Методы повышения селективности низковольтных автоматических выключателей

Вид материала

Содержание

Райнин Валерий Ефимович.
Монаков Владимир Константинович
Общая характеристика работы
Основное содержание работы
R – активное сопротивление катушки, e(t)
E1 перемножает сигналы, поступающие на его входы V
Результаты натурных испытаний на селективную работу аппаратов при токах
Основное содержание диссертации отражено

Подобный материал:

На правах рукописи

Иващенко Вадим Степанович

Методы повышения селективности низковольтных автоматических выключателей

Специальность 05.09.01 – Электромеханика и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата педагогических наук

Москва – 2010

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский энергетический институт» (технический университет).

Научный руководитель –	доктор технических наук, профессор Райнин Валерий Ефимович.
Официальные оппоненты:	доктор технических наук, профессор Капелько Константин Васильевич (Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого); кандидат технических наук, доцент Монаков Владимир Константинович (ГОУВПО «Московский энергетический институт» (Технический Университет)).
Ведущая организация –	НОУВПО «Московский институт энергобезопасности и энергосбережения».

Защита диссертации состоится 21 мая 2010 г. в 12 час. в ауд. Е-205 на заседании диссертационного совета Д 212.157.15 в ГОУ ВПО «Московский энергетический институт» (технический университет) по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная улица, дом 13.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУВПО «Московский энергетический институт» (Технический Университет).

Автореферат разослан 2010 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета

М.В..Рябчицкий

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Рост мощности низковольтных электрических сетей и необходимость бесперебойного электроснабжения ответственных потребителей, даже в случае короткого замыкания на одном из участков, выдвигают повышенные требования как к системам защиты электроустановок, так и входящим в их состав аппаратам защиты. В этой связи, актуальное значение приобретают вопросы, связанные с комплексом мер, направленных на совершенствование аппаратов защиты: повышение быстродействия, снижению времени срабатывания, а также по увеличению отключающей способности и надежности селективной работы.

Цель работы и задачи исследования. Цель работы заключается в повышении надежности электроснабжения ответственных потребителей путем обеспечения полной селективности аппаратов защиты. Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих задач:

На основе анализа характерных видов повреждений и современных способов защиты низковольтных электроустановок сформулировать проблемы обеспечения полной селективности оборудования.
Проанализировать известные методы обеспечения полной селективности автоматических выключателей и дать предложения по совершенствованию данных методов.
Проанализировать известные принципы построения автоматических выключателей селективного действия и дать предложения по совершенствованию их конструкций.
Разработать методики теоретической проверки селективности.
Экспериментально подтвердить полученные теоретические результаты.

Объект исследования – методы обеспечения полной селективности действия аппаратов защиты.

Предмет исследования – автоматические выключатели электроустановок низкого напряжения.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использованы методы изложенные в общей теории электрических аппаратов; методы анализа нелинейных электрических и магнитных цепей; методы теории подобия и моделирования; метод экспертных оценок; интегральное и дифференциальное исчисление; численные методы решения систем уравнений и поиска экстремумов функций; методы обработки экспериментальных данных.

Научная новизна полученных результатов.

Научно обоснована естественная селективность. Разработана математическая модель электромагнитного расцепителя, изучено поведение модели при совместной работе аппаратов в режимах короткого замыкания Разработаны методики практического применения полученных научных результатов.
Усовершенствована методика организации селективности для токоограничивающих аппаратов, позволяющая учитывать снижение ограниченных токов при совместной работе сразу нескольких аппаратов.
Разработан прибор, позволяющий проводить замеры времени срабатывания аппаратов защиты без изменений системы электроснабжения. Прибор позволит улучшить точность проводимых измерений и снизить трудозатраты на проведение приемо-сдаточных и сертификационных испытаний в электроустановках потребителей перед вводом в эксплуатацию. Прибор может также использоваться для замеров разновременности срабатывания высоковольтных аппаратов.
Предложены принципиальные схемы автоматических выключателей. На основе полученных методик организации селективности токоограничивающих аппаратов составлены алгоритмы для контроллеров, управляющих работой этих аппаратов. Каждый из аппаратов отключается при определенном значении I²t. Значения I²t определяется проектантом на основании предложенной в работе методики. В качестве параметра предлагается также использовать мощность и энергию электрической дуги. При этом конструкция аппарата оснащается специальными измерительными цепями для контроля тока и напряжения на дуге.

