Научная статья на тему 'ДОСЛіДЖЕННЯ НАДіЙНОСТі СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ З ЕЛЕКТРОДВИГУННИМ НАВАНТАЖЕННЯМ ПРИ ЗОВНіШНіХ ВПЛИВАХ'

ДОСЛіДЖЕННЯ НАДіЙНОСТі СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ З ЕЛЕКТРОДВИГУННИМ НАВАНТАЖЕННЯМ ПРИ ЗОВНіШНіХ ВПЛИВАХ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
48
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ / НАДіЙНіСТЬ / НАВАНТАЖЕННЯ / НАПРУГА / ЕЛЕКТРОДВИГУН / КОМУТАЦіЙНА ПЕРЕНАПРУГА / ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ / НАДЕЖНОСТЬ / НАГРУЗКА / НАПРЯЖЕНИЕ / ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ / КОММУТАЦИОННОЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЕ / ELECTRIC POWER SUPPLY / RELIABILITY / LOAD / VOLTAGE / ELECTRIC MOTOR / SWITCHING OVERVOLTAGE

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Бунько В. Я., Білик С. Г., Калиній І. В.

Проведено исследование повышения надежности системы электроснабжения с электродвигательной нагрузкой напряжением 0,4 кВ путем нормирования разновременности размыкания контактов коммутационной аппаратуры, а также использования устройств комплексной защиты электродвигателей с элементами адаптивности. Проведено исследование условия возникновения максимальных коммутационных перенапряжений с учетом разновременного размыкания контактов коммутационных аппаратов и нормирования указанной разновременности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Бунько В. Я., Білик С. Г., Калиній І. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Research of reliability of the electric power supply system with the electric motor load under external influences

Research of improving the reliability of electric power supply system with electric motor load voltage of 0,4 kV by rationing of simultaneously contact breaking of switching devices and the use of electric protection devices integrated with elements of adaptability are conducted. A study of the conditions of maximum switching overvoltage considering simultaneously contact breaking of switching devices and rationing of specified time are conducted. These studies are needed to determine the levels of asymmetry, nonsinusoidality of the voltage and switching surges in the electric power supply systems with electric motor voltage of 0,4 kV with switching by vacuum contactors, which then affect the quality of electricity. It is proposed a nonsimultaneity standard of contact breaking of lowvoltage switching devices, and method of nonsimultaneity detection of contact breaking of lowvoltage switching devices. It is developed a mathematical model of «electric network - integrated device for electric motor protection - induction motor», which differs from the known by ability to complex research of electromechanical processes and modes of switching devices, devices for integrated motor protection. Dependences of nonsimultaneity impact of contact closure of lowvoltage switching devices, which is guided by an asynchronous motor at switching surge, are determined. It is determined that the maximum overvoltage occurs under the following conditions: the third contact of the switching device is breaking with delay relative to the first, which are breaking simultaneously; breaking the third contact occurs after the extinction of the currents flowing through the second and third contacts. For this purpose, it is proposed the method of nonsimultaneity detection of contact breaking of switching electric devices, which, in turn, will help determine the level of asymmetry, nonsinusoidality of the voltage and switching overvoltage in the system electric power supply system of 0,4 kV switching by vacuum contactors.

Текст научной работы на тему «ДОСЛіДЖЕННЯ НАДіЙНОСТі СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ З ЕЛЕКТРОДВИГУННИМ НАВАНТАЖЕННЯМ ПРИ ЗОВНіШНіХ ВПЛИВАХ»

ЭНЕРГЕТИКА, ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ

УДК 621.313.13 Б01: 10.15587/2312-8372.2016.58852

Д0СЛ1ДЖЕННЯ НАД1ЙН0СТ1 СНСТЕМН ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ З ЕЛЕКТРОДВНГУНННМ НАВАНТАЖЕННЯМ ПРИ ЗОВН1ШН1Х ВПЛНВАХ

Проведено дослгдження тдвищення надшностг системи електропостачання з електродвигун-ним навантаженням напругою 0,4 кВ шляхом нормування неодночасностгрозмикання контактгв комутацшног апаратури, а також використання пристрогв комплексного захисту електродви-гунгв з елементами адаптивностг. Проведено дослгдження умови виникнення максимальних комутацшних перенапруг з врахуванням неодночасного розмикання контактгв комутацшних апаратгв I нормування зазначеног неодночасностг.

