CC BY
37
INFLUENTA REGIMURILOR NESIMETRICE ASUPRA FIABILITATII ECHIPAM ENTELOR ELECTRICE
F. Erhan, V. Popescu, Irina Lupu^or (Universitatea Agrara de Stat din Moldova, catedra electrificarea §i automatizarea mediului rural)
Anastasia Mocanu (Universitatea de Stat din Cahul) [email protected]
Rezumat. Variatia grafului de structura a retelelor de distribute §i sporirea puterilor in nodurile de generare aduc la aparitia regimurilor nesimetrice care pot fi insotite de fenomene suplimentare inclusiv §i scurt circuite de diverse forme (mono ori trifazate). Ca rezultat final al fenomenelor respective se poate de constatat, ca se va schimba §i fiabilitatea de functionare a echipamentelor electrice respective. Articolul dat este consacrat analizei influentei regimurilor nesimetrice asupra fiabilitatii de functionare a echipamentelor electrice.
Cuvinte cheie: regimuri nesimetrice, scurt circuit, fiabilitate de functionare a echipamentelor electrice, echipamente electrice
STUDY OF THE INFLUENCE LEVEL CURRENT OF THE SHORT CIRCUIT ON RELIABILITY OF THE BREAKERS
F. ERCHAN, V.POPESCU, IRINA LUPUSHOR Agrarian University of Moldova ANASTASIA MOCANU State University of Cahul
Abstract. In the article the analysis of the influence level current of the short circuit of the electrical equipment. It is designed the mathematical model allowing the modeling prototype reliability of the operation electrical equipment installed in nodes of the systems.
Key words: power electric distributing systems, short circuit in power electrical systems, reliability of the breakers.
ВЛИЯНИЕ НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМОВ НА НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
Ерхан Ф., Попеску В., Лупушор И. (Государственный аграрный университет Молдовы, кафедра Электрификации и автоматизации сельского хозяйства)
Мокану А. (Кагульский государственный университет)
Аннотация. Изменение структуры генерирующих узлов и рост их установленной мощности приводят к тому, что несимметричные режимы сопровождаются различными явлениями вплоть до возникновения коротких замыканий различного типа (однофазные или трехфазные). В результате этого ухудшаются условия работы установленного электрооборудования, что влияет на надежность его функционирования. В статье проведен анализ влияния возникновения несимметричных режимов на надежность установленного электрооборудования.
Ключевые слова: несимметричные режимы, короткие замыкания (однофазные или трехфазные), надежность электрооборудования.
Introducere
Una din problemele cheie in procesul de dezvoltare a sistemelor electroenergetice §i in deosebi a celor de distributie a energiei electrice este problema regimurilor nesimetrice ce apar §i fenomenele ce insotesc aceste regimuri §i influenta lor asupra fiabilitatii de functionare a echipamentelor instalate. Din cele mai frecvente fenomene ce pot aparea in sistemele trifazate ce aduc la crearea regimurilor nesimetrice sunt scurt circuitele care insotesc regimurile normale de functionare.
Desfa^urarea problemei
Dintre toate echipamentele instalate cele mai des sunt supuse fenomenelor nesimetrice §i regimurilor tranzitorii ce apar in sistemele de distribute sunt intrerupatoarele. Anume din aceste motive nivelul de fiabilitate de functionare §i modul de functionare a sistemelor de distribute sunt in dependenta directa de modul de functionare a intrerupatoarelor, care de cele mai dese ori sunt instalate la inceput de fider.
La aparitia regimurilor nesimetrice §i a fenomenelor de scurt circuit intrerupatoarele t rebuie in mod operativ sa declan§eze ( timp de 4 semiperioade) circuitul electric respectiv, pentru a pastra duritatea de functionare a sistemului respectiv. Din analiza materialelor statistice se poate de constatat, ca cu sporirea valorilor curentilor de scurt circuit in nodurile sistemului electroenergetic cele mai dificile conditii de functionare a intrerupatoarelor apar atunci, cind valoarea curentului de scurt circuit constitue marimea ce se determina conform ecuatiei (1).
