Защита высоковольтных электродвигателей экскаваторов от коммутационных перенапряжений, инициируемых вакуумными выключателями

• Автор: Куликовский, Валерий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 154 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Общие сведения
1.2. Анализ повреждаемости электродвигателей экскаваторов.
1.3. Анализ состояния исследований КП, инициируемых вакуумной коммутационной аппаратурой
1.4. Заключение
2. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
2.1. Общие сведения и методика исследований
2.2. Математическое моделирование коммутационных перенапряжений без учета повторных зажиганий дуги в вакуумных выключателях
2.3. Математическое моделирование коммутационных перенапряжений с учетом повторных зажиганий дуги
2.4. Результаты моделирования коммутационных
перенапряжений с учетом повторных зажиганий дуги
2.5. Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Методические основы экспериментальных исследований
и измерительная аппаратура
3.2. Результаты экспериментальных исследований
исследований
3.3 Исследование влияния емкости на величину
коммутационных перенапряжений
3.4. Выводы

4. РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
4.1. Оценка влияния коммутационных перенапряжений
на изоляцию синхронных двигателей экскаваторов
4.2. Анализ существующих устройств защиты
от перенапряжений
4.3. Определение оптимальной схемы замещения
резистивно-емкостного ограничителя
4.4. Методика определения оптимальных параметров резистивно-емкостных цепочек
4.5. Разработка резистивно-емкостных ограничителей
4.6. Опыт внедрения БС - ограничителей
4.7. Расчет экономического эффекта после установки
защиты от перенапряжений
4.8. Выводы
5.3 АКЛЮЧЕНИЕ
Литература
Приложение
ВВЕДЕНИЕ

В процессе эксплуатации изоляция высоковольтного электрооборудования технологических установок горнодобывающих предприятий испытывает негативное воздействие многочисленных факторов, в результате чего происходит снижение ее диэлектрической прочности. Это впоследствии приводит ее к частым повреждениям, длительным простоям оборудования и значительному экономическому ущербу.
Одним из таких факторов являются внутренние перенапряжения, в частности, коммутационные перенапряжения, поскольку имеют значительные по величине амплитуды возникающих напряжений, высокую частоту возникновения перенапряжений и высокую первоначальную скорость нарастания импульса.
Опыт эксплуатации показал, что основной объем аварийного выхода из строя электрооборудования связан с пробоями изоляции вследствие воздействия коммутационных перенапряжений (КП).
11роблема защиты изоляции высоковольтного электрооборудования от коммутационных перенапряжений приобрела наибольшую актуальность после внедрения в промышленную эксплуатацию вакуумной коммутационной аппаратуры. Во-первых, величина перенапряжений при отключении нагрузки может достигать значений, значительно превышающих диэлектрическую прочность изоляции электроустановки. Во-вторых, эти аппараты внедряются в электроустановки с частыми коммутациями. В-третьих, многократные повторные зажигания дуги в дугогасящей камере при неблагоприятных условиях могут привести к возникновению опасных по величине перенапряжений.
Данная проблема наиболее актуальна для электроприемников с пониженным уровнем прочности изоляции (двигатели, длительно находящиеся в эксплуатации или вышедшие из капитального ремонта, гибкие кабели, трансформаторы с сухой изоляцией). Это, прежде всего, связано с отсутстви-

ин.СвО)-еа1х

'ср(О-)
С„хо)„
а х д2 х с,
х81п(Шв0 + ин(0)хсо5(0)вт. (13)
Известно, что при отключении в статорной обмотке наводится ЭДС самоиндукции, В:
т <*'/
ет = —ь—1 .

С учетом уравнения (5), выражение для ЭДС самоиндукции будет следующим:
е£(?) = а е'‘![В, з!п(й)в()тВ, совра,,/)]- Ь* А, где А = еа! [Я суд х соМмв0 - В2 сов б1п(су,,/)] .

Как было отмечено выше, величина коммутационных перенапряжений зависит от множества факторов, которые не всегда подаются учету. Поэтому результаты расчетов, выполненных по выражениям (5), (8), (9) и (14), имеют лишь приближенный характер.
В качестве примера для исследования коммутационных перенапряжений были приняты синхронные двигатели типа СДЭ - 14 - 29 и СДЭ - 16 -46.
Результаты расчетов приведены в табл. 2-3. На рис.4-10, приведены графики зависимостей напряжения и тока нагрузки от различных факторов.
Из графиков на рис. 4-7. видно, что с увеличением длины кабеля между вакуумным выключателем и электродвигателем происходит значительное снижение амплитуды восстанавливающегося напряжения на нагрузке. Например, при отсутствии кабельной вставки (рис.4.) максимальное значение напряжения равно 8968 В, а при длине 50 и 100 м величины перенапряжений снижаются соответственно до 6028 В и 5500 В.