Обоснование параметров фильтровой защиты электродвигателей от аварийных режимов работы сети 0,38 кВ

• Автор: Мартынов, Александр Петрович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Зерноград
• Количество страниц: 211 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1 АНАЛИЗ СПОСОБОВ И СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ.

1.1 Анализ аварийных режимов работы асинхронных электродвигателей .

1.2 Ненормальные режимы работы сети 0, кВ, связанные с искаже

г нием формы кривой напряжения

1.3 Анализ современных средств защиты АД от аварийных режимов рабо

ты
1.3.1 Классификация устройств защиты электродвигателя от несимметрии питающего напряжения и обрыва фазы

1.3.2 Устройства защиты электродвигателя косвенного действия

1.3.3 Устройства защиты электродвигателя прямого действия.

1.3.4 Фильтровые устройства защиты электродвигателя от несимметрии питающего напряжения и обрыва фазы
1.4 Анализ действия устройств фильтровой защиты на базе ФНПП
1.5 Выводы. Цель и задачи исследования
2 МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ УСТРОЙСТВ ФИЛЬТРОВОЙ ЗАЩИТЫ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ НА БАЗЕ ФНПП.
2.1 Разработка алгоритма выбора параметров срабатывания устройств фильтровой защиты.
2.2 Теоретическая оценка влияния несинусоидального напряжения на работу устройств фильтровой защиты
2.3 Определение коэффициента напряжения прямой последовательности
на зажимах электродвигателя в аварийных режимах работы сети.
2.3.1 Определение коэффициента напряжения прямой последовательности на зажимах электродвигателя при коротких замыканиях в различных точках сети
2.3.2 Определение коэффициента напряжения прямой последовательности на зажимах электродвигателя при продольной несимметрии обрывах фаз в различных точках сети.
2.4 Моделирование аварийных режимов работы сети 0, кВ в среде i .
2.5 Выводы
3 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ И ОБРАБОТКА ДАННЫХ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1 Методика проведения и обработки результатов экспериментальных исследований
3.1.1 Методика определения реального уровня несимметрии и искажения формы кривой напряжения в сельских электрических сетях 0, кВ производственного назначения.
3.1.2 Методика проведения экспериментальных исследований по снятию кривых нагрева асинхронного электродвигателя АИРП А6 У2 при питании его от несимметричного и несинусоидального напряжения.
3.1.3 Методика определения напряжения небаланса устройств фильтровой защиты электродвигателей с применением ФНПП при наличии в сети высших гармоник напряжения внешней несинусоидальности.
3.1.4 Методика экспериментальных исследований по определению возможности использования фильтровых защит электродвигателей в системе
вентиляционного оборудования Климатика
3.2 Результаты экспериментальных исследований.
3.2.1 Результаты экспериментальных исследований по определению реального уровня несимметрии и искажения формы кривой напряжения в сельских электрических сетях 0, кВ производственного назначения.
3.2.2 Результаты экспериментальных исследований по снятию кривых нагрева асинхронного электродвигателя АИРП А6 У2 при питании его от несимметричного и несинусоидального напряжения
3.2.3 Результаты определения напряжения небаланса устройств фильтровой защиты электродвигателей с применением ФНПП при наличии в сети высших гармоник напряжения внешней несинусоидалыюсти.
3.2.4 Определение влияния тиристорного регулирования скорости вращения электродвигателя АИРП А6 У2 вытяжного вентилятора ВО5,6 на
работу электродвигателя и устройства фильтровой защиты.
3.3 Выводы
4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСТРОЙСТВА ФИЛЬТРОВОЙ ЗАЩИТЫ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ НЕСИММЕТРИЧНЫХ И НЕПОЛНОФАЗНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ.
4.1 Уточнение методики проектирования устройств фильтровой защиты асинхронных электродвигателей от несимметричных режимов работы
4.2 Устройство фильтровой защиты асинхронных электродвигателей от несимметричных режимов работы с выдержкой времени в исполнительном органе.
4.3 Устройство фильтровой защиты асинхронных электродвигателей от несимметричных режимов работы с выдержкой времени на коммутационном аппарате.
4.4 Экспериментальная проверка разработанного устройства защиты
4.5 Выводы
5 ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