На защиту выносятся:

Токовая селективность между автоматическими выключателями категории «А» существует благодаря естественной селективности.
Селективность между токоограничивающими выключателями различных производителей возможно организовать, если использовать разработанные методики, учитывающие суммарное токоограничивающее действие выключателей.
Развитие конструкций токоограничивающих выключателей позволяет использовать уставку срабатывания I²t в явном виде.

Практическая ценность и реализация.

Результаты работы касающиеся проверки селективности срабатывания аппаратов защиты используются в учебном процессе в ГОУВПО «Московский энергетический институт (технический университет)» в курсах повышения квалификации для специалистов по проектированию электроустановок зданий и сооружений, специалистов электроизмерительных лабораторий, органах по сертификации.
Методика подбора селективного оборудования также используется при проектировании систем электроснабжения с повышенными требованиями к надежности и бесперебойности систем защиты электроустановок объектов ОАО «НИИСА», ООО «Техпроект», АНО НИЦ «Центрэлектростандарт».
Разработанный для эффективного проведения испытаний аппаратов защиты прибор в настоящее время выпускается ООО НПФ МИЭЭ «Приборы Мосгосэнергонадзора» серийно и активно применяется для проведения сертификационных испытаний аппаратов аккредитованными центрами по сертификации, а также при проведении приемо-сдаточных, сертификационных и эксплуатационных испытаниях систем электроснабжения.

Апробация результатов диссертации. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях (Москва ГОУВПО «МЭИ» (ТУ)) с 2004-2005г, а также на заседаниях кафедры «Электрические и электронные аппараты» (Москва ГОУВПО «МЭИ» (ТУ)) с 2004 по 2009г.

Публикации. Основные положения диссертационной работы были отражены в шести статьях, которые опубликованы в специализированных изданиях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников, приложений. Полный объем диссертации составляет 232 стр., из них приложения, количеством 5, занимают 96 стр., список использованных источников, количеством 104, занимает 9 стр.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, показана научная новизна и практическое значение полученных результатов.

В первой главе проведен аналитический обзор литературы по теме, выбор направления исследования, выполнен анализ методов обеспечения селективного действия аппаратов защиты. Определено, что методы обеспечения селективности автоматических выключателей на низком напряжении можно улучшить, совершенствуя конструкции аппаратов защиты и развивая методики подбора селективного оборудования.

Анализ технической литературы, посвященный способам обеспечения селективности на низком напряжении показал, что:

Для получения большей надежности электроснабжения селективность аппаратов защиты для конкретной цепи или, в общем случае, системы защиты всей электроустановки, следует рассматривать, на основе согласования различных типов защит, способных реагировать на повреждение одновременно.
Селективность аппаратов в распределительных системах является полной, если срабатывает только один аппарат, расположенный непосредственно перед точкой повреждения, и далее остается отключенным сколь угодно долгое время. Возможна также частичная селективность, в случае, если это условие выполняется не для всех типов повреждений.
В настоящее время наиболее широкое распространение получили следующие способы обеспечения селективности между аппаратами в режиме короткого замыкания: токовая селективность, временная селективность, селективность “SELLIM”, логическая (зонная) селективность, энергетическая селективность.
Метод токовой селективности тем более эффективен, чем больше разница токов короткого замыкания в разных точках сети за счет разных сопротивлений проводников малого сечения.
При большом количестве ступеней защиты с аппаратами, имеющими задержку срабатывания, наиболее удаленный аппарат будет иметь наибольшую уставку, которая может превысить допустимое время устранения аварии. В этом случае система защиты окажется несовместимой, во-первых, с допустимым временем протекания тока короткого замыкания защищаемого оборудования, а, во-вторых, с внешнем оборудованием (например, с оборудованием электросетевой компании).
Интервал селективности, содержит три составляющие: время размыкание цепи автоматическим выключателем T_C_,время задержки срабатывания dt, время возвращаются аппаратов защиты в исходное состояние t_r. Интервал селективности Δt, содержит три составляющие и должен удовлетворять соотношению:

Δt ≥ T_C + t_r + 2dt (1)

Анализ методов обеспечения полной селективности показал, что:

при логической селективности надежность снижается из-за появления дополнительных информационных каналов;
естественная селективность возможна только для аппаратов одного производителя;
энергетическая селективность не учитывает влияния всех аппаратов на процесс ограничения токов;
математические модели для проверки согласованности действия оборудования не применяются ни конструкторами аппаратов, ни проектантами систем защит электроустановок;
отсутствует единая классификация, обобщающая функциональные особенности и границы применения данных методов, а также конструктивные решения в аппаратах, позволяющие решать эти задачи.

Во второй главе.

Разработана математическая модель электромагнитного расцепителя в виде системы нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих динамические электромагнитные и механические процессы в автоматическом выключателе.
С помощью стандартного программного пакета было исследовано поведение математической модели автоматического выключателя при работе его в составе системы защиты электроустановки совместно с аналогичным оборудованием.
Аппроксимирующая зависимость устанавливает непосредственную функциональную связь между кратностью аварийного тока и необходимым отношением масс якорей электромагнитных расцепителей аппаратов.
Были проведены натурные испытания автоматических выключателей в зоне токов короткого замыкания с целью выявления естественной селективности между аппаратами с различными номинальными токами электромагнитных расцепителей и проверки адекватности математической модели.

Для анализа процессов происходящих в электромагнитных расцепителях при коротких замыканиях были приведены упрощенные схемы электромагнитных расцепителей модульных автоматических выключателей (I_Н< 125А) и выключателей на большие токи (I_Н> 125А).

Существует зависимость между временем срабатывания электромагнитных расцепителей и значениями их номинальных токов. Многие производители в каталогах на свои изделия приводят, так называемые, таблицы селективности, в которых приводят марки автоматических выключателей, между которыми обеспечивается абсолютная селективность. Данные, приведенные в таких таблицах получены производителями опытным путем. Эксперименты проводятся на предмет выявления зоны абсолютной селективности автоматических выключателей, имеющих разные номинальные токи электромагнитных расцепителей. Такая селективность называется естественной, так как для ее обеспечения не требуется никаких дополнительных средств и уставок и основана она лишь на физических свойствах исследуемых образцов.

Для выявления физической основы естественной селективности электромагнитных расцепителей необходимо составить их математические модели и исследовать их в диапазоне токов короткого замыкания. Математическая модель электромагнитного расцепителя представим в виде совокупности взаимодействующих подсистем: электрической, магнитной, механической и тепловой.

М

атематической моделью электромагнитного расцепителя является система дифференциальных уравнений (2). В первом приближении процессы в тепловой подсистеме можно не рассматривать в силу инерционности их протекания по отношению к процессам в других подсистемах, и как следствие, малого влияния на них.

где R – активное сопротивление катушки, e(t) – ЭДС, определенная рабочим потоком электромагнита, сцепленным с якорем, Ф_м – магнитный поток в зазоре, R_м– магнитное сопротивление стального магнитопровода и якоря, R_d – магнитное сопротивление немагнитного зазора между сердечником и якорем и индуктивности, I – электрический ток, проходящий через катушку, N – число витков катушки, m – масса якоря, _начальный зазор.

