 3 (44), 2024 года.
Бесплатный доступ
Надежность электроснабжения и качество электрической энергии - это два основных показателя оптимального функционирования систем электроснабжения предприятий и всех жизнеобеспечивающих систем сельских поселений. К сожалению, анализ текущего состояния сельских электрических сетей свидетельствует о сокращении протяженности линий электропередач и снижении показателей надежности системы электроснабжения потребителей. Несовершенство схем электроснабжения, износ оборудования, отсутствие пунктов секционирования, средств автоматизации, неквалифицированные действия персонала приводят к тому, что время отключений электроэнергии в большинстве случаев более 100 часов в год, а качество передаваемой электрической энергии не совпадает с показателями, которые установлены в нормативной документации. Для сокращения количества и длительности перерывов в системе электроснабжения, а, следовательно, и повышения надежности линий электропередач, целесообразно использование средств секционирования и резервирования сельских электрических сетей.
Надежность, электроснабжение, секционирование и резервирование, сельские электрические сети, способы секционирования
Короткий адрес: https://sciup.org/147247742
IDR: 147247742
Текст научной статьи Анализ способов секционирования и резервирования сельских электрических сетей
Введение.
Основными задачами сельского электроснабжения являются обеспечение требуемого качества электроэнергии, надежности и экономичности.
В работах многих ученых [1-4] рассмотрены вопросы проектирования, расчета режимов работы электрических сетей, выполнения релейной защиты и автоматизации, техники монтажа и эксплуатации систем сельского электроснабжения, большое внимание уделено оценке уровня надежности линий электропередачи, разработке методов и средств ее повышения, предложены решения по секционированию и резервированию электрических сетей в сельской местности. Тем не менее, предложенные решения, способы и технические средства находят применение в линиях электропередач 0,4 кВ очень редко, так как считается, что их применение экономически не выгодно. Особенно это актуально для сельских электрических сетей, которые имеют завышенную по сравнению с рекомендуемой длину [5, 6]. Увеличение протяженности линий 0,4 кВ приводит к уменьшению надёжности электроснабжения потребителей электроэнергии. Надежность электрических сетей может быть повышена, в том числе, при использовании средств секционирования и резервирования электрических сетей 0,4 кВ [7-10]. А анализ изменения тока и напряжения на участках сети позволяет определить ситуации, которые возникают в процессе электроснабжения потребителей, что дает возможность выявить и выбрать наиболее эффективные варианты оснащения коммутационного оборудования тем или иным набором средств защиты и автоматики [11].
Материалы и методы исследования. В работе использовался обзор литераторы, патентный обзор способов секционирования и резервирования электрических сетей.
Результаты и их анализ.
Патентный поиск выявил, что на сегодняшний день существует ряд способов осуществления секционирования и резервирования сельских электрических сетей, вот некоторые из них:
-
1. Способ запрета автоматического включения резерва на короткое замыкание в отходящей линии в случае отказа ее выключателя [12, 13];
-
2. Способ запрета секционного АВР на КЗ на шинах подстанции [14];
-
3. Способ запрета сетевого АВР на КЗ на резервируемом участке линии с использованием канала связи между секционирующим пунктом и пунктом АВР [15];
-
4. Способ отключения секционирующего пункта в ЛЭП при обрыве провода с одновременным введением запрета включения АВР на участок ЛЭП с обрывом провода [7];
-
5. Способ запрета автоматического включения резерва на короткое замыкание на резервируемом участке линии электропередачи [7].
