Струм навантаження кожної кабельної лінії залежить від кількості підключених до неї трансформаторів 10/0,4 кВ і в нормальному режимі визначається за формулою:

, А, (1)

де - сумарна номінальна потужність одного або декількох трансформаторів 10/0,4 кВ, підключених до кожної лінії, кВА;

= 10,5 кВ - лінійна напруга мережі.

Максимальний струм навантаження лінії у післяаварійному режимі визначають для випадку виходу з ладу одного з трансформаторів підстанції 10/0,4 кВ, коли другий працює з перевантаженням 140%, тобто:

. (2)

Поперечний переріз кожної з кабельних ліній розраховують за економічною щільністю струму, тобто:

, (3)

де - розрахункове значення поперечного перерізу лінії, мм;

- економічна щільність струму, А/ мм.

Значення економічних щільностей струму наведені у "Правилах улаштування електроустановок (ПУЕ) і для кабелів з алюмінієвими жилами при максимальному завантаженні 3000-5000 год. на рік становлять =1,4 А/ мм.

За розрахунковими значеннями поперечного перерізу приймають, як правило, найближче в більшу або меншу сторону стандартне значення поперечного перерізу. Прийняте значення поперечного перерізу перевіряють на тривало-допустимий струм згідно з ПУЕ.

За прийнятими значеннями поперечних перерізів кожної з кабельних ліній розраховують активний і реактивний опори для них за формулами:

;

, (4)

де , - питомі активний і реактивний опори 1 км кабельної лінії з алюмінієвими жилами, значення яких для ліній відповідного поперечного перерізу;

- довжина кожної з кабельних ліній відповідного перерізу, км.

Результати розрахунків параметрів кабельних ліній та їх струмових режимів зводять у таблицю.

Розрахунки КЛ - 10 кВ "ПС - РП-150" та "РП-150-ТП" проводились за вище вказаною методикою.

У третьому розділі "ВИБІР ТА ПЕРЕВІРКА ОСНОВНОГО ОБЛАДНАННЯ" проведено аналіз КЛ - 10 кВ як об'єкта РЗіА.

Для ліній в мережах 10 кВ з ізольованою нейтралю (в тому числі і з нейтралю, заземленою через дугогасний реактор) має бути передбачено пристрої релейного захисту від багатофазних замикань і від однофазних замикань на землю.

Захист від багатофазних замикань слід передбачати в двофазному виконанні і вмикати в одні й ті ж фази по всій мережі даної напруги для забезпечення вимикання в більшості випадків подвійних замикань на землю тільки з одного місця пошкодження.

Захист повинен бути виконаний одно-, дво- або трирелейним залежно від вимог чутливості та надійності.

Захист від однофазних замикань на землю має бути виконано, як правило, з використанням трансформаторів струму нульової послідовності. Захист в першу чергу має реагувати на сталі замикання на землю; допускається також застосування пристроїв, що реєструють короткочасні замикання, без забезпечення повторності дії.

Розраховано струми короткого замикання. Виконано перевірку вимикачів на електротермічну і електродинамічну стійкість. Проведено вибір та розрахункову перевірку трансформатора струму. Обгрунтовано вибір трансформатора напруги. Проведено вибір обмежувачів перенапруги.

У четвертому розділі "ЗАХИСТ КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ ВІД МІЖФАЗНИХ КОРОТКИХ ЗАМИКАНЬ" обгрунтовано струмовий захист кабельних ліній. Проведено структурний аналіз захисту кабельних мереж.

кабельний навантаження трансформатор замикання

Рис. 1. Ієрархічна структурна схема захисту кабельних мереж

Проаналізовано принципи та сучасні пристрої релейного захисту розподільних електричних мереж. Обгрунтовано вибір мікропроцесорного реле. Проведено розрахунок уставок параметрів спрацювання струмової відсічки і максимального струмового захисту. Виконано захист кабельних ліній від однофазних замикань на землю. Розроблено алгоритм функції логічної селективності захисту кабельних ліній.

У п'ятому розділі "РОЗРОБКА ПРИНЦИПОВИХ СХЕМ ЗАХИСТУ КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ" розглянуто загальні положення та вимоги до схем релейного захисту. Проаналізовано розроблену принципову схему управління вимикачем. Проведено аналіз розробленої принципової схеми управління і релейного захисту. Розроблено схему підключення мікропроцесорного пристрою, яка зображена на рис. 2.

Рис. 2. Схема розміщення виводів і підключення зовнішніх кіл до пристрою РЗЛ-01.01

У шостому розділі "МОНІТОРИНГ І ДІАГНОСТУВАННЯ КАБЕЛЬНИХ МЕРЕЖ" розглянуто сучасні положення та принципи оцінки технічного стану ізоляції кабельних ліній. Проаналізовано критерії оцінювання стану ізоляції. Проведено моніторинг і діагностування технічного стану ізоляції ЛЕП.

