35/10 кВ қосалқы станциялардың қорғаныс жүйелерінің тиімділігі мен сенімділігін бағалау



Мақалада авторлар кернеуі 35/10 кВ қосалқы станциялардың релелік қорғаныс жүйесінің тиімділігі мен сенімділігін бағалайды.

Түйін сөздер: сенімділік, тиімділік таңдау қабілеттілігі, тез әсер ету, релелік қорғаныс.

В статье авторы дают оценку эффективности и надежности системе релейной защиты подстанций напряжением 35/10 кВ.

Ключевые слова: надежность, селективность, быстрота действия, релейная защита.

Қазіргі кезде қосалқы станциялардың жаңа әрі заманға сай қорғаныс тәсілдерін жасау өзекті мәселе болып табылады. Себебі 35/10 кВ қосалқы станциялары — электрмен жабдықтау жүйелерінің маңызды элементтері. 35/10 кВ төмендеткіш қосалқы станциялардың жұмысы тасымалданатын электр энергиясының сенімділігі мен сапасына әсер етеді.

Қосалқы станцияның жұмыс істеу барысында әр түрлі қысқа тұйықталулар пайда болып тұрады. Олар релелік қорғаныс аппараттарымен жойылу тиіс. Қосалқы станцияның трансформаторы мен жабдықтарына айтарлықтай әсер ететін қысқа тұйықталулардың салдарын болдырмау үшін зақымданған элемент тез әрі селективті түрде ажыратылуы керек.

Қосалқы станция қорғаныстарының ұзақ уақыт ұстамдылығы қоректендіруші желілер қорғаныстарының іске қосылу уақытының көбеюіне әкеп соғады. Бұл электрмен жабдықтау жүйесінің жалпы динамикалық тұрақтығына айтарлықтай кері әсерін тигізеді.

Релелік қорғаныс саласындағы жаңа технологияларды дамыту кезіндегі ең негізгі мәселелердің бірі болып олардың техника-экономикалық тиімділігі жағдайларын бағалау болып саналады.

Жаңа қондырғылардың тиімділігін бағалау үшін [1, 2] тарауларында көрсетілген инженерлік әдіс қолданылып келген еді, бұл әдіс бұрыннан белгілі әдістердің негізінде жасалынған. Осы әдіс жүйенің құрамы болып саналатын барлық жеке бөліктердің қорғаныс құрылғыларының тиімділігін біртұтас қарастыруға мүмкіндік береді.

Қорғаныс жүйелерін анализдеу және зерттеу барысында сенімділік көрсеткіштері пайдаланылады. Зақымдалу ағынының параметрі және оның қалпына келу интенсивтілігі.

Зақымдалған ағынның параметрі (кері қайтаруы) келесі өрнектің көмегімен барынша дәл анықталынады [2]:

Қалпына келу процесін сипатайтын параметр келесіге тең болады:

Қосалқы станциялардың қорғаныс жүйелерінің сенімділігін зерттеу мақсатында ең алдымен оның негізгі элементтері (тармақтар) бөлініп алынып қарастырылады [2].

Жоғарыда көрсетілген жағдайларға байланысты автоматтандыру жүйелерінің анализін қарапайымдылау үшін түрлі шектеулер мен рұқсат етулер қабылданады [3].

1. Қарастырылатын жағдайлар графтары мен автоматталған релелік қорғаныс бірлесулерінің өтпелеріне қорғалатын элемент ажыратылмаған жағдайда болатын жүйеде қатарынан екі қорғаныс құрылғыларының істен шығуы қарастырылады, сонымен қатар жағдайлардың барынша сәйкес келетіндері қарастырылады.
2. Автоматты ажыратқыштардың ток өткізуші бөліктерінің қысқа тұйықталуы өзінің нәтижелері бойынша оның алдындағы жүйе бөліктерінде болатын зақымданулардың нәтижелерімен бірдей болғандықтан:

яғни бұл екі жағдай біріктіріледі.

3. Нәтижелерінің бірдей болуына байланысты релелік қорғаныс іске қосылмаған жағдайлар біріктіріледі және автоматты ажыратқыш іске қосылмаған жағдайлар біріктіріледі, бұл істен шығулар бір бөлікте болады және қорытынды мәндер алынады:

λ_Σ12 = λ_Σ1 + λ_Σ2;

λ_α12 = λ_α1 + λ_α2.

4. Релелік қорғанысты есептеген кезде есептелінетін К-бөлігінен басқа сезгіштік бойынша бұл бөлікке оның алдындағы (К+1) бөлігі кіреді және ол К-бөлігі үшін резервті болып есептеледі.

1, 2 суреттерде берілген жүйенің негізгі тармақтары көрсетілген, ал 3 суреттте жағдайлар мен өтпелер ретінде математикалық модель көрсетілген.

Сурет 1. Қосалқы станцияның уақыт ұстамдылығысыз қорғау тәсілінің сұлбасы

Сурет 2. Электр жүйесінің элементтері

3Q — жоғарғы кернеу жағындағы ажыратқыш;

КА — уақыт ұстамдылығысыз қорғағыш құрылғы;

TV — күштік трансформатор;

2Q — төменгі кернеу жағындағы ажыратқыш;

S — қосалқы станцияның төменгі кернеу шиналары;

1Q — кететін желідегі ажыратқыш;

L — электр беріліс желісі.