Клпчов1 слова: електропостачання, надштсть, навантаження, напруга, електродвигун, ко-мутацшна перенапруга.

Бунько В. Я., Бшик С. Г., Калинш I. В.

1. Вступ

Розвиток електроенергетики за останш роки характеризуемся активним впровадженням електронно! апаратури в системах релейного захисту, режимно! та протиаваршно! автоматики. Однак електронна апаратура, як правило, досить чутлива до перешкод, що з'являють-ся у вторинних колах, джерелами яких е комутацшш апарати, удари блискавок, струми короткого замикан-ня, тощо. З шшого боку, впровадження ново! техшки та технологш сприяе попршенню показниюв якост електроенергп (ПЯЕ), що приводить до зниження на-дшносп електронно! апаратури i рiзкому зростанню вщмов у роботi або помилкових спрацьовувань [1].

Одним з видiв електронних засобiв релейного захисту е пристрш комплексного захисту електродви-гушв (ПКЗЕ). Даний пристрiй виконуе комплексний захист як асинхронного двигуна (АД), так i частини системи електропостачання з електродвигунним наван-таженням (СЕЕДН) вщ ненормальних режимiв. ПКЗЕ на електромехашчнш базi простi в пристро! та досить зручнi при експлуатацп i ремонтi, однак мають низьк функцiональнi можливостi. ПКЗЕ, якi виконаш на мж-ропроцесорнiй (МП) елементнш базi, здатнi пiдвищити працездатнiсть i якiсть функцiонування СЕЕДН в рiзних режимах, при рiзноманiтних зовнiшнiх впливах, однак мають високу сприйнятливкть до перешкод [2-5].

Вщомо, що для порушення роботи електромехашчно-го реле потрiбна енергiя 10-3 Дж, а для порушення роботи штегрально! мжросхеми потрiбно 10-7 Дж. Перешкоди з такою енерпею можуть виникнути як у СЕЕДН, так i можуть подаватись iз зовнiшньо'i мережi.

Причинами зниження надшносп СЕЕДН е не тшьки помилковi спрацьовування або ввдмови, але й технiчна недосконалiсть релейного захисту (РЗ). Остання об-ставина псно пов'язана зi структурною схемою ПКЗЕ. Як правило, системи захиспв АД виконаш на базi твер-дих зв'язкiв уставок i вхщних сигналiв. Застосування гнучкого адаптивного захисту електродвигуна дозволяе уникнути впливу зовшшшх параметрiв i дае можли-

вкть вiдлаштовуватись вiд ненормальних режимiв автоматично.

У зв'язку iз зазначеними обставинами, з'явилась не-обхiднiсть вирiшення складного комплексного завдання тдвищення надшносп в СЕЕДН напругою 0,4 кВ при зовшшшх впливах.

2. Анал1з л1тературних даних та постановка проблеми

При проведенш роботи використаш фундаментальнi положення теорп релейного захисту, теоретичних основ електротехшки, прикладно! математики та електричних машин, а також методи фiзичного, математичного мо-делювання та методи натурного випробування, теорп ймовiрностей i статистично! обробки шформацп [5, 6].

Великий внесок у вивченнi режимiв роботи, створення узагальнених математичних моделей, розрахунку електро-магнiтних полiв i параметрiв електродвигунiв внесли вiдомi вчеш та дослiдники А. И. Вольдек, А. И. Важнов, С. И. Гамазин, А. А. Горев, Д. А. Городский, Я. Б. Да-нилевич, А. В. 1ванов-Смоленський, Е. Я. Казовский, И. П. Копылов, М. П. Костенко, В. Лайон, Г. А. Си-пайлов та ш.

