Предотвращение недокомпенсации как превентивная противоаварийная мера в сетях 6–35 кВ

Page 1
background image

Page 2
background image

20

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1(4), 

март

 2017

Валерий

 

БРЫКИН

,

начальник

 

сектора

 

диагностики

 

элек

-

тр

 

отехнической

 

службы

 

Департамента

 

эксплуатации

 

и

 

ремонта

 

АО

 

«

Тюменьэнерго

»

Предотвращение

 

недокомпенсации

 

как

 

превентивная

 

противоаварийная

 

мера

 

в

 

сетях

 6–35 

кВ

С

 

началом

 

внедрения

 

в

 

сетях

 6–35 

кВ

 

резистивно

-

го

 

заземления

 

нейтрали

 

компенсация

 

емкостного

 

тока

 

замыкания

 

на

 

землю

 

не

 

утратила

 

своего

 

зна

-

чения

поскольку

 

ограничение

 

токов

 

однофазного

 

замыкания

 

на

 

землю

 

сохраняется

 

в

 

требованиях

 

действую

-

щих

 

нормативно

-

технических

 

документов

 (

НТД

). 

В

 

то

 

же

 

вре

-

мя

 

существующий

 

НТД

 

по

 

компенсации

 

устарел

не

 

отражая

 

появление

 

новых

 

типов

 

дугогасящих

 

реакторов

 (

ДГР

и

 

авто

-

регуляторов

 

к

 

ним

кабелей

 

с

 

изоляцией

 

из

 

сшитого

 

полиэти

-

лена

Наряду

 

с

 

этим

ДГР

 

сами

 

создают

 

ряд

 

особенностей

одной

 

из

 

которых

 

является

 

опасность

 

нерасчетных

 

перена

-

пряжений

 

при

 

возникновении

 

однофазной

 

продольной

 

не

-

симметрии

если

 

исходная

 

настройка

 

с

 

недокомпенсацией

Эта

 

тема

 

затронута

 

в

 

НТД

но

 

нашлись

 

аспекты

 

для

 

ее

 

более

 

углубленного

 

повторения

 — 

в

 

частности

с

 

учетом

 

не

 

заме

-

ченной

 

ранее

 

принципиальной

 

опечатки

 

в

 

выражении

 

для

 

максимального

 

аварийного

 

смещения

 

нейтрали

По

 

итогам

 

изложения

 

темы

 

на

 

расчетном

 

примере

 

рассматриваются

 

противоаварийные

 

мероприятия

направленные

 

на

 

предот

-

вращение

 

последствий

 

вынужденной

 

недокомпенсации

В

 

настоящее

 

время

когда

 

так

 

актуальна

 

задача

 

прод

-

ления

 

срока

 

эксплуатации

 

электрооборудования

 

на

 

основе

 

определения

 

его

 

остаточного

 

ресурса

все

 

более

 

возрастает

 

роль

 

диагностики

Как

 

известно

диагностика

 — 

это

 

комплекс

 

программно

-

инструментальных

 

и

 

организационных

 

меро

-

приятий

 

по

 

определению

 

технического

 

состояния

 

объекта

Но

 

если

 

придается

 

такое

 

значение

 

диагностированию

 

каж

-

дого

 

отдельного

 

трансформатора

аппарата

изолятора

то

 

логично

 

признать

что

 

еще

 

более

 

эффективным

 

и

 

первооче

-

редным

 

должно

 

являться

 

перманентное

 

выявление

  (

и

 

по

-

следующее

 

скорейшее

 

предотвращение

аварийных

 

ситу

-

аций

возникающих

 

в

 

текущей

 

работе

 

электрических

 

сетей

 

в

 

целом

.

Одной

 

из

 

таких

 

типичных

 

ситуаций

 

в

 

распределительных

 

сетях

 6–10 

кВ

 

следует

 

признать

 

допущение

в

 

силу

 

фактиче

-

ски

 

складывающихся

 

обстоятельств

настройки

 

дугогасящих

 

реакторов

  (

далее

 — 

ДГР

с

 

недокомпенсацией

величина

 

которой

 

может

 

значительно

 

превышать

 5%, 

разрешенные

 

в

 [1, 

п

.1.5]. 