Э

квивалентные схемы подсистем, описывающие процессы, протекающие в данной электромеханической системе при сверхтоках представлены на рис. 2. В представленной математической модели необходимо добавить упор для якоря при его смещении на расстояние ₀ и учесть трение, возникающее при перемещении якоря. Упор ограничивает перемещение, и в идеальном приближении может быть представлен координатной точкой, в которой скорость движения становится равной нулю, а перемещение остается неизменным до начала движения в обратном направлении. Критерием срабатывания электромагнитного расцепителя является достижение зазором  определенного значения ₁. Решение системы уравнений (2) аналитическим методом является затруднительным, поэтому исследование модели проводилось с применением программного комплекса OrCad 9.2. Исходные данные для расчета моделей вводятся графическим способом в виде принципиальной схемы. На рис. 1 представлено изображение модели электромагнитного расцепителя, которое представляет собой объединенные в соответствии с системой уравнений (2) активные и пассивные стандартные модули программы. Каждый модуль является функцией, описанной на языке высокого уровня, параметры которой задаются пользователем как исходные данные задания на моделирование.

Рассматриваемый процесс (реакция электромагнитного расцепителя на ток короткого замыкания) протекает за время, существенно меньшее полупериода кривой сетевого напряжения. Поэтому в качестве источника выступает генератор постоянного напряжения V1. Значение напряжение выбирается равным амплитудному значению напряжения сети 311В – наиболее тяжелый режим при однофазном коротком замыкании. Пассивные элементы R1 и L1 представляют собой активную и реактивную составляющие сопротивления короткого замыкания цепи. Ключ, управляемый временем S3, коммутирует автоматический выключатель на ток короткого замыкания через некоторое время t_S₃_close после начала моделирования. Модуль H1 осуществляет преобразование тока короткого замыкания в соответствии с формулой (3). Параметр V_H₁ является промежуточным сигналом на выходе модуля H1. Так как магнитное сопротивление зазора якоря много больше магнитного сопротивления ярма и стержней, то последнее не учитывалось при расчетах. По этой же причине не учитывались потоки рассеяния и расчеты велись с предположением, что через воздушный зазор проходит весь магнитный поток.

(3)

Элемент E1 перемножает сигналы, поступающие на его входы V_E_1,_IN₁ и V_E_1,_IN₂. Сигнал V_E_1,_IN₂ характеризует собой текущий зазор якоря и вычисляется по формуле (4).

(4)

Сигнал V_E_1,_OUT₊ представляет собой значение электромагнитной силы, вычисляемой по формуле Максвелла. Моделью механической подсистемы является контур, состоящий из элементов E₁ L₂, C₂, D₁ (рис. 2). Ключ, управляемый напряжением S6 «закорачивает» диод при срабатывании расцепителя (появлении сигнала на входе S6). Работа схемы в таком режиме учитывает упор, препятствующий движению якоря в обратном направлении в момент аварии и возможность появления вибрации якоря. Ток в контуре представляет скорость движения якоря, которая с помощью интегратора I1 преобразуется в величину зазора с учетом начального положения якоря ₀. Элемент I2 возводит значение зазора в степень «-2» и подает полученный сигнал на Е1. Таким образом, путем организации обратной связи учитывается влияние зазора на электромагнитную силу (5). Сигнал V_E_1,_OUT₊ представляет собой значение электромагнитной силы, вычисляемой по формуле Максвелла. Моделью механической подсистемы является контур, состоящий из элементов E₁ L₂, C₂, D₁ (рис. 3). Ключ, управляемый напряжением S6 «закорачивает» диод при срабатывании расцепителя (появлении сигнала на входе S6). Работа схемы в таком режиме учитывает упор, препятствующий движению якоря в обратном направлении в момент аварии и возможность появления вибрации якоря. Ток в контуре представляет скорость движения якоря, которая с помощью интегратора I1 преобразуется в величину зазора с учетом начального положения якоря ₀. Элемент I2 возводит значение зазора в степень «-2» и подает полученный сигнал на Е1. Таким образом, путем организации обратной связи учитывается влияние зазора на электромагнитную силу (5)

(5)

При определенном положительном значении зазора срабатывает механизм расцепления, начинается движение контактов и происходит разрыв цепи. Положительную составляющую зазора выделяют элементы U1, U2, D2, R3 и R4. Усилители U1 и U2 необходимы для снижения влияния прямого падения напряжения на диоде D2 на сигнал. U3 выполняет роль порогового элемента, а U4 осуществляет задержку фронта нарастания сигнала на время t_U₄, обусловленную выбором провала контактов. Ключ, управляемый напряжением S1 отключает нагрузку при появлении фронта. Дуговые процессы в первом приближении в расчетах не учитывались.