Для контролю технічного стану ізоляції кабелів зі зшитого поліетилену і полімерних ізоляторів під робочою напругою пропонується використовувати метод реєстрації імпульсів часткових розрядів (ЧР), що виникають в ізоляції кабелю і в підвісних ізоляторах повітряних ліній і передують руйнуванню ізоляції і ізоляторів. Місце виникнення часткових розрядів (ЧР) визначається за методом "час прибуття" на пристрої реєстрації.

Серійно випускаючі пристрої реєстрації мають позначення "прилад ОVМ-3" і "прилад СDМ-30" з комплектом датчиків.

Загальний вигляд приладів - інтелектуальних контролерів, зображений на рис. 3.

Рис. 3. Загальний вигляд приладів

Всі прилади об'єднуються в локальну мережу. Управління приладами здійснюється прикладним програмним забезпеченням "АС-ДІАГНОСТИКА-СВО" встановленого на робочій станції, на базі промислового комп'ютера і під управлінням операційної системи Wіndоws ® фірми Mісrоsоft.

Стаціонарна система моніторингу побудована у вигляді трьох рівнів: рівень робочої станції - верхній, рівень інтелектуальних контролерів на базі зазначених приладів - середній, рівень датчиків - нижній.

Обслуговуючому персоналу підстанції на 19 "LСD-моніторі у вікні "Користувача" показується повітряна або кабельна лінія, на якій "семафорами" вказується технічний стан лінії, де зеленим кольором індукується стан "норма без відхилень", жовтим - "передаварійний стан", червоним - "аварія".

Моніторинг зареєстрованих імпульсів часткових розрядів дозволяють будувати величини їх потужності та інтенсивності. За цими величинами визначається час, коли обслуговуючому персоналу необхідно застосовувати попереджувальні дії з метою запобігання аварії в лінії.

Функціональне графічне вікно користувача (див. рис. 4) або "Інтерфейс Користувача" створюється під конкретний об'єкт, що підлягає моніторингу та діагностуванню.

Зазвичай у цьому вікні відображається початок і кінець діагностуючої лінії, створюються "семафори", що відображають стан об'єкта, наприклад кабельної лінії. Колір "семафора" вибирається так: зелений - технічний стан об'єкта в "нормі", жовтий - технічний стан об'єкта погіршився і фіксується як "попередження", червоний - технічний стан об'єкта фіксується як "аварійний" і вимагає ремонту лінії. У функціональному вікні системи моніторингу відображуються також параметри роботи і стан локальної мережі, віддалених робочих станцій, виставлення і настройка уставок, перегляд виміряних величин, оцінювання подій персоналом.

Основою функціонування прикладного програмного забезпечення, що реалізує функції моніторингу, діагностування, прогнозу залишкового ресурсу, стаціонарних систем моніторингу є база даних виміряних величин. У нашому випадку величини часткових розрядів - параметр "Q" виражений у кулонах, інтенсивність часткових розрядів - параметр "РDІ" виражений значенням "імп /сек", потужність часткових розрядів - параметр "Р" виражена значенням "мВт". Результати вимірювань прив'язуються до відповідної фази напруги (наприклад, "А").

Рис. 4. Монітор користувача

За нашими оцінками, перехід технічного стану ізоляторів зі стану "Попередження" до стану "Аварійне" по тимчасовій величині параметра "РDІ" займає від двох до трьох годин - див. рис.5.

Рис. 5. Перехід технічного стану ізоляторів зі стану "Попередження" до стану "Аварійне" по тимчасовій величині параметра "РDІ"

На рис. 6. і 7 показані графіки реальних вимірюваних величин потужності часткових розрядів "Р" та інтенсивності часткових розрядів "РDІ" в реальних фізичних величинах по кожній фазі і, вибірково, по фазі А. Перед записом і розшифровкою (прив'язки кодів АЦП) здаючихся сигналів часткових розрядів було проведено калібрування каналів вимірювання спеціальним калібрувальним генератором типу GКІ-3 - див. рис. 8. Сигнал з генератора інжектувався в ПІН ввід силового трансформатора 110/10 кВ потужністю 63 МВА, (тип вводу - ГТТББ-60-110/800) з встановленим на ньому датчиком часткових розрядів типу DВ-2 і цей датчик показаний на рис. 9. зі знятою кришкою.

Рис. 6. Графіки реальних вимірюваних величин

Рис. 7. Графіки реальних вимірюваних величин

За результатами калібрування лінії генератором були розраховані передавальні коефіцієнти "пКл/В" по кожному каналу і загасання в повітряній лінії.