В

 

другом

 

нормативно

-

техническом

 

документе

 (

да

-

лее

 — 

НТД

) [2, 

п

. 5.11.10] «…

разрешается

 

применение

 

на

-

стройки

 

с

 

недокомпенсацией

 

лишь

 

временно

 

при

 

отсутствии

 

ДГР

 

необходимой

 

мощности

 

и

 

при

 

условии

что

 

аварийно

 

возникающие

 

несимметрии

 

емкостей

 

фаз

 

сети

 

не

 

могут

 

при

-

вести

 

к

 

появлению

 

напряжения

 

смещения

 

нейтрали

пре

-

вышающего

 70% 

фазного

 

напряжения

». 

Это

 

условие

 

будет

 

здесь

 

далее

 

рассмотрено

 

подробнее

но

 

прежде

 

необходи

-

мо

 

еще

 

привлечь

 

внимание

 

к

 

последнему

 

абзацу

 

п

. 5.11.12 

из

 [2]: «

Настройка

 

ДГР

 

на

 

основании

 

измерений

 

емкостного

 

тока

 

замыкания

 

на

 

землю

 (

далее

 — 

I

и

 

тока

 

компенсации

 

ДГР

 (

далее

 — 

I

разрешается

только

 

если

 

I

C

 

компенсиру

-

емой

 

сети

 

изменяется

 

в

 

среднем

 

не

 

чаще

 

двух

 

раз

 

в

 

сутки

 

с

 

расстройкой

 

компенсации

 

не

 

более

 5% ». 

Такой

 

жесткий

 

контроль

 

изменения

 

в

 

течение

 

суток

 

емкостного

 

тока

 

трудно

-

выполним

 

в

 

условиях

когда

 

в

 

сетях

 

еще

 

очень

 

много

 

ДГР

 

не

 

плавно

а

 

ступенчато

 

регулируемых

измерители

 

расстройки

 

компенсации

 (

ИРК

отсутствуют

а

 

изменение

 

ступеней

 

регу

-

лирования

 

ДГР

 

производится

 

по

 

табличным

 

значениям

 

как

 

I

C

так

 

и

 

I

L

В

 

итоге

 

переход

 

сети

 

в

 

режим

 

недокомпенсации

 

реален

чем

 

и

 

создается

 

потенциально

 

аварийная

 

ситуация

Кроме

 

того

очень

 

важны

 

еще

 

два

 

фактора

Первый

 — 

это

 

неподконтрольность

 

роста

 

протяженности

 

потребительских

 

сетей

 

учету

 

персоналом

 

электрических

 

се

-

Управление

 

сетями


Page 3
background image

21

тей

 

ДЗО

входящих

 

в

 

структуру

 

ПАО

  «

Россети

». 

Целый

 

ряд

 

категорий

 

потребителей

 

может

 

подключать

 

новые

 

кабели

 

к

 

шинам

 

своих

 

РП

не

 

ставя

 

об

 

этом

 

в

 

известность

 

энерго

-

снабжающую

 

организацию

При

 

существующей

 

периодично

-

сти

 

измерения

 

I

C

 «

не

 

реже

 

одного

 

раза

 

в

 6 

лет

» [2, 

п

. 5.11.8] 

его

 

неучтенный

 

прирост

 

к

 

моменту

 

очередных

 

измерений

 

мо

-

жет

 

достичь

 

десятков

 

Ампер

Второй

 

фактор

 — 

это

 

качественное

 

изменение

 

сетей

 

за

 

последние

 

десятилетия

выразившееся

 

в

 

появлении

 

кабелей

 

с

 

изоляцией

 

из

 

сшитого

 

полиэтилена

 (

СПЭ

), 

имеющих

 

как

 

ми

-

нимум

 

вдвое

 

большую

 

удельную

 

емкость

чем

 

кабели

 

преж

-

них

 

поколений

 

с

 

изоляцией

 

бумажно

-

масляной

И

к

 

сожале

-

нию

это

 

не

 

нашло

 

пока

 

отражения

 

в

 

соответствующем

 

НТД

.

