WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Существует ряд УКЗЭ, которые обладают некоторыми свойствами адаптивности, такими как определение параметров электродвигателя при первом пуске или наличие тепловой модели ЭД непосредственно в УКЗЭ. Однако недостаточная гибкость таких защит в части реагирования на показатели качества электроэнергии влияет на снижение надежности защиты ЭД. Анализ способов и устройств защиты АД позволил разработать классификацию средств защит, которая приведена на рис. 1.

Большой вклад в исследование ЭМО в СЭСЭН внесли ученые В.Г. Болдырев, А.Н. Висящев, Б. Геллер, В.Г. Гольдштейн, А.Ф. Гончаров, Г.А. Евдкунин, Т.С. Зиновьев, К.П. Кадомская, М.В. Костенко, В.Г. Курбацкий, А.Г. Овсянников, Ф.Х. Халилов и др.

Проведенный анализ ЭМО СЭН 0,4 кВ позволяет сделать следующие выводы:

  1. в СЭСЭН могут возникать импульсы перенапряжений, опасные для функционирования электронных УКЗЭ;
  2. отсутствуют нормы и рекомендации по разновременности размыкания контактов низковольтной коммутационной аппаратуры, а также исследования по влиянию разновременности размыкания на уровни коммутационных перенапряжений;
  3. наличие гармонических составляющих не оказывает существенного влияния на электромагнитный момент АД;
  4. источниками ухудшения ПКЭ могут быть как АД, так и УКЗЭ;
  5. СЭСЭН, как правило, не защищается от перенапряжений.

Во второй главе описаны методические принципы исследования ЭМО в СЭСЭН. Предложена математическая модель для исследования электромеханических процессов в системе «электрическая сеть-УКЗЭ-АД» и описаны экспериментальные принципы проведения исследования.

Математическая модель системы «электрическая сеть-УКЗЭ-АД» реализована в модуле Simulink программной среды Matlab. Для этого каждый элемент системы рассматривался отдельно, а затем в совокупности с другими. Основными элементами системы являются АД, ТТ, УКЗЭ, электрическая сеть. АД представлялся в трехфазной заторможенной системе координат с эллиптическим электромагнитным полем (рис. 2). Такая модель позволяет исследовать АД при несимметричном, несинусоидальном напряжении питающей сети. При решении дифференциальных уравнений в Simulink они представлялись в неявной форме Коши.

Рис. 2. Модель АД в заторможенной трехфазной системе координат

В математической модели ТТ не учитывались гистерезисные явления, но учитывалось явление насыщения ферромагнитного сердечника. Зависимость задавалась в решающие блоки с использованием блока “Look-up Table”. Данный блок позволяет определять функцию от аргумента при помощи кусочно-заданной кривой.

Уравнения, описывающие модель на рис. 2, имеют следующий вид:

;

;

;

;

;

; (1)

;

;

;

;

;

;

;

.

Электронный блок УКЗЭ и фильтр тока обратной последовательности моделировались блоками из библиотеки «SimPowerSystems». Функциональные связи модели общей системы показаны на рис. 3.

Результаты экспериментов показали, что погрешность моделирования на математической модели для пускового тока не превышает 12 %, времени пуска – 15 %.

Исследования коммутационных перенапряжений проводились как на экспериментальном стенде, так и в реальных условиях эксплуатации низковольтных двигателей в СЭСЭН промышленных предприятий г.Чита.

Параметры качества электроэнергии определялись при помощи прибора «Ресурс-UF». Точками замера являлись места с предполагаемым низким качеством напряжения, которые характеризовались близостью подключения таких устройств как, магнитные шайбы, электролизерные установки, выпрямительные шкафы и т.д.

Рис. 3. Функциональные связи модели системы

«электрическая сеть-УКЗЭ-АД»

В третей главе приводятся результаты исследования ЭМО в СЭСЭН. Исследовалось влияние таких внешних воздействий как несинусоидальность и несимметрия напряжения, коммутационные перенапряжения, разновременность размыкания контактов коммутационных аппаратов, перегрузка ТТ.

