автореферат диссертации

Цель исследования: разработка рекомендаций по учёту шунтирующего действия асинхронных электродвигателей при коротких замыканиях в низковольтных электроустановках переменного тока.

Актуальность задачи: Опыт эксплуатации низковольтных электроустановок на электроэнергетических объектах свидетельствует о периодически возникающих случаях несрабатывания защитных аппаратов при коротких замыканиях (КЗ). В результате, от продолжительного термического воздействия происходит возгорание кабелей, нарушается нормальная работа электроустановки.

Одной из причин несрабатывания защитных аппаратов при КЗ, не нашедшей отражения в действующей методике расчета КЗ, являются особенности электромеханических переходных процессов асинхронных двигателей (АД). Анализ экспериментальных данных свидетельствует о том, что при КЗ АД может вызвать снижение тока КЗ, шунтируя короткозамкнутую ветвь. Этот эффект проявляется в случаях, когда остаточное напряжение на шинах, к которым подключен АД, не снижается до нуля. Разработка расчётной методики, позволяющей учесть эффект шунтирования, позволит повысить точность расчетов коротких замыканий, увеличить достоверность оценки чувствительности защитных аппаратов и увеличить надёжность работы электроустановки в целом.

Выбор проводников и аппаратов на основе рекомендаций действующей методики, не предполагающей учет шунтирующего эффекта АД, приводит к завышению требований по термической стойкости. Определение интеграла Джоуля для проверки проводников по термической стойкости с учетом шунтирующего действия АД позволит избежать образования неоправданного запаса при выборе сечения кабелей.

            Учитывая широкое применение асинхронных двигателей в качестве электропривода, а также большую распространённость низковольтных электроустановок, проведённая работа по созданию методики учёта действия АД на снижение тока КЗ является актуальной.

Методы исследования:

• методы математического моделирования  исследуемой электроустановки на основе теории обыкновенных дифференциальных уравнений в форме Парка-Горева;

• расчётно-теоретическое исследование процессов короткого замыкания с использованием реализованных в специализированной вычислительной среде MATLAB моделей;

• натурные эксперименты на действующей электроустановке на базе ТЭЦ МЭИ.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработаны  рекомендации по учёту шунтирующего действия АД при расчёте тока КЗ в низковольтных электроустановках переменного тока для

• проверки чувствительности защитных аппаратов;

• проверки кабелей.на термическую стойкость и невозгораемость

В работе получены следующие основные результаты

 1.     Созданы математические модели низковольтной электроустановки с асинхронным двигателем (АД) в ортогональной и фазной системах координат для исследования шунтирующего эффекта АД при коротком замыкании (КЗ)

2.     Разработана методика экспериментального исследования шунтирующего эффекта АД, которая использовалась для получения опытных данных на действующей электроустановке.

3.     Произведена оценка шунтирующего эффекта АД. При этом было определено, что

• асинхронные двигатели, работающие с малым коэффициентом загрузки, можно не учитывать при эквивалентировании двигателей сборки для учёта эффекта шунтирования, т.к. они практически не оказывают шунтирующего действия на ток КЗ;

• шунтирующий эффект эквивалентного АД сборки при КЗ пропорционален остаточному напряжению на шинах сборки;

• после окончания подпитки КЗ шунтирующий эффект эквивалентного АД сборки увеличивается по мере уменьшения его сверхпереходной ЭДС по зависимости, близкой к экспоненциальной

4.     Разработаны рекомендации по учёту шунтирующего эффекта АД:

• при проверке групповых кабельных линий на термическую стойкость и одиночных кабельных линий на невозгораемость, рекомендуется  учитывать шунтирующий эффект АД в случаях, если

а) остаточное напряжение на питающих шинах при КЗ превышает 0,4*U_НОМ;

б) мощность эквивалентного АД сборки составляет более 40 % от мощности трансформатора

При этом шунтирующий эффект учитывается определением тока шунтирования в статорной обмотке эквивалентного АД сборки по выражению (см. автореферат диссертации)

• при оценке чувствительности защит со временем срабатывания более 20 мс рекомендуется учитывать шунтирующей эффект АД. При этом шунтирующий эффект рекомендуется определять по току шунтирования в статорной обмотке эквивалентного АД сборки по тому же выражению, приняв сверхпереходную ЭДС эквивалентного АД равной нулю через 20 мс с начала КЗ

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

 1. Гусев Ю.П., Чо Г.Ч. Исследование токов от асинхронных двигателей при дуговых коротких замыканиях в электроустановках напряжением 0,4 кВ // Радиоэлектроника, Энергетика и Электротехника: Тез. докл. Седьмой Междунар. науч. - техн. конф. студентов и аспирантов 27-28 февраля 2001 г.: - В 3 т. – М., 2001.- Т. 3. – С. 341.

 2. Гусев Ю.П., Чо Г.Ч. Шунтирующий эффект асинхронных двигателей при дуговых коротких замыканиях  // Радиоэлектроника, Энергетика и Электротехника: Тез. докл. Восьмой Междунар. науч. - техн. конф. студентов и аспирантов 28 февраля – 1 марта 2002 г.: - В 3 т. – М., 2002.- Т. 3 – С. 321-322.

 3. Гусев Ю.П., Чо Г.Ч. Влияние асинхронных двигателей на чувствительность защитных аппаратов в низковольтных электроустановках // Состояние и перспективы развития электротехнологии: Тез. докл. Междунар. науч. - техн. конф 4-6 июня 2003 г.: - В 2 т. – Иваново, 2003.- Т. 1 – С. 137.

 4. Гусев Ю.П., Кудинов В.В., Чо Г.Ч. Экспериментальное исследование влияния асинхронного электродвигателя на ток короткого замыкания в низковольтной электроустановке // Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: Материалы IV Междунар. науч.-практ. конф. 26 сентября 2003 г.: - В 3 т. -  Новочеркасск, 2003 г. - Т. 1. - С. 8-11.

 5. Гусев Ю.П., Чо Г.Ч. Снижение чувствительности защитных аппаратов в низковольтных электроустановках из-за шунтирующего эффекта асинхронных двигателей // Вестник МЭИ. - 2003.- № 6.- С. 131-135.

на главную страницу