Области применения и основные преимущества каждого из указанных способов приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Способы секционирования и резервирования сельских электрических сетей
|
№ п/ п |
Наименован ие способа |
Принцип способа |
Применен ие |
Преимущества |
|
1 |
Способ запрета автоматичес кого включения резерва на короткое замыкание в отходящей линии в случае отказа ее выключател я. |
Заключается в фиксации появления тока короткого замыкания, отличающийся тем, что фиксируют ток короткого замыкания на вводе питающего трансформатора между вводным выключателем и выключателем АВР, в этот же момент времени фиксируют ток короткого замыкания в отходящих линиях, контролируют положение выключателя отходящей линии, в которой произошло короткое замыкание, контролируют напряжение на секции шин питающего трансформатора и, если ток короткого замыкания присутствует и на вводе питающего трансформатора, и в одной из отходящих линий, а после его отключения защитой выключатель этой линии остался во включенном положении, причем отсутствует напряжение на секции шин питающего трансформатора, делают вывод, |
Предназна чен для предотвращения срабатывания выключателя автоматич еского включения резерва (АВР) на короткое замыкание в отходящей линии при отказе ее вы ключателя. |
осуществить запрет АВР на двух-трансформаторно й подстанции при КЗ в отходящей линии в случае отказа ее выключателя;
избежать сокращения срока работы оборудования подстанции, связанного с |
|
144 J |
Агротехника и энергообеспечение. - 2024. - № 3 (44) |
|||
|
что произошло короткое замыкание в отходящей линии и отказал ее выключатель, в этом случае подают сигнал запрета АВР [9]. |
включением его на КЗ. |
|||
|
2 |
Способ запрета секционного АВР на КЗ на шинах подстанции |
Заключается в фиксации появления тока короткого замыкания на вводе питающего трансформатора, отличающийся тем, что контролируют рабочий ток на вводе питающего трансформатора между вводным выключателем и выключателем АВР, фиксируют появление тока короткого замыкания между вводным выключателем и выключателем АВР, при его отключении, обусловленном срабатыванием защиты, измеряют рабочий ток между вводным выключателем и выключателем АВР и если он равен нулю, то делают вывод, что произошло устойчивое короткое замыкание на шинах подстанции и в этом случае подают сигнал запрета АВР [8]. |
Предназна чен для предотвращения срабатывания выключателя подстанционного автоматического включения резерва (АВР) на короткое замыкание на шинах |
осуществить запрет АВР на двух-трансформаторно й подстанции при КЗ на ее шинах;
избежать сокращения срока работы оборудования подстанции, связанного с включением его на КЗ. |
|
3 |
Способ запрета сетевого АВР на КЗ на резервируемом участке линии с использованием канала связи между секциониру ющим пунктом и пунктом АВР |
Заключается в фиксации тока короткого замыкания в точке подключения секционирующего пункта, контроле напряжение на секции шин питающего трансформатора. Если ток короткого замыкания присутствует в контролируемой точке, а после его отключения защитой отсутствует напряжение на участке ЛЭП после СП, делают вывод, что произошло короткое замыкание на участке ЛЭП после СП, смежном с АВР, в этом случае подают сигнал запрета АВР. Сигнал запрета подается на АВР с помощью специального канала связи (витая пара, JPRS, ГЛОНАСС и т.п.). [3]. |
Применим при возникнов ении короткого замыкания на резервируе мом участке линии электропер едач. |
осуществить запрет АВР на КЗ на резервируемом участке ЛЭП:
избежать сокращения срока работы оборудования ЛЭП, связанного с включением его на КЗ. |
|
4 |
Способ отключения секционирующего пункта в ЛЭП при обрыве провода с одновременны |
С помощью датчиков наличия фазного напряжения фиксируют исчезновение одного, двух или трех фазных напряжений на резервируемом участке ЛЭП в точке подключения пункта АВР, контролируют наличие всех фазных напряжений и отсутствие тока короткого замыкания на резерви- |
Применим при обрыве провода по одной, двум или трем фазам. |
- позволяет осуществить запрет АВР при КЗ или при обрыве провода на резервируемом участке ЛЭП; - предотвращает развитие |
|
м введением запрета включения АВР на участок ЛЭП с обрывом провода |
руемом участке ЛЭП со стороны секционирующего пункта. Если нет хотя бы одного фазного напряжения в точке подключения АВР и при наличии всех напряжений в точке подключения секционирующего пункта делают вывод о том, что произошел обрыв провода на резервируемом участке ЛЭП. В этом случае выдают сигнал на отключение защитного аппарата, установленного в секционирующем пункте. Одновременно начинают отсчет времени, в момент окончания времени контролируют отсутствие всех фазных напряжений, и если в момент окончания отсчета фазные напряжения отсутствуют, то вывод о том, что произошло КЗ на резервируемом участке ЛЭП или обрыв провода на резервируемом участке ЛЭП и вводят запрет АВР [3]. |
аварийной ситуации; - повышает электробезопасно сть. |
||
|
5 |
Способ запрета автоматичес кого включения резерва на короткое замыкание на резервируем ом участке линии электропере дачи |
Способ заключается в контроле тока и напряжения на резервируемом участке, отличающийся тем, что контролируют ток и напряжение на резервируемом участке в точке установки секционирующего пункта, контролируют положение коммутационного аппарата секционирующего пункта, фиксируют факт появления тока короткого замыкания в одной, двух или трех фазах, фиксируют отключение коммутационного аппарата секционирующего пункта, после этого фиксируют исчезновение всех трех фазных напряжений на резервируемом участке и, в случае, если зафиксировано сочетание данных фактов, подают с помощью канала связи сигнал запрета включения выключателя автоматического включения резерва [10]. |
Предназна чен для запрета АВР при КЗ на резервируем ом участке линии электропер едач. |
- предотвращает развитие аварийной ситуации; - позволяет избежать сокращения ресурса работы оборудования ЛЭП, связанного с включением его на КЗ. |
Выводы.
