88 ISSN 1811-1858. Вестник ПГУ серия ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ. 2015. №3 89 The article analyzes the different ways of crushing the feedstock
during briquetting, as well as a method for producing fuel briquettes from organic waste.
УДК 621.316.9.3.015.019.34
А. Н. Новожилов1, Ж. Б. Исабеков2
1д.т.н., профессор; 2PhD докторант, Павлодарский государственный университет имени С.Торайгырова, г. Павлодар
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ
ISSN 1811-1858. Вестник ПГУ
Рисунок 1 – Пример схемы кабельной сети При ОЗК ток в точке замыкания
(2)
где α – относительное расстояние от точки ОЗК в обмотке фазы электрической машины или трансформатора со стороны нейтрали.
Значение сопротивления дуги при замыкании в линии электропередач ориентировочно можно определять [4] как
RД = K · 1Д/iД, (3) где К – постоянная величина, принимаемая равной 1200 – 1500; 1Д – длина дуги; iД – ток дуги.
При ОЗЗ и ОЗК через дугу токи
и
4)
Токи ОЗЗ в основном определены величиной емкостей проводников кабелей относительно земли. В соответствии с [5] они невелики и редко превышают 20–30 А. Именно по этому при ОЗЗ допускается работа сети в течении двух часов. Считается, что этого вполне достаточно для выявления поврежденного элемента.
Что касается величины опасного для электрической машины тока при ОЗК, то единого мнения по этому поводу в мировой практике нет. Вместе с тем опасным для электрической машины следут считать тот ток, длительное протекание которого в месте ОЗК вызывает значительный местный разогрев
и ускоренное разрушение изоляции. Так по [5] за допустимый следует принимать ток в 1–1,5 А. По [6] опасным током для электрических машин считается ток больший или равный 5 А.
Однако в сетях с изолированоой нейтралью крупных промышленных предприятий токи ОЗЗ могут достигать 50-80 А. В этом случае использование режима работы с изолированной нейтралью в кабельных сетях нежелательно.
В связи с этим для компенсации емкостных токов следует использовать дугогасящие реакторы (ДГР). На рисунке 1 это достигается замыканием ключей К1.
Дугогасящий реактор представляет собой индуктивность в виде электрического аппарата для компенсации емкостных токов в кабельной сети. В результате ДГР позволяет устанавливать ток в точке ОЗЗ практически равным нулю. Что обеспечивает надежное гашение дуги в точке замыкания и электрическую безопасность людей при растекании по земле токов замыкания.
В этом случае сеть может работать при наличии ОЗЗ длительное время.
По конструкции все типы ДГР напоминают конструкцию масляного трансформатора, но различаются исполнением магнитной системы. Основные конструкции магнитной системы [7] приведены на рисунке 2. В результате ДГР можно разделить на устройства с распределенным воздушным зазором магнитопровода, с магнитопроводом плунжерного типа и с поперечным подмагничиванием магнитопровода.
ДГР с распределенным воздушным зазором показан на рисунке 2, а.
Он способен обеспечить линейный характер вольтамперных характеристик реактора. Это достигается за счет нескольких воздушных промежутков 1 в сердечнике 2 ДГР. Регулировка индуктивного сопротивления. ДГР ступенчатая. Для чего обмотка 3 имеет ответвления 4. Недостаток этих реакторов заключается в том, что изменение настройки производят вручную при отключении ДГР от сети.
Рисунок 2 – Конструкции дугогасящих реакторов
ДГР с магнитопроводом плунжерного типа позволяет осуществлять плавное регулирование индуктивного сопротивления. Конструкция его магнитной системы показана на рисунке 2,б. Она имеет сердечник 1 и перемещающиеся стержни 2 типа плунжеров внутри обмотки 3, с помощью
92 ISSN 1811-1858. Вестник ПГУ серия ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ. 2015. №3 93 которых плавно регулируется воздушный зазор 4. Перемещение стержней
осуществляется с помощью электродвигательного привода дистанционно.