ПРЕДЛАГАЕМЫХ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ.
5.1 Определение экономической эффективности от внедрения разработанного устройства защиты
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Интенсивность отказов по причинам обрыва фазного провода составляет в среднем от 3, до 4, отказа в год на 0 км линий кВ при доверительной вероятности 0,. Причем, на линии кВ приходится от до от общего числа отказавших элементов электрической сети. В среднем около всех отказов в год приходится на линии 0, кВ . Сегодня сельские электрические сети находятся в неудовлетворительном техническом состоянии. Больше половины из них имеют 0 износ 4. Следовательно, если в ближайшее время финансирование в отрасль не увеличится, число отказов элементов электрических сетей, в том числе и по причинам обрыва фазы, будет возрастать. Выход из строя обмотки статора наиболее часто встречающийся вид повреждения и доля вышедших из строя электродвигателей по этой причине для сельского хозяйства составляет в среднем , из них на обрыв фазы и несимметричные режимы работы приходится ,,,,, на различные виды перегрузки . Перегрузки рабочей машины сопровождаются увеличением токов фаз и снижением напряжения. Перегрузки рабочей машины небольшой мощности чаще всего не вызывают ощутимого снижения напряжения на зажимах электродвигателя. Но иная ситуация может наблюдаться при перегрузках машин средней и большой мощности тем более если имеет место значительная длина линии, по которой питается электродвигатель, в этом случае напряжение на клеммах электродвигателя может снизится более значительно, , . Заклинивание рабочего механизма и затяжной пуск аналогично сопровождаются увеличением токов фаз и снижением напряжения на клеммах электродвигателя. Режим обрыва, как крайний случай несимметрии напряжений, характеризуется тем, что напряжение в той фазе, в которой произошел обрыв, равно нулю за местом обрыва, то есть к электродвигателю прикладывается только одно линейное напряжение 9, . Векторная диаграмма напряжений в месте разрыва при обрыве провода фазы А соответствует диаграмме представленной на рисунке 1. Рисунок 1. Данные режимы характеризуются снижением составляющей напряжения прямой последовательности на клеммах электродвигателя при несимметрии напряжения и за местом обрыва. Короткие замыкания КЗ также сопровождаются снижениями напряжения. Кроме того однофазные и двухфазные короткие замыкания сами являются несимметричными режимами и вызывают несимметрию напряжений ,. А напряжение прямой последовательности фазы А иА2 напряжение обратной последовательности фазы А
ил0 напряжение нулевой последовательности фазы А. Векторная диаграмма изменения напряжений в месте однофазного КЗ представлена на рисунке 1. Рисунок 1. Па1лГ ЧлолоЬ,. К 2 Ко сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей. На рисунке 1. КЗ. Рисунок 1. Замыкание обмоток электродвигателя на корпус аналогично однофазному короткому замыканию, так как корпус электродвигателя подключен к нулевому защитному проводнику. Другой вид коротких замыканий двухфазные короткие замыкания. Векторная диаграмма напряжений для данных значений сопротивлений представлена на рисунке 1. При 2л ом, 4 Ом получим
1. Рисунок 1. Двухфазное короткое замыкание может произойти как на линии до электродвигателя так и между обмотками разных фаз в электродвигателе. Следует выделить также такой вид короткого замыкания как двухфазное на нулевой провод. Шги, им Лил. Векторная диаграмма напряжений случая двухфазного короткого замыкания на нулевой провод представлена на рисунке 1. Рисунок 1. При трехфазном коротком замыкании напряжение понижается, а в месте короткого замыкания становится равным нулю во всех фазах. Появление несимметрии, а также снижение питающего напряжения приводит к дополнительному нагреву статорных обмоток асинхронных электродвигателей. Как видно, несимметричные аварийные режимы работы сети сопровождаются появлением токов и напряжений симметричных составляющих прямой, обратной и нулевой последовательностей. Для защиты электрооборудования от таких режимов можно контролировать либо токи, либо напряжения прямой, обратной или нулевой последовательностей. В последние годы все более актуальной становится проблема ухудшения качества электроэнергии и в частности показателей несинусоидальности формы кривой напряжения .