Исследование временных интервалов бросков тока применительно к дистанционному контролю сетевого АВР

Рисунок 2 – Изменение микротвердости по толщине покрытия, сформированного на пластически деформированном сплаве АО3-7 при Д Т =25 А/дм²; Т=2 ч; С КОН =3 г/л; СNa 2 SiO 3 =14 г/л; t=20ºC

зец (сплав АО3-7), соответственно, с покрытием и без него;

• 2,    2′ – контробразец (сталь 18ХГТ), работающий в паре с образцом, соответственно, с покрытием и без него; 3, 3′ – износ соединения, соответственно , с покрытием и без него

Оптимальные режимы МДО и состав электролита, при которых достигается наименьший износ испытуемых соединений следующие: Дт=25 А/дм2; Т=2 ч; СКОН=3 г/л; СNa2SiO3=14 г/л; t=20ºС. Покрытия, сформированные МДО с соблюдением этих условий, обладают высокой износостойкостью и невысоким коэффициентом трения. В связи с этим их можно рекомендовать к внедрению в ремонтное производство для упрочнения деталей алюминиевого сплава АО3-7, восстановленных пластическим деформированием, а именно для втулок шестеренных насосов типа НШ -У.

Литература

• 1.    Новиков, А. Н. Восстановление и упрочнение деталей из алюминиевых сплавов микродуго-вым оксидированием [Текст]: учеб. пособие / А. Н. Новиков, А. Н. Батищев, Ю. А. Кузнецов. – Орёл: ОрёлГАУ, 2001. – 99 с.

• 2.    Каракозов, Э. С. Микродуговое оксидирование – перспективный процесс получения керамиче

  ских покрытий [Текст] / Э. С. Каракозов, А. В. Чавда-ров, Н. В. Барыкин // Сварочное производство. – 1993. – № 6. – С. 4-7.

• 3.    Фёдоров, В. А. Физико-механические характеристики упрочнённого поверхностного слоя на сплавах алюминия, получаемого при микродуговом оксидировании [Текст] / В. А. Фёдоров, Н. Д. Великосельская // Физика и химия обработки материалов. –

  1990. – № 4. – С. 57-62.

• 4.    Фёдоров, В. А. Формирование упрочнённых поверхностных слоёв методом микродугового оксидирования в различных электролитах и при изменении токовых режимов [Текст] / В. А. Фёдоров, В. В. Белозоров, Н. Д. Великосельская // Физика и химия обработки материалов. – 1991. – № 1. – С. 87-93.

• 5.    Логачев, В. Н. Износостойкость покрытий, сформированных способом МДО на алюминиевых сплавах АО3-7 и пластически деформированном АК7ч [Текст] / В. Н. Логачев // Ресурсосберегающие технологии при производстве и ремонте машин: сб. науч. работ. – Орел: ОрелГАУ, 2005. – С. 295-300.

• 6.    Коломейченко, А. В. Износостойкость покрытий, сформированных микродуговым оксидиров-наием на алюминиевых сплавах АО3-7 и пластически деформированном АК7ч [Текст] / А. В. Коломейчен-ко, В. Н. Логачев // Трение и смазка в машинах и механизмах. – 2006, № 9, С. 7-9.

УДК 621.317.312.001.5

Исследование врем енны х ИНТЕРВАЛОВ БРОСКОВ ТОКА

ПРИМ ЕНИТЕЛЬНО К ДИСТАНЦИОННОМ У КОНТРОЛЮ СЕТЕВОГО АВР

С.М. Астахов (ФГОУ ВПО Орел ГА У)

