Цена доставки диссертации от 500 рублей 

Поиск:

Каталог / ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Быстродействующая система токоограничения при коротких замыканиях в многомашинных системах промышленного электроснабжения

Диссертация

Автор: Ищенко, Антон Алексеевич

Заглавие: Быстродействующая система токоограничения при коротких замыканиях в многомашинных системах промышленного электроснабжения

Справка об оригинале: Ищенко, Антон Алексеевич. Быстродействующая система токоограничения при коротких замыканиях в многомашинных системах промышленного электроснабжения : диссертация ... кандидата технических наук : 05.00.00 Краснодар, 2004 241 c. : 61 04-5/4280

Физическое описание: 241 стр.

Выходные данные: Краснодар, 2004






Содержание:

ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ СХЕМ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ВВОДА РЕЗЕРВА ДЛЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ВЬЮОКОВОЛЬТНЫМИ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
11 Назначение АВР
12 Основные требования к схемам АВР
13 Краткая характеристика существующих разновидностей АВР
14 Выводы
2 ФОРМИРОВАНИЕ УРАВНЕНИЙ СОСТОЯНИЯ ДЛЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ВЬЮОКОВОЛЬТ-НЫМИ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
21 Общие положения
22 Математическая модель глубокопазного асинхронного двигателя в фазной системе координат
23 Формирование уравнений состояния для электрической системы в фазной системе координат
24 Выводы
3 РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЙ СОСТОЯНИЯ ДЛЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ВЫСОКОВОЛЬТНЫМИ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
31 Введение
32 Неявные формулы для жестких систем
33 Линейно-неявные формулы для жестких систем
34 Жесткие системы в более общей форме
35 Явные методы для нежестких систем
36 Особенности реализации метода
37 Выбор рационального метода
38 Выводы
4 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ БЫСТР0ДЕЙСТВУЮ1ЦЕ-ГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ВВОДА РЕЗЕРВА ДЛЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ВЫСОКОВОЛЬТНЫМИ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
41 Введение
42 Характеристика напряжений на шинах и токов двигателей при работе АВР
43 Структура быстродействующего АВР
44 Орган контроля режима системы
45 Выводы
5 ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СХЕМЫ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ВВОДА РЕЗЕРВА ДЛЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ВЬГСО-КОВОЛЬТНЫМИ АСИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
51 Орган контроля режима системы
52 Орган контроля снижения напряжения
53 Обгцая работа устройства быстродействуюп],его АВР
54 Выводы

Введение:
В настоящее время вопросы повышения надежности и качества электроснабжения являются одними из важнейших направлений в развитии электроэнергетики. Для успешного решения этих задач особое внимание необходимо уделить проблемам разработки и создания высоконадежных многомашинных систем промышленного электроснабжения с крупными асинхронными двигателями.
В работе систем электроснабжения производств газовой и нефтеперерабатывающей отраслей промышленности возможны сбросы нагрузки, отключения и расстройство технологических процессов при коротких замыканиях и ошибочных отключениях. Даже кратковременные снижения напряжения указанных производств, как правило, приводят к глубокому расстройству технологического процесса, значительному материальному ущербу.
Статистические данные по ООО «Астраханьгазпром» показывают, что только за год из-за аварийных ситуаций в системе внешнего электроснабжения произошла остановка основных производств серы, газа и конденсата в течение длительного времени. Анализ аварийности показал, что остановка производства произошла по причинам, удельный вес которых по времени простоя следующий:
1. Необеспечение массового «самозапуска» мощных асинхронных электродвигателей из-за снижения питающего напряжения -59%
2. Несвоевременное срабатывание устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики - 19%
3. Нерациональные действия оперативного персонала - 3%
4. Метеоусловия, вызвавшие повреждения электрооборудования —
5. Неправильные действия ремонтного персонала, некачественное выполнение профилактических осмотров и ремонтов - 6%
6. Выход из строя оборудования по вине заводов-изготовителей, повреждения системы электроснабжения строительными организациями - 8%.
Таким образом, удельная аварийность по причинам кратковременных снижений напряжения в системе электроснабжения на предприятии ООО «Астраханьгазпром» достаточно высока, что приводит к значительному материальному ущербу.
Разработка общей теории переходных процессов в машинах переменного тока /1/- /5/, в создание и развитие которой внесли большой вклад ученые Горев A.A., Парк Р., Важнов А.И., Копылов И.П., Трещев И.И. и др. позволила практически подойти к обоснованию аварийных режимов работы.
Однако, в современной теории переходных процессов рассматриваются идеализированные асинхронные двигатели без вытеснения тока в роторе, моделирование осуществляется в системе координат d-q, что вызывает появление больших погрешностей при расчетах аварийных режимов работы.
Большое значение для повышения надежности работы систем электроснабжения предприятий нефтяной и газовой промышленности в переходных режимах имеет совершенствование устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики, что представляет собой сложную задачу вследствие сложности переходных электромагнитных и электромеханических процессов. Это затрудняет выбор информационных признаков, позволяющих распознавать режимы. Кроме того, для более точного моделирования работы устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики необходимо рассматривать их работу совместно с силовой частью систем электроснабжения.
Особо важная роль для уменьшения материального ущерба, связанного с короткими замыканиями и снижениями питающего напряжения в системах электроснабжения предприятий нефтяной и газовой промышленности, отводится быстродействующему автоматическому вводу резерва (БАВР) с применением современной элементной базы.
Выполнение предъявляемых требований при создании более совершенных устройств БАВР с применением современной элементной базы вызывает необходимость разработки новых алгоритмов и принципов построения таких устройств, которые обеспечивали бы повышение надежности работы систем электроснабжения предприятий нефтяной и газовой промышленности.
Целью работы является разработка устройства быстродействующего автоматического ввода резерва (БАВР) в системах электроснабжения, содержащих асинхронные двигатели, методов и алгоритмов анализа динамических режимов работы многомашинных систем электроснабжения совместно с системой БАВР.
В связи с этим решены следующие задачи:
• проведен анализ существующих схем автоматического ввода резерва и принципов их работы;
• разработана математическая модель глубокопазного асинхронного двигателя в фазной системе координат для анализа режимов, вызванных различными видами коротких замыканий;
• получены уравнения состояния глубокопазного асинхронного двигателя в фазной системе координат в матричной форме;
• получены уравнения состояния для электрической системы в фазной системе координат;
• проведен анализ существующих численных методов решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих многомашинные системы электроснабжения;
• разработана методика решения уравнений состояния для многомашинной системы электроснабжения в переходных режимах с учетом жесткости системы уравнений;
• разработана схема БАВР для систем электроснабжения с высоковольтными асинхронными двигателями;
• выполнено исследование работы предложенной схемы БАВР.
Методика исследования. При решении поставленных задач использовались теория переходных процессов электрических машин переменного тока и методы их математического моделирования на ЭВМ, теория решения систем дифференциальных уравнений с периодическими коэффициентами, теория электрических цепей и систем.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Разработана математическая модель глубокопазного асинхронного двигателя с применением фазной системы координат для моделирования различных динамических режимов;
2. Получены аналитические выражения в матричной форме в виде уравнений состояния для анализа режимов работы асинхронных двигателей в фазной системе координат.
3. Получены уравнения состояния в матричной форме для электрической системы в фазной системе координат.
4. Разработана методика решения уравнения состояния, содержащего матрицы с периодическими коэффициентами для систем электроснабжения, содержащих асинхронные двигатели.
5. Разработана схема БАВР для систем электроснабжения с высоковольтными асинхронными двигателями.
Автор выносит на защиту.
1. Математическую модель глубокопазного асинхронного двигателя в фазной системе координат.
2. Математическую модель системы электроснабжения, содержащей асинхронные двигатели, в фазной системе координат.
3. Теоретические основы формирования и решения уравнений состояния для системы электроснабжения с асинхронными двигателями.
4. Структуру устройства БАВР для систем электроснабжения, содержащих высоковольтные асинхронные двигатели.
5. Результаты исследований работы системы электроснабжения с глубокопазными асинхронными двигателями совместно с предложенным устройством БАВР в переходных режимах.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
1. Разработана методика и алгоритмы формирования математических моделей глубокопазных асинхронных двигателей и систем электроснабжения с такими двигателями в фазной системе координат.
2. Разработана методика анализа режимов работы многомашинных систем промышленного электроснабжения, содержащих асинхронные двигатели.
3. Предложена структура устройства БАВР для систем электроснабжения с высоковольтными асинхронными двигателями.
Исследования по теме диссертации проводились в соответствии с планами научно-исследовательских работ кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Кубанского государственного технологического университета, ОАО «Кубаньэнерго», а также Норвежского университета науки и технологии (МТНи, Тронхейм, Норвегия). Результаты диссертационной работы внедрены в ОАО «Кубаньэнерго» и в учебном процессе кафедры ЭПП КубГТУ по курсам «Переходные процессы в системах электроснабжения» и «Релейная защита и автоматика в системах электроснабжения».
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на заседаниях научных семинаров кафедр «Электроснабжение промышленных предприятий», «Электротехника» Кубанского государственного технологического университета и кафедры «Электроэнергетика» Норвежского университета науки и технологии, на научно-практической конференции «Повышение эффективности работы систем электроснабжения и электрооборудования Кубани» (г. Краснодар, 1995 г.), на научно-практической конференции «Улучшение характеристик электротехнических комплексов, энергетических систем и систем промышленного электроснабжения» (г. Краснодар, 1996 г.), на V научно-технической конференции ракетных войск (Краснодар, 1997 г.), на региональной научно-практической конференции «Повышение эффективности электро
12 технических комплексов и энергетических систем» (Краснодар, 1998 г.), на European ЕМТР-АТР Conference (Бристоль, Англия, 2001 г.).
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 18 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, списка использованной литературы. Работа содержит 199 страниц, 35 рисунков. Библиография состоит из 78 наименований источников.