Новости Электротехники 3(123) 2020





<  Предыдущая  ]  [  Следующая  >
Журнал №5(17) 2002

Надежность распределительных электрических сетей 6 (10) кВ.
Традиционные средства автоматизации



Анатолий Овчинников, зам. ген. директора Ассоциации «Мособлэлектро», заслуженный энергетик РФ Сейчас электрические сети городов развиваются за счет индивидуального строительства и увеличения числа ответственных потребителей. Их электроснабжение должно быть надежным и бесперебойным. Наиболее сложные проблемы связаны не со схемами электроснабжения, а с заменой устаревших конструкций. Отмечу, что в России нормы надежности по продолжительности ликвидации перерывов конкретно установлены только для потребителей I (время работы АВР) и III категории (не более 24 часов). Для потребителей II категории установлено время ввода резервного питания оперативно-дежурным персоналом.
В США, например, для мелких потребителей нормируется суммарная продолжительность перерывов в электроснабжении – 1 час в год. Причем нормы надежности устанавливаются обычно в два раза выше фактических средних показателей. В ряде стран надежность электроснабжения определяется средней длительностью отключения. Иногда при оценке надежности используется такой показатель, как расчетные затраты на предотвращение недоотпуска 1 кВт.ч энергии.


Время и деньги
У нас время обнаружения повреждения кабельной линии составляет от 0,5 до 6 часов, а воздушной – еще больше, если отключение происходит ночью. Оценка ущерба из-за недоотпуска электроэнергии и расходов на проведение ремонтно-восстановительных работ, мероприятия по повышению уровня надежности и определение затрат на их внедрение относятся к особому разделу экономики. Его следует назвать экономикой надежности электроснабжения (1).
Расчеты показывают, что капитальные затраты на построение петлевых схем в городских сетях на 35-60% больше, чем радиальных. В то же время петлевые схемы снижают аварийный недоотпуск энергии более чем в 10 раз (2). В радиальных схемах недоотпуск при ремонтных работах в 10-15 раз больше, чем аварийный недоотпуск в петлевых.
Для основной массы потребителей городских сетей можно считать достаточной такую степень надежности, которая достигается при использовании резервируемых петлевых схем и применении автоматики и телемеханики (в соответствии с технико-экономическим обоснованием). Использование автоматического ввода резерва (АВР) в городских сетях возможно только при наличии резервных линий (перемычек). В петлевой схеме сети при ее автоматизации АВР может быть установлен в точке токораздела сети, а также на трансформаторных подстанциях (ТП), куда приходит дополнительная линия (перемычка) от другого источника. Использование АВР на промежуточных ТП – дорогой метод, требующий прокладки резервных линий и пристройки к ТП площадей для размещения дополнительных ячеек с высоковольтным оборудованием.
Где должен размещаться АВР для ответственных потребителей? При существующих схемах АВР должен монтироваться на вводном распредустройстве потребителя. В этом варианте достигается наибольший эффект надежного электроснабжения потребителей I категории.

РП - гарантия надежности
Одним из показателей надежности в городских электросетях является наличие распределительных пунктов (РП, РТП). При возникновении аварийной ситуации в городских сетях, если нет распределительного пункта, отключается масляный выключатель на центре питания (ЦП). Схему такой распределительной сети можно сравнить с кистью винограда, висящей на тонкой нити.
Наличие РП и РПТ в схеме распредсети повышает надежность электроснабжения за счет проведения оперативных переключений и ремонтно-восстановительных работ дежурной службой горэлектросети независимо от ОВБ АО-энерго; возможности деления нагрузки, подключения к РП и РПТ ограниченного количества ТП в каждом плече; возможности внедрения средств телемеханики для управлениями выключателями нагрузки (ВН) в бестоковую паузу и сбора необходимой информации.
Изучение схем электроснабжения городов России показывает, что при отсутствии РП перерывы в электроснабжении затягиваются на длительное время, особенно при отсутствии резервных перемычек от других питающих линий или ЦП.

