Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ВВЕДЕНИЕ

Согласно Энергетической стратегии России на период до 2030 года [1] целями развития электроэнергетики являются:

- обеспечение энергетической безопасности страны и регионов;

- удовлетворение потребностей экономики и населения страны в электрической энергии (мощности) по доступным конкурентоспособным ценам, обеспечивающим окупаемость инвестиций в электроэнергетику;

- обеспечение надежности и безопасности работы системы электроснабжения России в нормальных и чрезвычайных ситуациях;

- инвестиционно-инновационное обновление отрасли, направленное на обеспечение высокой энергетической, экономической и экологической эффективности производства, транспорта, распределения и использования электроэнергии.

К числу основных проблем в сфере электроэнергетики в технологической части относятся низкая энергетическая и экономическая эффективность отрасли (низкий коэффициент полезного действия большинства тепловых электростанций, высокие потери в электрических сетях, неоптимальная загрузка генерирующих мощностей в Единой энергетической системе России, в том числе наличие «запертых» мощностей).

Из ряда приоритетных направлений научно-технического прогресса в энергетическом секторе по направлению «Электроэнергетика» могут быть выделены следующие:

- создание высокоинтегрированных интеллектуальных системообразующих и распределительных электрических сетей нового поколения в Единой энергетической системе России (интеллектуальные сети – Smart Grids);

- развитие силовой электроники и устройств на их основе, прежде всего различного рода сетевых управляемых устройств (гибкие системы передачи переменного тока – FACTS);

- внедрение технических решений с целью уменьшения потерь в сетях электроснабжения.

Этим вышеуказанным требованиям в полной мере отвечают устройства компенсации реактивной мощности (КРМ), которые позволяют не только улучшать параметры электрической сети, но и обеспечивают повышение качества электроэнергии (КЭ).

Изучению вопросов КРМ посвящено большое число публикаций как в нашей стране, так и за рубежом. Среди них можно отметить работы Железко Ю.С., Жежеленко И.В., Вагина Г.Я., Карпова Ф.Ф., Воротницкого В.Э, Саенко Ю.Л., Кудрина Б.И., Веникова В.А., Германа Л.А., Кулинича Ю.М., Климаш В.С. и многих других.

Применение устройств КРМ позволяет:

- уменьшить нагрузку на трансформаторы, что приводит к увеличению их срока службы;

- уменьшить нагрузку на провода и кабели, исключая необходимость увеличения площади их сечения;

- улучшить качество электроэнергии [2] у потребителей, так как происходит уменьшение искажения формы напряжения, подавление высших гармоник в сети;

- уменьшить нагрузку на коммутационную аппаратуру за счет снижения тока в цепях;

- поддерживать коэффициент мощности (cosφ) в пределах допустимого;

- снизить расходы на оплату потребляемой электроэнергии.

В свою очередь, особенно остро проблема качества электрической энергии стоит перед электрическими сетями железнодорожной отрасли, где эти проблемы приводят к нарушениям в работе:

- рельсовых цепей железнодорожного транспорта;

- устройств системы железнодорожной сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ);

- снижению срока службы аппаратуры;

- нарушению работы микропроцессорных систем.

Сдерживающим фактором является инертность внедрения принятых законодательных актов и нехватка персонала, имеющего опыт в реализации проектов по внедрению устройств КРМ.

Целью работы является повышение эффективности применения устройств КРМ в электрических сетях 6÷35 кВ железнодорожного транспорта.

Для достижения поставленной цели в выпускной квалификационной работе (ВКР) решены следующие задачи:

1. выполнены анализ и оценка современных устройств компенсации реактивной мощности;

2. рассмотрены перспективы их применения в линиях 6÷35 кВ, таких как железнодорожные линии сигнализации, централизации и блокировки;

3. выполнен обзор современных аспектов компенсации реактивной мощности в распределительных сетях;

4. проанализированы существующие способы и виды КРМ в сетях 6÷35 кВ;

5. произведено исследование показателей качества электрической энергии (ПКЭ) для высоковольтной линии (ВЛ) 10 кВ;

6. произведено имитационное моделирование устройства динамической компенсации.

На основании чего сделан вывод о целесообразности применения устройств динамической компенсации для ВЛ СЦБ 10 кВ.

1. ОБЗОР ОСНОВНЫХ АСПЕКТОВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ

1. Анализ особенностей работы электрических сетей 6÷35 кВ

Электрические сети напряжением 6÷35 кВ в РФ относятся к распределительным сетям. В общем количестве электрических сетей значительную долю по протяженности и количеству трансформаторных подстанций занимают сети 6-35 кВ, которые составляют 70 % от общего объема распределительных сетей РФ, как показано на рисунке 1.1[3].

Рисунок 1.1 – Долевой состав распределительных сетей России по состоянию на 01.01.2013 г.