Замеры ПКЭ проводились на промышленных предприятиях и электостанциях г. Чита. Они показали, что в СЭСЭН могут возникать режимы, при которых несимметрия и несинусоидальность напряжения превышают нормально и предельно допустимые значения согласно ГОСТ 13109-97. Результаты замеров приведены в табл. 1. Такие уровни ПКЭ могут привести к ложным срабатываниям фильтров обратной последовательности, а также к снижению срока службы АД.

Таблица 1. Результаты замеров несимметрии и несинусоидальности напряжения в СЭСЭН

Объект

Значения, %

K0U

K2U

KU

Читинский станкостроительный завод

 

Нормально допустимое

2,37

2,47

10,22

Предельно допустимое

3,67

3,69

15,28

Читинская ТЭЦ-1

 

Нормально допустимое

2,63

2,02

10,43

Предельно допустимое

3,48

3,15

16,20

Читинский машиностроительный завод

 

Нормально допустимое

1,92

1,90

9,62

Предельно допустимое

3,24

3,20

14,87

Читинское локомотивное депо

 

Нормально допустимое

2,41

3,27

9,27

Предельно допустимое

4,23

3,91

13,30

Примечание. K0U коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности; K2U коэффициент несимметрии напряжения по обратной последовательности; KU коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения.

Исследования коммутационных перенапряжений в СЭСЭН проводились как на лабораторном стенде, так и в условиях промышленной эксплуатации АД в сети собственных нужд Читинской ТЭЦ-1. Измерения проводились на различных АД серии 4А мощностью 4,5…30 кВт. Средняя кратность перенапряжений показана на рис. 4.

Рис. 4. Средняя частота появления перенапряжений

в СЭСЭН 0,4 кВ в условиях эксплуатации

Влияние разновременности расхождения контактов на уровни коммутационных перенапряжений исследовалось на математической модели. При моделировании не учитывалась возможность появления повторных зажиганий дуги и среза тока, а также феррорезонансных перенапряжений. Было установлено, что максимальные перенапряжения возникают при комбинации размыкания контактов, когда первые два размыкаются одновременно, а третий запаздывает. Исследования показали, что кратность перенапряжений зависит от интервала времени с момента расхождения контактов первых двух фаз до прохождения тока чрез ноль последних двух фаз (см. рис. 6). Данный интервал определили как норматив расхождения контактов и обозначили как. При этом кратность перенапряжений изменяется скачкообразно в зависимости от того разомкнулся третий контакт в пределах норматива или за его пределами.

Режимы отключения моделировались при пуске АД и при установившемся режиме на хх, т.е. при скольжении близком к нулю и единице. Для установления влияния длины питающего кабеля на уровни перенапряжений варьировалась емкость кабеля фаза-земля.

Результаты исследований приведены на рис. 5. Исследования показали, что кратности перенапряжений при уменьшении длины питающего кабеля и мощности ЭД увеличиваются, а максимальные кратности возникают при отключении пускового тока и при разновременности размыкания контактов за пределами норматива.

Осциллограммы токов и напряжений участка сети со стороны электродвигателя в момент отключения показан на рис. 6, где видно, что норматив состоит из двух частей 1 и 2. 1 это интервал времени от момента расхождения первых контактов (t1=t2) до прохождения первого тока (любой фазы) через ноль (t1ф), а 2 это интервал времени от момента прохождения первого тока через ноль до прохождения второго и третьего тока через ноль (t2ф=t3ф).

Определено, что может принимать различные значения:

    1. минимальное – min=1min+2=0+/2=120,01с=5,010-3 с;
    2. максимальное – max=1max+2=2/6+/2=5/6=560,01с= 8,33310-3 с.

Исходя из проведенных исследований, сделан вывод, что для уменьшения кратностей коммутационных перенапряжений в сети с глухозаземленной нейтралью 0,4 кВ необходимо, чтобы время расхождения контактов не превышало величину =min=5,010-3 с.