Упомянутый

 

выше

 

источник

 [1] 

довольно

-

таки

 

устарел

 

не

 

только

 

в

 

этом

 

отношении

 — 

в

 

нем

 

не

 

представлено

 

также

 

об

-

новление

 

за

 

истекшие

 

почти

 30 

лет

 

парка

 

ДГР

 

и

 

авторегулято

-

ров

 

настройки

не

 

отражено

 

взаимодействие

 

и

 

сочетание

 

ре

-

жимов

 

компенсации

 

I

C

 

и

 

резистивного

 

заземления

 

нейтрали

 

современных

 

сетей

 6–35 

кВ

Кроме

 

того

в

 

его

 

Приложение

 7 

«

Расчет

 

зависимости

 

степени

 

смещения

 

нейтрали

 

от

 

сте

-

пени

 

однофазной

 

несимметрии

 

в

 

сети

 

с

 

недокомпенсацией

 

емкостного

 

тока

», 

являющееся

 

сокращенной

 

редакцией

 

Гла

-

вы

 7 «

Эксплуатация

 

дугогасящих

 

катушек

Выбор

 

настройки

 

дугогасящих

 

катушек

» 

из

 

методически

 

очень

 

ценного

 

перво

-

источника

 [3], 

не

 

вошло

 

принципиально

 

важное

данное

 

там

 

без

 

вывода

 

выражение

 

наибольшего

 

значения

 

степени

 

сме

-

щения

 

нейтрали

Возможно

это

 

сокращение

 [3, 

с

. 44] 

было

 

произведено

 

из

-

за

 

опечатки

 

в

 

формуле

 

для

 

u

1

н

  (

в

 

то

 

время

 

еще

 

не

 

принято

 

было

 

нумеровать

 

формулы

), 

выразившейся

 

в

 

том

что

 

в

 

числителе

 

выражения

 

вместо

 

квадратного

 

корня

 

стоит

 

подкоренное

 

выражение

а

 

сам

 

знак

 

корня

 

не

 

напеча

-

тан

Такая

 

опечатка

 

приводит

 

к

 

ошибке

 

на

 

порядок

 

в

 

важном

 

оценочном

 

расчете

и

 

в

 

настоящей

 

статье

 

необходимость

 

внесения

 

поправки

 

будет

 

доказана

хотя

 

в

 

этом

казалось

 

бы

нет

 

необходимости

поскольку

 

приведенный

 

числовой

 

пример

 

завершается

 

верным

 

результатом

 (1,72), 

соответствующим

 

наличию

 

в

 

числителе

 

квадратного

 

корня

в

 

то

 

время

 

как

 

от

-

сутствие

 

корня

 

должно

 

было

 

бы

 

дать

 

результат

 0,138, 

то

 

есть

 

меньший

 

на

 

порядок

 

с

 

лишним

Но

 

читатель

 

едва

 

ли

 

будет

 

по

-

верять

 

формулу

 

примером

принимая

 

ее

 

безусловно

 

на

 

веру

 

в

 

том

 

виде

в

 

каком

 

она

 

дана

.

Изложенные

 

выше

 

причины

 

заблуждений

 

относительно

 

действительного

 

характера

 

настройки

 

компенсации

 

и

 

величи

-

ны

 

степени

 

ее

 

расстройки

 

реализовались

 

на

 

примере

 

одной

 

сети

 10 

кВ

в

 

которой

 

при

 

токе

 

I

C

 = 115 

А

 

мощность

 

распола

-

гаемых

 

ДГР

 

позволяла

 

обеспечить

 

наибольший

 

ток

 

I

L

 

лишь

 

80 

А

так

 

что

 

сеть

 

какое

-

то

 

время

пока

 

величина

 

I

C

 

была

 

уста

-

новлена

 

при

 

очередных

 

измерениях

 

и

 

пока

 

затем

 

изыскали

 

и

 

включили

   

дополнительную

 

компенсирующую

 

мощность

работала

 

с

 

недокомпенсацией

 

 

I

C

 – 

I

L

 

115 – 80

 

 = ------------ = ----------------- = + 0,304, 

или

 30,4%. 

(1)

 

I

C

 115

Для

 

того

 

чтобы

 

показать

какие

 

перенапряжения

 

угро

-

жали

 

при

 

возможном

 

возникновении

 

однофазной

 

емкост

-

ной

 

несимметрии

  (

обрывах

 

проводов

растяжках

 

жил

 

кабелей

неполнофазной

 

коммутации

 

аппаратов

в

 

сети

 

с

 

таким

 

режимом

рассмотрим

с

 

некоторым

 

начальным

 

повторением

 

изложенного

 

в

 [3], 

сами

 

расчетные

 

приемы

 

в

 

оценке

 

этой

 

несимметрии

завершая

 

их

 

числовым

 

при

-

мером

Исходной

конечно

должна

 

являться

 

формула

 

зависи

-

мости

 

напряжения

 

смещения

 

нейтрали

 

U

O

 

