Диссертация (1144094), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Отмечено также, что в 70% случаев глубинапровалов не превышает 30%.161.3 Классификация провалов напряженияДинамика провала напряжения описана в литературе много раз и приведеномного примеров изменений напряжения, зафиксированных в ходе проваловнапряжения в действующих энергосистемах. Провал напряжения можноразделить на три периода, период снижения напряжения от начального(нормального) до остаточного Тп.н.1, период, в течение которого поддерживаетсясниженноенапряжениеTп.н.2ипериодвосстановлениянапряжениядонормального Tп.н.3.
Период Tп.н.2 обычно значительно больше двух остальных,поэтому при классификации провалов напряжения описывается именно он [96,98]. На рисунке 1.1 схематично изображены этапы провала напряжения.Рисунок 1.1 – Динамика изменения действующего значения напряжения в однойиз фаз трехфазной сети при провале напряженияПровалы напряжения подразделяют на симметричные и несимметричные.Симметричным называют провал напряжения, в течение которого, напряжениявсех трех фаз сети снижается одинаково.
Причиной такого типа проваловнапряжения может являться трехфазное КЗ или прямой пуск мощного двигателя.К несимметричным относят все прочие типы провалов напряжения, они бываютвызваны однофазными и двухфазными короткими замыканиями. На тип проваланапряжения, помимо причины возникновения, влияет режим нейтрали, способы17соединения обмоток трансформаторов в сети, где произошло короткое замыкание,соединение обмоток в нагрузке.Традиционно для описания несимметричных режимов работы сетиприменяетсяметодсимметричныхсоставляющих[5]наиболееполноописывающий режим работы сети, на основе имеющихся данных о фазныхнапряжения.Полученныевеличинысимметричныхкомпонентможноиспользовать для расчета режима работы сети.Также для классификация провалов напряжения удобно применять АВСметод [40, 96], основанный на группировке различных провалов напряжения поамплитуде напряжений трехфазной сети и сдвигу фаз между ними.
Провалнапряжения относят к одной из семи групп, каждая из которых обладаетопределенными свойствами при распространении по электрической сети, чтозначительно упрощает анализ аварийного режима.Рисунок 1.2 – Типы провалов напряжения в АВС классификацииРассмотрим некоторые свойства и признаки провалов напряженияразличноготипа.ПровалнапряжениятипаА(рисунок1.2)являетсясимметричным провалом напряжения при трехфазном КЗ, характерный для сетейв различных режимах работы нейтрали.
Тип B и Е описывают однофазные идвухфазные провалы, причиной возникновения которых являются короткиезамыкания на землю в сети с глухо заземленной нейтралью, встречающиеся чаще18других [23]. Типы С и D случаются в электрических сетях при двухфазномкоротком замыканиях. Провалы напряжения типа F и G характерны для сетей сизолированной нейтралью, основной причиной их возникновения являютсямежфазные короткие замыкания [52].В работе при описании провалов напряжения будет использоваться АBCклассификация, так как она весьма информативна. Предложенные в этом способеклассификации типы провалов напряжения имеют контекст, позволяющий связатьих с причиной его возникновения и конфигурацией сети, в которой происходитавария.1.4 Влияние провалов напряжения на электропривод, как элементнепрерывного производственного процессаКратковременные провалы напряжения, характеризующиеся длительностью50-200 мс и глубиной 10-40% (наиболее распространенные в промышленныхэлектрических сетях), могут приводить к нарушению технологического процесса,простою производства и браку продукции в следствие отключения частотнорегулируемого привода от сети [68, 69, 8].
Происходит это в следствие снижениянапряжения в звене постоянного тока (далее ЗПТ) привода и срабатывании релезащиты минимального напряжения (реле ЗМН). Подробно физика процесса будетрассмотрена в следующих главах, в этом же разделе приведен ряд примероввлияния провалов напряжения на технологическое оборудование, в составкоторого входит частотно-регулируемый электропривод. В заключении сделанывыводы о типе и диапазоне мощности электропривода, уязвимого для этогоявления.Однофазные провалы напряжения, возникающие в сети напряжением380 кВ на заводе «ММК Metalurji», через трансформатор переходили вовнутризаводскуюсеть34,5 кВ,питающуюэлектроприводасинхронныхдвигателей стана горячей прокачки с частотным регулированием, мощностью от6,5до9,5 кВт[16].Несимметриянапряженийнавводечастотныхпреобразователей, управляющих электроприводом, приводит к снижению19напряжения постоянного тока и отключению преобразователя от сети из-засрабатываниязащитыминимальногонапряжения.Остановглавныхэлектроприводов технологической установки с застреванием полосы в прокатныхклетях ликвидируется в течение 2 часов, в течение этого времени предприятиеприостанавливает работу, а застопорившаяся заготовка отправляется в брак.Проблема провалов напряжения в описываемом случае была решена включениемв сеть предприятия активного статического компенсатора, демпфирующегопровалы напряжения при их возникновении.На нефтеперерабатывающем предприятии ООО «КИНЕФ» с 2011 по 2014год было зафиксировано в среднем 24 провала напряжения в год.