Данная модель используется для исследования совместной работы двух электромагнитных расцепителей последовательно включенных автоматических выключателей Q1 и Q2 с различными номинальными токами расцепителей (рис. 3). Ближе к источнику расположен аппарат с большим номинальным током. Расцепители с большим номинальным током обладают и большими массогабаритными показателями. Исходя из этого, а также из (4) можно сделать предположение, что время срабатывания расцепителя увеличивается с ростом массы якоря.

Рис.3 Математическая модель электромагнитного расцепителя в программной среде OrCad 9.2

Поэтому сведем задачу по исследованию критерия селективности автоматических выключателей Q1 и Q2 к поиску предельного отношения масс якорей их электромагнитных расцепителей. Модель однофазной системы электроснабжения с двумя расцепителями при коротком замыкании на нагрузке представлена на рис. 4. Для заданного диапазона токов короткого замыкания, приведенного к номинальному току расцепителя Q2 опытным путем устанавливается минимальное соотношение масс якорей, при котором селективность еще будет обеспечиваться. Результаты проведенных опытов представлены в таблицах и в виде графиков (табл.1, рис. 5). На рис. 5 m₁, m₂ –массы якорей расцепителей Q1 и Q2 соответственно. I_К.З., I_q₂– ток короткого замыкания и номинальный ток автоматического выключателя Q2 соответственно.

Таблица 1. Минимальное отношение масс, при котором обеспечивается селективность срабатывания аппаратов Q1 и Q2 при τ_кз = 10 мс
I_к.з/I_Q_2,_ном	10	20	30	40	60	80	100	130	160
m1/m2	2,1	3,4	5,9	9,1	15,5	23,5	35,5	56,1	88,5

Результаты проведенных натурных испытаний автоматических выключателей в зоне токов короткого замыкания (табл.1, 2) подтверждают корректность разработанной математической модели.

Таблица 2. Результаты испытаний на селективную работу аппаратов при токах I_кз = 160 – 320 А

Q1

Q2

S231

Multi 9

ВА 66-29

ВА 47-29

16А

25А

32А

16А

25А

32А

16А

25А

32А

16А

25А

32А

S231

16А

25А

32А

Multi 9

16А

25А

32А

ВА 47-29

16А

25А

32А

ВА 66-29

16А

25А

32А

П- полная селективность, Ч-частичная селективность

В третьей главе.

Был проведен анализ эффективности применения характеристик I²t=f(I_кз) при организации селективности токоограничивающих автоматических выключателей.
Были выявлены недостатки существующей методики определения селективности токоограничивающих аппаратов: совместное токоограничивающее действие не учитывается.
Разработана уточненная методика графического анализа возможности селективной работы нескольких токоограничивающих автоматических выключателей.
Были проведены натурные испытания на селективное срабатывание автоматических выключателей на номиналы 16, 25 и 32 А ведущих производителей: серия S200 (АВВ), серия NS100 (Schneider Electric), серия FAZ (Moeller Electric). Полученные данные подтвердили адекватность предложной методики при всех сочетаниях аппаратов.

Таблица 3 Результаты натурных испытаний на селективную работу аппаратов при токах I_{кз ож} = 4 – 10кА
Q1 Q2		S200			FAZ			NS100
Q1 Q2		16А	25А	32А	16А	25А	32А	16А	25А	32А
S200	16А	-	Ч	П	-	Н	Н	-	П	П
	25А	-	-	Н	-	-	Н	-	-	П
	32А	-	-	-	-	-	-	-	-	-
FAZ	16А	-	П	П	-	Н	П	-	П	П
	25А	-	-	П	-	-	Н	-	-	П
	32А	-	-	-	-	-	-	-	-	-
NS100	16А	-	Н	Н	-	Н	Н	-	П	П
	25А	-	-	Н	-	-	Н	-	-	П
	32А	-	-	-	-	-	-	-	-	-