от

 

напряжения

 

естественной

 

несимметрии

 

сети

 

U

HC

:

 

______________

 

U

O

 = 

U

HC

 / 

V

 

2

 + 

2

, (2)

где

 

V

 — 

степень

 

расстройки

 

компенсации

 — 

коэффициент

 

успокоения

 

сети

обозначенный

 

здесь

 

так

 

вместо

 

обычного

 

d

чтобы

 

не

 

путать

 

далее

 

в

 

последующем

 

тексте

 

с

 

симво

-

лом

 

дифференцирования

Для

 

чисто

 

кабельной

 

сети

 

с

 

еще

 

не

 

старой

 

изоляцией

 

и

 

при

 

отсутствии

 

загрязнений

 

внешней

 

изоляции

 

в

 

местах

 

вставок

 

участков

 

воздушных

 

ЛЭП

а

 

также

 

на

 

ОРУ

ТП

 

и

 

РП

 

 = 0,05. 

Такая

 

величина

 

является

 

средне

-

статистической

она

 

же

в

 

частности

принята

 

в

 

п

. 5.11.11 [2] 

для

 

связи

 

предельно

 

допустимых

 

величин

 

резонансного

 

длительного

 

смещения

 

нейтрали

 

U

рез

.

 (15% 

U

Ф

и

 

напряже

-

ния

 

естественной

 

емкостной

 

несимметрии

 

U

HC

 (0,75% 

U

Ф

): 

 

0,0075 / 0,15 = 0,05. 

В

 

настоящем

 

рассмотрении

 

вместо

 

ничтожно

 

малого

 

для

 

кабельной

 

сети

 

напряжения

 

U

HC

 

берется

 

напряжение

 

искусственной

  (

аварийно

 

возникающей

 

однофазной

не

-

симметрии

:

 

U

O

1

 = 

u

o

1

 

U

Ф

, (3)

где

 

u

o

1

 — 

степень

 

однофазной

 

несимметрии

 

при

 

обрыве

 

фазы

в

 

результате

 

которого

 

потеряна

 

часть

 

фазной

 

емко

-

сти

 

C

 

условно

 

симметричной

 

сети

 

с

 

тем

 

же

 

емкостным

 

током

 

замыкания

 

на

 

землю

что

 

и

 

реальной

 

сети

 (

I

C

 = 115 

А

). 

u

o

1

 — 

величина

 

векторная

но

 

во

 

всем

 

проводимом

 

рассмотрении

 

нас

 

будут

 

интересовать

 

только

 

модули

Потеря

 

части

 

емкости

 

C

 

одной

 

фазы

 

характеризуется

 

степенью

 

уменьшения

 

емкости

 

 

m

 = (

C

 – 

C

) / 

C

, (4)

через

 

которую

 

степень

 

однофазной

 

несимметрии

 

выражает

-

ся

 

так

 

u

o

1

 = (

m

 – 1)

 

/

 

(

m

 + 2). 

(5)

Из

 

этой

 

формулы

 

полезно

 

также

 

выразить

 

явно

 

m

 

че

-

рез

 

u

o

1

 

m

 = (1 + 2

u

o

1

)

 

/

 

(1 – 

u

o

1

) (6)

Потеря

 

при

 

обрыве

 

части

 

емкости

 

уменьшает

 

емкост

-

ный

 

ток

 

сети

 

с

 

величины

 

I

C

 = 3

U

Ф

C

 (

 = 314 1/

с

до

 

вели

-

чины

 

I

C

1

 = (2 + 

m

U

Ф

 

C

в

 

результате

 

установится

 

новая

 

степень

 

расстройки

:

 

V

 

1

 = 

V

 + (1 – 

V

u

o

1

. (7) 

Эти

 

выражения

 — (5), (6) 

и

 (7) — 

приведены

 

здесь

 

без

 

вывода

так

 

как

 

являются

 

хрестоматийно

 

известными

 


Page 4
background image

22

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1(4), 

март

 2017

по

 [3]. 