Значний внесок у розвиток i вдосконалення захиспв електродвигушв внесли вчеш А. В. Булычев, В. К. Ванин, В. И. Ветров, А. О. Грундулис, В. П. Ерушин, В. И. Когородский, С. Л. Кужеков, В. Ф. Минаков, Л. Б. Паперно, И. П. Тимофеев i ш.

1снуе ряд ПКЗЕ, як мають деяк властивост адаптивности таю як визначення параметрiв електродвигу-на при першому пуску або наявшсть теплово! моделi електродвигуна безпосередньо в ПКЗЕ [7]. Однак, не-достатня гнучюсть таких захистiв у частинi реагування на показники якосп електроенергп впливае на зниження надшносп захисту електродвигуна [8].

Необхщним для даного дослвдження являеться визначення рiвнiв несиметрп, несинусо!дальност напруги, а також комутацшних перенапруг у СЕЕДН напругою 0,4 кВ при комутацп вакуумними контакторами.

J

3. 06'ект, мета та задач1 дослщження

Метою даного дослгдження е пiдвищення надiйностi СЕЕДН напругою 0,4 кВ шляхом нормування неодно-часного розмикання контактiв комутацшно'! апаратури, а також використання ПКЗЕ з елементами адаптивность Об'ектом дослгдження е режими роботи АД, елект-рична мережа, ПКЗЕ та комутацшний апарат, за до-помогою якого АД вмикаеться в мережу.

Виходячи з поставлено! мети, у робот виршуються наступш науковi й практичш завдання:

— дослiдження i аналiз зовнiшнiх впливiв в СЕЕДН напругою 0,4 кВ таких як комутацшш перенапруги, несинусощальшсть i несиметрiя напруги;

— розробка й дослiдження математично'! моделi сис-теми «електрична мережа-ПКЗЕ-АД», що дозволить аналiзувати електромеханiчнi процеси в зазначенш системi;

— дослщження умови виникнення максимальних комутацiйних перенапруг з врахуванням неодночас-ностi розмикання контакпв комутацiйних апаратiв i нормування зазначено'! неодночасностi;

— дослiдження впливiв несиметрп напруги на мак-симальний момент АД;

— розробка та дослщження гнучкого мжропро-цесорного захисту електродвигунiв з елементами адаптивность

4. Матер1али та методи дослщжень пщвищення надайност системи електропостачання з електродвигунним навантаженням

Ненормальнi режими роботи АД повинш бути лж-вiдованi дiею пристро'!в релейного захисту (РЗ).

ПКЗЕ повинш мктити в собi всi види захистiв (або основш з них), в шшому випадку унiверсальнiсть '!х-нього використання буде знижена. Аналiз сучасних ПКЗЕ показав:

1) мжропроцесорш пристро'! релейного захисту ма-ють ряд переваг перед пристроями, побудованими на електромехашчних реле i на операцшних пiдсилювачах: можливiсть роботи в складi АСУ; гнучкiсть — мож-лившть змiни алгоритмiв захисту, режимiв роботи та уставок з незначними тимчасовими й матерiальними витратами (повшстю або частково автоматично);уш-версальнiсть;

2) розглянуп ПКЗЕ, як правило, не забезпечет за-хистом вiд перекидання електродвигуна;

3) системи захисту АД не мають достатньо'! гнуч-костi (адаптивносп) до змiн зовнiшнiх факторiв (замша двигуна, який захищаеться, змiни ПЯЕ).

Запропоновано математичну модель для дослщження електромехашчних процесiв у системi «електрична ме-режа-ПКЗЕ-АД» i описанi експериментальш принципи проведення дослiдження.

5. Результати дослщжень тдвищення надайност системи електропостачання з електродвигунним навантаженням напругою 0,4 кВ

Математична модель системи «електрична мережа-ПКЗЕ-АД» реалiзована в модулi Simulink програмного

середовища Matlab. Для цього кожний елемент системи розглядався окремо, а попм в сукупност з шшими. Основними елементами системи е асинхронний дви-гун (АД), трансформатори струму (ТС), ПКЗЕ, електрична мережа. АД представлявся в трифазнш загальмо-ванш системi координат з елштичним електромагнiтним полем (рис. 1). Така модель дозволяе дослщжувати АД при несиметричнш, несинусоiдальнiй напрузi живиль-но1 мережi. При виршенш диференцiальних рiвнянь в Simulink вони представлялися в неявнш формi Кошi [6].