2
I =-/ (1)
s.c. ^ s.c. max V /
unde I. u — curentul de scurt circuit la inceput de retea;.
S-a constatat, ca din toate regimurile nesimetrice insotite de regimuri tranzitorii cele mai dificile la deconectare de catre intrerupatoare sunt cele create in dependenta de viteza de variatie a tensiunii (du / dt) §i viteza de variatie a curentului electric (di / dt) in locul de aparitie a regimului nesimetric.
Variatia valorilor respective in circuitele electrice sunt functii de variatia tensiunii
tranzitorii in nodurile circuitului electric , iar duritate de deconectare a acestor regimuri poate
fi determinata analitic prin valoarea coeficientului de duritatea care se determina confo rm expresiei (2).
kD=IsJIn (2)
unde I sc:a - este curentul de scurt circuit a§teptat in nodul electric
In - este curentul electric nominal deconectat de intrerupatorul respectiv.
In procesul de analiza a influentei proceselor tranzitorii in sistemele trifazate create de regimurile nesimetrice unul din factorii de baza este fiabilitatea de functionare a echipamentelor electrice ce se afla in circuitele respective. , care de cele mai dese ori pot fi determinati conform [2, 4]. In procesul de determinare a influentei curentilor de scurt circuit §i a regimurilor nesimetrice asupra fiabilitatii de functionare a intrerupatoarelor se va reiese din presupunerea, ca se indeplinesc conditiile descrise in [2, 4] §i in a§a caz frecventa de deconectare este functie de valorile curentilor electrici deconectati §i poate fi prezentata conform expresiei (3).
1 t+tp
Mt) = /(/]?,/“); = - \<o(x)dx (3)
> 0
Daca se va reiese din presupunerea ca frecventa de deconectare este o valoare determinata, apoi probabilitatea de functionare fara refuz a echipamentelor respective se va determina din expresia (4).
p{t) = e-\ (4)
Probabilitatea de refuz a echipamentelor respective in procesul de functionare se va determina din expresia (5).
^(0 = 1-^(0 = !-^ (5)
Daca este cunoscuta probabilitatea de refuz a echipamentelor respective planificata la inceput de exploatare (ql) §i cea reala la etapa de efectuare a reparatiei consecutive (q2) pentru restabilirea proprietatilor tehnice, apoi se poate de determinat analitic rezerva de fiabilitate de functionare a echipamentelor respective conform expresiei (6).
*q = <h(f)-<h(f) = e~m 0)
unde: Aq- reprezinta cu sine valoarea posibila a probabilitatii de sporire a refuzurilor de functionare a echipamentelor respective pina la urmatoarea reparatie consecutiva;
AA = (Z2-A1)- este diferenta frecventelor de deconectare care este functie de valorile curentilor electrici deconectati la inceputul perioadei de exploatare (7L|) §i la momentul de efectuare a reparatiei capitale respective (/l2).
Numarul de operatii a echipamentelor respective in dependenta de frecventa §i probabilitatea de aparitie a refuzurilor respective pot fi determinate analitic conform expresiei (8). ’
n = n0e(8)
unde: n0 - este numarul de operatii minimal posibile reglementate pentru echipamentele respective pina la efectuarea urmatoarei revizii §i reparatii capitale, reie§ind din valorile curentilor deconectati.
Deoarece procesele nesimetrice de cele mai dese ori sunt insotite de degajare a caldurii, care negativ influenteaza asupra proceselor de functionare a echipamentelor electrice, apoi apare necesitatea de a verifica echipamentele respective §i la duritatea termica reie§ind din conditiile reale de functionare. Pentru a§a caz daca se va indeplini inegalitatea de forma (8) se poate de constatat, ca echipamentele respective vor respecta duritatea termica.
unde: ITnom- este valoarea nominala a curentului de duritate termica a echipamentelor respective; tt nom- este durata nominala de duritate termica; B -este integrala Jull cu limitele de integrare de la 0(zero) pina la durata termica nominala rT nom.