Как

 

бесспорный

 

довод

 

принимается

 

сохранение

 

не

-

изменным

 

коэффициента

 

успокоения

 

сети

остающейся

 

после

 

обрыва

 

фазы

ввиду

 

одинаковых

 

в

 

среднем

 

свойств

 

изоляции

 

различных

 

ее

 

участков

Необходимо

 

также

для

 

последующего

 

использования

выразить

 

из

 (7) 

степень

 

однофазной

 

несимметрии

 

через

 

обе

 — 

старую

 

V

 

и

 

новую

 

V

 

1

 — 

степени

 

расстройки

:

 

u

o

1

 = (

V

 

– 

V

) / (1 – 

V

). (8)

Возвращаясь

 

теперь

 

к

 

пункту

 5.11.10 

из

 [2], 

предписы

-

вающему

 

ограничения

 

по

 

применению

 

недокомпенсации

нелишне

 

вспомнить

 

причинную

 

сущность

 

этого

 

требо

-

вания

а

 

именно

 — 

что

 

одновременно

 

с

 

возникновением

 

напряжения

 

искусственной

 

несимметрии

 

U

O

1

 = 

u

o

1

U

Ф

ко

-

торое

 

может

 

многократно

 

превысить

 

норматив

 

для

 

несим

-

метрии

 

естественной

 (0,75% 

U

Ф

), 

сеть

 

получает

 

и

 

мень

-

шую

 

степень

 

расстройки

в

 

том

 

числе

 

с

 

перекомпенсацией

 

или

 

даже

 

резонансом

 (

V

 

1

 

 0), 

так

 

что

 

уравнение

 (2) 

пере

-

писывается

 

следующим

 

образом

представляя

 

собой

 

вы

-

ражение

 

для

 

аварийного

 

смещения

 

нейтрали

:

 

u

o

1

 

U

авар

.

 = 

U

Ф

 --------------------- (9)

 

___________________

 

 (

V

 

1

)

2

 + 

2

или

после

 

подстановки

 

выражения

 

для

 

u

o

1

 

из

 (8), 

 

U

Ф

 

(

V

 

– 

V

)

 

U

авар

.

 =  ----------- · --------------------- . (10)

 

___________________

 

(1 – 

V

 (

V

 

1

)

2

 + 

2

Пользуясь

 

этой

 

формулой

а

 

также

 

данными

 

вспомога

-

тельной

 

таблицы

 

промежуточных

 

расчетных

 

выражений

 

Табл

. 1. 

Расчетные

 

значения

 

показателей

 

сети

 

с

 

компенсацией

 

емкостного

 

тока

 

ОЗЗ

 

величиной

 115 

А

 

при

 

исходной

 

недокомпен

-

сации

 30,4% (

 = + 0, 304) 

и

 

коэффициентом

 

успокоения

 5% (

 = 0,05) 

с

 

возникающей

 

в

 

ней

 

однофазной

 

аварийной

 

несиммет

 

рией

 

разной

 

меняющейся

 

степени

 

от

 0 

до

 

предельного

 

значения

 (–0,5), 

соответствующего

 

случаю

 

потери

 

емкости

 

всей

 

фазы

 

 

C

 – 

C

m

 = ----------

 

C

 

m

 – 1

U

O

1

= ----------

 

m

 + 2

V

 

1

 = 

V

 + (1 – 

V

u

o

1

(

V

 

1

)

2

(

V

 

1

)

2

 + 

2

 

_______________

 (

V

 

1

)

2

 + 

2

U

O

 

авар

.

 / 

U

Ф

0

-0,5

-0,044

0,001936

0,004436

0,066603

7,507

0,05

-0,463414

-0,018536

0,0003436

0,0028436

0,0533253

8,69

0,1

-0,429

-0,00542

0,0000293

0,002529

0,050293

8,83955

0,15

-0,39535

0,028857

0,000832

0,0033316

0,00577198

6,85

0,2

-0,363

0,05135

0,002637

0,005137

0,071673

5,0647

0,3

-0,30399

0,092416

0,0085407

0,0110407

0,1050747

2,8932

0,4

-0,250

0,13

0,0169

0,0194

0,1392838

1,794895

0,5

-0,200

0,1648

0,02716

0,02966

0,17222

1,16131879

0,6

-0,153

0,197512

0,039011

0,041511

0,2037425

0,750948

0,7

-0,111

0,226744

0,0514128

0,0539128

0,23219

0,4786567

0,8

-0,071

0,254584

0,064813

0,067313

0,2594475

0,27365

0,9

-0,0345

0,279988

0,07839

0,080893

0,284417

0,1213

1,0

0

0,304 = 

V

 0,092416

0,094916

0,30808

0

(

таблица

 1), 

построим

 

график

 

зависимости

 

относительной

 

величины

  (

U

авар

.

