Аннотация
В статье рассматриваются вопросы, связанные с влиянием несимметричных провалов напряжения на работу релейных защит асинхронного электродвигателя магистрального нефтеперекачивающего агрегата. Проанализирована статистика несимметричных провалов напряжения на вводах электротехнической системы предприятия, которая показывает, что в большинстве своём несимметричные режимы сопровождаются резким падением напряжения ниже уставок срабатывания защиты минимального напряжения (70% от номинального), и встречаются довольно часто. Причиной провалов чаще всего являются короткие замыкания. Также стоит обратить внимание на обрывы фаз во внешней системе электроснабжения предприятия. Наиболее вероятными значениями несимметрии напряжения на объекте является диапазон k2U=0,028–0,65 о.е. Установлено, что несимметричные режимы нередко приводят к сбоям и ложным срабатываниям токовых релейных защит. Проведено моделирование в Matlab Simulink различных аварийных режимов: симметричные провалы, несимметричные провалы, короткие замыкания. Показано влияние несимметрии на работу релейных защит, основной функцией которых не является срабатывание при несимметричных режимах. Несимметрия влияет на работу защиты от перегрузки, защита реагирует на данный аварийный режим и подаёт сигнал на отключение двигателя при превышении значения номинального тока на 20% после выдержки времени. Установлено, что несимметричные режимы не влияют на корректность работы защиты минимального напряжения, тем не менее при несимметричных провалах напряжения не полностью используется запас устойчивости электротехнической системы, которая связана с отключением при снижении напряжения в одной фазе. Токовые релейные защиты (максимальная токовая защита и токовая отсечка) при несимметричных провалах напряжения, которые не связаны с появлением коротких замыканий непосредственно в зоне их ответственности, не подают сигнал на отключение питания высоковольтного асинхронного электродвигателя, так как значения уставок у рассматриваемых защит во много раз превышают номинальное значение тока. Отметим присутствие изменений тока при несимметрии напряжения. Несимметрия при провале в разных точках схемы различна. На это могут повлиять различные факты, такие как удалённость точек возмущения, наличие трансформаторов, схема соединения обмоток. В связи с этим несимметрия влияет на корректность работы токовых релейных защит, следовательно, может нарушаться селективность их работы.
Ключевые слова
релейная защита и автоматика, асинхронный двигатель, электропривод, провалы напряжения, несимметричные режимы, короткое замыкание, нефтеперекачивающая станция, токовая отсечка, максимальная токовая защита, защита от перегрузки, защита минимального напряжения, моделирование
1. Ершов М.С., Егоров А.В., Федоров В.А. Некоторые вопросы повышения устойчивости электроприемников многомашинного комплекса с непрерывным технологическим процессом при возмущениях в системе электроснабжения // Промышленная энергетика. 1992. № 7. С. 23-27.
2. Ершов М. С. Учет несимметрии питающего напряжения в системах защиты от потери устойчивости промышленных электротехнических систем / М.С. Ершов, А.В. Егоров, Н.В. Валов, А.Н. Комков // Промышленная энергетика. 2011. № 9. С. 22-24.
3. Руди Д.Ю. Исследования воздействия несимметрии напряжения на распределительные системы и оборудование // Молодой ученый. 2018. № 4(190). С. 48-52.
4. ГОСТ 32144-2013. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. URL:https://docs.cntd.ru/document/1200104301 (дата обращения 04.09.2024)
5. Галеева Р.У., Альмиева Д.С. Исследование влияния несимметрии напряжения по обратной последовательности на нагрев, срок службы и коэффициенты снижения номинальной мощности асинхронных двигателей // Мировая наука. 2017. №4(4). С. 112-117.
6. Релейная защита в распределительных сетях 110/35/10 кВ в условиях цифровой трансформации электроэнергетических систем / А.В. Булычев, Д.С. Васильев, В.Н. Козлов, Д.Н. Силанов // Релейная защита и автоматизация. 2019. №1. С. 71-77.
7. Повышение чувствительности релейной защиты силовых трансформаторов системы промышленного электроснабжения в сложнонесимметричных аварийных режимах / Панова Е.А., Малафеев А.А., Болтачёв В.А., Ирклиенко И.А. // Электротехнические системы и комплексы. 2013. №21. С. 195-198.
8. Нагай И.В. О совершенствовании защит от неполнофазных режимов электрических сетей // Глобальная ядерная безопасность. 2013. № 2(7). С. 64-68.
9. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. М.: Высшая школа, 2006. 639 с.
10. Фадеев А.Д. Анализ влияния несимметричных возмущений напряжения на работу токовых релейных защит электропривода насоса // Новые технологии в газовой промышленности: газ, нефть, энергетика: тезисы докладов XIV Всеросc. конф. молодых ученых, специалистов и студентов :, Москва, 14–18 ноября 2022 года. М.: Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, 2022. С. 671-672.
11. Мясовский В.А. Исследование методов расчета параметров схемы замещения асинхронного двигателя по данным каталога производителя // Молодой ученый. 2020. № 20 (310). С. 127-133.
12. Чернобровов Н.В. Релейная защита: учебное пособие для техникумов. М.: Энерrия, 1971. 624 с.
13. Недостатки защит минимального напряжения на нефтеперекачивающих станциях/ В.А. Шабанов, В.Ю. Алексеев, А.Р. Валишин, М.К. Плеханов // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн. 2010. №2. С. 1-5.
14. Шабанов В.А., Алексеев В.Ю., Юсупов Р.З. Пути повышения эффективности блокировки защиты минимального напряжения от токовой защиты ввода // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2016. №3. С. 18-24.
Фадеев А.Д., Комков А.Н. Влияние несимметричных провалов напряжения на работу релейных защит асинхронного электропривода магистрального нефтеперекачивающего агрегата // Электротехнические системы и комплексы. 2024. № 3(64). С. 32-39. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2024-3(64)-32-39