Un alt indicator ce caracterizeaza capacitatea §i probabilitatea echipamentului respectiv in nodul respectiv al sistemului electric este capacitatea de deconectare a parametrilor electrici in diverse situatii posibile, atit in regim normal de functionare cit §i in regimurile nesimetrice de avarie.
In conformitate cu [4] capacitatea de deconectare a echipamentelor respective se apreciaza reie§ind din valorile nominale ale curentilor de deconexiune /d„om §i asimetria nominala a
curentului de deconectare in momentul (Pnom) de deconectare, care poate fi determinate
conform expresiei (9).
Pn°m aT^ (9)
o.nom y
unde: iaT - este valoarea componentei aperiodice a curentului electric de scurt circuit in momentul de deconectare a regimului respectiv.
Fiabilitatea de functionare a echipamentelor electrice respectiv (inclusiv §i a intrerupatoarelor respective) in a§a caz este functie de valoare curentilor electrici de deconectare §i viteza de variatie a tensiunii tranzitorii de restabilire in momentul respectiv, probabilitatea de functionare fara refuz §i numarul de operatii respectiv efectuate.
In mod analitic dependenta respectiva poate fi prezentata conform expresiei (10).
Dependenta fiabilitatii de functionare a echipamentelor electrice ca functie de valorile curentilor electrici deconectati §i numarul de cicluri efectuate pentru echipamentele respective (inclusiv §i a intrerupatoarelor) instalate in sistemele de diverse niveluri de tensiune pentru diverse perioade de exploatare (perioada 1980-2007) in diverse sisteme poate fi diferit, dar pentru sistemul concret analizat este prezentat in tabelul 1.
Tabelul 1
Io HOM (kA) 20 30 40 50 63
I K3/ IO. HOM 0,16 0,25 0,50 0,75 1,0
N 30 25 20 12 10
R 0,996 0,998 0,999 0,993 0,991
Din analiza valorilor numerice a fiabilitatii de functionare prezentate in (tabelul 1) reiese, ca variatia frecventei (intensitatii) de refuz a echipamentelor electrice §i probabilitatea de refuz in timp pot fi prezentate grafic respectiv prin curbele prezentate (1) §i (2) din fig.(1), care indica ca valorile respective corespund functiilor clasice de restabilire a elementelor ce dispun de procese de restabilire in timp.
Alt)
q tt)
I !
I i
__________J__-----------1-------
0 t, t2 *
Fig.1. Variatia frecventei de refuz a echipamentelor electrice curba 1;
Modul de variatie a refuzurilor in timp a echipamentelor electrie analizate -curba 2
Probabilitate de functionare fara refuz este un parametru ce caracterizeaza fiabilitatea de functionare a echipamentelor electrice (inclusiv §i a intrerupatoarelor) §i in dependenta de durata de exploatare poate fi determinata analitic din expresia (11).
Pit) = e
- j/l{t)dt
(11)
0
Frecventa de refuz a echipamentelor electrice (inclusiv §i a Їntrerupatoarelor) q(t) se determina tinind cont de valorile intensitatii de functionare fara refuz p(t) §i analitic poate fi determinata conform (13).
Probabilitatea de functionare fara refuz p(t) a echipamentelor electrice este unul din parametrii fiabilitatea de functionare a echipamentelor electrice їп dependenta de durata de exploatare §i analitic poate fi determinata conform (12).
Pit) = e
- j"X{t)dt
(12)
о
Frecventa de refuz a echipamentelor electrice q(t) poate fi determinata tinind cont de intensitatea de functionare fara refuz p(t) §i analitic se va determina conform (13).
q(t) = \-p{t) = \-e
- j"X{t)dt
(13)
о
Analiza procesului de functionare a echipamentelor electrice in sistemele trifazate la aparitia regimurilor tranzitorii se poate de constatat, ca circa 25% din deconectari se petrec in baza regimurilor nesimetrice ce apar in sistemele respective.