Схема калібрування генератором GКІ-3 повітряної лінії з відгалуженням на 5 опорі показана на рис. 10.

Рис. 10. Де Т1 - Т3: силові трансформатори на кінцях повітряної лінії.

На їх високовольтних вводах (тип ГТТББ-60-110/800) встановлені датчики часткових розрядів DВ-2

Крім зазначених вище на рис. 6 і 7 значень часткових розрядів, виводиться значення оточуючої температури, вологості на графіках позначені відповідно зеленим і червоним кольором. Попередній приладовий автоматичний аналіз на основі методу "прибуття імпульсів" які прийшли в вимірювальні прилади сигналів часткових розрядів показав, що зареєстровані сигнали не належать контрольованій лінії, а "прибули" ззовні, наприклад, з трансформатора, на якому власне і стоять датчики часткових розрядів типу DВ-2.

Загальний алгоритм діагностування наступний:

* в автоматичному режимі визначається, чи є імпульси часткових розрядів в лінії. Вид імпульсу показаний на рис. 11.

* якщо зареєстрований імпульс - це частковий розряд, а діагностичному процесору відома довжина лінії або ліній, то в автоматичному режимі визначається, звідки прийшов імпульс часткового розряду з кабельної або повітряної лінії або ззовні.

* якщо частковий імпульс з контрольованої лінії, то будується величина інтенсивності РDІ часткового розряду або його потужності Р. При досягненні заздалегідь введеної уставки оператору повідомляється рівень утвореного дефекту у вигляді "семафорів".

На рис. 6.8 показано розвиток інтенсивності часткового розряду на фазі В і рівень уставки: "100 імп /сек".

Результати роботи діагностичного процесора стаціонарної системи "АС-Діагностика - СВО" кілька разів перевірялися переносним приладом типу "Філін-6" і її результати представлені на рис. 11.

Рис. 11. Імпульс часткового разряду в фазі В силового трансформатора зареєстрований приладом ОVМ-3

Розглянуто особливості розміщення та порівняння сигналів датчика.

У сьомому розділі "ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ КАБЕЛЬНИХ МЕРЕЖ ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ ОЦІНКИ СТАНУ ІЗОЛЯЦІЇ КАБЕЛІВ" проаналізовано технічне обслуговування кабелів з використанням критеріальних параметрів фактичного стану ізоляції кабелів. Проведено прогнозування терміну технічне обслуговування за фактичним станом ізоляції. Розглянуто вимоги техніки безпеки при проведенні контролю та вимірювання опору ізоляції кабелів.

У восьмому розділі "ТЕХНІКО - ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ" складено специфікацію на обладнання для модернізації РП-10 кВ. Розраховано кошторис РП-10кB. При визначенні кошторисної вартості розподільчого пристрою 10 кB в зоні ПС 110/10кB "Приорська" враxовyються затрати на обладнання, на монтаж, заробітнy платy та допоміжні матеріали.

Розраховано основні показники економічної ефективності. При модернізації електроyстановки необxідно забезпечити максимальнy економічнy ефективність роботи за мінімальної вартості транспортyвання електричної енергії споживачам.

Термін окyпності капітальниx вкладень становить: 2,87 роки.

Таким чином, порівняння розрахованих показників з нормативними значеннями та аналіз їх дає змогу зробити висновок про доцільність реалізації проекту.

ВИСНОВКИ

Аналізуючи результати досліджень, розроблені системи моніторингу і захисту кабельних ліній агропромислових підприємств, можна підтвердити їх доцільність і актуальність та зробити наступні висновки:

1. Стан ізоляції кабелів залежить від багатьох факторів, які визивають не обернені процеси та можливі відновлювальні процеси, і як правило мають експоненціальний характер.

2. Аналізуючи і досліджуючі математичні моделі в процесі експлуатації оцінюючи вплив факторів на стан ізоляції, ми дійшли висновків щодо застосування методу часткових розрядів для діагностування та прогнозування стану ізоляції кабелів. Можливості використання методу часткових розрядів для оцінки контрольованих параметрів ізоляції кабелів.

3. Це дало можливість уточнити деякі моделі та методику моніторингу стану ізоляції. Дещо поліпшити їх та ув'язати з системою захисту кабельних ліній, що реалізовані на базі застосування мікропроцесорних пристроїв, поєднані в узгодженому варіанті застосуванням апаратури для оцінювання параметрів на базі застосування пристроїв, що працюють під напругою.

4. На підставі вище сказаного нами запропоновано організацію технічного обслуговування кабельних мереж та трансформаторних підстанцій прогнозувати технічні заходи за фактичним станом ізоляції, що може дозволити скоротити кількість технічних обслуговувань та деяких із видів технічних обслуговувань, виключити випробовування підвищеною напругою промислової частоти.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ

Видані статті :