Для дистанционного распознавания в сети аварийных ситуаций важно иметь достоверную информацию о срабатывании токовых защит контролируемых выключателей. О факте срабатывания токовых защит прежде всего можно судить по определенной последовательности изменения тока, в которую входят: увеличение тока с определенной скоростью, существование тока, соответствующей величины и уменьшение тока с соответствующей скоростью в определенном интервале времени. Интервал времени, существования тока между его увеличением и уменьшением, естественно, должен быть близок к установленным выдержкам времени токовых защит контролируемых выключателей. В данном случае следует знать как минимальное так и максимальное время выдержки защит. Если время существования тока окажется между этими значениями, то с определенной вероятностью можно утверждать о факте появления к.з. и срабатывания токовой защиты конкретного выключателя. Если же время существования появившегося тока будет меньше минимально возможной выдержки времени защит выключателей, то это говорит об ис чезновении к.з. по другой причине, а не о работе токовой защиты выключателя. Если время исчезновения тока будет превышать наибольшую выдержку времени защит выключателей (хотя это практически очень маловероятно из-за использования резервных защит), то здесь можно судить с определенной степенью достоверности о следующих явлениях:

• - необъективная информация о появлении к.з. на основании установленных признаков;

• - необъективная информация об исчезновении к.з. (момент исчезновения к.з. не зафиксирован);

• - ошибка в измерении времени существования к.з.

Минимальное время существования броска тока определяется выдержками времени таких защит, как токовая отсечка (ТО) и ускоренная защита (например, после цикла автоматического повторного включения).

Токовая отсечка устанавливается в сетях напряжением 10-35 кВ и выше [1,2]. При этом она может выполняться без выдержки времени и с небольшой задержкой. Используемые реле для ТО типа РТМ могут срабатывать со временем около 0,02 с. В то же время для устранения излишних срабатывании при перенапряжениях (отстройка от работы разрядников) и для селективного ее действия с защитами трансформаторов, входящих в ее зону, следует несколько увеличить время срабатывания ТО.

Кроме того, учитывая собственное время отключения выключателей 10 кВ с приводом (0,08...0,1с) [3], время действия ТО должно включать и эти значения . В соответствии с [2,4] для сетей 10 кВ вводится выдержка времени ТО около 0,1 секунды. Обоснование времени существования броска тока можно пояснить с помощью рис. 1. На этом рисунке приведен фрагмент электрической сети 10 кВ, с пунктом сетевого АВР и с соответствующими коммутирующими аппа-

источнику питания

Рисунок 1 - К определению временных интервалов бросков тока к.з.:

ИП1, ИП2 - источники питания; Q1, Q2 - выключатели секций шин; Q3 – секционный выключатель оснащенный АВР; Q4, Q5 - выключатели отходящих линий; W1, W2 - отходящие линии 10 кВ; Q6 - секционирующий выключатель; Q7 - секционирующий выключатель оснащенный АВР; F1, F2 - предохранители; К1, К2 - точки короткого замыкания ; Т1, Т2 - си ловые трансформаторы напряжением 10/0,4 кВ

При появлении броска тока, с минимальным временем его существования, принятым как было указа но выше – 0,1 с., может возникнуть единственная "помеха", которая приведет к ложному суждению об отключении контролируемого выключателя. Такой "помехой" является неселективная работа предохранителя F1 при к.з. в точке К1, рис. 1. В данном случае при появлении броска тока соответствующей величины в начале линии 10 кВ ("Контроль") с длительностью, например, 0,09...0,11 секунды нельзя однозначно утверждать, что это сработала ТО выключателя Q4. Это связано с тем, что в этом диапазоне (в диапа- зоне времени срабатывания ТО выключателя Q4) возможно и срабатывание предохранителя F1.

К другим явлениям, вызывающим броски тока подобной длительности, на первый взгляд, могут относиться срабатывания разрядников и включения трансформаторов 10/0,4 кВ без нагрузки. В то же время, в соответствии с [2] длительности этих бросков будут существенно меньше, что в конечном итоге для отстройки от этих бросков и вызвало установку задержки ТО около 0,1 секунды.

Появление неопределенности в распознавании кратковременных бросков тока поставило задачу вычисления вероятности того, что данный бросок обусловлен именно работой защиты выключателя Q4, а не другим событием, например перегоранием предохранителя F1. Исследования, проведенные в работе [5], позволили установить необеспеченность селективности при различных выдержках времени токовой защиты (рис. 2) головного выключателя. Так с выдержкой времени 0,1 секунды неселективность составляет около 2,7%. Вероятность же неселективной работы при к.з. ТО с предохранителями, с увеличением выдержки времени защиты уменьшается, так при выдержке времени 0,2 секунды, она будет равна уже 1,36%. Из графика наглядно видно, что с увеличением выдержки времени защиты, неселективность срабатывания уменьшается, асимптотически приближаясь к оси времени.