Что дает возможность, обеспечивает плавное дистанционное регулирование сопротивления ДГР без отключения его oт сети и автоматизировать процесс компенсации емкостных токов. Это означает, что всякое изменении архитектуры кабельной сети, сопровождающееся изменение емкостного сопротивления, приводит соответствующему изменению индуктивного сопротивления ДГР и сохраняет резонансную настройку [8]. Однако изменение воздушного зазора требует некоторого времени. Поэтому ДГР с магнитопроводами плунжерного типа имеют ограничение по быстродействие и чаше используется для регулировки токов ОЗЗ в ручном режиме.
Конструкция ДГР с поперечным подмагничиванием магнитопровода показана на рисунке 2,в. В ней магнитопровод 1 выполняют двухстержневым.
На каждом стержне размещаются основная обмотка 2 и обмотка подмагничивания 3. Оси обмоток 3 подмагничивания повернуты на 90°
относительно осей основных обмоток 2. Размещают подмагничиваемые участки магнитопровода внутри основных обмоток. Подмагничивание осуществляют постоянным током, величину которого устанавливает автоматический регулятор. Магнитный поток от переменного тока в основной обмотке 2 замыкается через подмагничиваемые участки стержней 4, воздушные зазоры 5 и ярма 6. Магнитный поток от постоянного тока в обмотке подмагничивания ориентирован поперек магнитного тока основной обмотки [8].
Реакторы с подмагничиванием обладают высоким быстродействием, что позволяет использовать автоматические системы регулирования для компенсации емкостных токов при любой скорости изменения архитектуры кабельной сети.
Функциональная схема [8] автоматического регулирования резонансной настройки кабельной сети показана на рисунке 3. Она содержит подключенный к нейтрали трансформатора собственных нужд (ТСН) дугогасящий реактор ДГР и автоматическую систему регулирования (АСР). ДГР комплектуется сигнальной обмоткой (СО), встроенным трансформатором тока (ТТ) и преобразователем тока подмагничивания (ПТ). В АСР входит генератор переменной частоты (ГПЧ) и блок блокировки (ББ), блок измерения (БИ) и схему определения частоты резонанса (ОЧР), блок деления и вычисления тока (БД) и блок долговременной памяти (БДП), пропорционально-интегральный регулятор (ПИР) и блок формирования управляющих импульсов (БФУИ), блок сопряжения (БС) и блок предварительного подмагничивания (БПП).
Необходимую информацию о состоянии сети АСР получает от СО и ТТ, а также с обмотки «открытый треугольник» измерительного трансформатора напряжения НТМИ.
Автоматическая система регулирования приведенная на рисунке 3 работает следующим образом. В нормальном режиме работы сети при отсутствии ОЗЗ реактор ДГР подмагничивается только стабилизированным постоянным током от БПП. АСР находится в режиме измерения ожидаемого емкостного тока замыкания на землю. При этом от генератора ГПЧ через блок ББ и сигнальную обмотку СО в нейтраль сети подается напряжение переменной изменяемой в диапазоне от 20 до 80 Гц частоты.
Рисунок 3 – Функциональная схема автоматического регулирования В процессе изменения частоты генератора ГПЧ блоком ОЧР определяется резонансная частота. После этого блок БД вычисляет значение ожидаемого тока по соответствующей формуле. При возникновении ОЗЗ последнее вычисленное значение считается уставкой регулятора ПИР. Оно запоминается в блоке БДП. ПИР обеспечивает подмагничивание реактора с помощью блока БФУИ в соответствии с определенным значением емкостного тока сети, откорректированным в соответствии с напряжением на нейтрали в блоке БДП.