Как найти место КЗ?
Инженерная мысль была направлена на поиск простого и дешевого устройства, позволяющего определить поврежденный элемент сети. Вначале были предложены электромеханические указатели протекания токов короткого замыкания (КЗ). Их недостаток – при подаче напряжения после аварийного отключения необходимо было подвижный якорь возвращать в исходное положение с помощью оперативной штанги. Снять информацию об их срабатывании можно было только визуально.
На мой взгляд, самое удачное устройство регистрации протекания токов КЗ (УТКЗ) предложил В.Т. Демченко из Краснодарской электросети (3). В качестве датчика, реагирующего на ток КЗ, использован геркон, монтируемый на пластине из изоляционного материала под основание опорного изолятора. Исполнительный орган собран на базе двухпозиционного поляризованного реле.
Эта конструкция позволяет дистанционно регистрировать протекание КЗ по сетям 6-10 кВ без включения устройства в первичную сеть высокого напряжения, снимать с исполнительного устройства информацию о состоянии контактов, возвращать схему устройства в исходное рабочее положение при повторной подаче напряжения. Внедрение этого устройства (УТКЗ) позволило сократить время поиска повреждения в 2-3 раза.
Очень интересен опыт Щелковской горэлектросети (Московская область) по обработке информации о состоянии УТКЗ и передаче ее посредством использования брони высоковольтного кабеля диспетчеру электросети. При коротком замыкании в распределительной сети диспетчер видит на мониторе, между какими ТП произошло повреждение. Как заявляют диспетчеры: «Бабушки не успевают сообщить об отсутствии напряжения, как оперативно-выездная бригада уже в пути».Можно использовать старый опыт.
В 60-е годы инженером И.Я. Искиным для автоматизации городских электрических сетей была предложена схема автоматической избирательности резервирования (АИР-БРЛ) без прокладки дополнительных резервных линий (4). Идея работы схемы: в бестоковую паузу с помощью ВН отключается поврежденный участок; в зависимости от местонахождения повреждения повторно включается выключатель в РП (РПТ) и ВН в точке деления сети или питание переводится на резервную линию.
АИР-БРЛ позволяет: сократить до нескольких секунд перерыв в электроснабжении, при нынешних средствах автоматизации значительно уменьшить объем работ, выполняемых персоналом в аварийных ситуациях, а в нормальном режиме – проводить оперативные переключения.
Временные характеристики АИР-БРЛ в сетях 6-10 кВ не зависят от величины нагрузок как в текущий момент, так и в перспективном развитии, так как все отключения коммутационных аппаратов производятся в бестоковую паузу.
Работа схемы АИР-БРЛ начинается с момента исчезновения напряжения, т.е. с момента отключения выключателя на РП. Пусковыми органами автоматизируемого ТП являются: два промышленных реле, включенные на линейное напряжение 380 В силового трансформатора ТП до низковольтных предохранителей, и реле максимального тока, включенное на разность вторичных токов двух трансформаторов тока, установленных со стороны отходящего вывода 6-10 кВ автоматизируемого ТП. Оно является органом, определяющим месторасположение КЗ на магистрали, т.е. фиксирует протекание тока КЗ.
Ступенчатый график выдержек времени (рис.1) в схеме АИР-БРЛ (рис. 2) строится на использовании токовой фиксации. Причем выдержки времени АИР-БРЛ не зависят от выдержки времени работы релейной защиты на головном выключателе РП (РПТ). Ступень времени может быть произвольной и должна учитывать разброс параметров реле времени, собственного времени срабатывания выключателя нагрузки и его привода.

Рис.1

Распределение выдержек времени в петлевой схеме городской распределительной электрической сети 6-10 кВ с АИР-БРЛ




Q1, Q2 - масляные выключатели QW1, QW2 - выключатели нагрузки КН - контроль напряжения PT - реле максимального тока (фиксация протекания тока КЗ) ТП-1,ТП-2,ТП-3 - шины трансформаторных подстанций ТПD - трансформаторная подстанция, в которой установлен токораздел. QW2 нормально отключен. Работает в режиме АВР

Рис.2

В релейном исполнении ступень времени работы АИР-БРЛ можно принять в пределах 1,5-2,5 секунды. Она будет зависеть от схемы сети: должна быть обеспечена избирательная работа по отключению поврежденного участка кабельной или воздушной линии с учетом времени работы АПВ на МВ РП и АВР в ТПD.
В качестве источника оперативного тока для питания цепей АИР-БРЛ можно использовать трансформатор напряжения или энергию зарядки конденсаторов, а для токовой фиксации вместо трансформаторов тока – регистраторы протекания тока КЗ, устанавливаемые в крайних фазах на входе питания, на выходе из ТП, а также на отходящей резервной перемычке.

Автоматизация городских сетей существенно уменьшает количество недоотпущенных киловатт-часов и снижает затраты на передачу электроэнергии. Вкладывать деньги в автоматизацию распределительных сетей выгодно. Но поступление инвестиций сдерживается отсутствием соответствующей методики технико-экономического обоснования, которую необходимо разработать.
Предварительные расчеты показывают, что затраты на автоматизацию городских сетей с помощью АИР-БРЛ в несколько раз ниже, чем при использовании реклоузера с вакуумным выключателем. Коммутационное оборудование для распредсетей должно быть надежным в работе, безопасным в эксплуатации, отличаться простотой конструкции, иметь низкую цену и свободно вписываться в систему автоматизации электрических сетей.

Реплика
Не могу оставить без внимания статью Э.Палея «Построение распределительных сетей 6(10) кВ. Факторы обеспечения надежности» («Новости ЭлектроТехники», №2, 2002). Предлагаемая им схема городской закрытой ТП чрезвычайно затратна. Очевидно: в ближайшие 20 лет вакуумные выключатели не будут затребованы в городских распредсетях, их установка в ТП нецелесообразна, а понадобятся они только при замене устаревших, не отвечающих требованиям ПТЭ, образцов МВ на РП (РПТ).

Литература:
1. Шабад М.А. Технико-экономические обоснования автоматизации распределительных электрических сетей. - Энергетик, № 9, 1998.
2. Федосенко Р.Я. Надежность городских электрических сетей// Надежность электроснабжения: Сборник статей/ Под ред. И.А.Сыромятникова. - М.: Энергия. 1967. - С.161.
3. Демченко В.Т. Герконный указатель места прохождения токов короткого замыкания в электрических сетях 6-10 кВ// Прикладные задачи энергетических и электромеханических систем: Труды ВНТОЭ/Краснодарское краевое правление. - Краснодар, 1990. - С. 21.
4. Искин В.Я. Опыт автоматизации и телемеханизации городских электрических сетей на переменном токе. - М.: Центральное бюро технической информации при Министерстве коммунального хозяйства РСФСР, 1968.
5. Шабад М.А. Стратегия автоматизации распределительных сетей в России и США и ее экономическое обоснование. - Энергетик, № 3, 2002.



Очередной номер | Архив | Вопрос-Ответ | Гостевая книга
Подписка | О журнале | Нормы. Стандарты | Проекты. Методики | Форум | Выставки
Тендеры | Книги, CD, сайты | Исследования рынка | Приложение Вопрос-Ответ | Карта сайта




Rambler's Top100 Rambler's Top100

© ЗАО "Новости Электротехники"
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Segmenta Media создание и поддержка сайта 2001-2020