 / 

U

Ф

от

 

степени

 

уменьшения

 

емкости

 

фазы

 

m

 

во

 

всем

 

диапазоне

 

от

 0 

до

 1 (

рисунок

 1). 

Рис

. 1. 

График

 

аварийного

 

смещения

 

нейтрали

Управление

 

сетями


Page 5
background image

23

Проведем

 

анализ

 

полученных

 

результатов

u

o

авар

.

 = 

U

авар

.

 / 

U

Ф

Проведем

 

на

 

графике

 

горизонталь

 

на

 

уровне

 0,7. 

Она

 

пересекается

 

с

 

кривой

 

графика

 

в

 

точке

 

с

 

m

пр

.

 = 0,61. 

Это

 

та

 

предельная

  (

минимальная

степень

 

уменьшения

 

ем

-

кости

 

при

 

однофазном

 

обрыве

начиная

 

с

 

которой

 

все

 

смещения

 

нейтрали

 

будут

 

безопасными

 (

 0,7

U

Ф

). 

Напро

-

тив

с

 

уменьшением

 

m

 

от

 

m

пр

.

 

до

 

нуля

 

смещения

 

нейтрали

 

параболически

 

возрастают

достигая

 

максимума

после

 

которого

 

сеть

 

оказывается

 

в

 

перекомпенсации

что

 

видно

 

по

 

смене

 

плюса

 

на

 

минус

 

новой

 

расстройкой

 

V

 

1

 

в

 

третьем

 

слева

 

столбце

 

таблицы

.

Нетрудно

 

видеть

что

 

запущенное

 

состояние

 

сети

в

 

ко

-

торой

 

недокомпенсация

 

оказалась

 

доведенной

 

до

 30,4%, 

угрожает

 

перенапряжениями

 

от

 

кратности

  3

U

Ф

 

и

 

выше

если

 

однофазные

 

обрывы

 

будут

 

происходить

 

со

 

степеня

-

ми

 

уменьшения

 

емкости

 

фазы

 

от

 0 

до

 

примерно

 0,3. 

Слу

-

чай

 

m

 = 0, 

что

 

означает

 

потерю

 

емкости

 

всей

 

фазы

очень

 

маловероятен

 — 

это

 

или

 

недовключение

 

одной

 

фазой

 

коммутационного

 

аппарата

или

 

обрыв

 

шлейфа

 

на

 

присо

-

единении

 

питающего

 

трансформатора

 

с

 

ДГР

 

в

 

нейтрали

Но

 

при

 

таком

 

большом

 

диапазоне

 

аварийных

 

m

 

велико

 

число

 

потенциальных

 

мест

 

в

 

схеме

 

сети

где

 

любое

 

из

 

весьма

 

вероятных

 

событий

 — 

таких

как

 

перегорание

 

со

-

единителей

 

на

 

вставках

 

ВЛ

 

в

 

кабельную

 

сеть

нарушения

 

в

 

муфтах

 

кабелей

обрыв

 

провода

 

ВЛ

 

негабаритной

 

тех

-

никой

 

или

 

продавливание

 

кабеля

 

в

 

грунте

, — 

непременно

 

произойдут

 

пробои

 

с

 

разрушением

 

вентильных

 

разрядни

-

ков

 

или

 

ОПН

а

 

то

 

и

 

слабых

 

точек

 

рабочей

 

изоляции

 

сети

не

 

скоординированных

 

с

 

защитными

 

характеристиками

 

этих

 

грозозащитных

 

в

 

основном

 

аппаратов

.

Такие

 

внутренние

 

перенапряжения

 

охватывают

 

всю

 

электрически

 

связанную

 

сеть

которая

 

против

 

них

 

безза

-

щитна

При

 

токе

 

I

C

 = 115 

А

если

 

считать

 

по

 

старым

 

НТД

 

для

 

кабелей

 10 

кВ

 

типа

 

БМИ

 

удельный

 

емкостный

 

ток

 

замыкания

 

на

 

землю

 1 

А

/

км

протяженность

 

кабельных

 

линий

 

составляет

 115 

км

 

и

 

масштабность

 

угрозы

 

впечат

-

ляет

 — 

потенциально

 

опасными

 

становятся

 

при

 

недо

-

компенсации

 30,4% 

многие

 

десятки

 

километров

 

в

 

схеме

 

сетей

на

 

которых

 

могут

 

произойти

 

какие

-

то

 

из

 

вышепе

-

речисленных

 

инцидентов

Однако

 

возвратимся

 

к

 

выраже

-

нию

 (10). 