Рассмотренные способы позволяют повысить уровень автоматизации сельских электрических сетей за счет возможности выделения поврежденного участка ЛЭП, осуществления запрета включения АВР на участки ЛЭП с КЗ или обрывом провода. В результате этого использование средств секционирования и резервирования в ЛЭП позволяет предотвращать недоотпуск электроэнергии потребителям, локализовать поврежденные участки ЛЭП, сокращать время поиска повреждений и, таким образом, повышать надежность электрических сетей.
Список литературы Анализ способов секционирования и резервирования сельских электрических сетей
- Будзко И.А., Лещинская Т.Б., Сукманов В.И. Электроснабжение сельского хозяйства. – М.: Колос, 2000. – 536 с.
- Лещинская Т.Б., Белов С. И. Определение показателей надёжности электроснабжения сельскохозяйственного производства. - М.: Агроконсалт, 2004. - 152 с.
- Лещинская Т.Б., Магадеев Э.В. Методика выбора оптимального варианта повышения надежности электроснабжения сельскохозяйственных потребителей. – М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2008. – 110 с.
- Бородин М.В. Анализ показателей качества электроэнергии в распределительных электрических сетях 0,4 кВ и причин жалоб потребителей в филиале ПАО «Россети Центр»-«Орелэнерго» / М.В. Бородин, А.В. Виноградов, И.О. Голиков, А.А. Лансберг // Научный журнал молодых ученых. №3. 2022 С. 72-80.
- Виноградов А.В. Характеристика электросетевых компаний по количеству и протяженности линий электропередачи, мощности подстанций / А.В. Виноградов, А.А. Лансберг, Н.С. Сорокин // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2022. Т. 69. №2(47). С. 31-41. DOI: 10.22314/2658-4859-2022-69-2-31-41.
- Виноградов А.В. Анализ конфигурации электрических сетей 0,4 кВ Орловской области / А.В. Виноградов, А.А. Лансберг, А.В. Виноградова // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2023. Т. 70. № 4 (53). С. 22-29. DOI: 10.22314/2658-4859-2023-70-4-22-29.
- 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.
- Виноградова А.В., Блинов С.В. Повышение надежности линий электропередач 0,38 кВ посредством их секционирования. // Вести высших учебных заведений Черноземья, №3, 2014 г.
- Спеваков П.И. К проектированию сетей зануления в силовых установках // Электричество. 1939. №8. С. 69.
- Валеев Р.Г., Млоток А.В., Ершов А.М., Сидоров А.И. Моделирование электрической сети напряжением 380 В с воздушными линиями в программной среде MATLAB-SIMULINK // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2013. № 9-10. С. 116-128.
- Виноградов, А. В. Принципы управления конфигурацией сельских электрических сетей и технические средства их реализации / А. В. Виноградов. – Орел: Общество с ограниченной ответственностью полиграфическая фирма «Картуш», 2022. – 392 с.
- Виноградов А.В., Багаев П.Л. Способ запрета автоматического повторного включения вводного выключателя на стороне низкого напряжения подстанции на короткое замыкание в отходящей линии в случае отказа ее выключателя // Вести высших учебных заведений Черноземья. 2010. № 1. С. 26-31.
- Пат. RU2389104C1. Способ запрета автоматического включения ре¬зерва на короткое замыкание в отходящей линии в случае отказа ее выключателя/Виноградов А.В., Астахов С.М., Аминяков С.В., Багаев П.Л., Черных Н.Н.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО ОрелГАУ. - №2009100528/09; заявл. 11.01.2009; опубл. 10.05.2010, Бюл. № 13 – 7 с.: ил.
- Пат. RU2218647C2 Российская Федерация, МПК7 Н 02 J 9/06, 13/00. Способ запрета автоматического включения резерва на короткое замыкание на шинах подстанции [Текст]/ В.Г. Васильев, Л.Д. Суров, А.В. Виноградов, С.М. Астахов; заявитель и патентообладатель Орловс. гос. агр-й ун-т. - №2002104064/09; заявл. 13.02.2002; опубл. 10.12.2003, Бюл. №34 (Iч.). – 12 с.: ил/
- Пат. RU2687052C1. Способ запрета автоматического включения резерва на короткое замыкание на резервируемом участке линии электропередачи/Большев В.Е., Виноградов А.В., Виноградова А.В., Псарёв А.И.; заявитель и патентообладатель: ФГБНУ ФНАЦ ВИМ. - №2018129144; заявл. 09.08.2018; опубл.: 07.05.2019 Бюл. № 13 - 9 с.: ил.