У математичнiй моделi ТС не враховувалися пстере-зиснi явища, але враховувалося явище насичення феро-магнiтного сердечника. Залежнiсть B = f (H) задавалася у виршальш блоки з використанням блоку «Look-up Table». Даний блок дозволяе визначати функщю вщ аргументу за допомогою заданоi кривоi.

Рiвняння, що описують модель на рис. 1, мають такий вигляд:

usa = rsaisa +

usb rsbisb '

dУ sa ; dt ' d У sb _ dt ' dу sc

usc ^sc^sc + dt '

dу ra (У rb -У rc )fflr

urc rrcirc +

dt s

d У rb (У rc -У ra

dt V3 '

d У rc + (У ra - У rb )®r _

dt

1 1

1 1

У sa = Lsaisa - ^ Misb - ^ Misb + M ( im - ^ irb - ^ irc J'

1 . 1 . (. 1 . 1. Л

У sb = Lsbisb - 2 Misc - 2 Misa + MI irb - 2 im - 2 ^ J'

(1)

11

У sc = Lscisc - 2 Misa - 2 Misa + M ( irc - ^ ira - ^ irb J'

1 1 Л 1

11

У ra = Lraira + M ( isa ^ isc 2 isc J 2 Mirb 2 Mirc'

1 Л 1

У rb = Lrbirb + MI - 2 isa + isb - ^ isc J-^ Mirc - 2 Mira'

11

11

У rc = Lrcirc + M 2 isa - 2 isb + isb J - ^ Mira - ^ Mirb' л/3

Mb p 2 M[^sa^rc + sbira + scirb ) (isairb + isbirc + iscira )];

d«r

J~dT ± Mc = Mэ.

Електронний блок ПКЗЕ i фшьтр струму зворот-но1 послiдовностi моделювалися блоками з бiблiо-теки «SimPowerSystems». Функцiональнi зв'язки моделi загально! системи показаш на рис. 2.

Результати експерименпв показали, що похибка мо-делювання на математичнiй моделi для пускового струму не перевищуе 12 %, часу пуску — 15 %.

Дослiдження комутацiйних перенапруг проводили-ся як на експериментальному стевдд, так i в реальних умовах експлуатацп низьковольтних двигунiв у СЕЕДН.

Рис. 1. Модель АД в загальмованш трифазшй систем координат

Параметри якостi електро-енергii визначалися за допо-могою приладу «AFLEX-6300». Точками вимiрювання були мiсця з передбачуваною низькою яюс-тю напруги, як характеризува-лися близькiстю тдключення таких пристроiв як магнiтнi шай-би, електролiзернi установки, ви-прямш шафи i т. д.

Вимiрювання показникiв якос-тi електричноi енергп (ПЯЕ) проводилися на промислових пiдприeмствах i електростанцiях. Вони показали, що в СЕЕДН мо-жуть виникати режими, при яких несиметрiя i несинусоiдальнiсть напруги перевищують нормально i гранично допустимi значення вiдповiдно до ДСТУ 13109-97.

Дослщження комутацiйних перенапруг у СЕЕДН проводи-лися як на лабораторному стен-дi, так i в умовах промислово! експлуатацii АД в мережi влас-них потреб Бережанського РЕМу ВАТ «Тернопшьобленерго». Ви-мiрювання проводилися на рiз-них АД серii 4А потужшстю 4,5...30 кВт. Середня кратнiсть перенапруг показана на рис. 3.

Вплив неодночасного розми-кання контактiв на рiвнi кому-тацшних перенапруг дослвджу-валося на математичнш моделi. При моделюваннi не враховува-лася можливiсть появи повторних запалювань дуги i зрiзу струму а також ферорезонансних пере-

напруг. Було встановлено, що максимальш перенапруги виникають при комбiнацii розмикання контакпв, коли першi два розмикаються одночасно, а третш запiзнюeться.