Быстродействующий токоограничивающий выключатель срабатывает настолько быстро, что ожидаемый ток не успевает достичь своего максимума. Так как отключение происходит в два этапа (отброс контактов и срабатывание расцепителя), то времятоковые характеристики являются неэффективными для анализа срабатывания. Реакция автоматических выключателей на аварийный ток характеризуется электрической энергией, прошедшей через автоматический выключатель в процессе отключения, и чувствительностью электромагнитного расцепителя. Графическое представление зависимости Джоулева интеграла тока, прошедшего через автоматический выключатель при отключении, от ожидаемого аварийного тока позволяет наглядно исследуемом диапазоне токов. Принцип энергетической селективности реализуется

П-полная селективность, Ч-частичная селективность, Н-селективность отсутствует однозначно сделать вывод о возможности их селективной работы в благодаря координации защит, а также чувствительности расцепителей и позволяет проанализировать возможность селективной работы аппаратов и значительно упростить решение проблемы селективности для токоограничивающих автоматических выключателей, уменьшить электродинамические и термические нагрузки, а также провалы напряжения при коротком замыкании.

При совместной работе двух и более последовательно установленных токоограничивающих аппаратов необходимо учитывать снижение ожидаемого аварийного тока. Предложенная методика позволяет учитывать это, а, следовательно, является более точной. Результаты экспериментального исследования энергетической селективности токоограничивающих автоматических выключателей серий S200 (ABB), NS100 (Schneider Electric), FAZ (Moeller Electric) подтверждает корректность приведенной методики (табл. 3).

В четвертой главе.

Д

ана классификация направлений технического совершенствования конструкций низковольтных селективных автоматических выключателей. Направление создания статических систем управления автоматических выключателей позволяет выполнить комплексную защиту электрооборудования от аварийных режимов работы и резко улучшить качество и надежность защиты. Разработанные функциональные схемы автоматических выключателей с улучшенными характеристиками позволяют увеличить надежность срабатывания при небольших токах короткого замыкания, улучшить свойства по точности работы и обеспечить полную селективность этих аппаратов при их совместной работе.

Н

а рис. 7 представлена принципиальная схема устройства в однофазном исполнении. К главным контактам выключателя 1 подключен узел контроля величины энергии дуги отключения, который содержит блок 7 питания, измерительный преобразователь 8 энергии дуги на базе датчика Холла, выходное реле 10, микроконтроллер 9 и исполнительный механизм 6, воздействующий на расцепляющий рычаг механизма свободного расцепления. Выход датчика Холла 8 подключен к входу микроконтроллера 9. Сигнал на выходе элемента микроконтроллера 9 появляется, если величина энергии дуги не превышает порога срабатывания. В этом случае реле 10 выдает команду на исполнительный механизм 6, воздействующий на расцепляющий рычаг в сторону включения выключателя. Измерительный преобразователь 8 выполнен на базе датчика Холла 14, расположенного в полюсном пространстве в плоскости, перпендикулярной магнитному полю токоведущей шины. Входные электроды датчика Холла через резистор 14 подсоединены к главным контактам 1 выключателя, а выходные его электроды – к входу микроконтроллера 9. Выход микроконтроллера 9 подключен к входу реле 10 на оптронном тиристоре, коммутирующем цепь исполнительного механизма 6. Блок питания 7 предназначен для выработки напряжения на конденсаторе 11, необходимого для срабатывания исполнительного механизма, и не связанных с главными контактами напряжений для питания узла контроля величины энергии дуги. Блок 7 питания может быть подключен через вспомогательные замыкающие контакты 12.

Исполнительный механизм 6, например электромагнит соленоидного типа, имеет шток, воздействующий на расцепляющий рычаг механизма 4 свободного расцепления. Положение, в которое приходят все узлы механизма и, в частности, его контакты 1, в результате действия исполнительного механизма, показано на рис. 9. Это положение полностью соответствует положению выключателя «Включено». Алгоритм работы микроконтроллера представлен на рис.9.