Рисунок 2 - Вероятность неселективного срабатывания токовой отсечки выключателя и предохранителей подстанции 10/0,4 кВ

Таким образом, при появлении броска тока длительностью 0,1 с можно с вероятностью 97,31 % утверждать, что это произошло срабатывание ТО, а не перегорание предохранителя. При увеличении же выдержки времени головного выключателя Q4 (рис. 1) появление броска тока еще с большей вероятностью следует отнести к действительной ситуации, т.е. к срабатыванию Q4. Исходя из этого принятая минимальная выдержка ТО равная 0,1 с может отражать минимальное время существования броска тока, как фактора отключения контролируемого выключателя.

Если длительность появившегося броска тока будет меньше 0,1 с, то однозначно утверждать, что это отключился выключатель или сработал предохранитель, не представляется возможным.

Для определения же максимальных длительностей бросков тока, соответствующих выдержкам времени защит контролируемых выключателей, рассмотрим следующее выражение [6]:

t з i = t з( i-1) + A t где tзi - выдержка времени защиты i-го выключателя ; t3(i—i) - наибольшая выдержка предыдущей защиты; At - ступень селективности.

В общем случае ступень селективности (Δt) может принимать достаточно разные значения от 0,2 до 1 секунды. В большинстве применяемых защит оно выбирается равным 0,5 секунды [6]. При обеспечении селективного действия защит их выдержка времени возрастает от конца линии к источнику питания .

В соответствии с задачей дистанционного контроля распознавание ситуаций при срабатывании пункта сетевого АВР предусматривается в начале линии 10 кВ, рис. 1, ("Контроль"). В связи с этим следует выявить наибольшую длительность броска тока, который с определенной вероятностью отражал бы действия защит контролируемых выключателей.

Наибольшая выдержка времени токовой защиты должна быть установлена на выключателе Q4 по отношению к другим защитам линии, которая коммутируется данным выключателем. Для ее определения используем известную методику [1], начиная от времени срабатывания предохранителя F2.

В эксплуатационной практике, как правило, в начале линий 10 кВ выдержки времени защит МТЗ "головных" линейных выключателей, выбираются равными ступени селективности, принятой 0,5 с.

Если же в линии 10 кВ устанавливается секционирующий выключатель (Q6, рис. 1) то, естественно, что выдержка времени защиты "головного" выключателя Q4 составит 1 секунду. При отказе защиты выключателя Q4 (рис. 1) отключится выключатель Q1, увеличивая длительность броска тока к.з. еще на ступень селективности. На рис. 1 возле каждого выключателя указано установленное время его срабатывания . Если в данной ситуации возможно проведение контроля (не исчезнет напряжение питания устройства, производящего контроль), то время существования к.з. соста вит 2 секунды, с учетом селективного срабатывания выключателя АВР Q3. Это время и будет определять максимально возможную выдержку времени защит контролируемых выключателей.

Таким образом, указанное время на рис. 1, равное 2 секундам, можно с достаточным запасом принять за границу максимального значения выдержек времени защит контролируемых выключателей (для приведенной схемы). При этом появление броска тока к. з., с длительностью 0,1 секунды, как было указано выше, с вероятностью около 97% говорит о работе ТО. Если длительность больше 0,1 секунды, то вероятность еще больше возрастает. Что касается максимального значения длительности броска тока (2 секунды), то и здесь не следует говорить о том, что она (длительность) обусловлена действием защиты с вероятностью достоверного события . В определенной степени появление тока с признаками к.з. и его существование в пределах 2 секунд может быть вызвано и другими ситуациями, в частности подключением мощной нагрузки, включением электродвигателя с большим пусковым током и последующим его медленным спадом или включением трансформатора 10/0,4 кВ под нагрузкой с последующим снижением тока.