Дослщження показали, що краттсть перенапруг зале-жить вщ iнтервалу часу з моменту розмикання контакпв перших двох фаз до проходження струму через нуль останнiх двох фаз (рис. 4). Даний штервал визначили як норматив розмикання контакпв i позначили як А.

Vc

Рис. 2. Функцшнальш зв'язки модел1 системи «електрична мережа-ПКЗЕ-АД»

Рис. 3. Середня частота появи перенапруг у СЕЕДН напругою 0,4 кВ в умовах експлуатаци

При цьому кратшсть перенапруг змшюеться стрибкопо-дiбно залежно вщ того, як розiмкнувся третiй контакт у межах нормативу або за його межами [9-12].

Режими вщключення моделювалися при пуску АД й при сталому режимi на холостому ход^ тобто при ковзанш близькому до нуля i одиницi. Для встанов-лення впливу довжини живильного кабелю на рiвнi перенапруг варшвалася eмнiсть кабелю фаза-земля.

Дослщження показали, що крат-ност перенапруг при зменшенш довжини живильного кабелю й по-тужност електродвигуна збшьшу-ються, а максимальш кратност виникають при вимиканнi пускового струму i при рiзному час розмикання контактiв за межами нормативу

Осцилограми струмiв i напруг дшянки мережi з боку електродвигуна в момент вщключення пока-занi на рис. 5, де видно, що норматив складаеться iз двох частин А1 i Д2. Д1 — це штервал часу вiд моменту розмикання перших контакпв (il = 12) до проходження першого струму (будь-яко'1 фази) через нуль (t1ф), а А2 — це штервал часу вщ моменту проходжен-ня першого струму через нуль до проходження другого i третього струму через нуль ^2ф = i3ф).

На рис. 5: ид — напруга на за-тискачах АД; ис — напруга на шинах системи; i — фазний струм;

Рис. 5. Осцилограми CTpyMiB, напруг i кратностей перенапруг у момент вщключення АД потужшстю 37 кВт на х. х. при довжиш живильного кабелю 100 м

К 7

97 101 106 Р, кВт

Рис. 4. Залежшсть кратностей перенапруг вiд потужносп АД при вимкненш пускового струму i рiзнiй довжиш кабелю: а — при розмиканш контак™ у межах Д; б — при розмиканш контак™

за межами Д

K — кратшсть перенапруг; tl, i2, t3 — момент часу розмикання кон-тактiв першоï, другоï i третьоï фаз вiдповiдно; t1ф, t2ф, i3ф — момент часу проходження через нуль пер-шоï, другоï i третьоï фаз вiдповiдно.

Визначено, що А може мати рiзнi значення:

а) мМмальне — Amin = А 1min + + А2 = 0 + п/2 = 1/2 ■ 0,01 с = 5,0 ■ 10-3 с;

б) максимальне — Атах = А1тах + + А2 = 2п/6 + п/2 = 5/6п = 5/6 ■ 0,01 с = = 8,333 ■ 10-3 с.

6. Результати обговорення тдвищення надшност1 системи електропостачання з електродвигунним навантаженням напругом 0,4 кВ

Виходячи iз проведених дослщжень, зроблено висновок, що для зменшення кратностей кому-тацшних перенапруг у мережi ia глухозаземленою нейтраллю 0,4 кВ необхiдно, щоб час розмикання контактiв не перевищував величину А = Атт = 5,0 10-3 с.

Дослщження впливу первинно-го струму й навантаження у вто-риннш обмотцi на роботу ТС проводилося на математичнш мо-делi ТС [5]. Дослщжувалися рiзнi

энергетика, энергосберегающие технологии и оборудование

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ISSN 2226-3780

режими роботи АД i вщповщш !м впливи первинних струмiв на роботу ТС.

Проводилися дослщження впливу несиметрп напруги на електромагттний момент АД. Для цього використову-валася модель системи «електрична мережа-ПКЗЕ-АД». Моделювання проводилося при рiзних значеннях напруги прямо! i зворотньо! послiдовностей для кожного типорозмiру АД серп 4А [7, 8].