При возникновении ОЗЗ генератор ГПЧ отключается от сигнальной обмотки СО реактора ДГР блоком ББ, последнее значение емкостного тока запоминается блоком БДП. Одновременно на БФУИ от регулятора ПИР поступает сигнал управления, соответствующий рассогласованию между измеренным ранее током сети и текущим током реактора, получаемым с выхода блока БС. В первый же момент времени после замыкания ток реактора благодаря предварительному подмагничиванию устанавливается близким к номинальному, а остаточное рассогласование сводится к нулю регулятором ПИР соответствующим углом открытия тиристоров
ISSN 1811-1858. Вестник ПГУ
встроенного преобразователя ПТ. Этим обеспечивается скорейший выход реактора в резонансный режим. По достижении требуемого значения тока реактора, равного зафиксированному ранее току емкостного контура сети, сигнал рассогласования на регулятора ПИР становится нулевым. При этом параметры резонансной настройки поддерживаются до исчезновения или ликвидации персоналом ОЗЗ [8].
Использование ДГР с АСР позволяет обеспечить малый остаточный ток ОЗЗ (не более 1-2 А), а следовательно, отсутствует необходимость в немедленном отключении ОЗЗ. Таким образом, заземление через ДГР следует использовать тогда, когда в сети высок риск появления дуговых ОЗЗ. При этом исключается повреждение измерительных трансформаторов из-за феррорезонансных процессов, а наличие фиксированного значения остаточного тока позволяет правильно организовать селективную работу устройств релейной защиты от ОЗЗ.
Для получения нейтральной точки для подключения ДГР используют специальные трансформаторы и малозагруженные трансформаторы собственных нужд. Один из способов подключения ДГР показан на рисунке 1.
Однако при значительной расстройке компенсации емкостных токов возможно возникновение дуговых перенапряжений. Согласно ПТЭ [9], при эксплуатации дугогасящих реакторов допускается расстройка компенсации не более 5 %. Если этих параметров по разным причинам выдержать не удается, то следует использовать ДГР с шунтирующим низковольтным резистором или резистивное заземления нейтрали [10].
Схема подключения ДГР с шунтирующим низковольтным резистором приведена на рисунке 1, где для их подключения замыкают ключи К1 и К2.
Схема подключения резисторов в нейтраль также осуществляется с помощью специального заземляющего трансформатора как показано на рисунке 4. Известно несколько вариантов такого подключения. Так на рисунке 4, а резистор подключается к нейтральной точке малозагруженного трансформатора собственных нужд. Иногда практикуется глухое подключение нейтрали заземляющего трансформатора к контуру заземления с подключением резистора во вторичную обмотку, которая соединена по схеме «разомкнутый треугольник». Такое подключение показано на рисунке 4, б. Значительно реже заземление резистором осуществляется с помощью отдельного трансформатора в режиме холостого хода с соединением его обмотки высокого напряжения по схеме «зигзаг» [2]. Этот вид заземления показан на рисунке 4, в.
Возможны высокоомный и низкоомный варианты резистивного заземления нейтрали. При низкоомном заземлении резистор выбирается из условия обеспечения селективности защит от ОЗЗ. Его подключение [10]
показано на рисунке 4, в.
Заземление с помощью высокоомного резистора используют в сетях с током ОЗЗ не более 10 А. Что существенно ограничивает область его применения. Варианты включения высокоомного резистора отражены на рисунке 4.
Рисунок 4 – Способы резисторного заземления нейтрали
Резистивное заземления нейтрали позволяет ликвидировать феррорезонансные явления, снизить уровень дуговых перенапряжений и избежать быстрого отключения первого ОЗЗ в сети при высокоомном заземлении нейтрали. Однако такое заземление не приводит к уменьшению тока в месте повреждения при ОЗЗ, а также требует использования резисторов с высокой мощностью рассеивания [10]. Тем не менее, переход от режима изолированной нейтрали к заземлению через резистор наиболее эффективно при металлических ОЗЗ. Анализ возможностей рассмотренных видов заземления нейтрали показывает, что наиболее перспективным и эффективным техническим решением является совместное использование ДГР и резистора. В нормальном режиме к нейтральной точке сети подключен ДГР с системой автоматической настройкой и компенсации емкостного тока. При замыкании на землю реактор компенсирует периодическую составляющую емкостного тока и снижает величину перенапряжений.