Anume din aceste conditii fiabilitatea de functionare a echipamentelor sistemelor de distribute poate fi determinata tinind cont anume de distributia fenomenelor respective §i se va determina conform expresiei (14).
R(t) = K—j= [\т + уЛт dr 1(1 nJln n
(14)
Concluzii.
Din cele prezentate se poate de constatat, ca procesele tranzitorii ce insotesc regimurile nesimetrice de functionare a echipamentelor electrice de cele mai dese ori au o influenta directa a supra modului de functionare a echipamentelor respective care poate fi exprimat prin fiabilitatea de functionare a echipamentelor respective.
In lucrare se propune un model matematic §i un algoritm ce poate modela fiabilitatea de functionare a echipamentelor electrice in dependenta de valorile curentilor ne simetrici deconectati §i de viteza de variatie a tensiunii de restabilire la barele echipamentelor respective.
Bibliografie
1. Неклепаев Б. Н. Координация и оптимизация уровней токов короткого замыкания в электроэнергетических системах, М.: Энергия, 1978., 151 с.
2. Ершевич В.В. О принципах формирования системообразующих сетей, объединенной энергосистемы с учетом уровней токов короткого замыкания //Сб. докл. на III Всесоюз. совещ. по устойчивости и надежности энергосистемы СССР. Л., 1973.
3. Ерхан Ф. М., Неклепаев Б. Н. Токи короткого замыкания и надежность энергосистем. Кишинев: Штиинца, 1985. с. 207.
4. Ерхан Ф. М. Факторы, влияющие на значения уровней токов короткого замыкания в электроэнергетических системах Известия ВУЗов СНГ “Энергетика”, Минск, 2005, № 6, с. 7-12.
Erhan Fiodor Mihail, doctor habilitat in tehnica, profesor universitar, §ef catedra Electrificare §i automatizarea mediului rural, Universitatea Agrara de Stat din Moldova.
Intersele §tiintifice se afla in planul analizei fiabilitatii sistemelor de distributie §i alimentare a consumatorilor cu energie electrica §i determinarea influentei regimurilor nesimetrice asupra fenomenelor respective. Autor §i coautor la peste 160 articole §triintiflce §i lucrari metodico-didactice dintre care se por evidentia 2 manuale, 3 brevete de inventie, 2 monografii §tiint;ifice §i o serie de articole §tiintifice publicate in reviste recenzate, raporturi la Conferente Unionale, Internationale §i republicane.
Ерхан Феодор Михайлович, доктор хабилитат технических наук, профессор, зав кафедрой Электрификации и автоматизации сельского хозяйства Государственного аграрного университета Молдовы. Научные интересы находятся в плоскости надежности распределительных и питающих систем и влияния несимметричных режимов на соответствующие явления. Автор и соавтор более 160 научных и методических работ среди них 2 (два)учебника 3 авторские свидетельства 2(две)научные монографии и научные статьи опубликованных в рецензируемых журналах и докладах на различных Всесоюзных, Международных и Республиканских конференциях.
Popescu Victor, lector superior universitar activeaza in cadrul catedrei Electrificare §i automatzizarea mediului rural, Universitatea Agrara de Stat din Moldova. Intersele §tiintifice se afla in planul analizei fiabilitatii sistemelor de distributie §i alimentare a consumatorilor cu energie electrica §i determinarea influentei regimurilor nesimetrice asupra fenomenelor respective. Autor §i coautor la 11 articole §triintifice §i lucrari metodico-didactice publicate in reviste recenzate, raporturi la Conferente Internationale §i republicane.
Попеску Виктор Сергеевич, старший преподаватель кафедры Электрификации и автоматизации сельского хозяйства Г осударственного аграрного университета Молдовы.
Научные интересы находятся в области исследования надежности распределительных и питающих систем и влияния несимметричных режимов на соответствующие явления. Автор и соавтор более 11 научных и методических работ, опубликованных в рецензируемых журналах и докладах на различных Международных и Республиканских конференциях.
