Автореферат (Разработка методики выявления и компенсации нелинейных динамических процессов в сетях среднего напряжения электротехнических комплексов)

На правах рукописи Я Вергара Балдес Луис Аарон РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ВЫЯВЛЕНИЯ И КОМПЕНСАЦИИ НЕЛИНЕЙНЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СЕТЯХ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ Специальность 05.09,03 — Электротехнические комплексы и системы АВТОРЕЕЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Работа выполнена на кафедре «Электроснабжение промышленных предприятий» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ».

Научный руководителгп доктор технических наук, профессор, РЫЖКОВА Клена Николаевна Официальные оппоненты: Вахнина Вера Васильевна, доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Электроснабжение н злектротехника» ФГБОУ ВО «Тольяттинский государственный университет»; Шульга Роберт Николаевич, кандидат технических наук, начальник отдела Режимов и комплексов Электрооборудования ФГУЙ «Всероссийский злектротехннческий институт» им. В.И, Ленина; Ведущая организации: ФГБОУ ВО Московский государственный технологический университет «СТАНКИН», г.

Москва Защита диссертации состоится «22» апреля 2016 г. в !4 часов ОО мин. на заседании диссертационного совета Д 212,157.02 при ФГБОУ ВПО НИУ «МЭИ» по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. ! 3. ауд. М-60б. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИУ «МЭИ» и на сайте ими.пзрейгн Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные печатью, просим направлять по адресу: 111250, Москва, ул.

Красноказарменная, д. 14, Ученый совет НИУ «МЭИ». Авторефератразослан«» 201бг. Ученый секретарь диссертационного совета Д 2! 2.157.02 кл.н., доцент С,А. Цырук / ОБЩАЯ ХАРАКТБРИСТИКА РАБОТЫ Акзтуальность работы. Снижение аварийности сетей электротехнических комплексов средних классов напряжения априори актуально для энергетик всех стран мира, поскольку сети 6-35 КВ относя вся к распределительным и являются наиболее протяженными среди сетей высокого напряжения.

Многие аспекты этой сложной и много~раиной проблемы рассматриваются учеными всех стран, однако учет всех факторов, влияющих на развитие аварийных процессов и предотвращение последствий практически пеосущестизм. При этом решение ряда отдельных научных задач для тех или иных условий с разработкой технических решений, облегчающих условия протекания аварийных событий в электротехнических системах, в настоящее время востребовано как проектной, так и эксплуатационной практикой. ОДним из ОсОбых аспектоВ НОВышениЯ нзДсжности работ!и рзснреДелительных сетей России и Мексики является исследование феррорезонансных явлений, которые.

несмотря на большое количество проведенных исследований и накопленных статистических данных. представляются недостаточно изученными ввиду многообразия условий, вызывающих их возникновение. Изучению вопросов в области феррорезонансных процессов в сетях высоко~о и среднеГО напряжения посвящено мнОГО РЗООт О!Счес!Венных ученых, таких кзк: Ф.А, Лихачев, М. Зихерман. И.Р. Пивчик,, К.П.

Кадомская, Ю.А. Лавров, А. Рейхерт, Г.А. Евдокунин, С.С. Титенков, А.А. Пугачев, и др. Для проведения вычислений использовано современное программное обеспечение АТР!ЕМРТ (альтерназивн!зя программа переходных электромагнитных процессов), которое позволигю получить примерное понимание возможного поведения электрических сетей и приблизительные величины перенапряжений. Подробное исследование электрических сетей Мексики связано с преобладанием в сис~еме электроснабжения воздушных сетей, а также отсутствием, в отличие от России. нормьпивной документации по о~раничению данного вида перенапряжений, при наличии негативной статистики повреждений именно указанного типа, Как правило. феррорезонансные переходные процессы (ФПП) возникают в нелинейных элементах, таких, как силовые трансформаторы, индуктивные измерительные трансформаторы !ТН).

Изунтиру!Ощие реакторы и т.д. Это усложняет задачу исследования, тзк как В сз!Ожных трех!)зззных кон'!у)!ах с нелинсйными элементами зная!итич!.'скнй шилиз эпих переходных процессов, как правило, невозможен. Необходимо различать разные виды резонансных явлений, так как физика развития процессов может существенно различаться лля разных уиювий. Этим ооусловльнз анализ феррорезонанса в электрических сетях методами нелинейной динамики. Лкгуальность работы подтверждается также и низкой эффективностью нормативных мероприятий как для предотвращения, так и защиты от состоявшегося феррорезонанса.