Напруга зворотньо! послщовносп змiнювалося вiд 0 до 10 В з кроком 2 В, а напруга прямо! послщов-ност ввд 180 до 240 В з кроком 5 В. При моделю-ванш враховувалася тiльки перша гармошка напруги, осюльки встановлено, що вплив несинусоiдальностi на максимальний момент незначний. Характерна картина впливу напруг прямо! i зворотньо! послщовностей на максимальний електромагнiтний момент АД марки 4А180М4 потужшстю 30 кВт показана на рис. 6.

Мшах, НМ

233,0

213,0

193,0

173,0

153,0

133,0

113.0

U2=0 В — U2=4B U2=6 В -*-U2=SB ~*~U2=10 В

а потгм зазначена залежшсть визначаеться для типороз-мiрy електродвигуна серп 4А. Отримане розраxyнкове значення Mmax рiвняеться з поточним електромагштним моментом (М), що визначаеться за формулою:

M=

iaUa + ibUb + ÍUa- Г(i2 + if + i2 ) - g X' ^( if + if + % )

-, (2)

де х = х5---перехщна iндуктивнiсть контуру статора.

Похибка вшшрювання М за формулою (2) стано-вить 7...8 % при ковзаннi в межах вщ номiнального до критичного [5, 10].

Захист електродвигуна ввд несиметричних наванта-жень здiйснюeться на основi контролю струму зворотньо! послiдовностi i порiвняння його за критерieм термiчноi стiйкостi до струмiв зворотньо! послщовносп:

A = I. ■ t = const,

(3)

г* z

де 12 = i

1 н

вiдносна величина струму зворотньо! по-

180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 Рис. 6. Залежшсть Mmax = f (U1, U2) для АД 4А180М4

В данш робот розглянут загальнi принципи побудо-ви заxистy з елементами адаптивностi; проведений аналiз сyчасниx мiкропроцесорниx систем заxистy; описаний принцип адаптивного заxистy АД, заснований на змш уставок спрацьовування вГд несиметрп напруги; наведена методика визначення неодночасносп розмикання комyтацiйноï апаратури; наведенi практичнi результати теоретичниx положень роботи.

АналГз тенденцп розвитку пристро!в РЗ показуе широке i всезростаюче застосування мiкропроцесорниx реле заxистy. Практично ва МП-пристро! РЗ виконанi на основ! iнтегральниx мiкросxем. З основниx класiв мiкропроцесорiв можна видшити мжроконтролери, якГ iнтегрyючи на одному кристалi високопродуктивний процесор, пам'ять i набГр периферiйниx пристро!в, до-зволяють Гз мiнiмальними витратами реалiзyвати широ-ку номенклатуру систем керування рГзними об'ектами i процесами.

Побудова адаптивного заxистy АД можлива тГльки на базГ мжропроцесорно! теxнiки. Пропонований спосГб адаптивного заxистy заснований на змш максимального електромагштного моменту залежно ввд напруги прямо! i зворотньо! послщовностей [9-l2]. При реалГзацГ! цього способу використовуеться матриця даню, яка склада-еться з Ul, U2 i Mmax. Для оптимального використання пам'ятГ мГкроконтролера залежнГсть Mmax = /(Ul, U2) записуеться в матрицю даниx не значеннями Mmax, а коефГцГентами кубГчно! функцГ! Mmax = a + b Ul + c Ul3. Коефвденти a, b, c визначаються для кожного U2,

слгдовностг.

При цьому I2 — середньоквадратичне значення струму зворотно! послщовностГ Постшна А визначаеться дослщним шляxом i задаеться заводом-виготовлювачем.

Заxист ЕД вГд перевантаження здшснюеться на ос-новГ непрямого контролю температури поверxнi ЕД:

Aö = Aö уст (l - e-t /T )+Aö^e -

t /T

(4)

с АР

де Т = —— — постiйна часу на^вання;А-буст = —— —

стале перевищення температури у випадку нескшченно

тривалого протiкання по ньому струму I; А-б-поч — вихвд-не перевищення температури провiдника в початковий момент часу [10].