Распределительные сети напряжением 6÷35 кВ РФ имеют ряд отличительных особенностей, что сказывается на специфике выбора и применения устройств КРМ. К основным особенностям работы ВЛ относятся [3]:

- высокая плотность электрических нагрузок (от 5 до 15-20 МВт/км² в центральных районах городов);

- большое количество и разнохарактерность потребителей, расположенных на ограниченной территории (города, поселения, промышленные и железнодорожные предприятия);

- значительная протяженность воздушных и кабельных линии электропередачи (порядка 1,1 млн. км) и большое количество единиц трансформаторных подстанций (около 450 тыс. ед.) по состоянию на 01.01.2013г.;

- высокие предъявляемые требования по надежности электроснабжения потребителей;

- непрерывный рост электропотребления (на 1-2 % ежегодно), требующий систематического развития электрических сетей наряду со значительной (порядка 70 %) степенью износа оборудования.

Поэтому целесообразным представляется применение мер по поддержанию сетей в надлежащем состоянии. Вместе с тем, наиболее эффективным и масштабным направлением сокращения потребления энергоресурсов и повышения энергетической эффективности является отраслевое энергосбережение за счет внедрения новых и усовершенствования существующих энергосберегающих технологий и оборудования. Таким задачам в полной мере соответствует применение устройств КРМ.

Усложняет решение задачи КРМ в сетях 6-35 кВ режим заземления нейтрали, который, в свою очередь, оказывает влияние на:

- стоимость самой электрической сети;

- надежность работы и аварийность электрооборудования;

- безопасность человека и животных, находящихся вблизи линии;

- принципы исполнения релейной защиты;

- принципы и методы определения места повреждения (пробоя изоляции).

Произведенный анализ литературных источников [4-7] позволяет заключить, что в мире в сетях среднего напряжения (3÷69кВ), в настоящее время используются четыре возможных варианта заземления нейтральной точки электрической сети:

- изолированная (незаземленная) нейтраль;

- нейтраль, заземленная через дугогасящий реактор;

- нейтраль, заземленная через резистор (низкоомный или высокоомный);

- глухозаземленная нейтраль.

Кроме указанных четырех режимов заземления нейтрали в мире применяется также комбинация (параллельное включение) дугогасящего реактора и резистора. Например, согласно [4], в высоковольтных сетях 20кВ Германии, встречается такая комбинация, где дугогасящий реактор обеспечивает гашение кратковременных однофазных перекрытий изоляции на землю, а низкоомный резистор подключается к нейтрали сети параллельно реактору только кратковременно специальным однофазным силовым выключателем. Резистор в такой схеме служит для селективного определения фидера с устойчивым однофазным замыканием на землю.

В России же, согласно [5, п. 1.2.16], для сетей 6÷35 кВ разрешается применение только двух видов нейтрали, а именно изолированной нейтрали и нейтрали, заземленной через дугогасящий реактор или резистор (эффективно-заземленная нейтраль).

Глухое заземление в сетях 6-35 кВ в России согласно [5] не используется, так как ток однофазного замыкания на землю при таком режиме заземления нейтрали может достигать единиц-десятков кА. Однако глухое заземление нейтрали нашло широкое применение в четырехпроводных распределительных сетях 4-25 кВ таких стран как США, Канада, Австралия и др. [6].

При обращении к мировой практике эксплуатации сетей среднего напряжения хорошо видно (таблица 1.1), что в отличие от России, где используется режим изолированной нейтрали и режим заземления через дугогасящий реактор, в других странах чаще всего применяется заземление нейтрали через резистор или дугогасящий реактор [6-7], так как этот способ имеет следующие преимущества:

- обеспечение селективного действия защит присоединений при однофазных замыканиях на землю;

- возможность длительной работы сети в режиме однофазного замыкания на землю;

- высокая вероятность самоустранения однофазных замыканий на землю;

- исключение повреждений оборудования в режимах однофазного замыкания на землю.

Таблица 1.1 – Обзор режимов заземления нейтрали в сетях среднего напряжения в различных странах мира

Также отметим, что применение в европейских странах заземления через высокоомный или низкоомный резистор исключает феррорезонансные процессы, приводящие к выходу из строя измерительных трансформаторов напряжения, при этом снижается кратность перенапряжений при ОЗЗ. Применение низкоомных резисторов позволяет увеличить ток в месте пробоя изоляции, что создает благоприятные условия для работы релейной защиты, в результате чего поврежденный фидер отключается уверенно и за минимально возможный промежуток времени. Таким образом, снижается вероятность поражения электрическим током персонала. Так как негативное действие аварийного режима на сеть сводится к минимуму, то и вероятность выхода из строя электрооборудования снижается. Использование же высокоомного резистора позволяет долговременно работать при однофазном дуговом замыкании на землю до тех пор, пока оно не перейдет в металлическое, при этом ток в месте повреждения изоляции не превысит 10 А.

Значительно реже в странах мира используется заземление нейтрали через дугогасящий реактор (ДГР), так называемая компенсированная нейтраль. Применение ДГР позволяет снизить перенапряжение сети, компенсировать токи замыкания на землю, а при точной настройке вовсе исключить ток в месте повреждения. При этом 85 % однофазных дуговых замыканий самоликвидируются и питание потребителей осуществляется без перебоев даже в аварийных ситуациях. Но появляются некоторые сложности в определении поврежденного фидера. Одним из вариантов решения этой проблемы является комбинированная система, состоящая из резистора и ДГР, соединенных параллельно. В таком случае резистор включается в цепь кратковременно, что увеличивает активную составляющую в суммарном токе ОЗЗ, в результате землянная защита уверенно отключает поврежденный фидер.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР