CC BY
37
используется для ориентировочного нахождения трассы. Если ось рамки расположена вертикально, то точно над кабелем э.д. с. равна нулю, так как витки рамки не пересекаются магнитным потоком. При перемещении рамки в стороны от кабеля э. д. с. будет резко возрастать и затем медленно убывать. Это свойство используется для точного определения трассы кабеля. При расположении оси рамки кабелеискателя параллельно оси кабеля э. д. с. равна нулю.
Компьютер диспетчера
L_______________________________________I
Рис.1 Состав объектов трассировки
При создании необходимо ориентироваться на индукционный метод трассировки кабеля. Также при создании платформы следует оснастить платформу системой навигации типа GPS, благодаря которой можно будет отслеживать точное местоположение платформы. Платформа, оснащенная микрокомпьютером, обрабатывает сигнал с кабелеискателя, движется строго по маршруту прокладки исследуемого кабеля, система навигации работает в режиме записи маршрута платформы, на компьютер диспетчера поступает онлайн запись маршрута платформы, соответственно с маршрутом проложенного кабеля. После окончания трассировки исследуемого кабеля маршрут проложенного кабеля сохраняется.
УДК 621.321
В.Г.Галяткина, студент, (4872) 35-54-50, [email protected] (Россия. Тула, ТулГУ),
ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ВЕЛИЧИНЫ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
Выполнен анализ методов расчета токов короткого замыкания в высоковольтных кабельных сетях.
Ключевые слова: кабель, повреждение, ток короткого замыкания.
При возникновении к. з. в кабельной сети нарушается установившийся режим работы системы ПЧ-КС-АД. В месте возникновения к. з. появляется несимметрия напряжений и возникает переходный процесс. Уравнения, описывающие режим к. з. системы ПЧ-КС-АД получены на основе схемы замещения этой системы для режима к. з., которая включает преобразователь частоты (ПЧ), участок КС с параметрами RKTI и известную схему
замещения АД (1). Особенностью модели является рассмотрение двух двигательного привода. Положение точки к. з. в КС между ПЧ и АД характеризуется отношением длины кабеля от АД до точки несимметрии к полной длине кабеля - k. Уравнения для переходных процессов при к. з. в системе ПЧ-КС-АД имеют вид: до точки несимметрии:
DIB =©(1В)• (Ев -Ud -Rф
DUd = (Ib-I d) / Сф; (1)
Un,a = (1 - k) • Rкл •I ла+ (1 - k) • Lкл • DI ла + Una ;
Un+p = (1 - k) • R^ • Iлр + (1 - k) • Lкл • DIлР + Uлp, где R^, 1-кл - активное сопротивление и индуктивность кабеля от ПЧ до зажимов двигателя; I л - ток в кабеле от ПЧ до точки не симметрии; ил -напряжение в точке несимметрии; после точки не симметрии:
ил а = k • • I лл а + k • Цл • D I лл а + U ад а ¡ (2)
U л р = k • Rкл •I л р + k • L кл • DI л р + Ыад р,
где U - напряжение после точки не симметрии; i "л - ток в кабеле,
протекающий от точки не симметрии до зажимов АД; u - напряжение на
АД
зажимах двигателя.
Уравнения для переходного процесса в обмотках статора АД(1): для первого АД:
иада1 = D Vsа1 + 1 sа1 ' R s1; (3)
иадр1 = sp1 +Isp1 ' Rs1;
для второго АД:
иада2 = за2 +Iза2 ' Rs
'ада2 D Т эа^ 1 Аэа2 Rs2; (4)
иадр2 = эр2 +Iэр2 ' Rs2.
Потокосцепления ротора, токи статора, ротора и частота вращения электродвигателя находятся из уравнений: для первого АД:
= Ыэа1 - !Эа1 ' Rs1 ;
= ^ -1эр1 • Rs1; (5)
= -Iра1 • Rp1 - pn • Ю р • ^рр1; = -I рр1 • Rp1 +Рп ^ р • ^ра1 ,
и соответственно для второго АД:
(6)
О%а2 = Ыэа2 -1 • R ; эа2 s2'
О%р2 = Ыэр2 - I • R ; 1эр2 ^ s2'
О^ра2 = -I ра2 • Rр2 - Рп • ® • ^ р рр2
О^рр2 — -I • - рр2 Rр2 +рп р 1 ра2"
Моменты АД записываются в виде:
Мх = 3Рп •(^эаХ • I эр1 - %р1 • I эа1) / 2, (7)
М2 = 3Рп•(^а2 • Iэр2 - 4^2 • Iэа2) / 2, (8)
где рп - число пар полюсов АД.
Индексы а и Р соответствуют проекциям соответствующих величин на этой оси.
Так как на валу АД имеется рабочий механизм, то необходимо к уравнениям (1)-(8) добавить уравнение механического движения:
DЮр = [М + М2 -Мс(юр)]/J, (9)
где J - суммарный момент инерции ротора двигателя и механизма, приведённый к ротору.
Проекции токов АД на оси а и Р в переходном режиме находятся по составляющим, определяемым через потокосцепления:
для первого АД:
Т8а1 = Ьр1 ' (^8а1 — Ьт ' ^ра1) / Ьа1;
Ispl = Ьр1 ' (^зр1 — Ьт ' ^рр1) / Ьа1; (10)
Тра1 = Ь81 ' (^ра1 — Ьт ' ^8а1) / Ьа1■
Трр1 = Ь81 ' (^рр1 — Ьт ' ^зр1) / Ьа1,
и соответственно для второго АД:
Т - 1_ • (V -1_ • ^ )/Ь ■
8а2 р2 ^ 8а2 '-т 1 ра2)' 1"а2>
Тзр2 - Ьр2 • (^зр2 - Ьт • ^рр2) / Ьа2 ■ (1 1)
Т - 1_ • (V -1_ • ¥ )/Ь ■
*ра2 '"82 ^ ра2 '"т Т8а2^ ' 1"а2>
Трр2 — Ь82 • (^рр2 — Ьт • 4^2) / Ьа2,
где Lст—Ls•Lp-L т.
Мгновенные значения фазных токов находились по уравнениям:
1а 1а
1Ь = (- ¡а/2)+(^31р)/2 (12)
1С = (-1а/2)- (^31р)/2
Решение системы уравнений (1)-(12) осуществлялось на ЭВМ при изменении параметров: частоты ПЧ; длины кабеля от ПЧ до места к. з.; уровня нагрузки АД.
В результате исследования к. з. в КС установлено, что при возникновении к. з. АД переходят в генераторный режим и начинают отдавать энергию в место повреждения. Для оценки режима работы АД (двигательный или генераторный) подходит мгновенное значение фазного тока.
Кроме того из анализа полученных результатов установлены следующие закономерности переходных процессов.
Трёхфазное короткое замыкание:
в момент короткого замыкания происходит резкий скачок тока во всех фазах, связанный с тем, что происходит разряд ёмкости фильтра. Величина скачка зависит от длины кабеля, места к.з. и частоты выходного напряжения ПЧ. При длине кабеля 100м и частоте 50Гц наблюдается самый большой скачок тока к. з. равный 5000А, минимальное значение тока к. з. наблюдается на частоте 2Гц и равно101А. Минимальное значение тока к. з. при длине кабеля 500м: на частоте 2Гц - 45А, а на частоте 70Гц - 490А. При длине
кабеля равной 300м наблюдаются значения тока равные промежуточным значениям между значениями при длине 100 и 500м. Характер изменения тока при трёхфазном коротком замыкании следующий: в момент замыкания происходит резкое возрастание тока затем он со стороны ПЧ принимает периодический характер т.к. ПЧ работает по прежнему, а со стороны АД затухает, т.к. АД останавливается. Величина скачка также зависит сильно от места к.з. Так чем ближе к ПЧ произошло к.з. тем больше ток, чем дальше от него тем меньше.
Двухфазное короткое замыкание:
в момент короткого замыкания в повреждённых фазах происходит скачок тока к. з., связанный с тем, что происходит разряд ёмкости фильтра. Величина скачка зависит от длины кабеля, места к.з. и частоты выходного напряжения ПЧ. При длине кабеля 100м и частоте 50Гц наблюдается самый большой скачок тока к. з. равный 3000А, минимальное значение тока наблюдается на частоте 2Гц и равно90А. Минимальное значение тока к. з. при длине кабеля 500м: на частоте 2Гц - 40А, а на частоте 70Гц - 250А. При длине кабеля равной 300м наблюдаются значения тока к. з. равные промежуточным значениям между значениями при длине 100 и 500м. Характер изменения тока к. з. при двухфазном коротком замыкании следующий: в момент замыкания происходит резкое возрастание тока затем он со стороны ПЧ принимает периодический характер т.к. ПЧ работает по прежнему, а со стороны АД затухает, т.к. АД останавливается. На основании вышеизложенного мы можем сделать следующие выводы: в момент к.з. фазный ток растет; после к.з. фазный ток со стороны ПЧ становится периодическим, а со стороны АД затухает; по сравнению с однодвигательным ЧРЭП значения и характер фазных токов не существенно меняются, только момент двигателя увеличивается в два раза.
Анализ результатов исследования позволяет сделать следующий вывод: в качестве параметров дифференциальной защиты от аварийных режимов в ЧРЭП необходимо использовать мгновенные значения фазных токов в трёх точках линии ПЧ - кабельная сеть - АД: на выходе ПЧ и входах АД1 и АД2.
Литература
1. Москаленко, В.В. Системы автоматизированного управления электропривода : учебник сред.спец.учеб.заведений / В.В.Москаленко .— М. : Инфра-М, 2007 .— 208с. : ил
2. Алиев, И.И. Электротехнический справочник / И.И.Алиев .— 4-е изд.,испр. — М. : РадиоСофт, 2002 .— 383с. : ил.
3. Горячев, О.В. Экспериментальное исследование динамических характеристик системы "Автономный инвертор напряжения - асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором" / О.В.Горячев [и др.] // Вестник Тульского государственного университета.Сер.Системы управления/ТулГУ .— 2007 .— Вып.1 .— С80-86 .