Исследование влияния первичного тока и нагрузки во вторичной обмотке на работу ТТ проводилось на математической модели ТТ. Исследовались различные режимы работы ЭД и соответствующие им влияния первичных токов на работу ТТ.

Проводились исследования влияния несимметрии напряжения на электромагнитный момент АД. Для этого использовалась модель системы «электрическая сеть-УКЗЭ-АД». Моделирование проводилось при различных значениях напряжения прямой и обратной последовательностей для каждого типоразмера АД серии 4А.

Рис. 5. Зависимость кратностей перенапряжений от мощности АД при отключении пускового тока и различной длине кабеля:

а) при размыкании контактов в пределах ;

б) при размыкании контактов за пределами

Рис. 6. Осциллограммы токов, напряжений и кратностей перенапряжений в момент отключения АД мощностью 37 кВт на хх

при длине питающего кабеля 100 м

где uд напряжение на выводах АД; uс напряжение на шинах системы; i фазный ток; K кратность перенапряжений; t1,t2,t3 – момент времени расхождения контактов первой, второй и третей фаз соответственно; t1ф,t2ф,t3ф – момент времени прохождения через ноль первой, второй и третей фаз соответственно.

Напряжение обратной последовательности изменялось от 0 до 10 В с шагом 2 В, а напряжение прямой последовательности от 180 до 240 В с шагом 5 В. При моделировании учитывалась только первая гармоника напряжения, т.к. установлено, что влияние несинусоидальности на максимальный момент незначительно. Характерная картина влияния напряжений прямой и обратной последовательностей на максимальный электромагнитный момент АД марки 4А180М4 мощностью 30 кВт показана на рис. 7.

Рис. 7. Зависимость Мmax=f(U1,U2) для АД 4А180М4

В четвертой главе рассмотрены общие принципы построения защиты с элементами адаптивности; проведен анализ современных микропроцессорных систем защиты; описан принцип адаптивной защиты АД, основанный на изменении уставок срабатывания от несимметрии напряжения; приведена методика определения разновременности размыкания коммутационной аппаратуры; приведены практические результаты теоретических положений работы.

В общем случае, адаптивная РЗ представляет собой устройство, преобразующее вектор входной информации об объекте защиты Х и вектор входных сигналов Хвс в вектор выходных сигналов Хвых (рис. 8).

Рис. 8. Структура адаптивной РЗ

Вектор входной информации об объекте защиты Х несет данные о топологии и параметрах сети, вектор входных сигналов Хвс содержит параметры входных токов, напряжений и других сигналов или параметры сигналов от различных датчиков и преобразователей. Вектор выходных сигналов Хвых несет информацию о состоянии объекта, величины критических значений и характерных параметров входного сигнала, необходимости отключения от сети объекта защиты либо о сигнализации аварийного режима.

Анализ тенденции развития устройств РЗ показывает широкое и всевозрастающие применение микропроцессорных реле защиты. Практически все МП-устройства РЗ выполнены на основе интегральных микросхем. Из основных классов микропроцессоров можно выделить микроконтроллеры, которые, интегрируя на одном кристалле высокопроизводительный процессор, память и набор периферийных устройств, позволяют с минимальными затратами реализовать широкую номенклатуру систем управления различными объектами и процессами.

Построение адаптивной защиты АД возможно только на базе микропроцессорной техники. Предлагаемый способ адаптивной защиты основан на изменении максимального электромагнитного момента в зависимости от напряжения прямой и обратной последовательностей. При реализации этого способа используется матрица данных состоящая из U1, U2 и Мmax. Для оптимального использования памяти микроконтроллера зависимость Мmax=f(U1,U2) записывается в матрицу данных не значениями Мmax, а коэффициентами кубической функции. Коэффициенты a, b, c определяются для каждого U2, а затем указанная зависимость определяется для типоразмера ЭД серии 4А. Полученное расчетное значение Мmax сравнивается с текущим электромагнитным моментом (М), который определяется по формуле

, (2)

где – переходная индуктивность контура статора.

Погрешность измерения М по формуле (2) составляет 7…8 % при скольжении в пределах от номинального до критического.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»