В 80% случаевфиксировались провалы глубиной 20-40% и продолжительностью 100 мс [17]. Входе аварии срабатывали реле защиты минимального напряжения (реле ЗМН) взвене постоянного тока преобразователей частоты асинхронных и синхронныхэлектроприводов и отключали их от сети. После восстановления напряжениясистемаавтоматическогоповторногопускавосстанавливалароботутехнологической цепи.
Однако было установлено, что реле автоматическогоповторного пуска не срабатывало при провале напряжения менее 100 мс (5периодов питающего напряжения), в то время как время срабатывания реле ЗМНв среднем составляло 20-40 мс (1-2 периода питающего напряжения). Такимобразом электродвигатели, остановленные во время провала напряжения, незапускались повторно автоматически и требовали ручного перезапуска.Предприятияцентрализованнойрассредоточены,горнодобывающейэнергосистемы,чтоделаетихаотрасличастопроизводственныеэнергосистемыотдаленыобъектыуязвимымикотчастопроваламнапряжения. Так на предприятиях Ашальчинского месторождения на сборныхшинахраспределительнойподстанциивтечениешестимесяцевбылозарегистрировано 40 остановок парагенерирующих установок оснащенныхчастотно-регулируемым приводом производящих пар для закачки его в скважиныместорождения для добычи трудно извлекаемых запасов нефти. При контроле20качества электроэнергии на шинах распределительной сети 0,4 кВ былизафиксированы провалы напряжения глубиной до 70% и длительностью до 240 мс(соответствует 12 периодам питающего напряжения) [1].В электрической сети, питающей куст скважин Верхнетарского нефтяногоместорождения, кратковременные снижения напряжения вызваны пускомдвигателей буровых установок.
Установки электроцентробежных погружныхнасосовнаместорождениипитаютсяотлинииэлектропередачи6 кВ,магистральная часть промысловой сети превосходит 10км, длительностьответвлений доходит до 5 км. В работах [25] и [26] показано, что провалынапряжения глубиной 20% и длительностью порядка 180 мс приводили костановке погружных насосов, что вело к сбою технологических процессов,ложному срабатыванию систем сетевой автоматики и, как результат, повышениюпотерь нефтедобычи.С описываемой проблемой сталкиваются также при подземной добычеполезныхископаемых,например,дляпроваловнапряженияуязвимэлектропривод шахтной подъемной установки [28]. Для повышения устойчивостиэлектропривода мощностью 315кВт к провалам напряжения авторы предлагаютиспользовать батарею суперконденсаторов для краткосрочного поддержаниянапряжения звена постоянного тока на нормальном уровне в течение 100мс.С проблемой провалов напряжения сталкиваются и в сетях тяговоготранспорта.
Увеличение тяговых нагрузок приводит к подключению напараллельнуюработурезервныхвыпрямительныхагрегатовнатяговыхподстанциях, что сопровождается броском токов. Возникающие при этомпровалы напряжения приводят к ложному срабатыванию комплекса техническихсредств модернизации и устройству контроля схода подвижного состава, а такжеотключению фидеров нетяговых потребителей [22].С похожей проблемой столкнулись на газоперекачивающей станции вНорвегии [44]. Станция предназначена для экспорта газа, добытого в северномморе потребителям в Бельгии, Франции, Германии, Великобританиии21оборудована компрессорами, приводимыми в движение шестью синхроннымидвигателями мощностью 41,2 МВт с частотно-регулируемым электроприводом.Несимметричные провалы напряжения, продолжительностью от 50 до 150миллисекунд (2,5 – 7,5 периодов питающего напряжения), вызывали аварийнуюостановку компрессоров что создавало опасность для трубопровода вследствиеколебаний скорости потока газа, обуславливающих дополнительный нагрев труб.Аварийная остановка компрессоров требовала ручного перезапуска, это в своюочередь увеличивало простой станции.
Описанная проблема была решена путемвнесения корректировок в алгоритм управления преобразователем. Новыйалгоритм управления снижал скорость вращения двигателя при резкомуменьшении момента силы, измеряемого на его валу, что является характернымпризнаком провала напряжения.Помимо непосредственно снижения напряжения в ЗПТ, электроприводможет отключиться от сети вследствие снижения напряженности магнитногополя, удерживающего контактор во включенном положении [99]. Вызвано этотем,чтосила,удерживающаяконтакторвовключенномположении,пропорциональна квадрату питающего электромагнит напряжения.Существует метод оценки экономического ущерба от провалов напряженияи расчеты, полученные в результате наблюдений за работой энергосистемыНидерландов [100], подтверждают предположение о том, что ущерб от проваловнапряжения прямо пропорционален числу потребителей, остановивших работу вслучае снижения напряжения.
Поэтому повышение устойчивости каждойотдельной электроустановки ведет к снижению ущерба от провалов напряжения.Приведенные примеры показывают, что с проблемой устойчивости припровалах напряжения сталкиваются электроприводы в широком диапазонемощности от десятков и сотен киловатт до десятков мегаватт. Опасность длянормальнойработычастотно-регулируемогоэлектроприводапровалы напряжения длительностью от 50 мс и глубиной от 20%.представляют221.5 Методы борьбы с провалами напряжения в сетях промышленныхпредприятийПриведенные в предыдущем разделе примеры иллюстрируют актуальностьпроблемы возникновения провалов напряжения в распределительных сетяхпредприятий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