_(1Q+КА) — 10 кВ желінің ажыратқышы мен қорғағыш құрылғысының кері қайтару ағынының параметрі;

_(2Q+КА) — 10 кВ кірісінің ажыратқышы мен қорғағыш құрылғысының кері қайтару ағынының параметрі;

_(3Q+КА) — 110–35 кВ кірісіндегі ажыратқышы мен қорғағыш құрылғысының кері қайтару ағынының параметрі;

_(1Q+КА) — 10 кВ желінің ажыратқышы мен қорғағыш құрылғысының іске қосылу кезіндегі кері қайтару ағынының параметрі;

_(2Q+КА) — 10 кВ кірісіндегі ажыратқышы мен қорғағыш құрылғысының іске қосылу кезіндегі кері қайтару ағынының параметрі;

_(3Q+КА) — 10 кВ кірісіндегі ажыратқышы мен қорғағыш құрылғысының іске қосылу кезіндегі кері қайтару ағынының параметрі;

Номері 1 жүйенің күйі кернеуі 10 кВ желінің ажыратқышы мен қорғағыш құрлғысының зақымдалу жағдайын сипаттайды.

Номері 2 жүйенің күйі кернеуі 10 кВ желінің кірісіндегі ажыратқышы мен қорғағыш құрлғысының зақымдалу жағдайын сипаттайды.

Номері 3 жүйенің күйі кернеуі 110–35 кВ желінің кірісіндегі ажыратқышы мен қорғағыш құрлғысның зақымдалу жағдайын сипаттайды.

Номері 4 жүйенің күйі кернеуі 10 кВ желінің ажыратқышы мен қорғағыш құрлғысының зақымдалуына байланысты барлық желінің ажыратылып тұрған жағдайын сипаттайды.

Номері 5 жүйенің күйі кернеуі 10 кВ желінің ажыратқышы мен қорғағыш құрлғысының зақымдалуын қайта қалпына келуі жағдайын сипаттайды.

Номері 6 жүйенің күйі қосалқы станцияның кернеуі 10 кВ шиналарының 10 кВ желінің ажыратқышы мен қорғағыш құрлғысының зақымдалу жағдайын сипаттайды.

Номері 7 жүйенің күйі кернеуі 10 кВ кірісінің ажыратқышы мен қорғағыш құрлғысының зақымдалуын қайта қалпына келуі жағдайын сипаттайды.

Номері 8 жүйенің күйі кернеуі 110–35 кВ желінің ажыратқышы мен қорғағыш құрлғысының зақымдалуына байланысты трансформатордың ажыратылып тұрған жағдайын сипаттайды.

Номері 9 жүйенің күйі кернеуі 110–35 кВ кірісінің ажыратқышы мен қорғағыш құрлғысының зақымдалуын қайта қалпына келуі жағдайын сипаттайды.

Күйлердің теңдеулерін құрастырамыз:

0 жүйенің жағдайы:

[_(1Q+КА) + _(3Q+КА) + _(1Q+КА) + _(2Q+КА) + _(2Q+КА) + +_(3Q+КА)]^.P₀ + (1Q+KA)^.P₅ + (2Q+KA)^.P₇ + (3Q+KA)^.P₉ = 0

1 жүйенің жағдайы: _(1Q+КА)^.P₀ — L^.P₁ = 0

2 жүйенің жағдайы: _(2Q+КА)^.P₀ — S^.P₂ = 0

3 жүйенің жағдайы: _(3Q+КА)^.P₀ — TV^.P₃ = 0

4 жүйенің жағдайы: L^.P₁ + _(1Q+КА)^.P₀ — L^.P₄ = 0

5 жүйенің жағдайы: L^.P₄ — (1Q+KA)^.P₅ = 0

6 жүйенің жағдайы: _(2Q+КА)^.P₀ + S^.P₂ — S^.P₆ = 0

7 жүйенің жағдайы: S^.P₆ — (2Q+KA)^.P₇ = 0

8 жүйенің жағдайы: TV^.P₃ + _(3Q+КА)^.P₀ — TV^.P₈ = 0

9 жүйенің жағдайы: TV^.P₈ — (3Q+KA)^.P₉ = 0

шартын ескере отырып жүйені шешеміз:

Сурет 3. Жағдайлар және өтпелер түрінде берілген қосалқы станциянының қорғаныс жүйесінің математикалық моделі

Қорытынды

1. Қосалқы станцияның қорғаныс тәсіл алгоритмінің құрылымдық сұлбасы экономикалық жағынан тиімді техникалық жүзеге асуды қамтамасыз ете алады.
2. Ұсынылып отырған қорғаныс жүйесінің жалпы қарапайымдылығы, экономикалық тиімділігі және 35/10 кВ қосалқы станциялардың бірнеше қорғаныс түрлерінің бір құрылғыда біріктірілуі нәтижесінде жүзеге асырылады.

Әдебиет:

1. Андреев В. А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. Учебник для вузов/В. А. Андреев. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 2006. — 639 б.
2. Гук Ю. Б. и др. Оценка надежности электроустановок. Под ред. Б. А. Константинова. — М.: Энергия, 1974. — 199 б. Перед загл. авт.: Ю. Б. Гук, Э. А. Лосев, А. В. Мясников.
3. Дьяков А. Ф. Микропроцессорная автоматика и релейная защита электроэнергетических систем: Учебное посбие для вузов/А. Ф. Дьяков, Н. И. Овчаренко. — М.: Издательский дом МЭИ, 2008. — 336 б.