Для определения и отключения места повреждения параллельно реактору кратковременно либо постоянно подключается резистор [11]. Таким образом, как было сказано выше при дуговых замыканиях на землю, будут проявляться все положительные стороны ДГР, а при металлическом замыкании на землю параллельно ДГР подключается резистор для срабатывания защиты от замыкания на землю.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Лихачев, Ф. А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. – М. : Энергия, 1971 – 151 с.
2 Цапенко, Е. Ф. Замыкания на землю в сетях 6-35 кВ. – М. : Энергоатомиздат. 1986 – 128 с.
3 Правила устройства электроустановок. – М. : Изд. НЦ ЭНАС, 2003.
96 ISSN 1811-1858. Вестник ПГУ серия ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ. 2015. №3 97 4 Чернобровов, Н. В., Семенов, В. А. Релейная защита энергетических
систем: Учеб. пособие для техникумов. – М. : Энергоатомиздат, 1998. – 800 с.
5 Берман, И., Крипски, А., Скалка, М. Защита мощных генераторов, работающих в блоке с трансформаторами, от замыканий на землю в обмотке статора. – В сб.: Релейная защита и противоаварийная автоматика.
Международная конференция по большим электрическим системам (СИГРЭ – 72) / Под ред. В. М. Ермоленко, Е. Д. Зейлидзона и А. М. Федосеева. М. : Энергия, 1975. – С. 19 – 26.
6 Корогодский, В. И., Кужеков, С. Л., Паперно, Л. Б. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ. – М. : Энергоатомиздат, 1987.
– 243 с.
7 Лихачев, Ф. А. Инструкция по выбору, установке и эксплуатации дугогасящих катушек. – М. : Энергия, 1971.
8 Брянцев, А. М. Управляемые подмагничиванием электрические реакторы. Сб. статей. – М. : Знак, 2004. – 264 с.
9 Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей/
Госэнергонадзор Минэнерго России. – М. : ЗАО «Энергосервис», 2003.
– 392 с.
10 Глушко, В., Ямный, О., Ковалев, Э., Бохан, Н. Белорусские сети 6-35 кВ переходит на режим заземлении нейтрали через резистор // Новости электротехники. – № (39) – С. 37-40.
11 Титенков, С. С. 4 режима заземлении нейтрали в сетях 6-35 кВ.
Изолированную нейтраль объявим вне закона // Новости электротехники.
– 2003. – № 5(23) – С. 42-44.
Материал поступил в редакцию 17.07.15.
А. Н. Новожилов, Ж. Б. Исабеков
Жерге бір фазалы тұйықталулар кезіндегі кабельдік тораптардың жұмысының сенімділігін көтеру
С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті, Павлодар қ.
Материал 17.07.15 баспаға түсті.
A. N. Novozhilov, Z. B. Issabekov
Increase of cable networks reliability at monophase earth-faults S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar.
Material received on 17.07.15.
Мақалада кабельдік тораптардың бейтарабы жұмысының мүмкін режімдерін талдау, оны жерлендірудің белгілі тәсілдері
мен сұлбалары, сондай-ақ жекелеген жерлендіруші құрылғыларының конструкциялары мен олармен басқарудың сұлбалары, жерлендірудің әрбір түрінің артықшылықтары мен кемшіліктері және оларды пайдалану бойынша ұсыныстар қарастырылған.
The analysis of the possible operation modes of cable networks neutral is carried out in the article. Well-known methods and charts of its grounding, and also constructions of separate earthing devices and management charts are considered as well as basic dignities and lacks of every type of grounding and recommendation on their use.
УДК 621.311
А. Б. Хабдуллин1, З. К. Хабдуллина2, Г. А. Хабдуллина3, А. Б. Хабдуллин4
1к.т.н.; 2д.т.н., Рудненский индустриальный институт, г. Рудный; 3магистрант, Костанайский государственный университет имени Ахмета Байтурсынова, г. Костанай; 4магистрант, Казахский агротехнический университет имени С. Сейфуллина, г. Астана