РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПРОВЕРКИ РАЗЪЕДИНИТЕЛЕЙ

В настоящее время существует множество программ по выбору и проверке проводников и электрических аппаратов. Эти программы позволяют определить расчетные условия или составить схему замещения. Но в основном все эти программы рассчитаны на проверку аппаратуры на напряжение 0,4 кВ. Основной проблемой в данной области является отсутствие программного обеспечения, позволяющего осуществлять комплексную проверку электрооборудования распределительных устройств проектируемого объекта. В данной статье предлагается алгоритм автоматизированной проверки разъединителей напряжением от 10 до 500 кВ.

В соответствии с текущей нормативной документацией [5] разъединитель выбирается и проверяются аналогично выключателям, но так как с помощью разъединителей нельзя отключать токи нагрузки токи короткого замыкания, их не проверяют по отключающей и включающей способности.

Начальным этапом предлагаемого алгоритма является расчет установившегося режима. После этого определяются напряжения и токи во всех узлах и ветвях схемы:

I_расч ≤ I_ном,                                                    (1)

U_расч ≤ U_ном.                                                 (2)

где U_ном.‑ номинальное напряжение аппарата, кВ;

U_расч ‑ расчетное напряжение аппарата, кВ;

I_ном ‑ номинальный ток аппарата, А;

I_расч ‑ расчетный ток аппарата, А.

Если разъединитель удовлетворяет вышеуказанным условиям, то переходим к следующему пункту, а если нет - выбираем другой разъединитель и осуществляем проверку до тех пор, пока он не будет соответствовать условиям.

Далее рассчитывается режим, на основе параметров которого будет осуществляться проверка по термической и электродинамической стойкости. В большинстве случаев таким режимом является режим трехфазного короткого замыкания (КЗ). Для расчета режима трехфазного КЗ в точке КЗ в расчетную схему вводится ЭДС Е_к=0 и определяется начальное действующие значение периодической составляющей тока КЗ, а так же напряжения во всех узлах и ветвях схемы. Подробно данный алгоритм изложен в [3, 4]. По результатам расчета аварийного режима производится проверка разъединителя на термическую стойкость путем сравнения найденного по расчетным условиям значения теплового импульса В_к с его допустимым значением В_{тер.доп.}. Расчетное значение теплового импульса определяется следующим образом:

,                                                 (3)

где  ‑ расчетная продолжительность КЗ, с ();

 ‑ постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ, с.

Постоянную времени электрической цепи предлагается оценивать на основе величин активной и реактивной составляющей тока КЗ, считая их пропорциональными активному и реактивному сопротивлениям цепи, по которой этот ток протекает. Тогда получим:

                                                                 (4)

где  ‑ время срабатывания основной релейной защиты, с;

 ‑ полное время отключения выключателя, с;

I_п0 – расчетное начальное значение апериодической составляющей тока трехфазного КЗ.

Условием проверки по термической стойкости будет:

,                              (5)

где ‑ ток термической стойкости, кА.

В соответствии с [2] электродинамическая стойкость оценивается величиной предельного сквозного тока, который сравнивается с ударным током КЗ

                                                                   (6)

где ‑ наибольший пик (ток электродинамической стойкости), кА;

‑ ударный ток короткого замыкания, кА.

Ударный ток определяется следующим образом:

                                      (7)

где  ‑ действующие значение периодической составляющей начального тока КЗ

 ‑ ударный коэффициент

 ‑ наименьшее время от начала КЗ до момента расхождения дугогасительных контактов выключателя, установленного в одной цепи с разъединителем, с.

На рис. 1 представлена блок-схема предлагаемого авторами алгоритма. На его основе разрабатывается программный модуль в составе программно-вычислительного комплекса КАТРАН [1]. Для удобства пользователя в программном модуле хранятся номинальные параметры разъединителей класса напряжения от 10 до 500 кВ наиболее широко используемых типов (РПД, РГ, РД, РВ, РЛК, РН и др.).

Рисунок 1. Алгоритм выбора и проверки разъединителя.

Разработанный программный модуль позволит быстро и качественно выбрать и осуществить проверку разъединителей напряжения выше 1 кВ, что поможет значительно сократить время, затрачиваемое инженером-проектировщиком на выполнение проекта.

Список литературы:

1. Комплекс автоматизированного режимного анализа КАТРАН 9.0 / Игуменщев В.А., Малафеев А.В., Панова Е.А., Варганова А.В., Газизова О.В., Кондрашова Ю.Н., Зиновьев В.В., Савельева К.С., Юлдашева А.И., Крубцова А, Курилова Н.А. // Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем. 2015. – №12.
2. Короткие замыкания и несимметричные режимы электроустановок: учеб. пособие для студ. вузов / И.П. Крючков, В.А. Старшинов, Ю.П. Гусев, М.В. Пираторов; под ред. И.П. Крючкова. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский дом МЭИ, 2011. – 472 с.
3. Малафеев, А.В. Анализ режимов несимметричных коротких замыканий в сложных системах электроснабжения с собственными электростанциями / А.В. Малафеев, О.В. Буланова, Е.А. Панова, М.В. Григорьева // Промышленная энергетика. – 2010. - №3. – С. 26 – 31.
4. Панова Е.А. Повышение режимной надежности систем электроснабжения промышленных предприятий в условиях аварийной несимметрии: дис. … канд. техн. наук: 05.09.03: защищена 25.05.12: утв. 10.06.13 / Панова Евгения Александровна. – Магнитогорск, 2012. – 205 с. – Библиогр.: с. 137-157.
5. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования: РД 153-34.0-20.527-98: утв. Департаметом стратегии развития и научно-технической политики 23.03.98. — М. : Издательство НЦ ЭНАС, 2008. — 144 с.