Методика визначення неодночасност розмикання контакпв заснована на вимiрюваннi неодночасностi розмикання контакпв при номiнальнiй напрузi живлення котушки електромагнiту комутацiйного апарата, також на 10 % нижче номшального. Надал^ при порiвняннi отриманих результатiв з величиною 0,005 с, прийма-еться рiшення про необхiднiсть регулювання контакпв.

В даному дослiдженнi встановлено залежност впливу неодночасностi замикання контактiв низьковольтного комутацшного апарата, яким керуеться асинхронний двигун, на рiвнi комутацiйних перенапруг. Встановлено, що максимальш перенапруги виникають при наступних умовах: третiй контакт комутацшного апарата розми-каеться з затримкою щодо першого, якi розмикаються одночасно; розмикання третього контакту вщбуваеться пiсля згасання струмiв, що протжають через другий i третiй контакти.

Для цього запропоновано методику визначення не-одночасносп розмикання контактiв комутацiйних елект-ричних апаратiв, що, в свою чергу, дасть змогу визначати рiвнi несиметрп, несинусо!дальност напруги, а також

С

26

технологический аудит и резервы производства — № 1/1(27), 2016

ш

c

комутацшних перенапруг в системi електропостачання 0,4 кВ при комутацп вакуумними контакторами.

7. Висновки

У данш статтi розглянуто та запропоновано ви-рiшення актуального наукового завдання тдвищення надшносп системи електропостачання з електродвигун-ним навантаженням 0,4 кВ шляхом нормування неод-ночасносп розмикання контактiв силовоï комутацiйноï апаратури i використання ПКЗЕ, здатного змшювати рiвнi спрацьовування виконавчих оргашв залежно вiд напруги прямоï i зворотноï послiдовностей.

Проведено дослщження зовшшшх впливiв у СЕЕДН. Встановлено, що середне значення найбшьш ймовiрних кратностей перенапруги знаходиться в дiапазонi 3,8...4,2; коефiцiент несиметрп по зворотнш послiдовностi — в дiапазонi 1,9...3,9; а коефiцiент несинусоïдальностi — в дiапазонi 9,27...15,28.

Розроблено математичну модель системи «електрична мережа-ПКЗЕ-АД», що дозволяе дослщжувати рiзнi електромеханiчнi процеси, з врахуванням несиметрп живильноï напруги, наявност гармонiйних складових, змiни моменту на валу ЕД, насичення ТС, обриву фаз, симетричних i несиметричних КЗ, виткових замиканнях обмотки статора.

Отримано залежност впливу неодночасност розмикання контакту однiеï з фаз щодо двох шших низько-вольтноï комутацiйноï апаратури на рiвнi перенапруг при вимкненнi пускового струму АД й при сталому режимi роботи АД рiзноï номiнальноï потужностi та рiзних довжин живильного кабелю. Норматив часу, що рекомендуеться, при розмиканш контакпв становить не бшьше 0,005 с.

Литература

1. Козирський, В. В. Електропостачання агропромислового комплексу [Текст]: шдруч. / В. В. Козирський, В. В. Каплун, С. М. Волошин. — К.: Аграрна осв1та, 2011. — 448 с.

2. Солдаткина, Л. А. Электрические сети и системы [Текст] / Л. А. Солдаткина. — М.: Энергия, 1998. — 216 с.

3. Захаров, О. Г. Надежность цифровых устройств релейной защиты. Показатели. Требования. Оценки [Текст] / О. Г. Захаров. — М.: Инфра-инженерия, 2014. — 128 с.

4. Akagi, H. Instantaneous Power Theory and Applications to Power Conditioning [Text] / Н. Akagi, E. Watanabe, M. Aredes. — Wiley-IEEE Press, 2007. — 379 p. doi:10.1002/0470118938

5. Веприк, Ю. Н. Методы моделирования режимов работы электрических систем с несимметрией и тенденции их развития [Текст] / Ю. Н. Веприк // Вюник Нацюнального техшчного утверситету «Харгавський полгтехшчний шсти-тут». — 2010. — № 1. — С. 48-61.

