Объектом исследования является релейная защита систем электроснабжения.

Цель – создание новых глобально конкурентоспособных ресурсосберегающих устройств релейной защиты на герконах, не использующих трансформаторы тока.

В процессе реализации проекта использовались: основные положения теоретических основ электротехники, теории релейных устройств, релейной защиты, теории надежности, электромагнитных переходных процессов и электрических машин, натурный эксперимент, мысленное и математическое моделирование.

Разработаны формулы для выбора уставок срабатывания максимальной токовой защиты (МТЗ) и оценки ее чувствительности. Разработаны схема МТЗ без самодиагностики, обеспечивающая правильную работу защиты при залипании контактов геркона; схема конструкции для крепления герконов, позволяющая изменять его положение дистанционно. На обе схемы поданы заявки на изобретение в Казахстане. Собраны лабораторные установки для проведения экспериментов в комплектных распределительных устройствах и токопроводах. Разработана методика наладки токовых защит на герконах. Создана математическая модель преобразовательной установки (ПУ). Выявлены отличия броска тока намагничивания трансформатора от тока короткого замыкания. Получены формулы для выбора уставок дифференциальной защиты ПУ. Подана заявка на изобретение в Казахстане на схему защиты электродвигателей от витковых замыканий (ВЗ), обладающей повышенной надежностью. Разработаны методика проведения экспериментов с ВЗ и схема лабораторной установки.

Разработанные защиты и конструкции для крепления герконов будут в несколько десятков раз меньше по габаритам и весу, и приблизительно в два раза дешевле аналогичных устройств с трансформаторами тока.

Разработанные схемы защит и конструкции для крепления геркона могут быть использованы при построении резервной системы релейной защиты на электрических станциях и подстанциях, промышленных и сельскохозяйственных предприятиях.

Объектом исследования является релейная защита систем электроснабжения.

Цель – создание новых глобально конкурентоспособных ресурсосберегающих устройств релейной защиты на герконах, не использующих трансформаторы тока.

В процессе реализации проекта использовались: основные положения теоретических основ электротехники, теории релейных устройств, релейной защиты, теории надежности, электромагнитных переходных процессов и электрических машин, натурный эксперимент, мысленное и математическое моделирование.

Результаты второго этапа проекта: уточнены формулы для выбора уставок срабатывания максимальной токовой защиты и оценки ее чувствительности; разработаны схемы МТЗ с самодиагностикой и конструкции для крепления герконов, получены патенты на изобретение в Казахстане № 33644 и 33525; проведены эксперименты в комплектных токопроводах и распределительных устройствах; определены помехи от токов в соседних электроустановках и поправочный коэффициент, для использования закона Био-Савара-Лапласа при расчете индукций магнитных полей; проведено экспериментальное исследование и доработка макета МТЗ; в программе MATLAB установлено, что в токе намагничивания, по сравнению с током короткого замыкания, содержание второй гармоники относительно первой выше в несколько раз; получена формула амплитудного значения первой гармонической тока намагничивания; разработана модель устройства дифференциальной защиты (ДЗ) на герконах и мосте Уитстона для преобразовательной установки (ПУ) с диодами; подана заявка на изобретение в Казахстане №2019/0390.1; рассчитаны коэффициенты неготовности (КН) традиционной и новой схем ДЗ ПУ; их анализ показал, что последняя надежнее; рассмотрено влияние учета частоты отказов выключателя ПУ на суммарные КН этих защит; выведены формулы для определения эффективности защиты с учетом КН дублированных защит; поданы две статьи в отечественные журналы; получены зависимости угла сдвига между токами фаз электродвигателя при различном количестве замкнутых витков одной фазы.

Разработанные макет и опытный образец максимальной токовой защиты и конструкция для крепления герконов в несколько десятков раз меньше по габаритам и весу, и приблизительно в два раза дешевле аналогичных устройств с трансформаторами тока.

Разработанные схемы защит и конструкции для крепления геркона могут быть использованы при построении резервной системы релейной защиты на электрических станциях и подстанциях, промышленных и сельскохозяйственных предприятиях.

Релейная защита систем электроснабжения

Цель – создание новых глобально конкурентоспособных ресурсосберегающих устройств релейной защиты на герконах, не использующих трансформаторы тока: устройство максимальной токовой защиты (МТЗ) для ячеек комплектных распределительных устройств (КРУ), модель МТЗ для электроустановок с закрытыми токопроводами с перегородками и без; модели и устройства защит электродвигателя напряжением до 1 кВ, модель дифференциальной защиты преобразовательной установки с диодами.

Для реализации проекта использованы: основы электротехники, релейной защиты, теорий электрических машин и надежности, моделирование и эксперименты.

- Разработаны формулы для выбора уставок срабатывания и оценки чувствительности максимальной токовой защиты (МТЗ) на герконах и дифференциальной на магниторезисторе. - Созданы запатентованные конкурентоспособные защиты на герконах для присоединений КРУ, электродвигателей (ЭД) и преобразовательной установки (ПУ) и конструкции для их крепления, обеспечивающие ресурсосбережение за счет исключения трансформаторов тока. Собраны опытные образцы защит, один из которых (МТЗ) внедрен в ТОО «Теплоаудит-ЕК». - Установлено, что: а) надежность защиты на магниторезисторе выше, чем у традиционной. Предложено учитывать частоту отказов выключателя и коэффициенты неготовности дублированных защит; б) в токе намагничивания трансформатора ПУ амплитуда второй гармоники больше основной в три- четыре раза; в) защиты ЭД до 1000 В должны быть более чувствительны к малому числу замкнувшихся витков в обмотке статора. Найдены зависимости угла между токами фаз ЭД от их числа; г) указанные разработки могут быть использованы при построении резервной системы релейной защиты на электрических станциях и подстанциях, промышленных и сельскохозяйственных предприятиях, что еще раз указывает на ее глобальную конкурентоспособность. - Для расчетов по п. 3 разработаны формулы. Для проведения экспериментов с разработанными устройствами созданы методики и лабораторные установки. Определены поправочные коэффициенты, позволяющие использовать закон Био-Савара-Лапласа.

1. Разработанные защиты позволяют за счет замены трансформатора тока герконом уменьшить затраты меди, стали и высоковольтных материалов в десятки и сотни раз в сравнении с использованием традиционных защит, включая микропроцессорные, что позволит уменьшить стоимость системы релейной защиты. 2. Разработанные конструкции для крепления герконов просты, имеют малые габариты, состоят из выпускаемых промышленностью элементов, что обеспечивает их ремонтопригодность, и невысокую себестоимость 3. Использование герконов в качестве датчиков тока позволяет строить дифференциальные защиты для тех электроустановок, для которых ранее это было невозможно, например для преобразовательных установок. 4. Созданы новые защиты электродвигателей, обладающая более высоким быстродействием и чувствительностью, чем аналогичные существующие. 5. Все разработки подтверждены шестью патентами на изобретение.

Внедрено

Электрические станции и подстанции, а также промышленные и сельскохозяйственные предприятия.