Оно

 

как

 

бы

 

аналогично

 

похожему

 

на

 

него

 (2), 

но

 

только

 

на

 

первый

 

взгляд

Если

 

там

 

максимум

 

смещения

 

нейтрали

 

достигается

 

при

 

резонансе

 (

V

 

 = 0) 

и

 

равен

 

от

-

ношению

 

U

HC

 / 

то

 

в

 (10) 

максимум

 

не

 

обязательно

 

будет

 

при

 

V

 

1

 = 0, 

то

 

есть

 

когда

 

обрыв

 

при

 

недокомпенсации

 

при

-

водит

 

к

 

резонансу

Для

 

определения

 

условий

 

максимума

 

в

 (10) 

возьмем

 

первую

 

производную

 

от

 

U

авар

.

 

по

 

V

 

1

 

и

 

при

-

равняем

 

ее

 

к

 0.

 

dU

авар

.

 

d

 

V

 

1

 

V

 

-------------- = 

U

Ф

 -------- [-------------------------------- – ---------------------------------] =

 

___________________

 

___________________

 

dV

 

1

 

dV

 

1

 (1 – 

V

)

 (

V

 

1

)

2

 + 

2

 (1 

– 

V

)

 (

V

 

1

)

2

 + 

2

 

U

Ф

 [(

V

 

1

)

2

 + 

2

 – (

V

 

1

)

2

 – 0 + 

V

 

V

 

1

 = 

---------------------------------------------------------- = 0. 

(11) 

 

___________________

 (1 

– 

V

 (

V

 

1

)

2

 + 

2

 [(

V

 

1

)

2

 + 

2

Из

 

условия

что

 

дробь

 

равна

 

нулю

если

 

равен

 

нулю

 

числитель

имеем

:

(

V

 

1

)

2

 + 

2

 – (

V

 

1

)

2

 – 0 + 

V

 

V

 

1

 = 0, 

 

или

 

2

 + 

V

 

V

 

1

 = 0. 

(12)

Отсюда

 

экстремальная

 

степень

 

расстройки

при

 

которой

 

аварийное

 

смещение

 

нейтрали

 

будет

 

наибольшим

равна

:

 

V

 

1

 = – 

2

 / 

V

. (13) 

Это

 

соотношение

 

показывает

в

 

какую

 

степень

 

рас

-

стройки

 

V

 

1

 

с

 

максимальным

 (

аварийным

смещением

 

ней

-

трали

 

попадает

 

сеть

 

при

 

однофазном

 

обрыве

 

из

 

режима

 

с

 

первоначальной

 

расстройкой

 

V

Очевидно

но

 

и

 

интересно

что

 

поскольку

 

по

 

теме

   

речь

 

идет

 

об

 

исходной

 

настройке

 

ДГР

 

с

 

недокомпенсацией

 (

по

-

ложительна

), 

то

 

наибольшее

 

смещение

 

нейтрали

 

всегда

 

оказывается

 

при

 

перекомпенсации

 (

расстройка

 

V

 

1

 

со

 

знаком

 

минус

), 

а

 

не

 

при

 

резонансе

как

 

можно

 

было

 

бы

 

полагать

Для

 

рассматриваемой

 

сети

 

V

 

1

 = –0,05

2

/0,304 = –0,00822, 

или

 0,82% 

перекомпенсации

.

Выражение

 

для

 

максимума

 

смещения

 

нейтрали

 

опре

-

делится

 

подстановкой

 (13) 

в

 (10):

 

________________

 (– 

2

 / 

V

) – 

V

 

 

V

 

2

 + 

2

   U

авар

.

макс

.

 = 

U

Ф

----------------------------------------- = – 

U

Ф

---------------- . (14)

 

__________________________

 (1 

– 

V

 (– 

2

V

)

2

 + 

2

 

 (1 – 

V

)

Иногда

 

пользуются

 

понятием

 

степени

 

не

 

расстройки

 

компенсации

а

 

настройки

которая

 

обозначается

 

 

К

 = 1 – 

V

 = 

I

L

 / 

I

C

, (15)

тогда

 

и

 

формула

 (14) 

примет

 

вид

 

______________

 

U

авар

.

макс

.