Для того, чтобы осуществлять оптимальное воздействие на ход процесса необходима разработка новых алгоритмов и устройств на основе управляемого режима нейтралн. Цель работы заключается в разработке технических решений по выявлению и компенсации феррорезонансных переходных процессов на основе анализа фазовых характеристик сети. мероприятий но устранению их последствий, разработке рекомендаций по устранению условий развития феррорезонанса для сетей среднего напряжения Мексики. Основные задачи работы: !. анализ возможных причин феррорезонансных процессов и условий их возникновения, 2.

моделирование переходных процессов с использованием фазовых характеристик сети; 3. Разработка нового устройства для обнаружения и подавления феррорезонанспых перенапряжений: 4, обоснование применения режимов работы нейтрали в Мексике, позволяющих снизизь риск возникновения ФПП, 5. разработка методики по устранению условий развития феррорезонанса для сетей среднего напряжения Мексики. Объект исследовании — сети среднего напряжения России и Мексики. Предмет исследования — выявление условиИ возникновения резонансных явлений с помощью фазовых портреьов системы для целей защиты электрооборудования, Методы исследования — при выполнении работы использованы методы теории нелинейных колебательных процессов в системах электроснабжения, моделирования с применением современных компьютерных технологий, теории нелинейных электрических цепей, георезнческнх основ электротехники. Достоверность результатов исследования подтверждается использованием основных законов электротехники, корректностью использованных математических моделег1, их адекватностью по известным критериям оценки изучаемых процессов.

Многолетний опыт в разных странах подтверждает высокую эффективность моделирования и точносзь соответствия моделей. созданных в ЛТР!ЕМТР, реально существу1ошим элекгрическим сетям. Научная новизна работы заключается в следующем: 1) исследованы особенности развития феррорезонансных процессов в компенсированных сетях; доказано, что значительные расстройки компенсации могут вызнаешь насьпцение, сердечника дугогасящего реактора (ДГР)„приводящего к развитию феррорезонанса; 2) обоснована структура схемы замещения сети при неполнофазных режимах, уточнены границы существования феррорезонансных явлений с использованием фазовых траекторий и методов нелинейной динамики; 3) разработаны блок-схема и алгоритм функционирования устройства выявления и кочпенсации ФПП на основе управляемого резистивного заземления нейтрали. Практическая значимость и реализации результатов работы, Предлох<ен новый алгоритм для обнаружения и устранения феррорезонансных процессов в электротехнических системах.

Разработаны рекомендации по выбору величины сопротивления резистора для эффективного подавления феррорсзонансных процессов в компенсированных и некомпенсированных сезях. Разработаны методические рекомендации для компенсации фсррорезонансных процессов в сетях среднего напряжения Мексики. Основные положении, выносимые на заппззу: 1) результаты исследования феррорезонансных переходных процессов с помощью фазовых характеристик сети; 2) оценка влияния высокой степени расстройки компенсации ДГР на возникновение феррорезонансных процессов; 3) алгоритм и блок-схема устройства выявления и компенсации ФПП; 4) методика по устранению условий развития феррорезонанса для сетей среднего напряжения Мекскч<и, Апробации работы, Основные положения работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских, и региональных научно-технических конференциях: Международная научно-практическая конференция «Федоровские чтения» (Москва, МЭИ, 2013 г., 2014г,.

2015п); Международная молодежная научная конференция «'1'инчуринские чтения» (Казань, КГЭУ, 2014); Всероссийская научно-техническая конференция студентов, чагистрантов, аспирантов (Тольятти, ТГУ, 2014); двадцатая ежегодная международная научно-техническая конференция студентов. магистрантов и аспирантов (Москва.: МЭИ, 2014): чеждупаро„пия научно-практическая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г.

Москва, МЭИ, 2015 г.) Публикации, По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в т.ч. 2 статьи в изданиях списка ВЛК РФ. Структура и обьем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка из !00 наименований и 2 приложений. Общий объем работы составляет !60 страниц и содержит 59 рисунков и 3 таблицы. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении отражена актуальность работы, сформулированы цели и задачи научного исследования, изложены основные положения„выносимые на защиту и их научная новизна, приведены сведения об апробации работы, поставлены цели и задачи диссертационной работы. В первой главе приведены характеристики электрических сетей среднего напряжения Мексики.