Новости Электротехники 3(123) 2020





<  Предыдущая  ]  [  Следующая  >
Журнал №2(50) 2008

ДУГОГАСЯЩИЕ РЕАКТОРЫ В СЕТЯХ 6-35 кВ
Реализация метода автоматического управления

Владимир Козлов, НПП «Бреслер», Владимир Ильин, НПП «ЭКРА», г. Чебоксары

В Положении о технической политике в распределительном электросетевом комплексе, утвержденном 25 октября 2006 года распоряжением председателя правления ОАО «ФСК ЕЭС», определено, что «при новом строительстве, расширении и реконструкции сетей напряжением 6–35 кВ необходимо рассматривать варианты проектных решений сети с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор с автоматической компенсацией емкостных токов, и нейтралью, заземленной через резистор».
В свете данного положения новую актуальность получил вопрос о принципах автоматического управления дугогасящими реакторами, который неоднократно поднимался в нашем журнале (www.news.elteh.ru).
Авторы из Чебоксар предлагают свой метод автоматического управления ДГР – использование частоты свободных колебаний контура нулевой последовательности.

ПРОБЛЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕАКТОРОВ

Уже немало публикаций в СМИ посвящено рассмотрению принципов автоматического управления дугогасящими реакторами, анализу их достоинств и недостатков [к примеру, 2, 4, 5], а также новым предложениям [3].
В основе всех методов контроля уровня расстройки компенсации емкостного тока сети лежит определение параметров контура нулевой последовательности (КНП) данной сети. Под параметрами контура обычно понимаются R – активное сопротивление, L – индуктивность, C – емкость сети относительно земли. Однако во многих методах эти параметры непосредственно не определяются, а для контроля настройки контура в резонанс или степени его расстройки используются косвенные информационные признаки, например, максимальное (при резонансе) и текущее значение напряжения смещения нейтрали U0 сети или его фаза [2].
Можно выделить две основные проблемы использования напряжения U0 в качестве основного информационного сигнала. Первая – низкий уровень напряжения U0. Вторая – высокая степень его зашумленности.
В естественных условиях напряжение U0 многими воспринимается как мусорная корзина, собирающая все помехи, существующие в сети и зависящие от многих факторов. В сетях с малой степенью естественной несимметрии (кабельные сети) напряжение U0 ничтожно мало и порождается в основном различного рода высокочастотными составляющими, к тому же зависящими от тока нагрузки [2].
Поэтому только повышением чувствительности канала измерения при косвенных методах контроля КНП сети эти проблемы решить нельзя.
Для разделения помехи и полезного сигнала U0 величину последнего необходимо повысить. Достигается это пассивными [4] или активными [5] методами искусственного смещения нейтрали.
Наиболее простой и часто используемый пассивный метод – подключение дополнительного конденсатора к фазе сети.
Обычно добротность КНП сетей составляет 20–50 и резонансная характеристика (зависимость U0 = f(wLК), где wLК – индуктивное сопротивление ДГР) ярко выражена. В этих условиях простота реализации косвенных методов настройки КНП в сочетании с пассивными методами искусственного смещения нейтрали объясняют их сравнительно широкое использование в системах автоматической настройки ДГР.
В последнее время всё большей популярностью пользуется комбинированное заземление нейтрали, т.е. подключение параллельно ДГР резистора [6]. Величина этого резистора выбирается в пределах от 300 до 2500 Ом, что приводит к падению добротности КНП сетей до 3–8. Как следствие, проявляется один из недостатков автоматических регуляторов настройки ДГР, использующих для настройки амплитуду или фазу напряжения U0, – неопределенность работы на пологих участках резонансной характеристики, т.е. по существу происходит отказ регуляторов.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СВОБОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ КНП

От недостатков методов, контролирующих напряжение смещения нейтрали U0 сети или его фазу, можно избавиться, перейдя к контролю частоты свободных колебаний КНП, так как частота wсв и затухание d свободных колебаний определяются только параметрами КНП и не зависят от причин, вызвавших эти колебания, то составляющую напряжения U0, соответствующую свободным колебаниям КНП, можно записать в виде:

(1)

где t' – время, отсчитываемое от момента возникновения колебаний.
Задача автоматического регулятора ДГР – поддерживать заданный уровень расстройки компенсации:

(2)

где Т – период напряжения сети.
Поэтому для этой задачи достаточно определить лишь период Тсв свободных колебаний. Но этим информация, содержащаяся в кривой U0,св, не исчерпывается. Можно определить добротность КНП сети:

(3)

а если привлечь дополнительную информацию, например ток ДГР, то найти и непосредственные параметры контура – R, L, C.
Как отмечено в [5], за 30 лет использования ДГР не удалось создать автоматические регуляторы, использующие метод контроля частоты свободных колебаний КНП. Причина этого всё та же – малая величина и сильная зашумленность контролируемого напряжения U0.
Выделить из этого сигнала составляющую свободных колебаний на старой элементной базе не представлялось возможным. Однако микропроцессорная техника в сочетании с современными методами цифровой обработки информации и хорошим качеством измерений позволяют это сделать.

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

В качестве примера на рис. 1–4 приведены реальные осциллограммы напряжения 3U0 на 1-й и 2-й секции шин ПС «Западная» Северных сетей «Чувашэнерго». На осциллограмме показаны режимы: стационарный до момента возмущающего воздействия на КНП и после возмущения. Отдельно показан участок, на котором производилось выделение свободных колебаний, хотя визуально трудно представить, что эти режимы можно разделить и выделить из них составляющую свободных колебаний. Сама кривая выделенного напряжения U0,св свободных колебаний приведена рядом с осциллограммой 3U0.
Интересно, что секции данной подстанции резко различаются по добротности. Для первой секции добротность Q более 32, для второй – порядка 9. Осциллограммы приведены для двух режимов секций: настроенных на режим компенсации (на терминале был установлен режим перекомпенсации u = –1 для обеих секций) и максимально расстроенных путем вывода плунжеров ДГР в крайнее положение. Видно, что во всех режимах микропроцессорный регулятор четко выделяет свободную составляющую.
Свободные колебания в контуре возникают после возмущающего воздействия, в обычных условиях являющегося случайным фактором. Очевидно, что для задачи автоматического управления ДГР это воздействие должно быть целенаправленным и создаваться устройством управления. В рассматриваемом случае с этой целью производилась инжекция тока в КНП через сигнальную обмотку ДГР – рис. 5 [3]. Как видно из осциллограмм, возмущение может быть кратковременным и незначительным по величине, т.е. не оказывающим практического влияния на сеть в отличие от стационарного смещения нейтрали.
Все измерения, расчеты и осциллографирование выполнялись микропроцессорным регулятором «Бреслер-0107.060», установленным на данной подстанции для управления двумя плунжерными ДГР.
Применение микропроцессорного терминала в качестве автоматического устройства управления ДГР позволило получить ряд полезных результатов. В частности, для определения пределов регулирования расстройки имеется возможность автоматически снять характеристики ДГР (см. рис. 6). В этом режиме плунжер перемещается из одного крайнего положения в другое, затем обратно, и каждые 0,5 с контролируется расстройка. Из характеристики видно, что при расстройке порядка –22 наблюдается искажение кривой, что позволяет сделать предположение о дефекте механизма плунжера.
Все результаты запусков программы контроля расстройки и привода ДГР сохраняются в журнале событий. На рис. 7 приведен результат обработки журнала по параметру добротность. Видно, что на определенном интервале наблюдения добротность для 2-й секции шин постоянно уменьшалась, что косвенно свидетельствует о снижении изоляции секции.

ВЫВОДЫ

1. Частота свободных колебаний контура нулевой последовательности сети зависит только от параметров контура и не зависит от возмущающих воздействий. Поэтому метод настройки ДГР по частоте свободных колебаний свободен от недостатков, присущих экстремальным методам. Данный метод наиболее перспективен для использования в автоматических регуляторах ДГР, в том числе и в сетях с комбинированным режимом заземления нейтрали.
2. Автоматические регуляторы ДГР, использующие для определения расстройки частоту свободных колебаний КНП, могут быть реализованы только на микропроцессорной базе с использованием цифровых способов обработки информации.
3. Применение микропроцессорной элементной базы в автоматических регуляторах ДГР позволяет повысить точность настройки компенсации и расширить их функциональные возможности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Князев В., Боков Г. Техническая политика ФСК. Требования к распределительному электросетевому комплексу // Новости ЭлектроТехники. – 2006. – № 6(42).
2. Druml G., Kugi A., Parr B. Дугогасящие реакторы 6–35 кВ. Повышение точности настройки // Новости ЭлектроТехники. – 2007. – № 1(43).
3. Druml G., Seiferd O. Дугогасящие реакторы 6–35 кВ. Новый метод определения параметров сети // Новости ЭлектроТехники. – 2007. – № 2(44).
4. Миронов И.А. Дугогасящие реакторы 6–35 кВ. Автоматическая компенсация емкостного тока // Новости ЭлектроТехники. – 2007. – № 3(45).
5. Миронов И.А. Дугогасящие реакторы 6–35 кВ. Автоматическая компенсация емкостного тока // Новости ЭлектроТехники. – 2007. – № 5(47).
6. Ильиных М., Сарин Л., Ширковец А., Буянов Э. Компенсированная и комбинированно заземленная нейтраль. Опыт эксплуатации сети 6 кВ металлургического комбината // Новости ЭлектроТехники. – 2007. – № 2(44). – С. 68–72.





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