6. Наумов, В. А. Математические модели трансформаторов тока в исследованиях алгоритмов дифференциальных защит [Текст] / В. А. Наумов, В. М. Швецов // Электрические станции. — 2003. — № 3. — С. 51-56.

7. Вольдек, А. И. Электрические машины [Текст] / А. И. Воль-дек. — Л.: Энергия, 1974. — 840 с.

8. Швняк, Г. Г. Електричш машини [Текст] / Г. Г. Швняк. — Д.: НГУ, 2003. — 327 с.

9. Грицай, М. А. Мероприятия по повышению эффективности работы электрической сети [Текст] / М. А. Грицай // Региональные проблемы энергетики. — 2011. — № 3(17). — С. 23-26

10. Соркинд, М. Д. Асинхронные электродвигатели 0,4 кВ. Аварийные режимы работы [Текст] / М. Д. Соркинд // Новости электротехники. — 2005. — № 2(32). — С. 102-106.

11. Zocholl, S. E. Motor analysis and thermal protection [Text] / S. E. Zocholl // IEEE Transactions on Power Delivery — 1990. — Vol. 5, № 3. — P. 1275-1280. doi:10.1109/61.57966

12. Woodruff, N. Economical Motor Protection Using Microcomputer Technology [Text] / N. Woodruff // IEEE Transactions on Industry Applications. — 1984. — Vol. IA-20, № 5. — P. 1344-1351. doi:10.1109/tia.1984.4504604

ИССЛЕДОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАбЖЕНИЯ С ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКОЙ ПРИ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

Проведено исследование повышения надежности системы электроснабжения с электродвигательной нагрузкой напряжением 0,4 кВ путем нормирования разновременности размыкания контактов коммутационной аппаратуры, а также использования устройств комплексной защиты электродвигателей с элементами адаптивности. Проведено исследование условия возникновения максимальных коммутационных перенапряжений с учетом разновременного размыкания контактов коммутационных аппаратов и нормирования указанной разновременности.

Ключевые слова: электроснабжения, надежность, нагрузка, напряжение, электродвигатель, коммутационное перенапряжение.

Бунько Василь Ярославович, кандидат технгчних наук, доцент, кафедра енергетики i автоматики, Ыдокремлений тдрозды Нацюнального утверситету 6iopecypcie i природокористування Украгни «Бережанський агротехнчний iнститут», Украгна, e-mail: [email protected].

Быик Стефатя rputopieHa, кандидат техшчних наук, доцент, кафедра машиновикористання та технологш в сшьському гос-подарствi, Ыдокремлений тдрозды Нацюнального утверситету бюресурЫв i природокористування Украгни «Бережанський агротехтчний тститут», Украгна.

Калитй 1рина Bac^ieHa, кандидат технчних наук, доцент, кафедра тформацшних технологш та вищог математики, Ыдокремлений тдроздш Нацюнального утверситету бюресурав i природокористування Украгни «Бережанський агротехшчний iнститут», Украгна.

Бунько Василий Ярославович, кандидат технических наук, доцент, кафедра энергетики и автоматики, Обособленное подразделение Национального университета биоресурсов и природопользования Украины «Бережанский агротехнический институт», Украина.

Билык Стефания Григорьевна, кандидат технических наук, доцент, кафедра машиноиспользования и технологий в сельском хозяйстве, Обособленное подразделение Национального университета биоресурсов и природопользования Украины «Бережанский агротехнический институт», Украина.

Калыний Ирина Васильевна, кандидат технических наук, доцент, кафедра информационных технологий и высшей математики, Обособленное подразделение Национального университета биоресурсов и природопользования Украины «Бережанский агротехнический институт», Украина.

Bunko Vasyl, Branch of National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine «Berezhany Agrotechnical Institute», Ukraine, e-mail: [email protected].

Bilyk Stefania, Branch of National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine «Berezhany Agrotechnical Institute», Ukraine.

Kalynii Iryna, Branch of National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine «Berezhany Agrotechnical Institute», Ukraine.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.