 = 

U

Ф

 

V

 

2

 + 

2

 / 

К

 

. (16)

Именно

 

такой

 

вид

 

должно

 

было

 

иметь

 

это

 

выражение

 

на

 

странице

 44 

инструкции

 [3], 

если

 

бы

 

не

 

опечатка

вы

-

разившаяся

 

в

 

отсутствии

 

знака

 

квадратного

 

корня

При

 

подстановке

 

в

 

это

 

выражение

 

числовых

 

значений

 

 = 0,05 

и

 

V

 = 0,304 

получим

 

ту

 

же

 

самую

 

величину

 

наи

-

большего

 

напряжения

 8,85 

U

Ф

которая

 

уже

 

была

 

получе

-

на

 

на

 

графике

 (

рисунок

 1). 

Если

 

подставить

 (13) 

в

 (8), 

то

 

выражение

 

для

 

экстре

-

мальной

 

степени

 

аварийной

 

несимметрии

 

примет

 

вид

 

u

o

1

 = (

V

 

2

 + 

2

) / 

V

 

К

, (17)

который

 

в

 

точности

 

совпадает

 

с

 

таковым

 

на

 

той

 

же

 

стра

-

нице

 44 

инструкции

 [3]. 

В

 

частности

для

 

рассматривае

-

мой

 

сети

 

после

 

подстановки

 

 = 0,05 

и

 

V

 = 0,304 

получим

 

u

o

1

 = – 0,449, 

чему

 

соответствует

 

степень

 

уменьшения

 

емкости

 

фазы

 

m

 = 0,071, 

рассчитанная

 

по

 (6) 

или

 (8) 

и

 

по

-

казанная

 

стрелкой

 

на

 

графике

Мысленное

 

доопределе

-

ние

 

в

 

Таблице

 

строки

 

с

 

таким

 

значением

 

вывело

 

бы

 

на

 

от

-

сутствующее

 

в

 

ней

 

наибольшее

 

относительное

 

смещение

 

нейтрали

 8,85 

как

 

раз

 

между

 

значениями

 8,83955 

и

 8,69 

соответственно

 

в

 

третьей

 

и

 

второй

 

строках


Page 6
background image

24

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1(4), 

март

 2017

Для

 

каждой

 

точки

 

на

 

кривой

 

графика

 (

рисунок

 1), 

соот

-

ветствующей

 

определенному

 

значению

 

смещения

 

нейтра

-

ли

 

U

авар

.

можно

 

рассчитать

 

по

 

исходной

 

m

 

с

 

помощью

 (5) 

и

 (7) 

для

 

одной

 

и

 

той

 

же

 

заданной

 

расстройки

 

V

 = 0,304 

те

 

новые

 

степени

 

расстройки

 

V

 

1

которые

 

устанавливают

-

ся

 

после

 

обрыва

Ограничимся

 

исследованием

 

наиболее

 

характерных

 

точек

О

 

максимуме

 

при

 

m

 = 0,071 

уже

 

было

 

сказано

 — 

при

 

нем

 

расстройка

 

составляет

 (–0,0082), 

или

 

0,82% 

перекомпенсации

При

 

резонансе

 (

V

 

1

 = 0) 

m

 = 0,089, 

а

 

далее

с

 

возрастанием

 

m

скатываясь

 

по

 

правой

 

вет

-

ви

 

кривой

идет

 

нарастание

 

V

 

1

 

в

 

недокомпенсации

при

 

m

пр

= 0,61, 

для

 

задаваемого

 

ПТЭ

 

предельного

 

уровня

 

сме

-

щения

 

нейтрали

 0,7 

U

Ф

V

 

1

 = 0,20 (20%); 

для

 

соседних

 

m

равных

 0,5 

и

 0,7, 

V

 

1

 

соответственно

 

равны

 16,5% 

и

 22,7%, 

а

 

при

 

m

 = 0, 

то

 

есть

 

до

 

возникновения

 

однофазной

 

несим

-

метрии

 

имеем

 

исходную

 

недокомпенсацию

 

V

 = 0,304 = 

V

 

1

Когда

 

сеть

 

образована

 

радиальными

 

линиями

 

с

 

извест

-

ными

 

удельными

 

емкостными

 

токами

то

 

нахождение

 

m

пр

сразу

 

дает

 

возможность

 

оценить

 

ту

 

длину

 

L

 

провода

 

ВЛ

 

или

 

жилы

 

кабеля

обрыв

 

которых

 

выражается

 

величиной

 

теряемой

 

емкости

 

C