ВЫВОДЫ

В результате анализа литературы и состояния проблемы по теме диссертационной работы определены цель и задачи исследования, позволяющие получить научно обоснованные методики, направленные на решение конкретной научно-технической задачи – развитие методов обеспечения полной селективности аппаратов защиты, предназначенных для работы в системах электроснабжения на низком напряжении. Совершенствование систем защиты электроустановок позволяет проектировать системы электроснабжения без излишних запасов по перегрузке на электрооборудование, что снижает их стоимость, габариты и массу. С другой стороны, в случае возникновения сбоев в работе электрооборудования – ограничить аварийные токи и предотвратить выход из строя неповрежденной части электроустановки, что значительно снижает время простоев. Предложена классификация методов обеспечения полной селективности аппаратов защиты
Разработаны и реализованы в виде компьютерных программ методики подбора автоматических выключателей для системы электроснабжения, а именно:
- Разработана математическая модель электромагнитного расцепителя автоматического выключателя в виде системы нелинейных интегро-дифференциальных уравнений, описывающих динамику электромагнитных и механических процессов при сверхтоках.
- Разработана методика проверки полной (абсолютной) селективности электромагнитных расцепителей.
- Предложены методы представления энергии электрической дуги отключения токоограничивающих автоматических выключателей.
- Разработана методика проверки полной (абсолютной) селективности токоограничивающих автоматических выключателей.
С целью проверки достоверности полученных в диссертационной работе результатов были проведены экспериментальные исследования, а также проведена статистическая обработка полученных результатов, а именно:
- Создан электронный прибор для измерения времени срабатывания аппаратов защиты, опытный образец которого применялся при натурных испытаниях.
- Разработан комплект компьютерных программ, реализующий методику расчета динамических характеристик системы защиты электроустановки на автоматических выключателях с электромагнитными расцепителями.
- Разработаны рекомендации по оптимальному выбору селективных аппаратов защиты системы электроснабжения.
- Разработаны новые конструктивные решения улучшающие свойства автоматических выключателей: повышающие надежность срабатывания и обеспечивающие полную селективность токоограничивающих автоматических выключателей при совместном их использовании.
Внедрение методик проверки селективности аппаратов защиты в стандарты предприятий по разработке проектной документации и испытаний систем электроснабжения подтверждается актами.
Основные результаты работы, полученные в виде рекомендаций и методов обеспечения полной селективности автоматических выключателей, реализованы в виде компьютерных моделей, которые могут использоваться как при разработке новых систем защиты электроустановок, так и при усовершенствовании (реконструкции) имеющихся систем, а также при регламентных планово-предупредительных работах на энергообъектах.

Основное содержание диссертации отражено

в следующих публикациях:

Иващенко В.С. Развитие методов организации селективности низковольтных автоматических выключателей. // Электро. Электротехника, электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. - 2009 г. - №.5. - С. 47-50.
Иващенко В.С., Райнин В.Е. Развитие методов организации полной селективности действия аппаратов защиты. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Десятая научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Тезисы докладов. Том 2, М.: МЭИ. 2004г.- С. 81-82.
Иващенко В.С., Райнин В.Е. Естественная селективность автоматических выключателей. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Одиннадцатая научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Тезисы докладов. Том 2, М.: МЭИ. 2005г.- С. 97-98.
Иващенко В.С. Обеспечение селективного действия аппаратов защиты по оценке энергии дуги // Энергобезопасность в документах и фактах. М: МИЭЭ - 2005 г. - вып.6. - С. 44-51.
Иващенко В.С. Селективная работа автоматических выключателей. Энергетический метод анализа // Энергобезопасность в документах и фактах. - 2006 г. - вып.4. - С. 24-27.
Иващенко В.С. Повышение селективности низковольтных автоматических выключателей. // Энергобезопасность и энергосбережение.,- 2009 г. - №.5. - С. 3-8.

Blog

Методы повышения селективности низковольтных автоматических выключателей

Содержание